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航空轮胎——飞机轮胎构造

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飞机轮胎在飞机起飞和着陆过程中形成一个空气垫层,以帮助吸收着陆时的撞击能量和摩擦产生的热能,并产生必要的刹车结合力以便在着陆时使飞机停住,同时支撑飞机在地面滑行时重量。轮胎必须能够承受很大的静载荷和动载荷。简单地说飞机轮胎的性能特点是:负荷能力高、充气内压高、生热大、速度高、可连续滑行的距离短等。因此,飞机轮胎必须仔细的维护,要严格的满足它的基本性能要求,在较大工作范围内要保证有可靠的静强度和动强度。
1.1轮胎类型
轮胎根据其充气压力和有无内胎等因素分类。根据有无内胎可分为有内胎式轮胎和无内胎式轮胎,其主要区别在于轮胎的内衬。无内胎式轮胎内衬厚度大约1/10in,作为容纳空气的容器(如Cessna 525飞机使用的轮胎)。有内胎式轮胎则没有这样的内衬,但在光滑的轮胎内侧装有橡胶内胎,用来容纳空气(如Cessna 172等飞机使用的轮胎)。为了便于识别,在无内胎式轮胎的侧壁上印有“TUBELESS”(无内胎)字样。
根据充气压力大小可分为低压、中压、高压和超高压轮胎,活塞式发动机飞机常用低压轮胎(如Cessna 172使用的轮胎)。这种轮胎的横截面宽度相对轮缘直径来说显得比较宽,允许较低的充气压力,以改善缓冲性能。
按照轮胎结构,可分为斜交胎和子午胎,见下图。

图1.1 轮胎结构比较
1.2飞机轮胎构造
航空轮胎由三种基本材料构成的复合结构,这三种材料是:
橡胶
尼龙线
钢丝
这些成分通过硫化粘结在一起,见图1.2所示。

图1.2 轮胎构造
胎面
胎面使用合成橡胶制造,胎面上有环状沟槽,承受飞机重量、与跑道间的摩擦、异物割伤和各种极端的环境温度。
与汽车轮胎胎面由周向直沟与横向沟槽组成各式各样的花纹图案相比,飞机轮胎胎面有一条条沿圆周方向延伸的直沟,而没有横向沟槽。胎面花纹不是为了美观而设计,而是根据性能要求来确定。飞机的滑行与制动要求轮胎具备良好的防水滑功能,飞机轮胎为此设置了周向直沟;而横向沟槽会显著缩短轮胎寿命,因此飞机轮胎没有横向沟槽。胎面上的沟槽必须要有足够的深度,以便使水能载轮胎下面通过,这样可以减少在潮湿的跑道上打滑。
缓冲层
缓冲层是尼龙布加强的附加层,位于胎面花纹槽底部与加强帘布层上部之间,用来保护轮胎各层和加强胎面区域。
帘布层
胎体帘布层由橡胶和纤维连线组成,缠绕在胎唇钢圈上,用来提高轮胎的强度。铺设的层数与轮胎的强度有关。
侧壁
轮胎侧壁是胎体侧壁帘线的主要保护层,它能防止帘线损坏和暴露,胎侧壁还可提高胎体强度。对于某些安装在前轮上的轮胎,其侧壁上会有导流器,它能使跑道上的水折向侧边,避免水泼溅到安装在后面的喷气发动机上。

图1.3 轮胎导流器
对于无内胎轮胎,在轮胎侧壁靠近胎缘区域会发现轮胎通气孔。轮胎通气孔的作用是为胎体内的空气提供排出的通道。胎体内的空气可以是生产加工后存在胎体帘线中的残留空气,也可以是通过内衬层正常渗漏在胎体内积聚的空气。若没有通气孔作为空气自由排出的通道,胎体内的空气会导致轮胎胎面胶或侧壁橡胶的松弛或隆起。通气孔是在生产加工过程中使用直径约为1.5mm的锥子刺穿胎侧壁橡胶层形成的,并用绿色或灰色作为标记。

图1.4 侧壁通气孔
胎缘
胎缘包括钢丝圈和胎缘涂胶包边布。钢丝圈是轮胎的骨架,有高的抗拉强度和刚度,通过它把载荷传递给轮毂。胎缘涂胶包边布形成胎口断面形状,防磨并与轮毂的轮缘紧密贴合,防止无内胎轮胎漏气。
衬里
用特殊的丁基橡胶制成,有着很好的气密性。取消内胎后,减少了内胎和外胎之间的摩擦,可使轮胎滚动时产生的热量降低,提高轮胎性能和使用寿命。
1.3轮胎标识
轮胎具有某些印在侧壁上用于识别目的的标识,是轮胎制造过程中由模具在轮胎表面形成的。这些标识随着制造厂家的不同而不同,但通常包括零件号、尺寸标识、平衡标识、序号、有无内胎标识等。这些标识提供了轮胎的简单描述、设计性能、制造信息和适航认证。
尺寸标识
一般用下列方法识别轮胎尺寸
例如:26×10.00-18
第一个数字(26)表示用英寸为单位的轮胎外径(图1.5中A所示)。第二个数字(10.00)表示以英寸为单位的轮胎宽度(图中B所示)。第三位数字表示以英寸为单位的轮缘直径(图中C所示)。并不是所有轮胎都是用全部的三个尺寸表示规格。某些美国制造的轮胎可能只标出外径(例如:26),但是其它情况下总是要说明轮胎宽度,要么前面写轮胎外径(26×10.00),要么后面写轮缘直径(如10.00-18)。如Cessna 172、SR20、TB20/200使用的轮胎上面就仅标注出了轮缘直径和轮胎宽度 6.00-6主轮5.00-5前轮。

图1.5 轮胎尺寸
关于轮胎尺寸标识,固特异、米其林、邓禄普基本都遵守以下规则:
a. 三段命名法
尺寸由外径、断面宽度和轮毂直径三个参数定义。
例如:(前缀) 0D x SW -/R RD(轮胎直径x截面宽度-轮缘直径)
49x19.0-22
50 x 20.0R22
适用于为了满足高速度和高负载的飞机,而新近开发和新设计的轮胎。
注意:某些尺寸标识有一个字母“H”或“B”在尺寸标识前面(如H49x19.0-22),“H”表示安装轮胎的轮毂宽度约为轮胎断面宽度的65%(0.6-0.7 倍轮胎宽度)。“B”表示胎唇锥度在5度至15度之间。某些尺寸标识在截面宽度和轮缘直径的直线段换成了“R”(如50 x 20.0R22),“R”表示子午线轮胎,“-”表示斜交线轮胎。
b. 类型III
尺寸由断面宽度和轮毂直径两个参数定义。
例如:SW-RD(截面宽度-轮缘直径)
5.00-5
多用于通用飞机的轮胎上,充气压力通常小于100psi,大侧壁小轮毂,最大速度级别为160mph,通常不翻修,设计变形率为:35% +3 -4。
c. 类型VII
尺寸由外径和断面宽度两个参数定义。
例如:OD x SW(轮胎直径x截面宽度)
18 x4.4
多用于高的充气压力,断面宽度小,设计变形率:32% +3 -4,轮毂与轮胎断面宽的比率为0.775(大于0.700)。
零件号标识
零件号是制造商标示轮胎独一无二的编码,通常由P/N和一串数字、字母组成。
米其林斜交轮胎的零件号标识的形式为:XXX-XXX-X。如Cessna 172R使用的米其林主轮外胎件号为“P/N:071-314-0”。
米其林子午线轮胎零件号标识的形式为:MXXXXX, MXXXXXX或MXXXXX-XX。子午线轮胎在零件号附件可能还会有一个索引号(IND),这个索引号可以成为零件号的一部分来识别轮胎设计的小改动。
邓禄普轮胎的件号通常由四或五位数字加两个或三个前缀字母组成,如DR15348T。如果使用了后缀“T”表示轮胎为无内胎轮胎。前缀字母用于表示规定特性的轮胎,具体意思如下:
DR-凸纹胎面斜交胎
DRR-在胎面下增加了更强的编织物的轮胎(第二个R表示加强)
DZ-子午线轮胎
DA-双接触轮胎
DB-有锯齿肋骨的轮胎
DT-用于内胎件号

图1.6 零件号标识
序号标识
序号通常和生产日期一起标记,它是一种代码形式,用来表明轮胎生产的日期、月份、年份。序号标识通常印在轮胎侧壁。

图1.7 序号标识
平衡标识
外胎上用红色点表明轮胎重量较轻的一边,安装时要对准气门嘴(内胎上或无内胎的轮毂上),或对准内胎有重点(黄色)标识处。

图1.8 平衡标识
其他标识
在轮胎胎面上还标注有额定负载、额定速度、帘布层数等标识。
1.4各品牌轮胎标识说明
1.4.1 米其林外胎标识

图1.9 米其林外胎标识
胎面标记“F2A”
F 纤维胎面加强层
2 胎面加强层层数
A设计更改状况
胎面标记“N8-2A”
N 尼龙连线
8 实际胎体帘布层数
2 胎面缓冲层数
A 设计更改状况
额定速度(Speed Rating)“235MPH”
规定此轮胎使用速度限制为235Miles per Hour
帘布层数(Ply Rating)“18PR”
“18PR”是轮胎最大额定载荷与充气压力的关系指数,此数据并不一定代表轮胎的构造中的帘布层数。
额定负载(Load Rating)
额定负荷是由标准化机构批准的轮胎能承受的最大静载荷。其单位可能是千克(Kg)或磅(lbs)来。
序号标识“1154R01300”

“1154R01300”指2011年第154天在norwood工厂的第1300条胎。
尺寸规格 6.00-6
第一个数字(6.00)表示以英寸为单位的轮胎宽度,第二位数字(6)表示以英寸为单位的胎缘直径。
1.4.2米其林内胎标示

图1.10 米其林内胎标识
尺寸规格
17.5×6.25+6.00-6
适用的外胎尺寸
上述数字表示此内胎可以用于轮胎外径为17.5、轮胎宽度为6.25或6.00、轮胎内缘直径6的外胎
日期代码
3 14 12
轮胎的生产日期:12年03月14日
1.4.3 固特异外胎标识

图1.11 固特异外胎标识
序列号
固特异轮胎上的序列号由八位数字组成。
第一位数字表示生产年份
第二、三、四位数字表示一年中的第几天
第五、六、七、八位数字表示独立的轮胎ID号,表示方法见下表:
产地 偶数十年(2000,2020…) 奇数十年(2010,2030…)
丹维尔 0001-2000 2001-4999
泰国 5001-5500 5501-5999
巴西 7100-7500 7501-7999
在2001年1月1日之前,泰国生产的轮胎第五位为“T”,巴西生产的轮胎第五位为“B”。这两个产地的轮胎ID号(第六、七、八位)都是从001-999。丹维尔生产的轮胎ID号为0001-4999。使用第5位数字表示制造年份开始于2000年。
“10667583”指2011年第66天巴西生产的7583号轮胎。
1.4.4 固特异内胎标识

图1.12 固特异内胎标识
图1.12a中
“FR ”= Firestone Russellville
“S04501”为内部跟踪号码
“1A12”中1A指轮胎生产线标识;12指轮胎生产日期为本月第12天。
“MAY 11”指轮胎于2011年5月生产
图1.12a中
“RU62551288”为模具号码
1.4.5 三环外胎标识
三环外胎
1203 02068

1.4.6 三环内胎标识


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