飞机轮胎（共4篇）
飞机轮胎 篇1
机轮由轮毂和轮胎组成。机轮在地面支撑飞机时, 轮胎会承受静载荷、动载荷和冲击载荷。轮毂维护手册和轮毂本体通常规定了允许安装的轮胎尺寸。不仅尺寸相同的轮胎可能是由不同轮胎生产厂家生产的, 而且同一轮胎生产厂家生产的尺寸相同的轮胎可能具有不同的性能。不同型号或重量的飞机要求具有不同性能的轮胎。对于维护多种型号飞机的飞机维修单位和维护多种件号机轮的部件维修单位, 可能发生安装尺寸符合要求但性能不满足要求的轮胎, 从而可能造成轮胎爆破, 影响飞机的安全和正常运行。在某些情形下, 可选择允许替换的轮胎来保障飞机航班的正常运行。
依据中国民用飞机机队机型现状, 结合主要轮胎生产厂家轮胎数据, 分析民用飞机轮胎互换性控制的必要性, 进一步分析飞机轮胎互换性的影响因素, 提出飞机轮胎互换性的控制措施。
1 民用飞机轮胎互换性控制的必要性
航空公司运营的飞机主要为波音和空中客车公司生产。波音飞机机型包括B737、B747、B757、B767、B777和B787等。空中客车飞机机型包括A319、A320、A321、A330和A380等。飞机轮胎生产厂家有米其林 (MICHELIN) 、普利司通 (BRIDGESTONE) 和固特异 (GOODYEAR) 等。查阅轮胎生产厂家资料, 发现存在尺寸规格相同的轮胎适用于不同的机型。表1列举了米其林尺寸规格相同的轮胎。尺寸规格相同的轮胎, 有多个不同的轮胎层级。尺寸规格和层级相同的轮胎, 有不同的速度级别。某些不同层级的轮胎可用于相同的机型。某些尺寸规格相同的轮胎既可用于主轮也可用于前轮。某个机型只允许使用特定层级的轮胎。某个机型只允许使用特定速度级别的轮胎。由于轮胎尺寸规格相同, 可能发生轮胎误装, 导致不符合层级或速度级别要求的轮胎用于某个机型, 在特定条件下轮胎可能爆破, 从而可能损伤飞机结构, 影响飞机的安全。从飞机安全的角度, 有必要控制尺寸规格相同的轮胎的替换, 避免轮胎误装。另外, 某些机型允许使用多个不同层级或速度级别的轮胎, 增加了航空公司和维修单位的轮胎选择方案, 有利于轮胎航材保障。
对于维护多种型号飞机的飞机维修单位和维护多种件号机轮的部件维修单位, 在维护工作中可能涉及尺寸规格相同但适用于不同机型的轮胎, 因而有必要控制相关轮胎的互换性。
2 飞机轮胎互换性的影响因素
2.1 轮胎参数
(1) 轮胎尺寸规格。
定义轮胎尺寸规格的参数:名义外直径、名义断面宽和轮辋直径。尺寸单位为英寸或毫米。只有尺寸相同的轮胎才有可能互换。通过轮胎尺寸规格, 可以判断轮胎尺寸是否相同, 以便决定是否继续结合其他参数确定轮胎的互换性。
(2) 轮胎层级 (PR) 。
轮胎层级是轮胎强度指数。与帘布层数有关, 但不代表轮胎实际的帘布层数。轮胎层级指示了特定轮胎的最大载荷级别。某些飞机轮胎的尺寸规格相同, 但轮胎层级不同, 因而能承受的最大载荷也不同。低轮胎层级的轮胎不能替换高轮胎层级的轮胎。高轮胎层级的轮胎在一定条件下可以替换低轮胎层级的轮胎。
(3) 轮胎速度级别。
轮胎速度级别是轮胎在承受规定最大载荷下的最大允许速度, 单位为英里每小时 (mph) 。某些尺寸规格相同的飞机轮胎有不同的速度级别。通常重量越重或执行高原机场航班的飞机需要具有更高速度级别的轮胎。因而在某些条件下分析轮胎的互换性时必须考虑轮胎的速度级别。
(4) 轮胎结构类型。
现代民用飞机常用的轮胎结构类型为斜交轮胎和子午线轮胎。斜交轮胎是胎体帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉, 且与胎面中心线呈小于90°排列的轮胎。子午线轮胎是胎体帘布层帘线与胎面中心线呈90°或接近90°排列的轮胎。斜交轮胎和子午线轮胎可混用的主要要求是相同的轮胎压力和相同的轮胎承载半径。同一架飞机斜交轮胎和子午线轮胎的混用, 应依据相应的飞机维护手册来确定。
2.2 飞机重量
飞机重量直接影响轮胎需要承受的载荷。在轮胎数量固定的条件下, 飞机重量越重, 则单个轮胎承受的载荷越大。由于轮胎层级不同的轮胎承受载荷的能力不同, 因而飞机重量影响轮胎的互换性。飞机重量越重, 需要的起飞速度越大。由于特定轮胎有最大允许速度限制, 也会影响轮胎的替换。影响轮胎载荷的飞机重量参数有最大停机坪重量、最大起飞重量和最大着陆重量。由于配置的不同, 同一型号的飞机可能有多个重量级别。在进行特定改装导致构型改变后, 飞机重量级别也可能发生改变。在分析轮胎互换性时, 应考虑所装飞机的重量级别。
3 飞机轮胎互换性控制
对于营运多机型飞机航空公司的工程部门, 应意识到某些尺寸规格的轮胎有多个不同的轮胎层级或速度级别, 并且这些不同轮胎层级或速度级别的轮胎可能有不同的载荷限制, 因而只能用于特定重量级别的飞机。航空公司工程部门应根据营运机队的所有飞机的重量级别, 选择和规定各飞机允许使用的轮胎。尺寸规格相同的轮胎, 轮胎层级或速度级别不同, 轮胎件号也不同。航空公司工程部门可采用技术通告, 规定营运机队各飞机允许使用的轮胎件号。该技术通告应根据机队变化或飞机重量级别变化予以更新。航空公司工程部门应将轮胎使用规定通知相关机轮维修部门或单位。
对于机轮维修部门或单位, 应获得航空公司的飞机轮胎使用规定, 将正确的轮胎安装到维修的机轮上。对于维护多种件号机轮的维修部门或单位, 发生轮胎误装的可能性较大, 应制定轮胎风险控制措施。尺寸规格相同、轮胎层级或速度级别不同的轮胎应分开存放。机轮维修放行证明文件, 应说明机轮所装轮胎的件号或尺寸规格、轮胎层级和速度级别, 便于飞机维修单位判断机轮是否适合装机。
对于飞机航线维修和定检维修部门或单位, 在安装机轮时, 应注意不同生产厂家的尺寸规格相同的轮胎的替换和混用, 注意斜交轮胎和子午线轮胎的替换和混用。依据飞机维护手册、服务通告和信函以及航空公司规定, 判断安装特定轮胎的机轮是否适合装机。
参考文献
[1]米其林飞机轮胎维护手册CSM32-45-01[Z].
[2]米其林飞机轮胎工程数据手册[Z].
[3]波音图纸DWG 294W5005[Z].
飞机轮胎 篇2
航空轮胎是飞机起降不可或缺并维系其起飞和降落安全的关键部件。我国大飞机发展已经取得重大突破，大飞机的国产化迫切需要发展高性能航空轮胎。子午化是高性能航空轮胎的重要标志，目前我国尚无民航大飞机子午线轮胎自主技术和产品，完全依赖于进口。
大飞机子午线轮胎是由橡胶纳米复合材料胎面、胎侧、气密内衬层等与数层尼龙/芳纶纤维帘线、芳纶带束层、钢丝圈等骨架材料复合而成的多尺度、多材质、多层的复杂结构制件。大飞机轮胎服役条件苛刻，要求其能承受瞬时高应变、高载荷，具有高抗冲击、耐强摩擦和耐高温烧蚀等性能。因此，大飞机子午线轮胎的设计与制造包括瞬时高速高冲击载荷下轮胎橡胶复合材料摩擦生热耦合的磨损和烧蚀老化机理、高频高应力宽温域条件下橡胶复合材料的多尺度微观结构演化与性能的关系、轮胎结构-材料一体化设计以及多材多层界面调控及成型制造方法等关键基础科学问题。因此，要实现我国大飞机子午线轮胎的自主制造，必须开展系统深入的基础研究。
通过大飞机子午线轮胎先进复合材料及结构的设计与制造基础研究，形成我国自有的设计理论体系，实现关键橡胶复合材料的设计与制备，以满足我国发展民用和军用大飞机国家战略对高性能航空轮胎的需求。
一、科学目标
建立高频高应力宽温域条件下橡胶复合材料的研究新方法，发展大飞机子午线轮胎结构-材料性能-材料微观结构跨尺度设计理论与方法，揭示高频高应力宽温域条件下橡胶复合材料的微观结构演化与性能的关系、瞬时高速高冲击载荷下橡胶复合材料的摩擦磨损和烧蚀老化机理，以及大飞机子午线轮胎多材多层界面的失效机制等规律，发展大飞机子午线轮胎各部件不同特殊性能要求的系列橡胶复合材料新制备技术，研制达到我国适航标准的大飞机子午线航空轮胎，在大飞机子午线轮胎设计理论和关键橡胶材料技术方面取得重大突破，使我国在该领域的研究水平和研究队伍居国际前列。
二、研究内容
（一）高频高载荷宽温域下轮胎橡胶复合材料的跨尺度模拟及设计方法。
发展分子和介观尺度模拟技术，研究高频高应力宽温域条件下橡胶复合材料的微观结构演化，建立从橡胶复合材料微观结构到轮胎宏观结构的跨尺度模拟及设计方法，形成先进的自有设计理论体系。
（二）苛刻动态条件下橡胶复合材料的微观结构演变与非线性粘弹机制。
建立高频高应力宽温域条件下橡胶纳米复合材料的粘弹性表征及微观结构、性能演化同步测试新方法，研究复杂苛刻外场条件下橡胶复合材料的多尺度网络结构演变过程以及非线性粘弹性与力-热交互耦合行为。
（三）瞬时高速高冲击载荷下橡胶复合材料的摩擦及烧蚀老化机理。
建立高速高冲击载荷条件下橡胶复合材料摩擦磨损的研究方法，研究大飞机轮胎橡胶复合材料的摩擦生热及烧蚀老化机理，探索橡胶材料抗燃烧、抗磨、抗老化的新方法。
（四）大飞机子午线轮胎多材多层界面调控及加工制造方法。
建立高速高冲击载荷下多材多层橡胶复合材料界面粘合的研究方法，研究复杂苛刻外场条件下大飞机子午线轮胎多材多层界面的应力传递与失效机制，发展纳米填料增强、纤维增强橡胶复合材料的界面调控及设计制备新方法，研究高填充纳米填料混合分散、内衬层微纳共挤、多材叠层组装及共交联等加工制造方法。
三、申请注意事项
（一）申请书的附注说明选择“大飞机子午线轮胎先进复合材料及结构的设计与制造基础研究”，申请代码1选择E03（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。
（二）申请人申请的直接费用预算不得超过1600万元/项（含1600万元/项）。
飞机轮胎压力监测系统的设计研究 篇3
飞机轮胎是飞机的重要组成部分,其主要作用是支撑飞机重量,缓冲飞机结构着陆过程中受到的冲击并帮助吸收冲击能量,在刹车时提供足够的摩擦力以便飞机在着陆后及时停住等,所以飞机轮胎的可靠性和安全性将直接关系到乘客的生命和财产安全。
飞机轮胎常见的故障有轮胎磨损故障和轮胎爆胎故障[1]。轮胎磨损的主要原因是轮胎压力不当,包括轮胎压力过大、过小和各轮胎压力差较大。当轮胎压力过大时,轮冠部位受力偏大先磨损;当轮胎压力过小时,轮冠凹陷,造成轮肩及其邻近部位先磨损;对于成对的轮子,如果两个轮胎压力相差过大,既会导致两个轮胎磨损不同步,还会导致轮胎的偏磨。飞机轮胎的压力除了受到自身充气过程影响外,还与所处环境的温度和飞机的重量有关:所处环境的温度越高,轮胎压力越大;飞机的重量越大,轮胎压力越大。因此,实时监测飞机轮胎的压力具有重要的意义。
目前,ATPMS系统已经在国外先进的民用和军用飞机中得到普遍采用,如空客公司、波音公司和达索公司的诸多机型中,包括最新的A380飞机也装配了ATPMS系统。另外,国外部分公司也开展了此方面的研究,如FINNISH公司、Crane aerospace&electronics公司、Melexis公司等也开发了ATPMS系统[2]。
本文提出了一种ATPMS系统的方案,该系统:(1)将压力传感器置入飞机轮胎直接测量飞机轮胎的压力;(2)无线传输轮胎压力数据;(3)建立轮胎压力的无线网络,实现多个轮胎压力数据的实时测量和传输;(4)设立阈值对不在正常范围内的轮胎压力报警。本文重点介绍了该ATPMS系统的系统架构,硬件设计和软件通讯协议设计。
1 ATPMS系统总体设计
ATPMS系统采用无线的方式传输监测的飞机轮胎压力数据,因此ATPMS系统可以分成采集发射模块和接收处理模块。其中,采集发射模块包含了飞机轮胎压力监测模块和无线射频发射模块,接收处理模块包含了无线射频接收模块、系统主机模块和驾驶舱显示模块,系统的总体架构如图1所示。
飞机轮胎压力监测模块用于实时监测飞机轮胎压力,飞机轮胎压力监测主要有:(1)基于轮速传感器的间接监测方案和;(2)基于压力传感器直接监测的方案两种。间接监测方案的缺点在于其轮胎压力的监测必须伴随着轮胎的转动,且无法对两个以上轮胎同时缺气的状况情况进行判断,因此本文选用基于压力传感器直接监测飞机轮胎压力。无线射频发射模块和无线射频接收模块主要用于胎压监测数据的无线传输;系统主机模块连接飞机的数据总线和无线射频接收模块,用于飞机胎压监测无线网络的控制和飞机胎压监测数据的解析处理;驾驶舱显示模块安装在驾驶舱内部,用于与机组人员进行交互。其工作流程为:系统通过安装在每个飞机轮胎上的压力传感器连续实时地测量每个飞机轮胎的压力数据,然后以无线方式传输至信号接收器,然后直接显示在显示器上供驾驶员查看。如果出现飞机轮胎压力数据异常,系统将自动警报从而提醒飞机驾驶员。
2系统硬件设计
2.1采集发射模块设计
由于ATPMS系统的采集发射模块是直接安装在飞机轮胎上,且由电池供电,因此决定了采集发射模块必须满足功耗低、环境适应性强、体积小和无线传输性能强等要求。Infineon公司开发的SP37凭借其将压力传感器、MCU和RF射频发射器集成的特点,正好满足上述的要求。SP37的MCU采用了8051内核;其RF射频的中心频率有315MHz和434MHz两种;RF发射的最大功率为8d Bm;该芯片的最低工作电压为1.9 V;系统工作状态的改变如系统的定期唤醒、低频接收唤醒等都可以由软件控制来实现,可以通过编写软件使系统在ASK/FSK两种调制方式间自由切换。SP37搭配阻抗匹配电路和小型微带天线用于发送射频信号。
2.2接收处理模块设计
接收处理模块包含了无线射频接收模块、系统主机模块和驾驶舱显示模块。选择Maxim公司的MAX1473芯片作为无线射频接收模块的射频芯片。MAX1473芯片是一款完全集成的、低功耗、CMOS超外差接收器,它用于接收300MHz~450MHz频率范围的幅度键控(ASK)数据信号。MAX1473外围电路主要包括LNA调谐电路、输入匹配电路和振荡电路三部分[3,4]。主机控制模块中的MCU选用MSP430F1611微控制器。MSP430系列微控制器是TI公司推出的超低功耗、高性能的16位混合信号处理器,其通常工作在8MHz时钟频率,且具有多种低功耗模式可供选择。在本系统中,其主要功能是对MAX1473接收到的数据进行解析处理和压力值实时刷新显示。
3系统软件设计
系统软件主要实现对飞机轮胎压力的监测、发送与接收,数据的处理、和系统的报警提示。ATPMS系统软件也可分为采集发射模块程序和接收处理模块程序两部分。
3.1采集发射模块软件的设计
采集发射模块的主要任务是对飞机轮胎压力的监测,监测数据的处理和发送。采集发射模块为电池供电,为了需要降低系统功耗,采集发射模块软件需要控制采集发射模块在休眠状态和工作状态下不停切换。另外,飞机轮胎都装有采集发射模块,若同时发送数据,射频信号之间相互干扰,导致接收处理模块无法获得全部的轮胎压力监测数据,即产生数据冲突。为了解决上述的问题,采集发射模块软件采用延时发送的方法,即系统在发送每个数据前增加一段固定延时,错开发送时间以减小了数据冲突的概率。采集发射模块的软件流程如图2所示。
3.2接收处理模块软件设计
接收处理模块的软件的主要作用是对接收到的无线数据包进行解析。系统将实时显示接收到的飞机轮胎压力数据,如果飞机轮胎压力数据异常,系统将定位压力数据异常的轮胎并警报。接收处理部分的软件流程如图3所示。
4结束语
本文提出了一种ATPMS系统,主要进行了ATPMS系统总体架构设计、硬件设计和软件设计。采用高集成度的SP37芯片实现飞机轮胎压力的监测和数据的发送;接收处理模块采用MAX1473芯片与MSP430微控制器分别用于信号的接收与解析。该设计能够实时监测飞机轮胎压力数据,保障飞机的安全,同时也能减小轮胎维护的工作量。
摘要：飞机轮胎是飞机的重要组成部分,其可靠性和安全性将直接关系到乘客的生命和财产安全。因此,本文提出了一种飞机轮胎压力监测系统(Aircraft Tire Pressure Monitoring System,ATPMS),采用高集成度的SP37芯片用于飞机轮胎压力数据的实时采集与发送,采用MAX1473进行无线信号的接收,采用MSP430芯片实现轮胎压力数据的解析和对该系统的控制。该系统能够实时显示各个轮胎的测量数据,并对危险情况进行报警。本文重点介绍了ATPMS系统的硬件和软件的设计。
关键词：飞机轮胎压力监测系统,SP37,MAX1473,MSP430
参考文献
[1]龚荣亮.飞机轮胎的结构及常见故障探究[J].中国高新技术企业,2011(27):81-82.
[2]肖园.轮胎压力调控系统在民用飞机维修信息采集中的应用研究[D].电子科技大学,2012.
[3]王跃飞,侯亮,刘菲,等.基于FPGA的汽车CAN网络实时管理系统设计[J].电子测量与仪器学报,2013,27(8):721-728.
飞机轮胎 篇4
1轮胎过热的原因及危害
1.1轮胎过热的原因
农用飞机接地后动能的相当大部分要通过机轮刹车装置的摩擦作用, 转变为热能消散掉, 其中一部分热能传导给轮毂并且通过轮毂传导给轮胎, 这会使轮胎的温度显著升高。粗猛着陆, 使用刹车过多, 会大大超出规定的轮胎温度使用范围, 这是高原机场轮胎易过热的基本原因。
另一方面随着机场标高的升高, 空气密度降低, 大气对机轮的散热较为困难。海拔高度越高, 这种影响也就越明显。在海拔1900m的机场, 由于空气密度的减小, 对流方式散失同样热量所需空气容积消耗量增加20%以上。这将使轮胎与轮毂的贴合部分承受高温的时间较持久。轮胎橡胶是热传导的不良导体, 刹车装置传导给轮毂的热量难以通过轮胎很快散失, 在高原机场大气对机轮的散热较为困难的情况下, 因为轮毂的热量积累较多而会使轮胎承受的温度更高。
1.2轮胎过热的危害
过热, 是轮胎使用的大敌。轮胎橡胶及帘线在高温下强度大大降低, 甚至软化、热熔裂解。例如, 天然橡胶在85℃时仍能保持其强力, 而当温度增至115℃时其物理性能显著恶化。当温度升高到180～190℃时, 轮胎橡胶就呈现为发黏状态;温度超过200℃时会很快裂解为可燃性气体和其它单体物质。在高温下轮胎的尼龙帘线的抗张强度也会大大降低。当温度升高到218.5℃时锦纶帘线 (即尼龙帘线) 就会熔化;温度升高到264℃时, 尼龙帘线也呈现为更加熔化状态。因此在过热情况下轮胎极易爆破。
过热轮胎并不一定当时立即爆破。由于过热使轮胎橡胶和尼龙帘线老化, 脆裂, 强度降低, 造成了隐患, 在其后的使用中仍然可能会发生爆破。因此对过热轮胎的危害必须有充分认识。轮胎胎圈由于和轮毂紧密贴合, 受轮毂的高温影响最大, 因此是过热轮胎强度最薄弱的部位, 轮胎多次过热爆破的实例和对机轮使用中工作温度的实测数据, 都说明了高原机场在农用飞机着陆机构的维护工作中, 对于轮胎的过热问题应引起足够重视。必须采取有效措施防止轮胎过热。
2加强维护检查, 预防过热轮胎爆破
轮胎过热后是有征兆可寻, 有端倪可察的。胶囊式刹车机轮, 受刹车装置高温影响最严重的是刹车胶带。当刹车钢套瞬时最高温度达到450℃时, 刹车胶带即开始冒烟 (这种机轮冷却后可以参加飞行) ;当最高温度达到480～490℃时刹车胶带会大量冒烟 (这时应检查刹车胶带) ;当刹车钢套瞬间最高温度达到500～600℃时, 刹车胶带中的尼龙帘线即熔化而被挤出橡胶层, 形成一层棕色熔结物附于胶带边, 或者凝固成液滴状, 如果熔化的尼龙线未被挤出, 也因老化而破坏, 这时刹车胶带虽还未破裂但已完全不能使用, 因为强度大为降低。盘式刹车机轮在高温下轴承润滑脂首先流出, 并冒烟, 随后轮胎也开始冒烟。因此, 刹车胶带, 盘式刹车机轮的轴承润滑脂和轮胎的冒烟, 反映了轮胎过热的不同程度, 应对这种机轮加强检查。随着温度的持续升高, 盘式刹车机轮在轮胎冒烟并且轮毂上的漆层也在“鼓泡”时, 是轮胎马上要爆破的征兆, 人员要离开飞机机轮, 防止爆破伤人。过热轮胎在爆破时有相当的破坏性, 过热机轮还带来其他不良作用, 如在高温作用下会使刹车装置壳体裂纹。因此, 应注意对这些部件的检查。只要不断摸索轮胎过热规律, 加强维护检查, 及时发现过热轮胎, 就可以避免因轮胎过热爆破造成的飞行事故。
3防止轮胎过热的措施