国产航空轮胎跑出中国“加速度”

相铮 杨仑 叶青 龙跃梅

党的二十大报告指出：“坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。实施产业基础再造工程和重大技术装备攻关工程，支持专精特新企业发展，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展。”

航空轮胎对飞机的安全性和可靠性至关重要，对冲击、承载、生热和耐磨等技术指标有着极为苛刻的要求。放眼全球，航空轮胎行业的核心技术长期掌握在国外少数大公司手中，对我国而言，要想闯出一条路，唯有靠科技创新。近年来，随着国产大飞机的研发、问世，相关产业链逐步升级，国产航空轮胎迎来飞速发展的契机。

研发团队勇闯“三道关”

“我们就像在一间黑屋子里，连门在哪里、有没有门都不知道。”这是中国科学院长春应用化学研究所（下简称“长春应化所”）所长杨小牛承担航空轮胎研发任务时的真实想法。

照猫画虎，生产出一条航空轮胎不难，通过偶尔的测试也不难，但要实现工业化生产、质量追上甚至超越国外品牌，技术全链条自主可控，并真正地进入良性轨道，具有市场竞争力，获得商业化成功，必须要闯过材料研发、工程化和市场化“三道关”。

这个过程正应了杨小牛常常警醒团队成员的一句话：“科学，没有捷径可以走，没有弯道可以超。”

橡胶材料是研发航空轮胎亟须攻克的第一道难关。橡胶被誉为“黑色黄金”，作为重要的战略物资和工业原料，橡胶在国防军工、航空航天、交通运输等诸多领域具有不可替代的地位。

要实现稳定供给、大规模工业化生产、自主可控的目标，就需要人工合成橡胶。长春应化所在此领域有着悠久、深厚、光荣的历史和积淀。1950年，我国第一块合成橡胶——氯丁橡胶就诞生于此；该所20世纪70年代研制成功的镍系顺丁橡胶生产技术至今仍处于世界领先水准。

长春应化所研究员白晨曦带领团队接过前辈手中的火炬，致力于高性能仿生合成橡胶的制备和工程化工作。要达到航空轮胎的使用标准，需要让人工合成橡胶具有天然顶级烟片胶类似的性能。其关键是在合成橡胶分子链上以特殊的方法嵌入蛋白质和磷脂。

“我们就像在无人之地奔跑，有目标，路却需要自己走。”白晨曦说。从技术路线到配方选择，从合成装备到仿生枝接……数年时间弹指一挥，他和团队成员埋头寻找材料的最优解。

北国春城捷报频传：小试、中试成功，百吨级、千吨级开车成功，材料配方迭代了很多次，還将根据未来技术和产业发展的需要继续迭代下去。长春应化所的科研人员们在无人的荒野中蹚出一条康庄大道。

国产航空轮胎走出实验室

自东北一路南下，3 000千米之外的广州，大科学装置的建设如火如荼。

从黄埔军校旧址向东北出发25千米，就能远远地看到矗立在广州市黄埔区新龙镇的一座轮胎形状的建筑——这里就是建设中的航空轮胎大科学中心。

在这里，先进试验设备——航空轮胎高加速试验台的“日程表”早已被排得满满当当。伴随着尖锐刺耳的巨大声响，短短几秒钟内，轮胎运转时速加速至300千米。这模拟了飞机起飞的全过程，轮胎的各项数据通过传感器、摄像头被全方位记录下来，以备进一步分析。

像这样的大型试验设备一共有7套。眼下，它们要做的就是评估航空轮胎装在飞机上是否安全可靠。

广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院（下简称“埔材院”）研究员崔荣耀兴致盎然地介绍着每一处场地的功用，描绘着航空轮胎试验的场景，仿佛真的有起落架从高空砸下，产生了轮胎的形变、起落架的摆振。

崔荣耀对未来充满希望，他与众多科研工作者有一个共同的目标：解决航空轮胎工程化问题。

标准是一款产品适用与否的关键，但航空轮胎的标准就像一个“盲盒”：现有测试数据、评价标准大多由国外材料翻译而来，知其然却不知其所以然。“航空轮胎动力学大装置就是要解决这个问题。”崔荣耀说。

一系列先进的试验装置可以还原轮胎在真实使用场景中的表现，搜集并建立包括航空轮胎、汽车轮胎、特种轮胎等几乎所有下游产品的数据库，利用数字孪生、模拟地面动力学等实验装置，实现由基础理论、硬核科技共性技术再到工业产品研发的突破。

举例来说，科研人员需要对航空轮胎对抗冲击、大承载、低生热和高耐磨等多个矛盾性参数进行综合设计，充分平衡它们之间的性能关系，实现高可靠要求。这需要模拟实际工况进行测试，预测出轮胎一共能完成的起降次数。

在实践中，航空轮胎有时会经受- 50～- 60 ℃的低温环境以及降落时升至150 ℃的温度剧变，有时需要在短时间内达到起飞速度，有时需要在干燥、结冰的跑道上起降……

“为了实现航空轮胎的高可靠性，我们需要了解其全生命周期的表现，希望将其寿命末期出现爆胎的情况控制在特定部位，甚至精准到哪一次出现。”杨小牛说。

在传统意义上，轮胎尤其是航空轮胎迭代的链条、周期较为漫长；如今，几乎可以保持动态更新。巨大的跨越源于颠覆性的核心算法、完全独立自主的数字轮胎工业软件。在软件中，轮胎的各项数据、受力情况等要素一目了然，大大缩短了原有的流程和开发时间。

负责软件开发的项目研究员叶峰表示，该软件从核心算法上进行了颠覆性的创新，使用了基于等几何原理的底层算法求解策略，同步实现轮胎结构设计与性能预测，加速了产品制造的迭代进程，形成了多个规格型号的航空轮胎产品的并行开发能力。

从材料到产品，全链条自主可控的国产航空轮胎走出了实验室，变成了看得见、摸得着的样品。

技术外溢助推行业高质量发展

一年365天，登门找技术的企业就有近400家，埔材院的门槛几乎被企业踏破了。作为新型研发机构，该院建成了以航空轮胎动力学大装置为核心的高端轮胎研发及制造平台、芯片化学材料研发及制程验证平台。

航空轮胎是轮胎行业皇冠上的明珠，其在材料、工程制备等方面沉淀下来的技术有极佳的应用转化前景。

埔材院副院长、研究员王杰举了个简明易懂的例子：新能源汽车轮胎有加速更快、滚阻更小、承载更大、噪声更低的要求，而对掌握有航空轮胎全链条技术的团队来说，新能源汽车轮胎正是可以大展拳脚的领域。

2021年底，在黄埔区政府的支持下，埔材院与当地企业共同成立了注册资本达20亿元的黄埔轮胎（广州）技术有限公司。新能源汽车轮胎、特种轮胎以及更多的前沿技术在这里快速成长。

非充气轮胎被业界认为是轮胎的二次革命，有望解决充气轮胎在舒适性和操控性上的矛盾，彻底将“爆胎”变成历史名词。

在埔材院，年轻的研究员赵晓礼正带领团队针对非充气轮胎进行关键技术攻关。“我们的样品已经上路测试，目前要解决的问题是提升最高行驶速度和高速下的连续行驶能力。”谈起项目，赵晓礼信心十足。

风乍起，吹皱一池春水。

破除机制“藩篱”，先进而卓有成效的科技创新体制被“复制粘贴”，在生物医用材料、高分子材料等诸多领域得到了创新性的应用。

一项有趣的成果转化出现在智能穿戴设备上，当地一家企业与埔材院达成长期战略合作。该项目负责人张通介绍，这项技术的来源是轮胎测试中经常用到的标定轮胎形变的接地印痕阵列传感器，應用到智能穿戴设备上以后，可以更精准地对人的心率和血压等参数进行实时测量。

一系列的技术外溢为航空轮胎的研发工作赋予了更多价值，也为轮胎行业的高质量发展提供了更多可能。

一批青年才俊成长为科研骨干

仿生合成橡胶航空轮胎这一项目自启动以来，仅两年半的时间，已基本实现了全流程技术链条贯通。

无论是退休返岗的老专家、正值壮年的科研骨干还是初出茅庐的青年科研工作者，都从不同角度表达了这次项目有点“不一样”。

用杨小牛的话说，项目的“指挥棒”变了。项目瞄准的不再是论文、奖项等指标，而是围绕航空轮胎这一国家需求，在布局伊始就进行了一体化的设计，高效配置全产业链上的科技力量和创新资源，实现产、学、研、用各环节心往一处想、劲往一处使，各种知识与想法汇集，所有数据和成果共享，最终汇聚成了关键核心技术攻关的强大合力。

体制机制的创新使得整个项目生机勃勃。“在组织模式方面，强化产品导向、应用导向，形成了‘研究所+企业+地方三方面联合攻关模式；在人才方面，赛马制、揭榜挂帅等制度已经在项目中得到广泛应用。”杨小牛说。

作为仿生合成橡胶航空轮胎项目的总负责人，最令杨小牛欣喜的不仅是成果，更是在实战中凝聚的这支人才队伍。1981年出生的郇彦担任专项的副总工程师，对不同专业领域深入钻研，开展统筹协调，已成长为跨学科、跨领域全面发展的复合型人才，在重大任务中展现了自己的才华；1987年出生的叶峰则是工业软件的核心科学家；一批“90后”青年才俊在项目中成长为独当一面的骨干。

科研工作者心无旁骛、全心全意地投入到专项的科学研究工作中，攻克了一项又一项核心技术。

国产航空轮胎正是在这样的良性循环中跑出了中国“加速度”。