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飞机轮胎在航空飞行中的重要安全性
来源: | 作者:acaikm | 发布时间: 2021-04-14 | 748 次浏览 | 分享到:

介绍

1.飞机轮胎/车轮可在极端条件下工作,重达340吨,起飞时以超过250 km / h的速度加速,并且在飞行和滑行时还要承受各种环境压力。飞机机轮每天都要经受多次起降的惩罚。在巡航和接地期间,轮胎暴露于低于-40°c的温度下;橡胶温度可能会暂时超过200°c。车轮必须承受航空中最严酷的折磨:最大重量,高速拒收起飞:满载的飞机加速到起飞速度,然后在其余跑道上停止。轮胎可以承受极高的热量和压力,直到飞机安全停止为止。很少有飞机部件比轮胎和车轮总成承受更多的日常磨损。

轮胎/车轮构造

2.飞机轮胎太硬而不能像汽车轮胎一样被迫压在轮辋上。飞机轮毂分为两个部分。内侧和外侧轮毂用螺栓固定在中间,然后用氮气加压。 

轮胎设计要求:

3.飞机轮胎的设计可在短时间内承受极重的载荷,所需轮胎的数量随飞机重量的增加而增加,以便更好地分配重量。飞机轮胎胎面花纹的设计旨在提高侧风条件下的稳定性,将水带走以防止滑水,并提高制动效果。某些类型的前轮轮胎包括一个(或两个)脊柱,该脊柱模制在肩chi骨的橡胶中,在飞机在潮湿跑道上移动时,水会偏转。

轮胎类型

基于胎面花纹方法的轮胎类型可以是:

轮胎具有带花纹的引导胎面花纹(r –带肋/平行),可确保飞机的稳定性和在潮湿表面上的附着力。

tc(双触点)设计用于可转向的前轮。

mx(混合)是先前两种类型的组合。

苔原轮胎:ballon型轮胎,是一种大型低压轮胎,用于轻型飞机,可在崎terrain的地形上以及有时在水上行驶。这些轮胎包括一个整体的内胎,气门嘴制造在侧壁上,使轮胎可以在非常低的压力下运行,而不会冒着割断气门杆并导致轮胎爆胎的风险。低压轮胎可提供更大的缓冲性,并使飞机能够降落在不适合普通轮胎的粗糙表面上。例如。丛林轮式苔原轮胎上的maulem-7-235c)。

e)抓地力或水平轮廓类型:以低速降落在崎terrain地形上的飞机。 

例如。小贩海怒。这些类型的轮胎在抓地力方面类似于高速赛车运动,因此在高速滑行和转弯时非常有用。 

但是这些不利于大型飞机:

i)由于更多的着陆使轮胎光滑,轮胎损坏不均匀

ii)较小的单个抓地力变差的可能性更高,并且橡胶从轮胎上脱落的可能性会导致侧倾不平衡。

iii)高速损坏飞机机身,机翼等时,异物或小石头可能会卡在轮胎轮廓上并掉下。

f        平行凹槽轮胎:飞机轮胎胎面具有多个成型在胎面中的周向凹槽,有助于将水从轮胎表面引导走。在飞机上,不需要复杂的花纹来提高汽车轮胎的牵引力,因为车轮可以自由旋转。大型飞机降落在准备充分的直跑道上。现代跑道是加冕的(跑道从中心线缓缓倾斜)以排水。为了进一步改善排水和轮胎的牵引力,跑道上通常会切出一些垂直于行进方向的凹槽。

工人在跑道上增加凹槽。             

由于现代飞机在直线跑道上着陆并且滑行速度要低得多,因此他们使用平行沟槽轮胎在湿滑的跑道表面上具有更好的操控性。这种设计可防止划水或划水。一些通用航空飞机的发动机安装在机身的后上方,它们使用平行的凹槽轮胎,但下巴(橡胶在末端伸出)。轮胎侧壁的边缘具有弯曲的突出部(斜面),该突出部使静水向外偏转,以减少水进入发动机的情况。他们中的一些人还在轮胎附近使用金属框架(导流板/碎石套件),以在起飞或着陆于湿滑跑道上时将水从进入发动机的内部引走。 

例如。波音737-200

g       根据所用帘布层的类型,轮胎可以是:

子午线轮胎 –这些轮胎的特点是具有柔软的外壳,该外壳由橡胶涂层的帘线制成,这些帘线围绕胎圈延伸,并且与胎面中心线成90°角。壳体通过基本上不可延伸的圆周带来稳定。

斜交帘布层轮胎 –这些轮胎的胎体由交替涂胶的帘布层构成,该帘布层围绕胎圈延伸,并且与胎面中心线的夹角基本上小于90°

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h)根据包含充气气体的方法,轮胎可以是:

内胎型轮胎 –这些需要内胎以保持充气。

无内胎轮胎 -这些不需要内胎。它们由内衬(整体橡胶衬里构造而成,可防止充气气体扩散到外壳中)。

与轮胎有关的危险:

4.飞机降落后的最初瞬间,轮胎打滑,而不是滚动。飞机实际上将它们拖向跑道,直到其旋转速度与飞机速度匹配为止。这就是为什么它们在着陆时会冒烟的原因,以及为什么轮胎使用沟槽而不是在汽车橡胶块上看到的花纹会简单破裂的原因。(大多数轮胎磨损来自橡胶接触跑道的那一刻接触。)最坚固的轮胎额定速度高达288 mph 这些危险与飞机运行的四个不同时期有关:

  地面行动,例如滑行

  起飞(直至齿轮缩回)

  起飞后(存放齿轮)

  着陆(到推出结束)

危险和飞行时间的各种组合可能具有明显不同的影响,但是所有这些都会在一定程度上影响操作。

主要危害如下:

放气:以受控的方式在轮胎放气以最小的直接后果到其他系统。

爆炸性破裂:轮胎(有时是固定轮胎的车轮)以不受控制的方式放气或破裂,极有可能对其他不相关的系统造成二次损坏。

fod损坏:轮胎被异物损坏而损坏。并非每次切割都会导致轮胎立即失效,甚至最终导致轮胎失效。但是,当飞机轮胎撞到异物时,有两种基本的最坏情况。如果异物穿过胎面穿入胎面或穿过胎体,则轮胎会爆裂。或者如果切割损伤仅限于胎面区域,则轮胎胎面会剥落。

影响轮胎性能的因素

5.轮胎本身并不是很大-波音737乘坐27×7.75 r15橡胶行驶。用英语表示,它的直径为27英寸,宽为7.75英寸,并包裹在15英寸的车轮上。胎侧并不是很厚,轮胎的强度在于嵌入胎面下方的帘线。它们通常是尼龙,最近又被称为芳族聚酰胺。外壳的每一层都有助于提高其承重和抗气压能力。当然,轮胎可能会发生故障,尤其是在充气不足或过载的情况下。胎面可能脱落,外壳可能会破裂。

影响轮胎性能的三个主要因素:

离心力。 这是负载和速度的结合。由于离心力和惯性,胎面表面不会在其正常圆周处停止,而是会过冲,从而使轮胎暂时偏离其自然形状。这在胎面表面上产生了牵引波。牵引波主要受两个因素影响-速度和通货膨胀不足。牵引波暴露的结果可能会损坏轮胎(例如,沟槽破裂或肋底切)。

牵引波的机理和受牵引波影响的轮胎图片

发热。 重载和高速导致飞机轮胎产生的热量超过所有其他轮胎的热量。橡胶化合物的物理性质容易因高温而降解。当橡胶恢复到未固化状态时,强度和附着力都会损失。短暂暴露在高温下对轮胎的损害不如长时间暴露在外。内部热量会导致胎面和胎壳分离。外部热源(例如制动器)可能会导致胎圈表面损坏。 

胎面和胎面分离的一个例子

拉伸,压缩和剪切力。 飞机轮胎的设计使其在空载状态下作用在每一层织物上的内部拉力是均匀的。由于轮胎部分在载荷作用下的高挠度,外层上的拉力将高于内层上的拉力。由于从外层到内层的力梯度,在织物的各层之间产生了剪切力。轮胎充气不足或过载会增加这些剪切力,从而迅速缩短飞机轮胎的使用寿命。与这些力相关的常见损坏类型为肩部分离和下侧壁压缩断裂。

肩部分离和下侧壁压缩断裂的示例

轮胎制造商

6.航空公司通常直接从制造商那里购买轮胎,并在轮胎的使用寿命内保留所有权。当轮胎被送回工厂进行翻新时,相同的轮胎将被返还给拥有它们的航空公司。也有轮胎租赁和轮胎服务合同。每个航空公司都与轮胎分销商和制造商进行自己的交易。飞机轮胎制造业由四家公司主导。这些公司控制着约85%的制造业市场。飞机轮胎的胎体/胎体(不带胎面的轮胎)构造得非常坚韧。符合翻新条件的car体是理想的资产;它证明了它可以承受滥用航空公司运营的行为。翻新轮胎要比买新轮胎便宜。一些轮胎可以翻新多达16次。航空公司经常翻新轮胎的次数少于制造商的限制,以增加安全性。另一个好处:翻新轮胎比新轮胎具有更多的帘布层,因此它们可以处理更多的起降。您将永远梦想在汽车上混合新的固特异和米其林轮胎。飞机轮胎都是按照相同的规格制造的,因此通常会在同一起落架转向架上看到两个不同的品牌。飞机轮胎制造的四大制造商如下:飞机轮胎都是按照相同的规格制造的,因此通常会在同一起落架转向架上看到两个不同的品牌。飞机轮胎制造的四大制造商如下:飞机轮胎都是按照相同的规格制造的,因此通常会在同一起落架转向架上看到两个不同的品牌。飞机轮胎制造的四大制造商如下:

固特异 (美国)

米其林 (法国)

邓禄普飞机轮胎 (英国)

普利司通 (日本)

 7.当飞机着陆时,几乎看不到的一件事是井喷。想一想:轮胎一次又一次地以每小时170英里的速度撞击停机坪,并承受着一座普通办公楼的重量。他们每次都钉牢它。当您考虑一下时,飞机轮胎就很棒。典型的客机轮胎可以承受38吨的负载。它可以在地面上飞行500次,而无需重新踩踏,刷新后的使用寿命可能达到716次。一架波音777使用14个轮胎,空客的a380携带22个轮胎,而 巨大的安东诺夫an-225 则使用32 轮胎。十二个波音777-300er主轮胎每个 充气至220 psi15 bar / 1500 kpa),重120公斤( 260磅),直径134厘米(53英寸),在刹车时每300个周期更换一次  2000个周期更改一次。每个轮胎价值约5,000美元。其出色的耐用性的关键是最大程度地提高气压。高空飞行的橡胶通常会充气至200 psi,大约是您在汽车轮胎中充气的六倍,而f-16战斗机上的轮胎则被抽至320 psi真的是如此强大的压缩空气,。飞机轮胎的测试表明,它们在爆裂之前能够承受最大800 psi55 bar / 5,500 kpa)的压力。飞机轮胎通常用氮气充气,  以最大程度地减少飞行期间遇到的环境温度和压力的极端变化引起的膨胀和收缩

为什么在飞机轮胎中使用氮气?

8.现在,您可能会注意到,每辆汽车甚至摩托车在空降几秒钟后掉落到地面上,它们都会产生摩擦,轮胎感觉就像即将爆裂。有时他们甚至这样做。但这对于空中客车或飞机车轮不会发生。原因是摩托车/汽车轮胎或车轮充满了空气。由于以下原因,飞机轮毂中充满了氮气:

            a 不易燃烧: 我们都知道空气不过是在高温或高压下会爆炸的各种气体分子的简单组合。氮气是一种惰性气体,这意味着它与其他气体或表面几乎没有反应。因此,飞机轮胎内部的氮气不会通过橡胶引发链式化学过程。因此,它们不容易燃烧,使其成为举升飞机或空中客车的最佳选择。

            b 不能轻易改变其状态: 在相对较低的大气温度下,空气中的湿度会变成水滴或冰。当飞机平均飞行高度在31,000-38,000英尺之间时,水分子的液化或结晶可能非常危险,并在飞机轮胎着陆时引起事故。氮气中的水分极低。而且它的熔点非常低,为零下210摄氏度。由于飞机飞行的高度通常不会低于负55摄氏度。没有清算或结晶的机会。

            c 维护成本低: 使用氮气的另一个巨大优点是,它们的水蒸气比空气少得多。因此,它们可以将轮胎压力保持在比空气更长的时间。结果,机组人员不需要经常更换氮气供应甚至轮胎。由于氮气是惰性气体,因此压力几乎保持不变。

轮胎安全装置

9.如果在中止起飞或紧急着陆期间进行最大程度的制动,轮胎通常会过热。保险丝提供了一种更安全的故障模式,该故障模式通过以受控方式放气来防止轮胎爆炸,从而最大程度地减少了对飞机和周围物体的损坏。易熔塞是填充有低熔点金属(如用于电子设备或管道的焊料)的空心小螺栓。

a)易熔塞:

易爆的塞子通常会在严重制动后发挥作用,就像在高速拒接起飞时发生的那样。飞机停止后,热制动器组件继续加热车轮,直到保险丝芯达到其熔化温度并使轮胎放气。易熔塞安装在轮毂内。当塞子使轮胎放气时,氮气被引导通过制动器以帮助冷却。 

b)过压溢流阀(oprv 

过压释放阀是一个内部带有破裂盘的空心螺栓。当氮气压力超过设计极限时,圆盘破裂。oprv安装在大多数轮辋上,以防止轮胎在氮气维护过程中发生过压或爆炸。

c   tpms(轮胎压力监测系统)

一些飞机模型的车轮上装有tpms传感器。该系统与汽车中的tpms非常相似。驾驶舱显示屏显示配备传感器的所有轮胎的胎压。

刹车温度监控系统

许多大型飞机都有制动温度监控系统。例如。波音767-300f

客机轮胎尺寸 

10.像汽车和卡车一样,飞机轮胎有多种尺寸。轮胎尺寸数据模制在每个轮胎的侧壁上。一架波音757-200在主起落架上使用h40x14.5-19轮胎。解码后的“ h”表示高挠度,轮胎直径40英寸,轮胎宽度14.5英寸,轮辋直径19英寸。

一些流行客机的主齿轮轮胎直径和宽度:

飞机

直径

宽度

波音737-700800900

44.5″

16.5″

波音747-8

52″

21″

空中客车a320

46″

17″

空中客车a330

54″

21″

空中客车a350 / a380

55″

21″

航空公司轮胎的旋转,平衡和速度等级:

11.航空公司不要旋转轮胎。轮胎的使用寿命太短,无法担心不均匀磨损。大型机轮不平衡。轮胎会受到很大的惩罚,每次着陆都会在跑道上留下橡胶。使它们保持平衡将是一场失败的战斗,因为每次着陆都会改变轮胎的重量分布。大多数客机的轮胎额定时速约为 220-235英里/小时。这比飞机通常在跑道上飞行要快得多。起飞和降落速度在140-200 mph之间变化 ,因此,如果飞机需要高速着陆(由于紧急情况或设备故障),则有很大的安全余量。波音767-300的单轮轮胎额定载荷为51,100磅,并且有8个主轮。51,100 x 8 = 408,800 它的最大起飞重量为408,000磅。轮胎上标有速度额定值。

何时更换轮胎?

12.它们的设计符合完整的性能规格,即使在第一层增强织物出现时也是如此。如果您发现飞机上的轮胎看起来秃顶,请不要担心。每次飞行后都要检查轮胎。当达到制造商的服务极限时,将对其进行更换。胎面中模制的凹槽用作磨损指示器。当胎面磨损到凹槽的底部时,更换轮胎。割伤,胎侧损坏或凸起可能需要尽早更换轮胎。如果没有备用轮胎,则即使在第一层织物(帘线)可见的情况下,轮胎也可以继续使用,直到到达维护基地为止。 

在该轮胎上仍可见沟槽。它'的保险柜了几个着陆。

多少起落架/轮胎是否每组更换?

13.轮胎更换周期会根据跑道状况,天气,飞机的运行重量和飞行员的着陆技术而有所不同。在大型飞机上,主轮胎的粗略平均值约为150-200个循环(一个起飞和降落=一个循环)。前轮轮胎比主轮胎要多循环几个周期。大型飞机上的主起落架和前轮胎通常只有在达到磨损极限时才更换。经常会看到新旧轮胎彼此相邻。某些类型的磨损或损坏将需要成组更换轮胎。换轮胎实际上是换轮胎。整个车轮都被拆下并更换,就像在汽车上更换了flat胎一样。可以快速完成车轮更换,通常不会延迟下一次起飞。当织物出现时,它是时候换轮胎了。请记住,这不是汽车轮胎。飞机轮胎被设计成直到胎面凹槽消失为止。同样,它们可以安全地进行面料展示,以达到维护基础。从头到尾,换轮不到20分钟。 


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