飛機(jī)為何很少爆胎?起落架復(fù)雜程度超乎想象 機(jī)輪科技含量非常高
對于駕駛員來說,最可怕的突發(fā)情況之一就是爆胎,且爆胎時并沒有備胎,附近也沒有修車鋪。

不知道大家是否想過一個問題沒有,盡管飛機(jī)著陸時重量很大,速度很快,沖擊力非常強(qiáng),而它們的輪胎卻很少爆炸。這自然會讓我們想到一個問題,為什么不能通過技術(shù)手段,升級汽車輪胎或整個車輪系統(tǒng),來徹底解決爆胎問題?
關(guān)于飛機(jī)的一些知識

一般的大型尅及空載重量都會超過200噸,空客A380重量更是達(dá)到了驚人的560噸,而它們的著陸速度為250~280千米/小時,起落架在著陸瞬間所受到的沖擊力可想而知。此外,由于輪胎與跑道的劇烈摩擦,會讓輪胎溫度升至260℃,這個溫度已經(jīng)超過了橡膠熔化的溫度。需要提醒的是,飛機(jī)在高空飛行時,輪胎處于冰凍狀態(tài),溫度只有-30℃,它們就是以這樣的低溫直接承受著陸時的巨大沖擊。
那么,讓飛機(jī)輪胎每天承受如此瘋狂沖擊的技術(shù)秘訣是什么?
減震器是首要功臣

現(xiàn)在運行的客機(jī)都采用特殊設(shè)計的氣液多缸緩沖裝置,可以在飛機(jī)著陸時將巨大的沖擊力完全吸收。起落架支柱可以防止飛機(jī)在著陸時發(fā)生劇烈彈跳和搖擺,從而穩(wěn)定住機(jī)身。我們經(jīng)常在汽車懸掛系統(tǒng)上看到的彈簧,在這里被高壓氮氣和航空液壓油所取代。

如果飛機(jī)著陸重量太大,還會增加主起落架,以承受巨大的沖擊力,并穩(wěn)定著陸狀態(tài)。起落架布置在機(jī)身主要承力部位,以吸收能量。起落架系統(tǒng)非常復(fù)雜,但是正是得益于它們,飛機(jī)才能承受280千米/小時著陸速度的強(qiáng)大沖擊。同時,飛機(jī)輪胎并非不會爆胎,如果跑道上有長度超過100mm的突出物,輪胎還是會被撕裂。

可能有人會覺得280千米/小時的著陸速度已經(jīng)非??鋸?,但是,起落架和輪胎是以承受460千米/小時著陸速度進(jìn)行設(shè)計的。如此大的冗余就是為了防止出現(xiàn)緊急著陸時,避免嚴(yán)重事故發(fā)生而采取的必要措施。1988年,一架圖-154客機(jī)在敖德薩以415千米/小時的速度著陸,起落架和輪胎都承受了這樣的極限沖擊。
起落架技術(shù)細(xì)節(jié)

起落架的秘密不僅在于設(shè)計異常復(fù)雜的緩沖裝置,就連輪轂和輪胎都很特別。輪轂采用鎂鋅合金、鈦合金制造,在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下,盡可能減輕重量。將輪胎固定在輪轂上不僅僅有螺栓,它們的固定方式必須確保絕對緊密,不能讓水分進(jìn)入到輪胎內(nèi)部。因為如果水進(jìn)入到輪胎內(nèi)部,會在高空變成冰,著陸時又會因為摩擦產(chǎn)生的高溫而沸騰。

大多數(shù)飛機(jī)輪胎內(nèi)填充的是氮氣,這樣在摩擦?xí)r不會燃燒。汽車輪胎的橫截面是橢圓形,而飛機(jī)輪胎的橫截面則是完美的圓形,這是為了降低滾動時發(fā)生意外情況的幾率。

飛機(jī)輪胎上只有縱向條紋,這是為了防止在潮濕跑道上著陸時打滑。至于飛機(jī)輪胎的成分實在太復(fù)雜了,主要是合成橡膠、天然橡膠、特殊織物和鋼絲。

增強(qiáng)輪胎的材料主要有芳綸、尼龍和鋼絲。芳綸是一種高科技聚合物,具有很高的機(jī)械強(qiáng)度,商業(yè)名稱就是凱夫拉。凱夫拉廣泛用于制造防火設(shè)備和防彈衣,這種材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到550千克/平方毫米,而鋼鐵的相同指標(biāo)為50~150千克/平方毫米。

飛機(jī)輪胎的結(jié)構(gòu)類似生日蛋糕,由許多層組成。外層是橡膠,然后是一層芳綸和尼龍組成的織物層,這可以防止輪胎破裂。此外,一架飛機(jī)的主起落架會配備多個輪胎,這樣可以具有更大的安全冗余——如果一個輪胎破裂,那么其他輪胎能夠分擔(dān)更多的載荷。

制造一個大型客機(jī)的主起落架大約需要六個月的時間,所有金屬零件都需要拋光到鏡面狀態(tài)。制造輪胎同樣需要很多時間,盡管在設(shè)計和材料上已經(jīng)投資巨大,但500次著陸之后就必須更換。如果是客機(jī),那么基本上是每年更換一次。換下的機(jī)輪會保留輪轂,經(jīng)過探傷檢查之后,才會安裝輪胎再次使用。
為什么這樣的技術(shù)不能應(yīng)用到汽車輪胎上?

汽車領(lǐng)域完全可以采用飛機(jī)輪胎的技術(shù),特別是凱夫拉本來就是為賽車而研制的高強(qiáng)纖維。限制應(yīng)用的因素并非技術(shù),而是成本——采用航空技術(shù)制造的汽車輪胎過于昂貴,每個輪胎1500~6000美元,并非所有人都能夠承受。因此,在民用汽車領(lǐng)域使用如此昂貴的輪胎并不現(xiàn)實,也沒有這樣大的市場。不過,一些輪胎制造商確實將凱夫拉纖維應(yīng)用到越野車輪胎上,當(dāng)然,使用的比例遠(yuǎn)沒有飛機(jī)輪胎那么夸張。