C919再開新航線，小小的航空輪胎為何能承載百噸重飛機(jī)？
□ 莫尊理 成青松
日前，機(jī)號(hào)為B-919A的東航全球首架C919客機(jī)從上海虹橋機(jī)場(chǎng)飛往廣州白云機(jī)場(chǎng)，標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)正式開啟第四條商業(yè)定期航線運(yùn)營(yíng)。國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919完成商業(yè)運(yùn)營(yíng)離不開能在高速度、高沖擊條件下正常工作的航空輪胎。中型客機(jī)載重后有百噸重，大型客機(jī)載重后在200噸以上，超級(jí)客機(jī)載重后可達(dá)400噸左右。小小的航空輪胎，為何能承受如此之重？
航空輪胎在飛機(jī)零部件中屬于A類，是飛機(jī)的重要部件。在飛機(jī)起飛、著陸時(shí)，航空輪胎起到滑跑、承擔(dān)重量和降低沖擊力的重要作用。飛機(jī)起飛和著陸時(shí)間短，航空輪胎必須在瞬間發(fā)揮作用。因此，航空輪胎在輪胎制造行業(yè)中屬于頂端產(chǎn)品，隨著飛機(jī)快速更新?lián)Q代，對(duì)它的要求也更苛刻。
目前，我國(guó)航空輪胎面臨技術(shù)要求嚴(yán)苛、材料指標(biāo)高、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜等問題。飛機(jī)的起落次數(shù)對(duì)輪胎會(huì)造成一定磨損，導(dǎo)致航空輪胎在使用過程中存在替換或更新周期。因此，材料是航空輪胎發(fā)展的基礎(chǔ)，為了使航空輪胎適應(yīng)飛機(jī)發(fā)展的需求，對(duì)航空輪胎材料的研發(fā)與應(yīng)用是當(dāng)前的重點(diǎn)。
航空輪胎骨架材料有著極大的潛力，常見的骨架材料包括尼龍簾線、芳綸簾線、聚酮簾線、胎體簾線、帶束層簾線等。遺憾的是，截至目前，沒有一種材料能滿足所有要求。為充分利用不同材料的優(yōu)點(diǎn)，科研人員設(shè)計(jì)了復(fù)合簾線。復(fù)合簾線主要分為合股復(fù)合簾線和芯皮結(jié)構(gòu)復(fù)合簾線兩種。這樣一來，使用改進(jìn)的復(fù)合簾線能更好地滿足航空輪胎的需求。
2023年5月，上海虹橋機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪拍攝的即將首航的C919飛機(jī)（來源：新華網(wǎng)）
近日，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所研發(fā)的仿生合成橡膠航空輪胎取得重大突破，標(biāo)志著我國(guó)已將天然橡膠從農(nóng)產(chǎn)品變成了工業(yè)品，克服了天然橡膠品質(zhì)對(duì)地理位置的苛刻要求，不再依賴進(jìn)口，可根據(jù)市場(chǎng)的需求動(dòng)態(tài)調(diào)整生產(chǎn)量，解決了航空輪胎從原材料到設(shè)計(jì)制造直至評(píng)價(jià)驗(yàn)證的全鏈條技術(shù)瓶頸。仿生合成橡膠航空輪胎實(shí)現(xiàn)了仿生合成橡膠和數(shù)字輪胎工業(yè)軟件兩項(xiàng)從“0”到“1”的原創(chuàng)性技術(shù)突破，為解決我國(guó)天然橡膠戰(zhàn)略安全提供了一條全新的解決途徑。
對(duì)航空輪胎的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能使航空輪胎得到不斷改進(jìn)和發(fā)展，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可提高航空輪胎性能和使用時(shí)間。航空輪胎主要由胎體、胎面、胎側(cè)、胎圈和帶束層五個(gè)部分組成。應(yīng)力的集中使胎圈部位溫度上升和形變?cè)龃?。在航空輪胎設(shè)計(jì)中，外輪廓、胎面、胎體等的優(yōu)化設(shè)計(jì)十分重要，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使航空輪胎各部件相互協(xié)調(diào)產(chǎn)生優(yōu)越性能。改進(jìn)胎面結(jié)構(gòu)可以緩解航空輪胎徑向壓縮應(yīng)力，從而提高耐久性和耐磨性，將胎側(cè)設(shè)計(jì)為直線形可有效提高縱向剛性，從而消除胎圈壓縮變形和提高耐用性。
因此，先進(jìn)材料的研發(fā)和輪胎結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，是航空輪胎能夠承受百噸重的原因。橡膠材料、骨架材料、生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備不斷進(jìn)步，為我國(guó)航空輪胎的自主化提供了發(fā)展的“土壤”。研發(fā)新材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、開發(fā)新技術(shù)是航空輪胎自主化和國(guó)產(chǎn)化的發(fā)展方向。
（作者莫尊理系西北師范大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，成青松系西北師范大學(xué)研究生）
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