碳纤维材料在航空轮胎上的应用

刘肖英，何雪涛，张金云，杨卫民，张 阁，丁玉梅

(北京化工大学 机电工程学院，北京 100029)

胎面磨损不仅直接影响轮胎使用寿命，而且关系到轮胎操纵、噪音等诸多使用性能。随着轮胎工业的发展，现代环保标准对轮胎的使用要求越来越高，胎面磨损性能越来越成为轮胎制造商、研究者和使用者密切关注的焦点[1]。航空轮胎作为一种负荷大、速度高、下沉量大、变形大和充气压力高的轮胎[2]，在飞机起飞、着陆的短暂滑跑过程中，瞬间承载飞机质量、缓冲振动和冲击[3]，轮胎胎面磨损问题同样是迫在眉睫需要解决的技术难题。对胎面摩擦磨损特性的研究，目前仍主要依赖实验与经验的方法，但是采用有限元分析技术可以在很大程度上减小研究成本和周期并且已成为轮胎领域的热门研究手段。朱春侠等采用ANSYS建立子午线轮胎的三维有限元模型，通过分析轮胎的各个模态得到了轮胎各部位的变形和应力情况，从而为降低或避免轮胎的磨损提供了一定的理论依据[4]。王国林等建立了一套数值优化方法，对子午线轮胎结构进行优化，使轮胎磨损性能得到改善[5]。杨礼芳等通过对比仿真分析结果与理论估算值研究某型号航空子午线轮胎的横向和侧向刚度，表明所建立的有限元分析模型可较好地模拟该型航空轮胎的刚度特性[6]。本文基于46/17R20型子午线航空轮胎从力学角度以有限元分析方法研究导致其胎肩磨损过快问题，根据分析结果研发设计出一种新型高性能轮胎——“双刚圈”航空轮胎，并利用有限元方法验证了其性能优越性，为实验胎的制作和新型轮胎开发提供了方向性指导并奠定了理论基础。……