飛機(jī)輪胎爆破原因分析及維護(hù)對(duì)策

■ 李現(xiàn)全 王炳輝 廉亞星/ 空軍9585 部隊(duì) 空軍93066 部隊(duì)

0 引言

一架飛機(jī)著陸過(guò)程中發(fā)生右主輪胎爆破問(wèn)題，隨后檢查又發(fā)現(xiàn)一起飛機(jī)輪胎體鼓包脫層故障。盡管事后查明這兩起故障的原因均為輪胎生產(chǎn)制造質(zhì)量問(wèn)題，屬于個(gè)例或小概率事件，但航空輪胎作為飛機(jī)著陸裝置的重要機(jī)件，在起飛著陸過(guò)程中受壓力、摩擦、場(chǎng)道條件、機(jī)件質(zhì)量等綜合因素影響，一旦出現(xiàn)扎（劃）傷、偏磨、拖胎等非正常損壞，極易引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，危及飛機(jī)和人員的安全。

1 飛機(jī)輪胎爆破典型現(xiàn)象

飛機(jī)輪胎爆破通常發(fā)生在飛機(jī)起飛或著陸的滑跑階段，其中主機(jī)輪爆破概率一般高于前機(jī)輪，現(xiàn)場(chǎng)人員會(huì)聽(tīng)到輪胎爆破時(shí)發(fā)出的“砰”或“嗤”等異常聲音。當(dāng)輪胎爆破發(fā)生在單機(jī)輪飛機(jī)上時(shí)，由于輪胎爆破后壓力不平衡、飛機(jī)起落架高度不一致，飛行人員會(huì)明顯感覺(jué)到飛機(jī)抖動(dòng)，滑行方向也會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)偏移。當(dāng)主輪胎爆破時(shí)，飛機(jī)一側(cè)機(jī)翼隨即下沉，飛機(jī)向輪胎爆破一側(cè)發(fā)生傾斜和偏轉(zhuǎn)；當(dāng)前輪胎爆破時(shí)，飛機(jī)機(jī)體振動(dòng)或機(jī)頭擺動(dòng)現(xiàn)象明顯，可能使飛行人員看不清儀表。當(dāng)輪胎爆破產(chǎn)生的碎屑擊中飛機(jī)機(jī)體或被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，還會(huì)造成飛機(jī)機(jī)體或發(fā)動(dòng)機(jī)的附帶損傷，嚴(yán)重時(shí)誘發(fā)飛機(jī)操縱失效、漏油、失火等危害性后果，嚴(yán)重影響飛行安全。例如，2000 年7 月，著名的超聲速“協(xié)和”號(hào)客機(jī)起飛時(shí)因碾壓跑道上的小鐵條，造成輪胎爆破，引發(fā)飛機(jī)失火，導(dǎo)致113人遇難的重大事故；2023 年3 月，一架運(yùn)12 飛機(jī)正常著陸接地，剎車(chē)減速后機(jī)組人員發(fā)現(xiàn)左主輪胎抖動(dòng)異響，迅速啟動(dòng)特情處置程序?qū)w機(jī)安全停在跑道內(nèi)，后經(jīng)目視檢查發(fā)現(xiàn)該機(jī)左主輪胎爆破。

2 航空輪胎檢查更換標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)代飛機(jī)尤其是軍用飛機(jī)為追求高速、低阻、大載重等技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，大多具有著陸速度大、剎車(chē)使用頻率高、輪胎磨損快等特點(diǎn)。航空輪胎作為重要承力部件，胎冠處設(shè)計(jì)有較厚的胎面膠、補(bǔ)強(qiáng)簾線層和緩沖膠等結(jié)構(gòu)，具有良好的減振、耐磨和抗損傷余度；胎肩處是胎面膠和緩沖膠的過(guò)度區(qū)，厚度相對(duì)較薄，抗損傷余度相對(duì)較小。一般情況下，航空輪胎損傷可分為正常磨損和非正常損傷。正常磨損可由勤務(wù)人員按照各型輪胎使用維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更換，非正常損傷需要勤務(wù)人員在完成輪胎更換工作的同時(shí)研究輪胎非正常損傷成因，分析故障機(jī)理，采取有效的檢查和防范措施，防止同類(lèi)問(wèn)題再次發(fā)生或引發(fā)更嚴(yán)重后果。

以某系列飛機(jī)使用的無(wú)內(nèi)胎輪胎為例，飛機(jī)維護(hù)技術(shù)手冊(cè)中規(guī)定輪胎更換標(biāo)準(zhǔn)為“胎面不允許有鼓泡、脫層、磨損或扎傷露出第二層胎面簾線層”。某型航空輪胎典型結(jié)構(gòu)如圖1 所示，在其使用說(shuō)明書(shū)中規(guī)范的檢查更換標(biāo)準(zhǔn)更為詳細(xì)，具體包括：

圖1 航空輪胎典型結(jié)構(gòu)圖

1）胎面正常磨損到指定部位（胎側(cè)有“補(bǔ)強(qiáng)胎面”標(biāo)識(shí)的輪胎，無(wú)磨耗坑的磨損到露出第三層簾線，有磨耗坑的磨耗坑磨平或露出第三層簾線；胎側(cè)沒(méi)有“補(bǔ)強(qiáng)胎面”標(biāo)識(shí)的輪胎磨損到露出簾線）。

2）胎面、胎側(cè)或其他部位有非表面性鼓泡或脫層。

3）胎圈鋼絲斷裂、刺出；無(wú)內(nèi)胎輪胎胎圈簾線損傷。

4）胎面被扎傷或龜裂超過(guò)磨損報(bào)廢部位；胎側(cè)刮傷或龜裂傷及簾線。

5）橡膠硬化、溶脹變形、變軟（海綿狀）。

6）飛機(jī)非正常起飛或著陸。

3 航空輪胎爆破原因分析

通常情況下，只要按照各型飛機(jī)維護(hù)手冊(cè)及技術(shù)說(shuō)明書(shū)的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢查和更換工作，航空輪胎能夠承載起飛著陸載荷，保證足夠的安全余度，有效杜絕輪胎爆破問(wèn)題發(fā)生。但是在特殊情況下，當(dāng)航空輪胎遭受偏磨、割（劃）傷、腐蝕、灼傷等非正常損傷，或在生產(chǎn)過(guò)程中遺留有胎體砂眼漏氣、硫化不足等原始缺陷時(shí)，航空輪胎的性能指標(biāo)不同程度地有所下降，一旦超出其實(shí)際承載極限，將發(fā)生輪胎爆破等災(zāi)難性后果。在實(shí)際工作中，航空輪胎的具體損傷情況千差萬(wàn)別，有時(shí)很難清晰界定損傷后的處置標(biāo)準(zhǔn)界限。下面對(duì)外場(chǎng)常見(jiàn)的輪胎損傷類(lèi)型和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行梳理總結(jié)，為勤務(wù)人員提供參考。

3.1 多種因素誘發(fā)，胎冠非正常磨損造成輪胎爆破

1）胎冠不均勻磨損。輪胎氣壓過(guò)高將減弱輪胎彈性及與場(chǎng)道的摩擦力，加劇胎冠中心區(qū)域磨損；輪胎氣壓過(guò)低將造成機(jī)輪偏軟，使兩側(cè)胎壁受力增大，造成胎冠兩側(cè)胎肩區(qū)域磨損快于中心區(qū)域。如發(fā)生此種情況，應(yīng)及時(shí)測(cè)量并將輪胎氣壓調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)值，如胎冠磨損部分區(qū)域已達(dá)到技術(shù)說(shuō)明書(shū)更換標(biāo)準(zhǔn)，需及時(shí)更換輪胎。

2）胎冠不規(guī)則磨損。胎冠不規(guī)則磨損一般是指類(lèi)似研磨磨損和“S”形磨損。類(lèi)似研磨磨損一般是由于飛機(jī)承受突然且強(qiáng)烈的側(cè)力或強(qiáng)行大角度轉(zhuǎn)彎造成的?！癝”形磨損一般出現(xiàn)在前輪上，主要是由于機(jī)輪支撐襯套間隙過(guò)大或起落架軸間隙過(guò)大造成的。此時(shí)，應(yīng)徹查故障原因，及時(shí)調(diào)整飛機(jī)技術(shù)性能參數(shù)。當(dāng)胎肩處緩沖膠磨損過(guò)薄或胎體簾線層提前暴露時(shí)，需要更換輪胎。

3）胎冠點(diǎn)狀磨損。機(jī)輪自動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)偶發(fā)故障或帶剎車(chē)著陸等易造成胎冠的點(diǎn)狀磨損。此時(shí)，輪胎磨損部位形成切線平面，嚴(yán)重時(shí)飛機(jī)滑跑過(guò)程中機(jī)翼出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)點(diǎn)狀磨損僅傷及胎面膠時(shí)，可正常監(jiān)控使用；當(dāng)點(diǎn)狀磨損延伸到補(bǔ)強(qiáng)簾線層或胎體簾線層時(shí)，需要更換輪胎。剎車(chē)系統(tǒng)故障偶發(fā)性強(qiáng)，故障原因和部位隱蔽，危害后果嚴(yán)重，極易造成點(diǎn)狀磨損爆胎（見(jiàn)圖2），需高度重視。

圖2 胎冠點(diǎn)狀磨損爆胎

3.2 人為操縱錯(cuò)誤，機(jī)輪過(guò)量聚熱造成輪胎爆破

1）胎冠橡膠灼傷。胎冠橡膠灼傷一般是由于在雨后濕滑或冰雪跑道上著陸滑胎，或是在慣性（速度）傳感器的不靈敏范圍內(nèi)滑行轉(zhuǎn)彎拖胎造成的，灼傷處呈現(xiàn)卵形，有橡膠灼燒的臭味，按壓灼傷處橡膠明顯變軟、發(fā)黏。應(yīng)及時(shí)更換輪胎并檢查道面拖胎痕跡；結(jié)合判讀飛參，分析故障節(jié)點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確查找問(wèn)題原因，采取措施防止類(lèi)似問(wèn)題再次發(fā)生。

2）胎體過(guò)熱。飛機(jī)滑行過(guò)程中，輪胎中的橡膠和簾線等彈性材料因反復(fù)變形會(huì)運(yùn)動(dòng)發(fā)熱。在正常條件下，這種運(yùn)動(dòng)發(fā)熱不會(huì)損傷輪胎，但在氣壓不足、超載著陸、超輪胎極限速度等情況下，輪胎內(nèi)部溫度會(huì)顯著升高。當(dāng)超過(guò)臨界溫度時(shí)，胎體橡膠、簾線等材料的強(qiáng)度、黏結(jié)力和耐久力顯著下降，可能發(fā)生脫層或破裂。早期征兆表現(xiàn)為胎冠凸起鼓包、局部不均勻磨損或橡膠分層，出現(xiàn)這些癥狀的輪胎必須馬上更換。

3）輪胎基部燒傷。使用鋼質(zhì)剎車(chē)盤(pán)的飛機(jī)，如果剎車(chē)使用過(guò)多，剎車(chē)盤(pán)會(huì)積聚大量熱能，一方面造成剎車(chē)效率下降，另一方面向外傳導(dǎo)的高溫會(huì)導(dǎo)致輪胎基部橡膠溫度急劇升高或部分融化，出現(xiàn)橡膠變軟、變色、發(fā)粘、有燒傷臭味、防錯(cuò)位標(biāo)線變色脫落等。如發(fā)生在炎熱的夏季，不良的散熱條件可使輪胎在大約10min 后達(dá)到溫度最高值，此時(shí)易發(fā)生爆胎。如出現(xiàn)這種損傷，應(yīng)及時(shí)采取風(fēng)冷或水冷的方式為機(jī)輪降溫，并視情更換輪胎。

3.3 勤務(wù)保障不良，機(jī)輪受意外傷害造成輪胎爆破

1）胎冠割（劃）傷、扎傷。胎冠扎傷一般是由于跑道不清潔，輪胎碾壓過(guò)剝落的石子或遺落的螺釘?shù)入s物，對(duì)輪胎造成的點(diǎn)狀損傷。胎冠割傷表現(xiàn)形式多樣，一般常見(jiàn)的有“V”形割傷和縱向割（劃）傷?！癡”形割傷一般發(fā)生在飛機(jī)快速滑跑時(shí)輪胎被跑道上的凹槽或開(kāi)裂的邊緣造成傷害?？v向割（劃）傷一般是由于輪胎剎車(chē)時(shí)被跑道上的凸起尖銳物損傷。發(fā)生該損傷時(shí)，應(yīng)立即暫停放飛，由場(chǎng)務(wù)人員詳細(xì)清掃檢查跑道，確實(shí)排除問(wèn)題隱患后才能恢復(fù)飛行。受損輪胎如傷及補(bǔ)強(qiáng)簾線層或者胎體簾線層時(shí)，輪胎需要更換。航空輪胎胎冠典型損傷如圖3 所示。

圖3 胎冠扎傷、橫向割傷、縱向劃傷

2）胎面腐蝕。在飛機(jī)進(jìn)行周期維修工作時(shí)，如燃油、液壓油、信那水、清洗劑等有機(jī)溶劑不小心潑灑在飛機(jī)輪胎上沒(méi)有立即清除，會(huì)造成胎體橡膠發(fā)生溶脹，硫化膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，致使橡膠的強(qiáng)度及其力學(xué)性能降低。特別是飛機(jī)漏油導(dǎo)致輪胎長(zhǎng)時(shí)間浸泡在燃油中，對(duì)輪胎強(qiáng)度造成的損傷尤為嚴(yán)重。一旦出現(xiàn)上述污染，應(yīng)立即用輪胎清洗劑清洗污染處，再用肥皂水和清水徹底沖洗。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間受腐蝕或浸泡的輪胎，應(yīng)立即更換。

3）胎面老化。飛機(jī)長(zhǎng)期停放時(shí)，如機(jī)輪暴露在風(fēng)雨和臭氧中，受日光照射等因素影響，飛機(jī)輪胎會(huì)與空氣中的氧、臭氧等發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致橡膠分子鏈發(fā)生斷裂或過(guò)度交聯(lián)，引起橡膠性能的改變，表現(xiàn)為表面龜裂、硬化、軟化、粉化等。當(dāng)出現(xiàn)該種情況時(shí)，應(yīng)視具體損傷程度進(jìn)行相應(yīng)處理。

3.4 日常維護(hù)不當(dāng)，機(jī)輪超條件使用造成輪胎爆破

1）輪胎壓力過(guò)大或過(guò)小。輪胎壓力不足時(shí)，輪胎過(guò)度變形加大，簾線層所受的剪力和拉伸力增加，在滑行階段輪胎在高速運(yùn)動(dòng)的負(fù)荷下接地面積增大，胎側(cè)反復(fù)曲撓變形生熱快，使輪胎的溫度迅速升高，降低簾線的抗拉強(qiáng)度和各層間的黏著力，可能產(chǎn)生輪胎脫層、鼓泡，甚至爆破。輪胎壓力過(guò)大時(shí)，滑行中輪胎壓力超過(guò)規(guī)定值，輪胎簾線層張力增大，接地面積減小加劇輪胎的滑行磨損，突然遇到意外沖擊時(shí)易發(fā)生簾線層斷裂或輪胎爆破（見(jiàn)圖4）。

圖4 胎壓過(guò)大磨損爆胎

2）胎體與輪轂錯(cuò)位。胎體與輪轂錯(cuò)位會(huì)造成損傷（撕裂）內(nèi)胎、機(jī)輪封嚴(yán)失效等問(wèn)題，主要原因是氣壓低、結(jié)合面胎毛未處理、遺留油脂、輪轂防滑紋過(guò)淺等。勤務(wù)人員在組裝機(jī)輪時(shí)應(yīng)按要求進(jìn)行輪轂、輪胎結(jié)合面的清潔工作，每次進(jìn)行航前、航后檢查時(shí)應(yīng)重點(diǎn)復(fù)查機(jī)輪上的防錯(cuò)位標(biāo)識(shí)，對(duì)有錯(cuò)位的輪胎及時(shí)進(jìn)行更換。

3）封嚴(yán)不好漏氣。輪胎漏氣會(huì)造成氣壓過(guò)低，加劇胎面磨損。常見(jiàn)的漏氣原因有活動(dòng)輪緣密封圈封嚴(yán)失效、充氣嘴底座封嚴(yán)失效、氣門(mén)芯松動(dòng)以及異物卡滯、輪轂或胎體有砂眼、過(guò)量剎車(chē)造成熱熔塞熔融等。每次航前準(zhǔn)備時(shí)，勤務(wù)人員應(yīng)目視檢查飛機(jī)各輪胎氣壓是否正常，夏季剎車(chē)過(guò)熱后應(yīng)及時(shí)采取降溫措施，新組裝的機(jī)輪裝機(jī)前應(yīng)靜置不少于12h，對(duì)漏氣的機(jī)輪應(yīng)徹查原因，慎重處置。

4 預(yù)防航空輪胎爆破維護(hù)對(duì)策

4.1 從設(shè)計(jì)上提升輪胎性能

航空輪胎設(shè)計(jì)制造部門(mén)應(yīng)根據(jù)航空輪胎必須具備的承載負(fù)荷大、高熱性能好、抗磨能力強(qiáng)、連續(xù)滑行有保障等技術(shù)指標(biāo)，綜合飛機(jī)外場(chǎng)環(huán)境惡劣、航時(shí)長(zhǎng)跨度大、海拔高度及環(huán)境溫度變化快等使用特點(diǎn)，從設(shè)計(jì)源頭上改善輪胎的設(shè)計(jì)性能指標(biāo)，提高輪胎生產(chǎn)過(guò)程中的工藝管控和質(zhì)量監(jiān)督，強(qiáng)化輪胎外場(chǎng)使用過(guò)程中的耐腐蝕、耐扎傷、耐磨損等能力，提高航空輪胎的使用可靠性。

4.2 從維護(hù)上強(qiáng)化保障質(zhì)量

勤務(wù)人員應(yīng)做好飛機(jī)輪胎的日常檢查和防護(hù)工作。飛機(jī)停放時(shí)應(yīng)及時(shí)罩好輪胎罩布，特別是炎熱季節(jié)應(yīng)盡量避免太陽(yáng)光直接照射，減少輪胎橡膠被氧化的機(jī)會(huì)。在實(shí)施維護(hù)工作時(shí)，應(yīng)防止維護(hù)油脂或有機(jī)溶液滴落到輪胎上。加強(qiáng)日常胎壓檢查，保持壓力在正常范圍內(nèi)。加強(qiáng)對(duì)著陸剎車(chē)裝置的檢查，航后重點(diǎn)檢查機(jī)輪是否出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)現(xiàn)機(jī)輪軸承油脂因高溫變稀流出時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換潤(rùn)滑脂。當(dāng)發(fā)現(xiàn)胎面有老化、龜裂等問(wèn)題時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換輪胎。

4.3 從使用上嚴(yán)格按章操作

飛行人員應(yīng)嚴(yán)格按照飛行手冊(cè)和運(yùn)行章程操縱飛機(jī)，加強(qiáng)對(duì)飛機(jī)著陸減速系統(tǒng)的學(xué)習(xí)研究，提升對(duì)剎車(chē)裝置功能原理的認(rèn)知，學(xué)懂弄通輪胎爆破可能發(fā)生的原因、現(xiàn)象、時(shí)機(jī)和危害。另外，加強(qiáng)對(duì)飛機(jī)起飛和著陸階段輪胎爆破特情處置的模擬訓(xùn)練，避免飛機(jī)起飛著陸速度大、急剎車(chē)、帶剎車(chē)滑行等可能造成輪胎爆破的不安全事件的發(fā)生。

4.4 從保障上抓好處置演練

機(jī)場(chǎng)維護(hù)人員應(yīng)嚴(yán)格按機(jī)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)范檢查維護(hù)機(jī)場(chǎng)道面，確保道面平整無(wú)裂縫、無(wú)雜物。雨雪結(jié)冰天氣應(yīng)及時(shí)清理跑道上的積水（雪、冰），保證飛機(jī)起飛著陸時(shí)跑道的正常摩擦因數(shù)。強(qiáng)化機(jī)場(chǎng)勤務(wù)人員的應(yīng)急處置能力培訓(xùn)，不斷完善輪胎爆破防范預(yù)案，強(qiáng)化特情處置訓(xùn)練，確保遇到情況能夠快速響應(yīng)、準(zhǔn)確處置，盡可能降低輪胎爆破對(duì)飛行安全的不利影響。