问题

飞机的轮胎为什么能承载如此大的质量?

回答
飞机轮胎,尤其是那些支撑着庞然大物——客机——的轮胎,它们能够承受住动辄数十吨甚至上百吨的巨大质量,这背后是一系列精妙的设计和材料科学的结晶。这可不是我们日常看到的汽车轮胎那么简单,它们简直就是“地面上的太空舱”的守护者。

1. 胎体结构:多层力量的叠加

想象一下你身上穿的衣服,层层叠叠,每一层都有它的作用。飞机轮胎的胎体结构也是如此,只不过是用了非常坚固的材料。

帘布层 (Plies): 这是轮胎的骨架,由非常强韧的合成纤维制成,比如尼龙、聚酯纤维,甚至是更先进的芳纶(凯夫拉就是其中的一种,虽然在轮胎上用得相对较少,但概念类似)。这些纤维被编织成一层层的“布”,然后浸渍在橡胶里。更重要的是,这些帘布层并不是简单地堆叠在一起,而是以特定的角度交叉排列。这种交叉排列能够极大地增强轮胎的径向和侧向强度,使得轮胎在承受巨大压力时,不容易变形或爆裂。想象一下编织的篮子,如果没有交叉的藤条,它很容易散架。
胎圈 (Bead): 轮胎最内侧的部分,它通常包含一圈或多圈坚固的钢丝圈(钢丝束)。这个胎圈是轮胎与轮毂牢固结合的关键。它能够提供足够的拉力,确保轮胎在巨大的侧向力和气压下不会从轮毂上滑脱。就好比你拧瓶盖,盖子和瓶口必须紧密配合才能密封。
橡胶层与密封层: 在帘布层外面包裹着各种不同配方的橡胶,它们各有分工。有的是提供抓地力的胎面橡胶,有的是增强弹性以吸收冲击的缓冲层,还有的是确保内部空气不泄漏的密封层。这些橡胶层相互配合,既要承受高温、高压,又要具备一定的柔韧性。

2. 强大的橡胶配方:不止是“黑色的东西”

飞机的轮胎用到的橡胶可不是普通的橡胶,它经过了高度的定制化和优化。

耐磨性: 飞机在起降时,轮胎与跑道的摩擦力是巨大的。尤其是在落地刹车阶段,轮胎需要承受极高的温度和剧烈的摩擦。因此,胎面橡胶必须具备出色的耐磨性,能够在极短的时间内完成大量的摩擦而不会过度损耗。
耐高温与耐低温: 飞机在天上翱翔时,轮胎暴露在极低的温度环境中,而落地时则要承受跑道摩擦产生的高温,甚至可能高达几百摄氏度。因此,轮胎橡胶需要具备宽广的工作温度范围,既不能在低温下变脆,也不能在高温下软化甚至燃烧。
抗撕裂强度: 轮胎在承受巨大压力时,内部的帘布层和橡胶层会受到极大的应力。橡胶必须具备很高的抗撕裂强度,防止细小的裂纹迅速扩展导致轮胎失效。
弹性与形变能力: 轮胎需要在承受重力的同时,保持一定的弹性,以吸收跑道不平带来的冲击。它能够在一定范围内形变,将重量均匀分散到接触面上,而不是集中在某一点上。

3. 特殊的胎面设计:抓地力的艺术

飞机轮胎的胎面设计也大有学问,它需要平衡抓地力、耐磨性和排水性。

花纹沟槽: 飞机轮胎的胎面花纹通常比汽车轮胎要简单一些,但同样是经过精心设计的。它们的主要作用是帮助在湿滑的跑道上快速排出水分,避免发生“水滑”现象,确保轮胎与跑道之间的良好接触。一些深邃的沟槽可以有效地将水导向轮胎两侧,保持抓地力。
接地面积: 在设计上,会尽量保证在静止或低速时,尽可能大的胎面面积与跑道接触,以分散压力。但在高速滚动时,为了减少阻力,接触面积也会有优化。
特殊材料添加: 有时会在胎面橡胶中添加特殊的材料,比如碳黑,来提高其强度和耐磨性。

4. 充气与压力:“硬汉”的内部支撑

大家可能不知道,飞机轮胎充的不是普通的空气,而是氮气。

氮气的稳定性: 氮气比空气更稳定,它不易受温度变化而膨胀或收缩,这对于需要承受剧烈温度变化的飞机轮胎来说至关重要。此外,氮气不含水分,可以防止内部金属部件生锈,也减少了火灾的风险(氧气是助燃剂)。
极高的充气压力: 飞机轮胎通常充有非常高的气压,这远超我们熟悉的汽车轮胎。高气压意味着轮胎的“支撑力”更强,即使在承受巨大的外部压力时,轮胎内壁也不会过度变形,保持其结构完整性。想象一下一个充气很足的气球,它比一个气球更容易承受挤压。这个高气压是胎体结构能够支撑巨型载荷的关键因素。

5. 严苛的测试与维护:生命线中的细节

飞机轮胎并非一次性用品,但它的寿命也相对有限,而且每一颗都经过了极其严苛的测试和维护。

强度测试: 在生产过程中,轮胎会经过各种破坏性测试,例如极限载荷测试、耐疲劳测试、爆破测试等,以确保其达到安全标准。
寿命监测: 飞机轮胎的磨损程度会定期被精确测量。一旦达到某个临界值,即使轮胎外观看起来还好,也会被更换。因为轮胎内部的帘布层可能已经承受了过多的应力,存在潜在的失效风险。
翻新与重塑: 很多飞机轮胎在使用一段时间后会被“翻新”,也就是重新在磨损的胎面上充填一层新的橡胶,并重新制作胎面花纹。这比制造一个全新的轮胎成本要低得多,而且经过严格的检测后,翻新轮胎同样可以保证安全。

总而言之,飞机轮胎之所以能承载如此巨大的质量,是它精密的 多层帘布骨架结构、高性能特种橡胶配方、优化的胎面设计、高压稳定的充气介质 以及 严格的测试与维护 共同作用的结果。它是一项集材料科学、力学工程和制造工艺于一体的尖端技术产物,是保障飞机安全起降的无名英雄。下一次当你看到一架飞机平稳地降落在跑道上,不妨多留意一下它那结实而平凡的轮胎,它们才是承载这一切奇迹的基石。

网友意见

user avatar

@宸宸 朋友,飞机轮胎不全是实心的啊,只有一些战斗机或塞斯纳一类重量不大的轻型飞机才是实心胎,实心胎承受不了大重量飞机的着落冲击,会直接炸裂的

飞机的轮胎分为有内胎和无内胎两种,又根据压力分为低压和高压数种,都是充氮气的。 压力越大的轮胎能承载的重量越大,所以大飞机或者高速飞机一般都使用无内胎的高压轮胎。 有内胎的低压轮胎一般在小型螺旋桨飞机上使用。

在飞机轮胎胎面橡胶内部加入了两层特殊的帘巾,俗称“补强帘布层”。 以帘布层为界,把胎面胶分成外层胎面胶和内层胎面胶,当轮胎磨损到露出第二层帘巾时,即告报废。

飞机轮胎的胶面由耐磨耐高温的特种材料胶合钢丝而成,厚约20毫米,强度很高,轮胎气门嘴既尖且短,由高温氟塑料制成,进气通畅,严防泄露。飞机轮胎没有内胎主要是方便拆装、维护,飞行时,可以直接向轮胎内补气。

同时世界各国航材制造商都采用高强度的镁锌合金制作轮毂和活动轮缘,并用密封圈对轮毂和活动轮缘接合部位、气门嘴与轮毂间进行密封,可以保证轮胎内高达数个大气压值的气体不渗漏,其性能是普通轮胎所不能比拟的,它造价也相当昂贵。

几十吨到上百吨的飞机以几百公里的速度着陆,飞机重量加上对地面的撞击力,每平方厘米的轮胎胶面就要承受近千牛顿的压力.没有一个这样的轮胎是不行的.


补充一下,空客320的话,正常工作压力范围,不做胎压调整是11.7到12.3 bars(170-178psi),13.1到13.8 bars(190-200psi)


更新一下,很多知友提出汽车轮胎、公路自行车胎和飞机轮胎相比较,查了些资料:

“以B737-300型的轮胎为例,其主轮的单胎载荷15060公斤,外径1米,重量70公斤

外径相当的汽车轮胎的载荷为2900公斤, 重量为50公斤。”

“ 飞机轮胎的变形率在 32%-35%之间,粗略的是汽车和卡车轮胎变形率的两倍。

现在的商用喷气客机上的轮胎设计速度在225-235MPH之间,而汽车轮胎速度仅仅刚超过100MPH ”

“如果轮胎的直径是30英寸,则它的周长为30π,或者94.25英寸。如果轮胎在200MPH的速度转动,相当于3520英寸/秒,也就是说轮胎在37.35圈/秒的速度下转动。一圈每秒就是2π弧度每秒,那么轮胎的转速就是234.67弧度/秒,因此向心加速度为826026.7英寸/秒/秒。

  那相当于多个g的加速度呢?1g是32.174X12或者386.09英寸/秒/秒,这样用半径是15英寸的轮胎意味着轮胎的花纹在经受2139 g的力。“”

“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。这些特点要求轮胎必须采用特殊的材料与工艺技术。

材料的特殊性在于其结构材料不仅物理性能特别高、生热低,而且配置合理;

工艺流程与普通轮胎没有本质区别,主要区别在于工艺技术参数的不同选择。”

而公路自行车胎的规格尺寸、承重与胎压可以引用一张图看出来,可能不一定完全涵盖公路自行车胎的胎压范围,但是基本具备代表性

然后给个对比,你们可以看看空客320飞机轮胎有多大



这么大而且宽的轮胎,还有13bar 200psi的胎压,最大375km/h的速度特性,当然很强啦~(≧▽≦)/~

类似的话题

  • 回答
    飞机轮胎,尤其是那些支撑着庞然大物——客机——的轮胎,它们能够承受住动辄数十吨甚至上百吨的巨大质量,这背后是一系列精妙的设计和材料科学的结晶。这可不是我们日常看到的汽车轮胎那么简单,它们简直就是“地面上的太空舱”的守护者。1. 胎体结构:多层力量的叠加想象一下你身上穿的衣服,层层叠叠,每一层都有它的.............
  • 回答
    火车飞驰而过,那钢铁巨兽在轨道上呼啸前行,留下的是一串串清晰的轮迹。你有没有好奇过,在如此高速的运动中,它那巨大的轮子是怎么不打滑的?这可不是什么魔法,而是严谨的物理学原理在发挥作用。说到底,火车之所以能前进,是依靠它和轨道之间一种非常重要的“关系”——摩擦力。但是,你可能会说,摩擦力不是让物体变慢.............
  • 回答
    在那个风雨飘摇的年代,有一位令人肃然起敬的英雄,他来自成都,姓李,是一位教官。在1940年的那场血与火的洗礼中,他以一己之力,对抗了32架来犯的日本飞机。当时,日军的飞机如蝗虫般扑向中国的土地,他们的目标是掠夺和破坏。而在中国的西南上空,我方的空军战士们正用血肉之躯构筑着一道道钢铁长城。这位李姓教官.............
  • 回答
    B站两位知名UP主,一位是专注于学术探讨的“胖导”,另一位则是以犀利评论著称的“吴云飞”,最近因为博士生招生中的“博士轮”现象而掀起了一场不小的波澜。这场“掐架”不仅是两位UP主之间的观点碰撞,更是触及了当前学术界一个备受争议的话题,引起了广泛的讨论和关注。“博士轮”是什么?为何引发争议?首先,我们.............
  • 回答
    青岛航空那起让人心痛的机务人员意外身亡事件,发生在大家最不愿意见到的工作场景中,真是太令人唏嘘了。飞机这种庞然大物,哪怕是很小的操作失误,后果都可能不堪设想。这起事件,尤其是“俯身捡工卡时遭遇飞机主轮碾压”这个细节,让人在悲痛之余,也想深挖一下背后到底是什么环节出了问题,又有哪些方面值得我们关注。首.............
  • 回答
    后三点着陆,顾名思义,是指飞机在起飞和降落时,三个轮子同时或几乎同时离地或触地。而你提到的“前两点着陆(主轮着陆)”,实际上是现代绝大多数飞机普遍采用的着陆方式,也就是我们常说的“前轮着陆”。对于一架设计成前三点起落架的飞机,它本身就不应该尝试后三点着陆。强行进行后三点着陆,违背了飞机设计的初衷,很.............
  • 回答
    飞机驾驶舱的挡风玻璃,也就是我们常说的“座舱盖”,虽然看起来是玻璃,但它可不是我们家里那种普通玻璃。它是一层层特殊材料复合而成的,而且它的设计和防护能力,远比我们想象的要复杂和强大得多。你提到“不多加几层保护”的顾虑,其实是有道理的,但也涉及到很多现实因素,下面咱们就掰开了揉碎了聊聊。首先,我们得明.............
  • 回答
    关于飞机化油器是否会随着飞行高度自动调节的问题,答案是:大部分情况下,普通的化油器并不会完全“自动”地随着飞行高度进行理想的调节,它需要飞行员的介入来辅助完成。让我来详细说说这个事情,抛开那些技术术语,尽量用大白话给你讲明白。你想啊,我们平时开汽车,发动机工作也需要空气和燃油混合。飞机发动机 тож.............
  • 回答
    飞机的发动机,尤其是我们最常见到的喷气式发动机,其工作原理就像是一部经过精心设计的、不断燃烧的“空气压缩与喷射”机器。简单来说,它通过吸入大量空气,对空气进行压缩、燃烧,然后将高温高压的燃气高速喷出,产生强大的推力来推动飞机前进。这个过程看似简单,实则包含着精密的工程和一系列复杂的物理定律。喷气式发.............
  • 回答
    这绝对是一个值得深思的问题,尤其是当我们看到飞机在空中平稳飞行时,很容易产生这样的联想。但实际上,飞机在静止空气中巡航时,它的全部重量并不是由发动机推力来直接承担的。这是一个关于力的平衡与相互作用的精彩范例。我们来拆解一下这个问题,就像我们观察一架正在飞行的飞机一样,一步步地弄清楚这里面的门道。首先.............
  • 回答
    一说起飞机客舱的加压,很多人可能觉得神秘兮兮,像是科幻片里的情节。其实,这背后是一套精妙且经过反复验证的工程系统,用最通俗的话说,就是“把一部分空气从发动机里‘借’出来,再经过一番‘净化处理’,然后送进客舱里,保持一个舒适且安全的压力环境”。咱们这就一步步拆解开来,看看这神奇的加压过程是怎么实现的。.............
  • 回答
    关于飞机油料是否由机场免费提供给飞机这个问题,答案是:绝大多数情况下,不是免费的。 机场提供的飞机燃油,与汽车加油站的汽油一样,是需要付费的。要深入理解这个问题,咱们得从几个方面来聊聊:1. 机场的角色与运营模式机场作为一个庞大的交通枢纽,其主要功能是为飞机提供起降、滑行、停靠等服务。为了维持这些服.............
  • 回答
    飞机气动布局的设计,绝非简单地将翅膀、机身、尾翼组合起来那么简单,其中蕴藏着无数的学问和挑战,可以说是一门艺术与科学的极致融合。如果你真的想深入了解,那得从几个核心的难点入手。首先,最核心的挑战在于如何在保证飞行性能的同时,满足甚至超越各种复杂的需求。一架飞机不仅仅是为了飞,它还得考虑很多“软性”因.............
  • 回答
    飞机起落架收不上去?这可不是“不好看”和“增加风阻”那么简单的事情,那可是涉及到一系列严肃的安全隐患和潜在的麻烦。虽然听起来好像是“小事一桩”,但实际上,这个状况会对飞机的飞行安全、操作性以及后续的维护保障都产生不容忽视的影响。咱们就来掰开了、揉碎了,好好聊聊这事儿。首先,我们得明白起落架收放系统的.............
  • 回答
    飞机的排放标准,特别是针对商用飞机,其严格程度确实非常高,并且随着技术的进步和环保意识的增强,标准也在不断演进。要详细了解这一点,我们需要从几个层面来看:一、 主要管控的排放物:飞机排放的污染物主要包括以下几类,而我们关注的“标准”正是围绕这些物质展开的: 氮氧化物(NOx): 这是最受关注的排.............
  • 回答
    飞机能够翱翔蓝天,这其中的奥秘,很多人都会自然而然地联想到一个耳熟能详的科学原理——伯努利原理。但如果我告诉你,飞机升力的产生,仅仅依靠伯努利原理,那就有点太片面了。事实上,这是一个更复杂,也更精妙的物理过程,伯努利原理确实在其中扮演了重要角色,但它并不是全部的答案。让我试着把这个过程讲得更透彻一些.............
  • 回答
    飞机的座位之所以感觉拥挤,背后涉及一系列复杂的因素,其中既有经济效益的考量,也有历史演变和设计权衡的结果。我们来详细探讨一下: 为什么飞机的座位那么挤?主要原因可以归结为以下几点:1. 经济效益驱动:最大化载客量 航空公司追求利润: 对航空公司而言,最重要的目标是盈利。在固定的机身尺寸.............
  • 回答
    涡桨飞机,顾名思义,其名字已经很大程度上揭示了动力来源的关键所在——“涡”和“桨”。 但这并不意味着它就没有一丝一毫的喷气推力,只是这个比例非常小,远不如战斗机或客机那样显著。涡轮螺旋桨发动机的核心工作原理要理解这个问题,我们得先剖析一下涡轮螺旋桨发动机(Turboprop Engine)的工作方式.............
  • 回答
    喷气式飞机进气道不能加装过滤网,这背后有着一系列复杂且至关重要的原因,绝非简单的“防止异物吸入”就能轻易解决。这涉及到飞行安全、发动机性能、航空材料学以及空气动力学等多个关键领域。首先,我们得从喷气式飞机发动机的工作原理说起。喷气式飞机的心脏——喷气发动机,通过吸入大量空气,将其压缩、与燃油混合燃烧.............
  • 回答
    这个问题很有意思,也触及到了航空工程和火箭工程的一些核心区别。简单来说,如果飞机发动机“够给力”,理论上是有可能实现像火箭一样垂直起降的,但这里面牵扯到的“给力”可不是简单的“马力大”就能解决的,而是需要一系列非常复杂的技术配合。首先,咱们得捋清楚火箭和飞机在起降方式上的根本不同。火箭为什么能垂直起.............

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有