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小小的飞机轮胎,为何能承载几百吨的机身?揭开飞机轮胎的奥秘

2021-08-06    科普圈
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轮胎是飞机唯一与地面接触的载体,承载着飞机起飞、着陆、滑行的重要任务,一旦出现故障,后果不堪设想。

小小的飞机轮胎,为何能承载几百吨的机身?揭开飞机轮胎的奥秘

 

例如,2000年,法国航空公司一架“协和”号飞机在巴黎机场起飞时,被跑道上的一块金属条刺穿轮胎,轮胎甩出的橡胶碎片恰巧扎破了飞机油箱,导致这架飞机起飞不久后发生了机毁人亡的事故,机上113人遇难。

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飞机轮胎的重要性由此可见,发生爆裂对飞行安全影响重大,除了会造成飞机起飞着落时偏离原有的路线,爆破产生强大的气流和碎片进而会引发更严重的事故。

每一个飞机轮胎投入使用之前,必须要通过多项极为严格的检查,例如经受灼热的高温检测、跑道遭遇异物损伤测试、承受高达340吨重量及飞机起飞时超150英里/小时的极限速度......

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轮胎作为飞机上重要装置之一,除了要能承受住强大的冲击力,还需要具有耐高温、耐冷、耐磨等性能。与飞机庞大的机身对比,飞机轮胎看起来就像是几个小小的轮子,为什么不把飞机轮胎设计得大一点呢?

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其实,飞机轮胎和汽车轮胎不一样,飞机只有在滑行、起飞、降落时才会用到轮胎,飞机轮胎设计得小而轻才最有利于飞行,同时也能节省油耗。

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不过一架飞机重量少则几十吨,多则几百吨,起落时的冲击力不可小觑,小小的轮胎为什么能承受住几百吨的重量?

揭开飞机轮胎制造的奥秘

飞机轮胎的主要组成部分包括了胎面、帘线层、轮胎侧壁、胎圈等部分。

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其中,胎面由合成橡胶组成,提高轮胎的耐久性和抗冲击力;帘线层是轮胎受力的主要部分;侧壁则是为了避免帘线层损坏和暴露,主要起保护作用;而胎圈则是为了加强和轮缘的贴合。

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那么,如何让一个小轮胎支撑起庞大的飞机,并且满足使用需求,在制造方面就显得尤为重要了。

奥秘一:飞机轮胎采用特殊材料制造

飞机轮胎不同于一般轮胎,大多采用无内胎或者双胎面,结构层次丰富,至少由20层胎体织物层组成,每一层技术要求都不尽相同。

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轮胎材料主要由橡胶、尼龙线、钢丝三种材料通过硫化工艺粘结而成,这种特殊的复合材料需要在-40°以下和71°以上的条件下、经过24小时严格测试,才会投入使用,具有强大的抗冲击力。

按照制造工艺划分,飞机轮胎分为斜交轮胎和子午线轮胎,目前新机型基本都是采用子午线轮胎。

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斜交轮胎


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子午线轮胎

值得一提的是,子午线轮胎技术要求极高,制造工艺极其复杂,我国在2008年才终于打破国外28年的技术垄断,成功研发出子午线航空轮胎。

奥秘二:轮胎气体采用纯氮气

很多人误以为飞机轮胎是实心轮胎,其实民航客机的轮胎基本采用无内胎的空心轮胎,填充的是特制的纯氮气。

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氮气是一种惰性的气体,化学性质也比较稳定,比空气更加干燥,不容易发生热胀冷缩,同时也能使轮胎胎压保持时间更久,不易发生爆胎。

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要知道,飞机在降落过程中与地面发生巨大摩擦,轮胎的温度会急剧升高至150°左右,轮胎中填充的纯氮气无氧无水,既不助燃也不可燃,大大降低了爆胎的概率。

飞机和赛车在极端高负荷的环境下行驶,轮胎一般都是填充氮气,在一定程度能提高安全性。

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或许你会问,汽车在高速上发生爆胎的后果这么严重,为什么汽车轮胎不填充氮气呢?其实空气中氮气含量就占了78%,汽车轮胎保养得当、无暗伤的情况下,充免费的普通气体也是能保证汽车安全行驶的。

奥秘三:起落架强大的减震系统

看似飞机轮胎支撑了整架飞机,其实最主要还是靠飞机的起落架来承受飞机上百吨的重量。起落架作为飞机四大关键部件之一,犹如飞机的“双脚”,在起飞和降落时起着至关重要的作用,飞行过程中会被收缩起来。

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起落架上除了轮胎,还安装有强大的减震系统,结构复杂,在降落时能够吸收巨大的撞击能量,帮助飞机平稳安全落地。

奥秘四:造价昂贵的飞机轮毂及特殊的纹路

飞机轮毂和活动轮缘采用的是高强度的镁锌合金制作,造价十分昂贵,普通的汽车轮毂根本无法与之相比,据说一架中型飞机的单个轮胎,少则十几万,多则几十万,造价十分昂贵。

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此外,生活中仔细观察你会发现,汽车、自行车等橡胶轮胎上都有凹凸不平的花纹,其实早在1892年,人类在制造轮胎时就已经加上花纹了,目的是增加轮子与地面的摩擦力,防止打滑。

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而飞机轮胎的纹路与汽车轮胎有很大不同,飞机轮胎没有横向凹槽,主要因为飞机降落时是靠反推力装置来减速,并不是靠轮胎的抓地力,也就没有必要设计横向凹槽了。而飞机轮胎设计竖向凹槽,在雨天或者积水跑道上,能够快速排水和防止侧滑。

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飞机轮胎关乎着生命安全,有着严格的更换标准,一般运行200次左右就会进行更换,而且每一次起落地面工作人员都会进行高标准的严格检查。

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除了通过目视检查飞机轮胎是否露线、裂口等,还会借助机械仪表和电子仪表来检查轮胎的气密性、胎压值等,定时有效的养护和维修检查工作对于保障乘客安全来说至关重要

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2008年,一架里尔60飞机在美国南卡罗来纳州发生严重坠毁事故,事故发生的一重要原因就是未对飞机的轮胎进行充分维护,从而导致飞机在起飞滑落时多个轮胎出现故障。

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坐飞机的小伙伴估计最担心飞机延误了,有时候除了天气、机场、或空中交通管制等原因,也有可能是飞机出现了机械故障,工作人员和飞行员会比乘客更期待飞机能准时起飞。

万一遇到不可抗拒因素导致飞机延误,多一点耐心,换个角度想,都是为了生命安全考虑。

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