飞机轮胎为什么能承受压力,飞机轮胎不大,为什么能承受机身那么大重量

飞机轮子(航空轮胎)不大却能承受巨大的重量,这个就是一个极限设计的问题了飞机轮胎为什么能承受压力。

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首先要说的是一个很有感知问题的事情,飞机轮胎不大?其实挺大的。

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看下对比图:

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大众途锐的21寸轮胎和飞机的轮胎大小比较一下是不是就成了小弟弟了呢?

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而且是不是发现了飞机的轮胎要比汽车的轮胎宽的多呢?

说回极限设计的问题,飞机上的轮胎和汽车轮胎最大的差别就是——汽车轮胎得一直用,飞机轮胎仅仅是起降的时候采用。这样如果携带者过大过重的轮胎去飞行,那么就是单纯的增加油耗了,对飞机只能起到反作用。

因此飞机的轮胎也是尽量的往小处设计的。虽然看起来都很大

往小处设计的一个根本要求就是要提高“小”轮胎的坚固性,这里能看到的航空轮胎的配方和结构都是和汽车轮胎有着巨大的区别的。

例如汽车轮胎需要增加汽车轮胎的耐磨程度,就会直接在汽车轮胎的橡胶中添加炭黑和氧化锌。利用这两种物质对橡胶的物理特性进行改变。

而航空轮胎添加剂中则除了氧化锌和炭黑外又放入了大量的硅烷偶联剂、对苯二胺类防老剂、次磺酰胺、对苯二胺等大量额外的添加剂。这些添加剂的使用使得航空橡胶的轮胎的抗拉伸力是普通汽车轮胎的300%以上,耐磨性能是普通轮胎的200%以上。因此轮胎的承载力也是数倍于汽车轮胎。

另外,从轮胎的结构上来看则必汽车轮胎的“层次”更加丰富

在航空轮胎中包含了大量的支撑结构,使其能承受比汽车轮胎所能承受的更大重量。

最后还有一点就是——跑道。汽车轮胎要适应的路面环境丰富多样,因此汽车轮胎需要具备各种路面的通过能力,这样一附加进去,汽车轮胎就需要扩大设计了。

而飞机轮胎接触的“路面”仅仅是机场跑道和滑行道,这是一个国际统一标准。

有着严格的施工、使用、保养等指标来进行维护,因此大部分飞机的轮胎仅仅需要面对一个单一的工作环境。这样的设计也就缩小了很多。自然轮胎也就能做的相对较小了。

唯一例外的是军用运输机的轮胎。

即便是小型的军用运输机,轮胎也是巨大的。

例如这只接近一人高的轮胎是美国最小的军用运输机C-130上的。还能觉得这条轮胎小吗?

首先飞机轮胎的承重能力要能够承受得住飞机的最大重量,而且还要面对起飞降落时的高速冲击和与降落时刹车轮胎和跑道高速摩擦产生的高温、飞行途中高空的零下几十度的低温的考验。

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以波音777为例,其300多吨的最大起飞重量要靠14个轮胎承担。每个轮胎承受的重量超过了20吨,而且大部分重量是由机腹的主起落架上的12个轮胎承重。

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等于说这架飞机超过80%的重量由这12个轮胎承重,这12个轮胎还得承受降落时的冲击力和降落刹那的轮胎滑动摩擦和产生的大量的热。还要能够保证就算爆胎也不会碎裂。

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客机装了几百位乘客,假如飞机因为轮胎的原因而只能迫降或者坠毁,那飞机轮胎供应商官司就吃定了。所以在飞机轮胎得制造上有很严格想当复杂的设计制造。飞机轮胎首先得承受的住飞机的最大重量才行,其次还得满足起降时的高速冲击和热力学性能,就算爆胎,飞机轮胎得承压能力要能够达到其正常充气压力的4倍才行。

飞机起飞时的速度超过了300公里,降落的速度也在250公里左右,在降落轮胎触地的刹那,飞机的重量和跑道之间的缓冲就要全部靠轮胎承受,不算液压油的缓冲外,轮胎承受的重量是超过飞机的重量的。要是客机降落时的下沉率过大,轮胎承受不住就很可能爆胎。所以客机在降落的时候要保证客机的下沉率更接近0,下沉率过大轮胎可能会爆胎,乘客收到的冲击更大。

所以在制造轮胎的时候,对于承受重量更大的主起落架轮胎的宽度会更宽,扁平比更小,这样更安全。

对于跑道的压强也更小。飞机轮胎一般都比较厚,有几十层,每层的结构设计和材料选择更为复杂。飞机降落时的变形区域更大,变形率更小,飞机的安全行就越高。

从上图可以看出飞机轮胎得结构设计和选择,受限看起来就很厚重,其次几十层的不同结构结合在一起,制造难度比较大。所以目前全球能够供应飞机轮胎的厂商一把手也数的过来。

一般一个轮胎得使用寿命一般是根据所装配的飞机的飞行手册里面的数据制造的,每架飞机的重量、下沉率等不一样,所以轮胎的适应能力就要更强。

一般是按照航班起降次数来决定什么时候该更换轮胎得,一般是250个班次就要更换的,更换下来的轮胎拿去保养、翻新。一般一个轮胎是可以这样翻新6次左右的,等于一个轮胎可以服务1500架次左右的起降。

2022-06-09

2022-06-09