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不知你是否留心观察过，每次飞机降落时，跑道上总会有一些黑乎乎的橡胶碎片。
看似不起眼的这些碎片，背后隐藏的却是一个航空行业无法回避的“大问题”——轮胎磨损。
每次飞机顺利着陆，轮胎和跑道之间剧烈摩擦的瞬间会产生碎片，也给航空公司带来了不小的经济压力。每架飞机的轮胎都像是一个隐形的“账单”，随着每一次起降，账单的金额开始“滚雪球”。
既然飞机降落时摩擦力这么大，为什么不提前让轮胎转起来？如果轮胎提前开始转动，不就能减少一些摩擦，避免不必要的磨损吗？
一张昂贵的“隐形账单”
飞机轮胎并不像我们平常开车的轮胎，它们的成本远远超出了我们想象。一颗普通的飞机轮胎，价格大约在2000到5000美元之间（当然，具体价格取决于飞机类型和轮胎规格）。这个价格对于大型客机来说，甚至能高达一万美元。
说到这里，你可能觉得不多，但问题是，飞机轮胎是消耗品，它们需要经常更换。不同于我们开车轮胎的使用频率，飞机轮胎每经过几次飞行，就可能面临严重磨损。特别是每一次着陆，摩擦带来的损害让轮胎的寿命大大缩短。
研究表明，一架飞机的轮胎大概只能承受250到300次着陆。也就是说，一架飞机每天飞个三四次，可能几个月就得换轮胎。
轮胎磨损的频率是随飞机起降次数成比例增加的。所以，当航空公司运营的航班密集，飞机的轮胎磨损速度也就成倍增长。
假设一家航空公司运营一个拥有50架飞机的机队，每架飞机平均每年进行500次起降，一架飞机一般有8-12个轮胎，那么每年轮胎的更换次数就要达到400多次。这些轮胎的更换成本，再加上相关的人工和运输费用，这可不是个小数字。
那么，如果我们能在飞机降落前就让轮胎转动一些，减少与跑道的摩擦，难道不可以降低这些成本吗？从理论上来说，减少摩擦的做法听起来很诱人，但实际操作却充满了难度。
提前让飞机轮胎转起来的方案
假设轮胎在接触跑道前就开始转动，从而减少摩擦力的突然增大，理论上确实能够减少轮胎的磨损。然而，这一想法并非易事，它需要飞机制造商设计出一种新的系统来提前启动轮胎旋转，可能需要额外的电动驱动系统、专门的控制系统以及与现有起落架的协调。
此外，单单使轮胎转起来是不够的，还要让轮胎的速度和飞机的降落速度一致，也就是至少257km/h的速度，这对电动驱动系统来说是个大任务。飞机降落过程中，如果不同轮胎间的转速不一样或出现机械故障，飞机还可能出现打滑跑偏的情况，造成重大飞行安全事故。
目前的技术来看，能够有效、低成本地在飞机着陆前启动轮胎的系统并不存在。考虑到飞机的起落架和轮胎设计并没有考虑这一额外的需求，现有的飞行系统未必能支撑这种技术的集成。即便技术上能够实现，如何让这个系统与飞行其他系统协调，并确保飞机安全降落，还需要大量的时间和资金投入来测试和验证。
额外的电动驱动系统 vs 换轮胎
根据航空业的相关数据，以波音737为例，一共有6个轮胎，单次轮胎的更换成本大约为2000至3000美元，而每年飞机可能需要更换4到6次轮胎。换句话说，单是轮胎的更换费用，单架飞机每年的成本是4.8万至10.8万美元。
如果要在飞机上实施一个能够提前旋转轮胎的系统，我们需要考虑到大量的研发成本。根据一些航空工业的估算，单个系统的开发成本可能高达数百万美元。
而且，这还只是初期开发费用，后续的维护成本和系统更新升级的费用将是航空公司持续的经济负担。例如，美国航空公司曾尝试为其新型飞机系统引入更加智能化的轮胎控制系统，这个项目的初步估算成本接近500万美元，并且仍需额外的运维和调试成本。
除了开发和安装成本，航空公司还需要投入大量资源进行培训和测试。新系统的实施将需要针对飞行员、维修人员等进行专门的培训，这又是一笔不小的费用。根据相关数据显示，航空公司每年在培训和运营支持上的开支大约占总运营成本的10%至20%。而将新技术系统引入现有飞行器中，将导致这些成本的进一步增加。
减少飞机降落时轮胎损耗的其他方案
既然提前让轮胎转起来经济上行不通，那有没有其他方法可以减少飞机轮胎的磨损呢？答案是肯定的！科学家、工程师和航空公司一直在寻找更高效、更经济的替代方案。
改进轮胎材料：从根源上减少磨损
轮胎的耐用性，很大程度上取决于它的材质。现代飞机轮胎通常由合成橡胶、钢丝和尼龙纤维复合而成，这种结构可以承受巨大压力和摩擦。然而，科学家们并未停下脚步。他们在探索更高级的材料，比如添加石墨烯、碳纳米管等超强纤维，让轮胎既轻便又抗磨损。
一个显著的例子是固特异公司，它在轮胎开发领域中尝试使用特殊的橡胶配方，大幅提升了轮胎的使用寿命。研究数据显示，经过改良的轮胎可以减少20%以上的磨损，这对于每年更换4次轮胎的飞机来说，能节省一大笔开支。虽然新材料的初期研发成本较高，但从长远来看，这种方式显然更经济划算。
优化起落架设计：减轻摩擦力
飞机的起落架设计直接决定了轮胎与跑道的接触方式。现有的起落架多采用“前轮导向”设计，简单来说，就是前轮先接触跑道，随后主轮缓慢落地。这种设计虽然减少了机身颠簸，但可能增加轮胎的瞬间摩擦。
为了解决这一问题，工程师们提出了“液压减震+智能落地系统”的方案。想象一下，飞机在落地的瞬间，起落架上的液压系统会像“弹簧”一样帮助轮胎平稳过渡到地面。这种系统在试验中表现优秀，除了能有效减小摩擦，还能提高飞行舒适度。目前，波音和空客已经在新一代飞机中逐步测试类似技术。
尝试无气轮胎：革新传统思维
“无气轮胎”技术已经在汽车领域得到了成功应用。这种轮胎内部由蜂窝状的高强度材料填充，完全摆脱了传统轮胎的充气结构。理论上，无气轮胎可以避免爆胎，能够通过其特殊的材质降低磨损率。
虽然目前飞机使用无气轮胎仍面临技术障碍（例如如何保证蜂窝结构在高压下不变形），但这项技术无疑是未来的一大趋势。如果解决了承载能力和散热问题，无气轮胎将为航空业带来革命性的改变。
跑道材质：改变“战场”的规则
轮胎磨损的“对手”是跑道。现代机场跑道一般采用沥青或混凝土铺设，这两种材料硬度高、摩擦系数大，容易加剧轮胎的消耗。为此，一些机场开始尝试在跑道表面涂抹特殊的耐磨涂层。这种涂层能减少轮胎与跑道的直接摩擦，还能提高排水性，从而减少湿滑条件下的额外磨损。
此外，有研究显示，在寒冷地区，机场跑道的磨损往往更严重。因为低温会使轮胎橡胶变硬，更容易出现裂纹。因此，在一些特殊气候地区，机场会选择添加抗寒材料或使用加热跑道，进一步延长轮胎寿命。
结语
每一次飞机平稳落地的背后，都有无数工程师和科学家在幕后默默付出。我们看到，从提前让轮胎转起来的大胆设想，到轮胎材质的改良、起落架的优化，再到跑道和飞行操作的改进，每一种方案都在各自的领域推进边界。
我们可以大胆想象一下未来的画面,飞机不再使用传统橡胶轮胎，而是配备了高科技“智能起落装置”，机场跑道上铺设着“自修复材料”，可以根据摩擦力的变化自动调整表面特性，甚至，飞行员通过人工智能辅助系统，实现每次着陆都近乎完美的降落姿态。
信息来源：
云南网 2023-11-24 飞机降落前轮胎为何不旋转知乎 2021-10-28 有哪些很有趣的冷知识？三捷环保科技2023-06-15 飞机轮胎探秘
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