金屬基泄氣保用輪轂前景分析

王云飛

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

“金屬基泄氣保用輪轂”是某軍工部門根據(jù)車輛的市場需求，針對塑脂及聚酰胺材料泄氣保用輪轂存在老化、失效、承載性能低等缺陷，開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，該項技術(shù)填補了輕合金泄氣保用輪轂的國內(nèi)外技術(shù)空白，已獲得國家發(fā)明專利授權(quán)。目前金屬基支撐體泄氣保用車輪在軍事領(lǐng)域主要用于運兵車、導(dǎo)彈發(fā)射車、輸油車、指揮車、特種器材輸送車等重要運輸車輛；在民用領(lǐng)域主要用于高速轎車、客車、?；愤\輸車、運鈔車、消防車、警用特種車輛、搶救救護車等重要車輛。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

世界上陸地軍事運輸車主要有履帶式和車輪式兩種，二戰(zhàn)以前履帶式運輸車約占75%，輪式運輸車約占25%。履帶式運輸車的越野能力和防彈能力，是輪式車輛無法相比的，但是由于其造價相對昂貴，使用和保養(yǎng)費用高，因此，如蘇聯(lián)(俄羅斯)等很多國家，仍然保持著研究和使用輪式運輸車。

對于輪式運輸車而言，最頭疼的就是輪胎的防彈問題。以往的橡膠輪胎沒有防彈能力，近幾十年來，各國都在研究這個問題，也有豐碩的成果，主要使用以下幾種方法：

(1)自封技術(shù)。當(dāng)車輛行駛速度超過80km/h時，如果車輛遭遇扎胎爆胎事故，死亡率幾乎為100%，所以自封技術(shù)很重要。自封技術(shù)主要是在輪胎內(nèi)側(cè)涂抹一層特種橡膠，一旦輪胎破裂，這種材料會暫時堵住破口，保證輪胎能夠繼續(xù)使用一段時間，但是當(dāng)輪胎破裂超過6mm，自封功能就無效了，對于輪胎側(cè)面的破壞不能防御。

(2)支撐技術(shù)。輪胎一旦中彈，輪胎就癟了，車輛失去原來的重心而導(dǎo)致無法繼續(xù)行駛。支撐技術(shù)是通過一些措施，保證輪胎沒氣仍能夠行駛，其缺點是會導(dǎo)致車輛的乘坐舒適性下降。

(3)胎圈鎖定技術(shù)。是指使用特種橡膠或者金屬制成一個輪箍，直接安裝在輪圈上，一旦輪胎被射穿以后，通過這個輪箍不讓外胎脫落，同時改由輪圈直接受力，車輛就能夠保持原有的速度繼續(xù)行駛一段時間。

(4)填充物技術(shù)。在輪胎內(nèi)部填充特種材料。這樣輪胎承載能力更強、不怕刺扎、更為耐用，在戰(zhàn)斗過程中，即使輪胎表面出現(xiàn)三成的損傷，仍然可以正常使用一段時間，缺點就是重量大、輪胎阻力大、生熱大、行駛速度降低。

金屬基支撐體泄氣保用車輪是采用泄氣保用車輪獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以保證輪胎在發(fā)生泄氣甚至爆裂后仍能繼續(xù)支撐車輛載荷，防止車輛高速側(cè)翻，使汽車在泄氣后仍能基本保持正常行駛。它可以使作戰(zhàn)車輛車胎遇險時，以100km/h的速度行駛1h以上，能迅速脫離現(xiàn)場，生存能力和保障能力及作戰(zhàn)效能大大得到增強，隨著軍用車輪的安全性越來越高，其使用率逐步提高。

2 材料選擇

金屬基支撐體作為國內(nèi)開發(fā)的一項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型產(chǎn)品，與聚脂和橡膠等非金屬支撐體相比減重20%以上，輕量化效果顯著，可徹底改善散熱條件；安裝拆卸方便、可重復(fù)使用，大幅提高泄氣保用輪轂的承載能力和使用壽命，可以確保車輛在爆胎后仍能以最大平穩(wěn)行駛速度安全行駛100km以上，保證了車輛的舒適性、安全性和輕量化使用性能。

2017年10月1日，國家強制施行了爆胎防側(cè)翻簡易裝置(圖1)，該裝置完全不同于支撐體，僅能一定程度使車輛避免側(cè)翻，保障能力十分有限。

這種支撐體必須以特種材料作為基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)輕量化和強度性能等指標(biāo)。盡管國內(nèi)在泄氣保用車輪研制方面有所行動，但還只停留于尼龍簡單緊固器件水平，主要采用聚酰胺、橡膠等工程塑脂產(chǎn)品，為保證強度，重量很大；而且由于非金屬承載和導(dǎo)熱性能較差，導(dǎo)致使用過程中存在熱負(fù)荷大，塑脂支撐體行駛速度低，行駛路程短，內(nèi)圈與輪轂發(fā)生摩擦產(chǎn)生熱量集聚，導(dǎo)致塑脂軟化而容易使泄氣保用輪轂失效，保障能力十分有限。在這一方面，特種鋁合金支撐體顯現(xiàn)出絕對優(yōu)勢(圖2和圖3)。另外鋁屬于綠色材料，可以回收重復(fù)使用，符合國家提倡的節(jié)能環(huán)保及汽車輕量化的總體政策要求。

由表1可見，鋁合金支撐體的使用范圍、車輛減重、輪胎破損后行駛速度和行駛里程均優(yōu)于尼龍類支撐體，對輪胎破損后的安全起到了很好的支撐作用。

表1 鋁合金支撐體和尼龍類支撐體對比表

3 應(yīng)用領(lǐng)域

“金屬基泄氣保用輪轂”用于民用汽車屬于軍民融合產(chǎn)品，推進(jìn)軍民融合，可實現(xiàn)發(fā)展國民經(jīng)濟和鞏固國防建設(shè)雙贏。當(dāng)今，軍用技術(shù)與民用技術(shù)的界限相互擴展，軍用技術(shù)、民用技術(shù)日趨融合，高新技術(shù)軍民兩用的特征越來越明顯，軍民兩用技術(shù)是一種具有軍事價值、商業(yè)用途和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。隨著現(xiàn)代科技和工業(yè)的發(fā)展，軍民兩用材料的互相應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷拓展，有著巨大的市場需求。

隨著道路交通的迅速發(fā)展，特別是高等級公路里程的增加，汽車輪胎高速行駛消耗量大幅提高，因為輪胎爆裂而導(dǎo)致的交通事故頻繁發(fā)生。目前我國因高速行駛中突然爆胎而引發(fā)的車毀人亡事故是高速公路惡性事故的主要原因之一，采用金屬基泄氣保用輪轂可以保證輪胎在發(fā)生泄氣或爆裂后仍能繼續(xù)支撐汽車載荷，防止汽車高速側(cè)翻，使汽車在相當(dāng)長的一段距離內(nèi)基本保持正常行駛，已成為國外防爆車輛及高檔汽車的必需配置。

4 結(jié)論

針對民用領(lǐng)域市場，2018年我國汽車產(chǎn)量2781萬輛，其中高檔轎車、特種車輛約占20%，如果10%采用金屬基泄氣保用輪轂，平均每輛車裝配車輪5個，則金屬基泄氣保用輪轂?zāi)晷枨罅考s278萬只，如果擴大到中高檔轎車，則需求量在千萬只以上。

目前國內(nèi)鋁加工市場產(chǎn)能過剩的局面依然未得到有效緩解，多數(shù)鋁加工企業(yè)正從多方面尋找出路，向頭尾兩側(cè)延伸，提高產(chǎn)品附加值，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。而金屬基泄氣保用輪轂未來廣闊的發(fā)展前景正好給國內(nèi)鋁行業(yè)帶來了一定的合作空間和發(fā)展機遇。

建議國內(nèi)鋁加工企業(yè)從新材料及新工藝研發(fā)、輪轂設(shè)計、零部件(或產(chǎn)品)研發(fā)供貨等方面入手，尋求與特種車輛生產(chǎn)企業(yè)的合作空間；一方面實現(xiàn)產(chǎn)品附加值提升，另一方面培育鋁加工材新的消費增長點，有助于化解國內(nèi)鋁加工產(chǎn)能過剩的局面。