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航空子午线轮胎胎侧胶配方的优化设计吴洪全，黄义钢，常爱修，臧云红（青岛双星轮胎工业有限公司，山东青岛266400）摘要：对航空子午线轮胎胎侧胶配方进行优化设计。
试验结果表明：胎侧胶优选配方为天然橡胶 65，顺丁橡胶 35，炭黑N375 50，增粘树脂Koresin 2，防老剂 5.5，不溶性硫黄 1.8，促进剂TBBS 0.8，其他 8.7；与生产配方胶料相比，试验配方胶料的门尼焦烧时间延长，加工安全性和抗硫化返原性能提高，硫化胶的密度减小，拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度增大，耐低温和耐屈挠性能提高；成品轮胎的导电性能达到相关标准要求。
关键词：航空子午线轮胎；胎侧胶；物理性能；耐低温性能；耐屈挠性能；导电性能中图分类号：U463.341＋.6 文章编号：1006-8171（2023）03-0172-05文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2023.03.0172我国具有世界上发展很快、潜力巨大的航空市场。
据测算，2016—2035年的20年间，我国飞机保有量将由8 001架增加到34 264架，航空轮胎市场规模也相应的将由38.66亿元提高到97.76亿元，市场潜力巨大。
作为全球轮胎产销大国，我国的高端航空轮胎市场却被米其林、普利司通、固特异等国际巨头占据了95%的份额，处于绝对垄断地位[1-3]。
国内航空轮胎生产处于“卡脖子”状态。
纵观国内航空轮胎发展史，从原沈阳第三橡胶厂研制出第1批航空斜交轮胎开始，起步晚、起点低，可生产航空轮胎的厂家少，技术相对落后。
如今，航空轮胎正进入子午化扩张期，又适逢我国航空轮胎发展迎来政策利好期，多家国企、民企轮胎厂开始参与航空轮胎的研制，在注重传统航空斜交轮胎和航空子午线轮胎研发的同时，布局研发新一代航空子午线轮胎技术和产品，是追赶国际巨头、缩小差距的绝好机遇[1]。
我公司正在使用的航空轮胎胎侧胶因耐高低温性能及耐屈挠性能较差，已不能满足航空子午线轮胎的相关要求。
作者介绍：滕佶（1987.3-），2008年毕业于北京航空航天大学飞行器设计专业，大学毕业后至今，在上海飞机设计研究院从事飞机起落 架设计研究工作。
图2 子午线轮胎结构图1 斜交轮胎结构图3 轮胎尺寸标识示意图图4 轮胎承载示意图........................（1） (2) (3)以上公式（1）、（2）分别是X和Y方向上的力平衡公式，公式（3）是力矩平衡公式。
经过代换后得出前轮与主轮的载荷分别如下：...（4） (5)其中：Fz n：前轮胎地面支反力；Fzm：主轮胎地面支反力；W：飞机重量；D：飞机受到的空气阻力；L：飞机升力；M：飞机俯仰力矩；T：发动机推力；αx ：飞机沿航向的加速度；θ：发动机安装俯仰角；β：发动机安装偏航角；εcg ：飞机重心X 坐标值；Z cg ：飞机重心距地面高度；εac ：飞机升力作用点X坐标值；Z ac ：飞机升力作用点距地面高度；εt ：发动机推力作用点X坐标值；Z t ：发动机推力作用点距地面高度；εn ：前轮接地点X坐标值；εm ：主轮接地点X坐标值；μr ：轮胎地面滚动摩擦系数；Fxn：前轮胎地面摩擦力；Fxm：主轮胎地面摩擦力。
图5 典型的LST曲线图6 典型飞机受力分析示意图sin +++=zn T L F Wq zm F图7 设计飞机LST曲线与认证过的LST曲线对比动机推力作用点位置和升力作用点位置作为设计输入。
整理之后的L S T曲线设计表如表3所示。
获得如上设计输入之后，带入计算公式（4）和（5）可获得轮胎的载荷-速度-时间曲线的数据表格式如表4所示。
4.2.4 LST曲线绘制与分析可运用Origin Pro等曲线绘制软件绘表3 载荷-速度-时间曲线的设计输入数据表格式时间(S)速度(M/S)升力(N)力矩(N·M)发动机安装角(DEG)飞机迎角(DEG)飞机重量(KG)发动机推力(KG)载荷-速度-时间曲线的数据表格式时间 (s)速度(kts)载荷(kg)。
航空轮胎——飞机轮胎构造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。
米其林的航天\航空轮胎作者：来源：《驾驶园》2010年第01期2009年在美国总统奥巴马宣誓就职仪式上，美国宇航员登上了最新研发的月球漫游者圆型探测车，缓缓驶在宾夕法尼亚大道上……在观看这一幕的时候，人们可能不曾留意到这个月球漫游者圆型探测车的轮胎，更不知道它充当着怎样的角色。
其实这个不起眼的轮胎蕴藏着很大的学问，它所采用的科技可以保证月球漫游者在极低的温度条件下仍然具有良好的牵引力。
从而能够顺利地通过月球表面松软的泥土和常见的环形山。
这个听起来颇具神秘色彩的轮胎。
就是米其林轮胎。
如果说航天飞机离人们的生活相距颇远，那么航空飞机和现代人的工作生活就可谓是息息相关了，即使这样，我们是否关注过您乘坐的飞机的轮胎?我们是否知道轮胎在飞机起飞和降落的那一霎那所承受的压力?它需要什么样的科技支持?在不久前刚刚闭幕的2009中国国际通用航空大会上，唯一轮胎参展商米其林解答了航空航天轮胎的基本知识。
尖端的科技一个航空轮胎的常规气压是普通轿车轮胎的8倍，额定负重是轿车轮胎的13倍，温度最高可达250摄氏度，而且在短短的几秒钟内，航空轮胎要经历超强的负重瞬间的加速和极端的温度变化。
由此可见，无论是航天轮胎，还是人们日常乘坐的飞机的轮胎，都是集合了尖端科技的产品。
米其林在航空轮胎领域拥有多项创新技术。
世界上第一条具有跨时代意义的飞机子午线轮胎是米其林于1981年发明和生产的。
对比起旧的斜交胎，航空子午线轮胎拥有更强的负载能力和更长的寿命。
随后，米其林在1 983年为商用飞机，即当时的空中客车A300，生产了第一条子午线轮胎之后，航空子午线轮胎得到了迅速推广2001年，米其林发明了一种全新的技术——近零增长子午线(NZG)技术，采用该技术的航空轮胎具有超强的抗冲击性和抗损伤性，使轮胎的使用寿命更长，起降次数比普通子午线轮胎多10％－15％。
相对于米其林普通的子午线轮胎，近零增长子午线轮胎的重量比前者轻15％，从而显著地节省燃油。
289541104GB /T 13651202320231120246GB /T 136512023TQ336.12095-5448202405-0289-04ADOI 10.12137/j.issn.2095-5448.2024.05.0289GB /T 13651202320246119921998120092201732331[1]3/4220802090121991,E -mail 2603819238@OSID· 290 ·依据，以填补我国航空子午线轮胎翻新技术规范的空白，缩小与发达国家技术水平的差距，GB /T 13651—2023主要对标准的范围、术语与定义、要求、标志、检验规则、翻新水平逐步升级进行了修订，具体内容如下。
2.1 范围GB /T 13651—2009的标准化对象为民用航空斜交轮胎，但是近年来航空轮胎迅速发展，航空子午线轮胎在民用飞机上得到了广泛使用[2]。
随着我国自主研发水平的提高，我国已于2008年成功研制了航空子午线轮胎，为了保障产品质量，引领行业发展，GB /T 13651—2023纳入航空翻新子午线轮胎相关的技术要求，标准的适用范围由民用航空翻新斜交轮胎改为民用航空翻新轮胎。
2.2 术语和定义航空翻新轮胎的翻新水平是对翻新轮胎生产厂家筛选胎体和翻新工艺技术能力的考核，是行业内常用的术语。
为了使标准更具适用性，GB /T 13651—2023增加了“翻新水平逐步升级”的术语及定义。
2.3 要求2.3.1 增加项一方面，考虑到气密层褶皱在翻新轮胎的使用过程中可能影响气密性而出现漏气的现象造成安全隐患，参照国外相关资料在“不可翻新轮胎”的条件中增加了“气密层褶皱”；另一方面，结合行业的实际情况和轮胎主体材料的性能，在“不可翻新轮胎”的条件中也增加了“超过日历年限的 轮胎”。
参照美国轮胎与轮辋协会（TRA ）的相关资 料[3]，结合我国航空翻新轮胎技术的发展状况，GB /T 13651—2023将翻新轮胎使用后的断面高胀大系数规定为[1.115－（0.075×高宽比）]，断面宽胀大系数规定为1.04。
30我国自主研发航空轮胎，助力大飞机首飞成功！2017年12月24日，我国大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600在广东珠海成功首飞，标志着我国大飞机研制工程又取得重大成果。
而该飞机装配的前轮胎、主轮胎，均是由中国化工集团曙光橡胶工业研究设计院有限公司生产的三环牌航空轮胎。
运20、AG600和C919，被称为我国自主研制的“三个大飞机”项目。
曙光院已经成为前两个大飞机项目的航空轮胎独家配套商，也是C919大飞机的备用供应商。
曙光院自主研发的航空轮胎产品，为国产大飞机的首飞成功，发挥了助力、推动作用。
也见证着、经历着我国航空工业的发展壮大，并深深为“航空有我、事业报国”的伟大责任和光荣使命而自豪。
AG600型飞机前轮胎有2条，规格为27×7.75-12 15PR，轮胎直径0.68米，重量为18.8千克；主轮胎有4条，规格为H40×14.5-19 22PR，轮胎直径为1.01米，重量为63千克。
前、主轮胎额定速度均可达362千米/小时。
《中国橡胶网》海南橡胶一项技术通过鉴定，世界首创！2018年1月5日，中国石油和化学工业协会组织的技术鉴定会上，海南天然胶产业集团股份有限公司联合北京化工大学研发的《万吨级纳米粘土天然橡胶（NCR）产业化关键技术》成功通过了专家鉴定。
中国橡胶网了解到，该项技术世界上首创的将粘土的纳米片层引入到天然橡胶加工过程中，在不改变原有生产设备的前提下，实现天然橡胶的有机化改性，提高天然橡胶产品的耐磨损、耐切割等性能。
该技术经过在相关轮胎企业的实地应用，证明了生产的纳米粘土天然橡胶产(下转第22页)科技动态智能型轮胎内胎垫带装填技术问世1月27日，青岛科力达机械制造有限公司自主研发的智能型轮胎内胎垫带装填技术获得中国石油和化学工业联合会科技成果鉴定，并成功研发智能型内胎垫带装填机。
这项技术和产品填补了世界橡胶工业在该领域的空白，将会改变载重轮胎制造过程中由人工装填内胎垫带的生产方式，为全球轮胎工业4.0的推进和发展注入了新的动力。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201720257384.4(22)申请日 2017.03.16(73)专利权人 银川佳通长城轮胎有限公司地址 750001 宁夏回族自治区银川市经济技术开发区开元东路南侧16号(72)发明人 王立业 赵小凤 金学云 (74)专利代理机构 银川长征知识产权代理事务所 64102代理人 马长增 姚源(51)Int.Cl.B60C 15/05(2006.01)(54)实用新型名称一种胎圈包含圆形截面钢丝圈结构的航空子午线轮胎(57)摘要本实用新型涉及航空轮胎领域，尤其涉及一种胎圈包含圆形截面钢丝圈结构的航空子午线轮胎。
该航空子午线轮胎，包括胎面、胎肩、胎侧和胎圈构成的轮胎本体，胎圈内依次设置有胎体帘布层和钢丝圈，钢丝圈包括1根中心钢丝和2～4层外绕钢丝，中心钢丝和外绕钢丝均为截面为圆形的钢丝，所组成的钢丝圈的截面形状为圆形，中心钢丝的直径为外绕钢丝直径的3倍～5倍。
利用航空子午线轮胎，可使胎圈部位的受力更合理，对胎圈的耐久性能更加有利，充分发挥了钢丝圈的作用，同时，可有效减少轮胎胎圈部位出现的脱层、鼓包等现象，降低轮胎重量，提高轮胎胎圈部位的安全倍数，提升轮胎的整体使用性能。
权利要求书1页 说明书2页 附图3页CN 206690807 U 2017.12.01C N 206690807U1.一种胎圈包含圆形截面钢丝圈结构的航空子午线轮胎，包括胎面(1)、胎肩(2)、胎侧(3)和胎圈(4)构成的轮胎本体，所述胎圈(4)内依次设置有胎体帘布层(5)和钢丝圈(6)，其特征在于，所述钢丝圈(6)包括1根中心钢丝(61)和2～4层外绕钢丝(62)，所述中心钢丝(61)和外绕钢丝(62)均为截面为圆形的钢丝，所组成的钢丝圈(6)的截面形状为圆形，所述中心钢丝(61)的直径为外绕钢丝(62)直径的3倍～5倍。
