文/美特高分子milanonly
不知大家有沒有注意到,普通大小甚至較大的客機例如空客A330都只有十餘個輪胎,甚至不如一個載貨卡車多,而且輪胎尺寸也並不是很大。那麼如何承受起數百噸的質量?飛機的輪胎是不是有什麼特殊的構造?充的什麼壓強的什麼氣體?
其實飛機輪胎不全是實心的,只有一些戰鬥機或塞斯納一類重量不大的輕型飛機才是實心胎,實心胎承受不了大重量飛機的著落衝擊,會直接炸裂的
飛機的輪胎分為有內胎和無內胎兩種,又根據壓力分為低壓和高壓數種,都是充氮氣的。 壓力越大的輪胎能承載的重量越大,所以大飛機或者高速飛機一般都使用無內胎的高壓輪胎。 有內胎的低壓輪胎一般在小型螺旋槳飛機上使用。
以波音777飛機為例:
波音777飛機在準備國際航班飛行的是候飛機總重大約300多噸,而這些重量主要由兩翼的主起落架承受。777飛機的一側主起落架有6個輪子。換言之,12個輪子承受了近300噸的重量,平均每個輪子承受了25噸的重量。其次在飛機起飛和著陸的時候,輪胎還要承受很強的垂直方向的衝擊載荷和水平方向的減速時的摩擦載荷。飛機的起飛速度在300-350公裡每小時,著陸速度在200公裡每小時以上,可見輪胎要承受的壓力之大。
如果按航班次數來算的話,一個輪胎大概可以使用250個航班。連續使用250個航班之後,輪胎就需要拿去保養。例如對磨損的胎面進行翻新,這種翻新一般可以重複5-6次,也就是說一個輪胎大概可以用1500個航班。
在飛機輪胎胎面橡膠內部加入了兩層特殊的簾巾,俗稱「補強帘布層」。 以帘布層為界,把胎面膠分成外層胎面膠和內層胎面膠,當輪胎磨損到露出第二層簾巾時,即告報廢。
飛機輪胎的膠面由耐磨耐高溫的特種材料膠合鋼絲而成,厚約20毫米,強度很高,輪胎氣門嘴既尖且短,由高溫氟塑料製成,進氣通暢,嚴防洩露。飛機輪胎沒有內胎主要是方便拆裝、維護,飛行時,可以直接向輪胎內補氣。
同時世界各國航材製造商都採用高強度的鎂鋅合金製作輪轂和活動輪緣,並用密封圈對輪轂和活動輪緣接合部位、氣門嘴與輪轂間進行密封,可以保證輪胎內高達數個大氣壓值的氣體不滲漏,其性能是普通輪胎所不能比擬的,它造價也相當昂貴。
幾十噸到上百噸的飛機以幾百公裡的速度著陸,飛機重量加上對地面的撞擊力,每平方釐米的輪胎膠面就要承受近千牛頓的壓力,除了要承受的重量和載荷之外,它還需要克服溫度的急劇變化。在高空中,溫度大約零下50-60度,而減速剎車時的溫度大約為150度。沒有一個這樣的輪胎是不行。
像波音737飛機的輪胎氣壓為1.378兆帕,是汽車輪胎氣壓的六倍,其實飛機輪胎裡面充的氣是氮氣,為什麼充氮氣呢?
1.提高輪胎行駛的穩定性和舒適性。
氮氣幾乎為惰性的雙原子氣體,化學性質極不活潑,氣體分子比氧分子大,不易熱脹冷縮,變形幅度小,能保持穩定胎壓,提高輪胎行駛的穩定性,保證駕駛的舒適性;氮氣的音頻傳導性低,相當於普通空氣的1/5,使用氮氣能有效減少輪胎的噪音,提高行駛的寧靜度。
2.防止爆胎和缺氣碾行。
爆胎是公路交通事故中的頭號殺手,汽車行駛時,輪胎溫度會因與地面磨擦而升高,尤其在高速行駛及緊急剎車時,胎內氣體溫度會急速上升,胎壓驟增,所以會有爆胎的可能。而高溫導致輪胎橡膠老化,疲勞強度下降,胎面磨損劇烈,又是可能爆胎的重要因素。而與一般高壓空氣相比,高純度氮氣因為無氧且幾乎不含水份不含油,其熱膨脹係數低,熱傳導性低,升溫慢,降低了輪胎聚熱的速度,不可燃也不助燃等特性,所以可大大地減少爆胎的機率。
3.延長輪胎使用壽命。
使用氮氣後,胎壓穩定體積變化小,大大降低了輪胎不規則磨擦的可能性,如冠磨、胎肩磨、偏磨,提高了輪胎的使用壽命;橡膠的老化是受空氣中的氧分子氧化所致,老化後其強度及彈性下降,且會有龜裂現象,這時造成輪胎使用壽命縮短的原因之一。
氮氣分離裝置能極大限度地排除空氣中的氧氣、硫、油、水和其它雜質,有效降低了輪胎內襯層的氧化程度和橡膠被腐蝕的現象,不會腐蝕金屬輪轂,延長了輪胎的使用壽命,也極大程度減少輪輞生鏽的狀況。