飞机轮胎爆破原因分析及维护对策

■ 李现全 王炳辉 廉亚星/ 空军9585 部队 空军93066 部队

0 引言

一架飞机着陆过程中发生右主轮胎爆破问题，随后检查又发现一起飞机轮胎体鼓包脱层故障。尽管事后查明这两起故障的原因均为轮胎生产制造质量问题，属于个例或小概率事件，但航空轮胎作为飞机着陆装置的重要机件，在起飞着陆过程中受压力、摩擦、场道条件、机件质量等综合因素影响，一旦出现扎（划）伤、偏磨、拖胎等非正常损坏，极易引发严重的安全事故，危及飞机和人员的安全。

1 飞机轮胎爆破典型现象

飞机轮胎爆破通常发生在飞机起飞或着陆的滑跑阶段，其中主机轮爆破概率一般高于前机轮，现场人员会听到轮胎爆破时发出的“砰”或“嗤”等异常声音。当轮胎爆破发生在单机轮飞机上时，由于轮胎爆破后压力不平衡、飞机起落架高度不一致，飞行人员会明显感觉到飞机抖动，滑行方向也会出现自动偏移。当主轮胎爆破时，飞机一侧机翼随即下沉，飞机向轮胎爆破一侧发生倾斜和偏转；当前轮胎爆破时，飞机机体振动或机头摆动现象明显，可能使飞行人员看不清仪表。当轮胎爆破产生的碎屑击中飞机机体或被吸入发动机时，还会造成飞机机体或发动机的附带损伤，严重时诱发飞机操纵失效、漏油、失火等危害性后果，严重影响飞行安全。例如，2000 年7 月，著名的超声速“协和”号客机起飞时因碾压跑道上的小铁条，造成轮胎爆破，引发飞机失火，导致113人遇难的重大事故；2023 年3 月，一架运12 飞机正常着陆接地，刹车减速后机组人员发现左主轮胎抖动异响，迅速启动特情处置程序将飞机安全停在跑道内，后经目视检查发现该机左主轮胎爆破。

2 航空轮胎检查更换标准

现代飞机尤其是军用飞机为追求高速、低阻、大载重等技战术指标，大多具有着陆速度大、刹车使用频率高、轮胎磨损快等特点。航空轮胎作为重要承力部件，胎冠处设计有较厚的胎面胶、补强帘线层和缓冲胶等结构，具有良好的减振、耐磨和抗损伤余度；胎肩处是胎面胶和缓冲胶的过度区，厚度相对较薄，抗损伤余度相对较小。一般情况下，航空轮胎损伤可分为正常磨损和非正常损伤。正常磨损可由勤务人员按照各型轮胎使用维护技术标准进行更换，非正常损伤需要勤务人员在完成轮胎更换工作的同时研究轮胎非正常损伤成因，分析故障机理，采取有效的检查和防范措施，防止同类问题再次发生或引发更严重后果。

以某系列飞机使用的无内胎轮胎为例，飞机维护技术手册中规定轮胎更换标准为“胎面不允许有鼓泡、脱层、磨损或扎伤露出第二层胎面帘线层”。某型航空轮胎典型结构如图1 所示，在其使用说明书中规范的检查更换标准更为详细，具体包括：

图1 航空轮胎典型结构图

1）胎面正常磨损到指定部位（胎侧有“补强胎面”标识的轮胎，无磨耗坑的磨损到露出第三层帘线，有磨耗坑的磨耗坑磨平或露出第三层帘线；胎侧没有“补强胎面”标识的轮胎磨损到露出帘线）。

2）胎面、胎侧或其他部位有非表面性鼓泡或脱层。

3）胎圈钢丝断裂、刺出；无内胎轮胎胎圈帘线损伤。

4）胎面被扎伤或龟裂超过磨损报废部位；胎侧刮伤或龟裂伤及帘线。

5）橡胶硬化、溶胀变形、变软（海绵状）。

6）飞机非正常起飞或着陆。

3 航空轮胎爆破原因分析

通常情况下，只要按照各型飞机维护手册及技术说明书的相关规定进行检查和更换工作，航空轮胎能够承载起飞着陆载荷，保证足够的安全余度，有效杜绝轮胎爆破问题发生。但是在特殊情况下，当航空轮胎遭受偏磨、割（划）伤、腐蚀、灼伤等非正常损伤，或在生产过程中遗留有胎体砂眼漏气、硫化不足等原始缺陷时，航空轮胎的性能指标不同程度地有所下降，一旦超出其实际承载极限，将发生轮胎爆破等灾难性后果。在实际工作中，航空轮胎的具体损伤情况千差万别，有时很难清晰界定损伤后的处置标准界限。下面对外场常见的轮胎损伤类型和维护经验进行梳理总结，为勤务人员提供参考。

3.1 多种因素诱发，胎冠非正常磨损造成轮胎爆破

1）胎冠不均匀磨损。轮胎气压过高将减弱轮胎弹性及与场道的摩擦力，加剧胎冠中心区域磨损；轮胎气压过低将造成机轮偏软，使两侧胎壁受力增大，造成胎冠两侧胎肩区域磨损快于中心区域。如发生此种情况，应及时测量并将轮胎气压调整到标准值，如胎冠磨损部分区域已达到技术说明书更换标准，需及时更换轮胎。

2）胎冠不规则磨损。胎冠不规则磨损一般是指类似研磨磨损和“S”形磨损。类似研磨磨损一般是由于飞机承受突然且强烈的侧力或强行大角度转弯造成的。“S”形磨损一般出现在前轮上，主要是由于机轮支撑衬套间隙过大或起落架轴间隙过大造成的。此时，应彻查故障原因，及时调整飞机技术性能参数。当胎肩处缓冲胶磨损过薄或胎体帘线层提前暴露时，需要更换轮胎。

3）胎冠点状磨损。机轮自动刹车系统偶发故障或带刹车着陆等易造成胎冠的点状磨损。此时，轮胎磨损部位形成切线平面，严重时飞机滑跑过程中机翼出现抖动现象。当点状磨损仅伤及胎面胶时，可正常监控使用；当点状磨损延伸到补强帘线层或胎体帘线层时，需要更换轮胎。刹车系统故障偶发性强，故障原因和部位隐蔽，危害后果严重，极易造成点状磨损爆胎（见图2），需高度重视。

图2 胎冠点状磨损爆胎

3.2 人为操纵错误，机轮过量聚热造成轮胎爆破

1）胎冠橡胶灼伤。胎冠橡胶灼伤一般是由于在雨后湿滑或冰雪跑道上着陆滑胎，或是在惯性（速度）传感器的不灵敏范围内滑行转弯拖胎造成的，灼伤处呈现卵形，有橡胶灼烧的臭味，按压灼伤处橡胶明显变软、发黏。应及时更换轮胎并检查道面拖胎痕迹；结合判读飞参，分析故障节点相关数据，准确查找问题原因，采取措施防止类似问题再次发生。

2）胎体过热。飞机滑行过程中，轮胎中的橡胶和帘线等弹性材料因反复变形会运动发热。在正常条件下，这种运动发热不会损伤轮胎，但在气压不足、超载着陆、超轮胎极限速度等情况下，轮胎内部温度会显著升高。当超过临界温度时，胎体橡胶、帘线等材料的强度、黏结力和耐久力显著下降，可能发生脱层或破裂。早期征兆表现为胎冠凸起鼓包、局部不均匀磨损或橡胶分层，出现这些症状的轮胎必须马上更换。

3）轮胎基部烧伤。使用钢质刹车盘的飞机，如果刹车使用过多，刹车盘会积聚大量热能，一方面造成刹车效率下降，另一方面向外传导的高温会导致轮胎基部橡胶温度急剧升高或部分融化，出现橡胶变软、变色、发粘、有烧伤臭味、防错位标线变色脱落等。如发生在炎热的夏季，不良的散热条件可使轮胎在大约10min 后达到温度最高值，此时易发生爆胎。如出现这种损伤，应及时采取风冷或水冷的方式为机轮降温，并视情更换轮胎。

3.3 勤务保障不良，机轮受意外伤害造成轮胎爆破

1）胎冠割（划）伤、扎伤。胎冠扎伤一般是由于跑道不清洁，轮胎碾压过剥落的石子或遗落的螺钉等杂物，对轮胎造成的点状损伤。胎冠割伤表现形式多样，一般常见的有“V”形割伤和纵向割（划）伤。“V”形割伤一般发生在飞机快速滑跑时轮胎被跑道上的凹槽或开裂的边缘造成伤害。纵向割（划）伤一般是由于轮胎刹车时被跑道上的凸起尖锐物损伤。发生该损伤时，应立即暂停放飞，由场务人员详细清扫检查跑道，确实排除问题隐患后才能恢复飞行。受损轮胎如伤及补强帘线层或者胎体帘线层时，轮胎需要更换。航空轮胎胎冠典型损伤如图3 所示。

图3 胎冠扎伤、横向割伤、纵向划伤

2）胎面腐蚀。在飞机进行周期维修工作时，如燃油、液压油、信那水、清洗剂等有机溶剂不小心泼洒在飞机轮胎上没有立即清除，会造成胎体橡胶发生溶胀，硫化胶的网状结构会发生变化，致使橡胶的强度及其力学性能降低。特别是飞机漏油导致轮胎长时间浸泡在燃油中，对轮胎强度造成的损伤尤为严重。一旦出现上述污染，应立即用轮胎清洗剂清洗污染处，再用肥皂水和清水彻底冲洗。对于长时间受腐蚀或浸泡的轮胎，应立即更换。

3）胎面老化。飞机长期停放时，如机轮暴露在风雨和臭氧中，受日光照射等因素影响，飞机轮胎会与空气中的氧、臭氧等发生氧化反应，导致橡胶分子链发生断裂或过度交联，引起橡胶性能的改变，表现为表面龟裂、硬化、软化、粉化等。当出现该种情况时，应视具体损伤程度进行相应处理。

3.4 日常维护不当，机轮超条件使用造成轮胎爆破

1）轮胎压力过大或过小。轮胎压力不足时，轮胎过度变形加大，帘线层所受的剪力和拉伸力增加，在滑行阶段轮胎在高速运动的负荷下接地面积增大，胎侧反复曲挠变形生热快，使轮胎的温度迅速升高，降低帘线的抗拉强度和各层间的黏着力，可能产生轮胎脱层、鼓泡，甚至爆破。轮胎压力过大时，滑行中轮胎压力超过规定值，轮胎帘线层张力增大，接地面积减小加剧轮胎的滑行磨损，突然遇到意外冲击时易发生帘线层断裂或轮胎爆破（见图4）。

图4 胎压过大磨损爆胎

2）胎体与轮毂错位。胎体与轮毂错位会造成损伤（撕裂）内胎、机轮封严失效等问题，主要原因是气压低、结合面胎毛未处理、遗留油脂、轮毂防滑纹过浅等。勤务人员在组装机轮时应按要求进行轮毂、轮胎结合面的清洁工作，每次进行航前、航后检查时应重点复查机轮上的防错位标识，对有错位的轮胎及时进行更换。

3）封严不好漏气。轮胎漏气会造成气压过低，加剧胎面磨损。常见的漏气原因有活动轮缘密封圈封严失效、充气嘴底座封严失效、气门芯松动以及异物卡滞、轮毂或胎体有砂眼、过量刹车造成热熔塞熔融等。每次航前准备时，勤务人员应目视检查飞机各轮胎气压是否正常，夏季刹车过热后应及时采取降温措施，新组装的机轮装机前应静置不少于12h，对漏气的机轮应彻查原因，慎重处置。

4 预防航空轮胎爆破维护对策

4.1 从设计上提升轮胎性能

航空轮胎设计制造部门应根据航空轮胎必须具备的承载负荷大、高热性能好、抗磨能力强、连续滑行有保障等技术指标，综合飞机外场环境恶劣、航时长跨度大、海拔高度及环境温度变化快等使用特点，从设计源头上改善轮胎的设计性能指标，提高轮胎生产过程中的工艺管控和质量监督，强化轮胎外场使用过程中的耐腐蚀、耐扎伤、耐磨损等能力，提高航空轮胎的使用可靠性。

4.2 从维护上强化保障质量

勤务人员应做好飞机轮胎的日常检查和防护工作。飞机停放时应及时罩好轮胎罩布，特别是炎热季节应尽量避免太阳光直接照射，减少轮胎橡胶被氧化的机会。在实施维护工作时，应防止维护油脂或有机溶液滴落到轮胎上。加强日常胎压检查，保持压力在正常范围内。加强对着陆刹车装置的检查，航后重点检查机轮是否出现过热现象。当发现机轮轴承油脂因高温变稀流出时，应及时更换润滑脂。当发现胎面有老化、龟裂等问题时，应及时更换轮胎。

4.3 从使用上严格按章操作

飞行人员应严格按照飞行手册和运行章程操纵飞机，加强对飞机着陆减速系统的学习研究，提升对刹车装置功能原理的认知，学懂弄通轮胎爆破可能发生的原因、现象、时机和危害。另外，加强对飞机起飞和着陆阶段轮胎爆破特情处置的模拟训练，避免飞机起飞着陆速度大、急刹车、带刹车滑行等可能造成轮胎爆破的不安全事件的发生。

4.4 从保障上抓好处置演练

机场维护人员应严格按机场运行规范检查维护机场道面，确保道面平整无裂缝、无杂物。雨雪结冰天气应及时清理跑道上的积水（雪、冰），保证飞机起飞着陆时跑道的正常摩擦因数。强化机场勤务人员的应急处置能力培训，不断完善轮胎爆破防范预案，强化特情处置训练，确保遇到情况能够快速响应、准确处置，尽可能降低轮胎爆破对飞行安全的不利影响。