飞机上使用的轮胎有斜交线轮胎或子午线轮胎,由于轮胎设计及可靠性上的优势,子午线轮胎正逐渐替代斜交线轮胎。当前东航所有空客飞机上已经全部采用子午线轮胎,仅波音的部分机型(主要为 B737 系列飞机)上仍然采用斜交线轮胎(受限于钢刹等外在因素)。
轮胎在飞机上发挥着滚动、承载、转向、制动传递、减震等功能。虽然整体的重量和体积在飞机上占用较少的部分,却起着关键作用,特别在起飞、降落和滑行阶段。
所以轮胎的维护和检查对飞机的可靠运营有着重要作用。
理论上在理想存储状态,胎皮是没有寿命限制的,出库前只要满足胎皮厂家所要求的检查标准,就可以不考虑具体存储时间而直接安装到机轮上使用。胎皮的理想存储环境是:低温(0°C/32°F 和 40°C/104°F 之间)、干燥、黑暗(无
紫外线和光源产生臭氧)、无气流(流动空气中的臭氧和灰尘)和灰尘环境。
臭氧是一种强氧化剂,能破坏橡胶分子连接,加速橡胶退化,最终会在胎面沟槽内产生裂纹。这是臭氧破坏最明显的特征。所以,轮胎存储库房应尽量避免或减少用电设备(通风装置、蓄电池充电器、电焊设备、发电机、荧光灯等),电器设备都会对周围空气作用,产生臭氧。
轮胎同时应该避免接触各种油脂(滑油、汽油、燃油、液压油等),不及时清除会使橡胶老化产生变形或海绵状。若发生类似污染,应先用工业酒精清洗,之后使用肥皂水彻底清洗。
飞机轮胎都为尼龙构造,都有“发育”过程,即轮胎外形尺寸的增长过程。
在充压并稳定后,增长:
斜交线
8 %
子午线
6 %
在运营期间,离心力作用下,再次增长:
斜交线
4%
子午线
2%
总增长又是上述两者之和。
所以,充气前同样件号的新胎尺寸上要比翻新胎小、没有装配的轮胎看上去要比充完气的轮胎小。
这也是子午线轮胎要比斜交线轮胎有着更好抗 FOD 能力的原因。B737 轮胎损伤概率要远高于 A320 飞机。当前轮胎的发展趋势也是近零增长技术。
http://tc/maxwidth.2048/tc.service.weibo.com/mmbiz_qpic_cn/36ccd5f83144972fc7f1fd0f3e56839d.jpg检查轮胎渗漏时会发现,在侧壁的下部,通常在接近法兰盘的区域,会看到有气泡积聚,这些气泡聚集点均匀间隔排列,轮胎两侧都有。见上图,用绿色标识出来的小点。
此为正常现象,是防止胎体帘布层内气体累积和正常的内侧衬里的气体扩散而专门设计的轮胎胎体透析孔。
在安装时需要确认透气孔正常工作,即在此区域喷上肥皂水后,会看到有气泡。在整个轮胎的使用过程中,透气孔都应工作。
这也是正常情况下,压力损失每 24 小时会大于 0.2%的原因。飞机机轮允许每日压力损失 5%,具体数据因机型不同而异。
机轮侧面胎皮外侧一般有红色圆点,为胎皮最轻点,装配时应与轮毂最重点相配合以保证机轮静平衡。但机轮使用一定循环后,常由于胎皮橡胶的蠕动产生一定偏离,若偏离较大会造成前起落架抖动的异常情况。
飞机厂家选择轮胎时会提供一系列要求(如承重,冲击载荷,制动力,速度等),轮胎厂家完成轮胎设计后形成轮胎性能曲线,飞机厂家再根据性能曲线匹配飞机各种运营状态,最终确定轮胎的最佳使用状态和充气压力。
FAA AC 20-97B 明确指出,精确维护飞机的充气胎压是对于飞机轮胎安全使用的唯一最有效的预防性维修方法。
正确的充气压力,可以有效防止由于过热而造成的轮胎损坏。值得注意的是,由于滑行时摩擦力、橡胶蠕动及刹车热能传递等原因,飞机轮胎无法到达最终的热量平衡状态,即轮胎使用时温度是在持续升高的。温度每变化 3°C,压力变化 1%。而正确的充气压力,可有效控制摩擦力、橡胶蠕动,并最大限度利用轮胎侧壁散热。
另外,正确的充气压力,可以避免轮胎之间过大的压差(当同轴一侧有多条轮胎时, 该组各轮胎气压差应小于 5%),防止同轴的轮胎过载和轮轴额外的弯曲力矩。同时减少轮胎的疲劳载荷,延长使用寿命、增加胎面的起落性能。
这也是世界 A321 机队普遍存在的主轮磨胎肩问题迟迟无法得到解决的主要原因。
见下图的主轮轮胎热能聚集分布状态和应力分布:
http://tc/maxwidth.2048/tc.service.weibo.com/mmbiz_qpic_cn/b81f0f9f931612622f73f3ea22a46c13.jpg
可见,热能聚集分布和应力分布都在与地面接触区域的两侧胎肩位置形成集中区域。在非正确充气状态更甚。
AIRBUS 已完成对现有轮胎额定压力基础上增加 10%-20%不等压力下的可行性使用验证,认为在现有 AMM 要求的压力上增加轮胎充气压力,可有效缓解胎肩磨损问题,但同时会缩短轮毂(特别是轮毂封圈,轮毂连接螺栓等)的使用寿命,缩短轮毂大修间隔时间,形成不安全隐患。故最终没有实施。
但可以预期的是,在 A320NEO 和 B737MAX 等机型上,厂家在轮胎设计上加强了胎肩平面化、充气后的近零增长等,使轮胎与地面接触面积上受力均匀分布同时也提高了抗 FOD 能力。