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“穿新鞋，走新路”——浅谈新概念免充气轮胎的应用前景

一、从摩拜单车说起

摩拜单车的免充气轮胎相信大家都已熟知，共享单车每天风吹日

晒，一般的充气车胎容易漏气，胎瘪了骑起来的感觉相信大家都有体

会，采用免充气轮胎则可避免该问题，大大降低了维护成本，这也是

摩拜单车相对于其他诸如酷骑、ofo等单车的技术优势。但是大家可能

不知道在航空领域，免充气轮胎也将大有用武之地。

图自行车免充气车胎

免充气轮胎在汽车领域的初步尝试

国外新概念免充气轮胎研究起源于车辆领域。一些大型轮胎企业，

由于其轮胎工业基础强，技术实力雄厚，已形成成熟的“提出设想-研

发-生产”体系，具有较强的竞争力，轮胎跨国巨头利用新材料和先进

的制造技术，在新概念轮胎设计领域进行了广泛的探索。

2005年米其林推出全球首款非充气轮胎—Tweel，采用轮胎与轮

辋一体化设计，网状支撑结构为轮胎提供支撑，支撑结构形变来减小

振动，改善舒适性，辐条采用高性能树脂材料打造，辐条排布以减少

轮胎变形内压为主要设计原理。该轮胎具有不怕刺扎、耐磨、滚动阻

力小、抓地力强、噪音低、减振性能好等优点。另外，由于采用新材

料，在耐磨、耐油、耐溶剂等方面也具有相当好的性能。

美国威斯康辛州麦迪逊聚合物研究中心于2008年研制出了一种无

内压的蜂窝结构的轮胎，为提高车轮强度、振动性能，基于仿生学原

理将蜂窝的六边形结构进行了互相支撑处理，该结构的优化设计可提

高车轮强度、避免爆胎、爆损等问题，同时该车轮结构也具有低噪声

和低摩擦生热等优点，美国Polaris公司于2013年将非充气蜂窝轮胎

应用于全地形越野车。

图米其林非充气轮胎—Tweel

图蜂窝仿生车轮结构

2014年北汽集团与美国MKP公司合作研发了负泊松比车轮，并

装备在BJ100车上进行了相关的试验研究。该轮胎采用了负泊松比结

构，具有较好的缓冲减振性能，且具有不怕刺扎、滚动阻力小、耐磨

等优点。但由于该轮胎还处于概念研发阶段，广泛推广应用还需要一

段时间。

图负泊松比车轮结构

免充气轮胎在外太空登陆器上的应用价值

在登陆器、登陆车应用方面，国外也开展了新概念轮胎的初步探

索和应用尝试。固特异轮胎公司携手NASA合作开发一款登月轮胎，

并将最终用于登陆火星。由800根弹簧支撑的以细金属丝盘绕成网组

成，称为弹簧轮胎，具有极佳抓地力。具有安全、环保、易于操控等

多项优点特别适用于载人电力月球车、圣甲虫自主探月车，也是军事

车辆、越野汽车的安全用胎最佳选择。

固特异与NASA设计的另一款新概念轮胎—SuperelasticTire轮

胎由一些卷型钢丝编制成，这种结构最大的优势就是，能够跟着地形

做变化，方便走过各种奇怪崎岖路面镍钛形状记忆合金做的超弹性轮

胎被压缩到轴心的时候，能够还原形状，以保证太空探索行走过程受

压的超弹性轮胎不会损坏框架，且耐用程度会比传统材料长。

图固特异与NASA合作研发的新概念轮胎

免充气轮胎在飞机领域的广阔前景

飞机起飞着陆滑跑过程，传统航空充气轮胎经常发生爆破、脱层

或轮胎破损等事故，严重威胁飞机起降安全。此外，飞机进入空中巡

航后由于轮胎周围大气环境变化，可能导致轮胎爆破，破坏液压管路、

机翼、起落架舱内设备等，对飞机结构安全和飞行安全产生重要影响。

飞机每年都有轮胎爆破、脱层或轮胎破损等事件发生，飞机事故超过

50%发生在起飞、降落时，其中大多数事故与轮胎失效有关。

航空轮胎内部的气压一般都在5个大气压以上，在滑跑过程中，

由于热量聚集、温度升高，内部压力急剧增大，如果橡胶胎体老化、

磨损或者遇到尖锐物体冲击，就会有爆胎的风险，飞机在高速滑跑过

程中爆胎是致命的事故，轻者导致飞机滑跑失控，重者导致机毁人亡。

2018年5月，2架台军F-5战机返航降落过程中发生了爆胎事故。

2018年2月，韩国的T-50飞机在新加坡参加航展发生事故导致坠机，

事后调查这次事故的原因是飞机起飞爆胎导致这场意外事故。2000年

7月25日，法航一架协和客