为什么三十吨的卡车要10个大轮子,而三十吨的战机只用3~4个轮子就行了?
℅⊱为什么三十吨的卡车要10个大轮子,而三十吨的战机只用3~4个轮子就行了?
F35战斗机的常规起降型号,f35a满载的起飞重量已经超过30吨,达到了32吨,只需要三个轮子。
每个轮子要承重10来吨,而且在飞机降落的时候,触地还会产生额外的荷载,由此可以看出来,飞机的轮子比汽车的轮子要厉害很多。
飞机的轮子和起落架是一整套系统,这套系统在飞机飞行的时候要收进,降落的时候要放出。
而卡车的轮子是永远支楞在外面的,和悬挂系统是锁定的。
飞机从地面到高空,要经历剧烈的温度变化。所以飞机的轮胎是一个完全不同的品种,车上的轮胎比飞机上的容易制造太多。
车不会沿着太阳烤着的五六十度滑行道行驶,然后爬到离地球10公里的高度。然后降落时以每小时120公里的速度坠落在地上,甚至可能弹跳几次。
卡车轮胎的胎压一般在10个大气压左右。而客机的胎压一般在15个大气压以上,米其林为航天飞机生产的轮胎的胎压高达41个大气压。
制造飞机轮胎的尼龙在热胀冷缩的情况下变形不能超过2%,但是汽车轮胎所使用的尼龙允许膨胀10%。
而所做的这一切努力,不仅仅是为了让飞机轮胎更坚固,而且是要把轮胎做的尽可能小,以便于在收进机内的时候不占据过多的飞机内部的体积。
飞机承载轮子的支撑,我们一般称为起落架,而汽车上一般称为悬挂。飞机起落架制造要求非常高,我们国家为了制造这个起落架,专门研制一台世界上最大的8万吨模锻压机。
现代商用飞机起落架的主要部件包括机轮总成、气/油冲击传递部件、制动系统、伸缩和安全装置、齿轮定位装置、转向控制元件等。飞机的机轮总成在滑行、起飞和着陆时需要支撑整个载荷。
飞机的起落架虽然非常复杂,但故障却比汽车悬挂要少。飞机起落架故障约占航空航天工业报告故障总数的10%,汽车悬架系统的故障约占汽车工业总故障的13%。
飞机的起落架系统非常昂贵。一套空客320起落架的成本约为180万美元,空客330/340的价格为500万美元,而B777飞机的起落架价格为700万美元以上。通常起落架大修的成本可能是全套价格的10%-20%。
所以,飞机上的一套起落架就是十几辆,乃至上百辆卡车。
飞机的轮子是无动力的,靠飞机发动机的推力在地上滑行,只考虑阻力越小越好,所以飞机的轮子上面都没有轮齿胎牙。
但是卡车的轮子是有动力的。发动机通过传动轴把输出的功率传递到轮子上,让轮子转动才能让卡车前进。为了不打滑,轮子的触地面积必须足够。而且需要各种花纹的轮胎增加和地面的摩擦力。
车辆在路上还要频繁的刹车和启动,这都要轮胎和地面有足够的摩擦力才能够完成。
而且卡车要运输货物,长期在公路上行驶,对地面的压力压强是有要求的,如果让卡车换上飞机的轮子在地面上跑,理论上是摩擦力小跑得更快,但是刹车距离会很长,或者根本就刹不住,而且会把路压坏。
飞机的轮胎用在车辆的被动轮上勉强可以,但前提是要买得起。
≙☩为什么三十吨的卡车要10个大轮子,而三十吨的战机只用3~4个轮子就行了?
这个问题老梁来回答。
就这问题,十个小伙伴有九个能答出来,剩下一个蹲那喊加油,看谁先回答出答案!一句话,飞机的轮子比卡车牛叉呗!
所以能进来的小伙伴其实是想知道这战斗机的轮子怎么个牛叉法?
首先咱对比一下,卡车和战斗的轮子有什么区别?
不知道您注意到没有,卡车的轮子他是始终挂在外边的,他就没地收,而飞机的轮子你要飞天上的话,这轮子就得收起来。
这最为主要的原因是,他们的悬挂系统不一样,当然人家飞机那叫起落架,其实都是一个东西。
卡车这悬挂系统撑死了也就几万块,报的高点也就是十几万而已。
可您知道飞机的起落架是多少钱吗?
价格便宜的话一套二百万,还是美元,高的话这就得上七百万美元了,这已经不只是贵了,而是老鼻子贵了。
你就说你这卡车能值几个钱的?拿出来都不够飞机起落架随便拿出来的一根铁棍棍。
这差别咋就那么大呢?
其中一个原因,大家伙都知道,就是这起落架可以收回飞机的肚里。
那么另外一个原因就是飞机这轮子他没有动力,这就像咱看到的独轮车一样,轮子动起来完全是依靠人蹲在后头推,所以飞机轮子的动力完全来自于屁股后面的发动机。
说道这里估计有小伙伴要说了:“没有动力,他咋刹车啊?”
这刹车是刹车,动力是动力,不一样的。
基本原理就是用液压的力量,将一堆刹车片给挤到一块,这就产生滑动摩擦,让飞机的动能变成热能消耗掉。
所以这刹车片窝在里头,工作起来温度可以高达三千度,您就算摸外头,这温度也高达一千五百度,摸上去已经不是说烫水泡了,完全可以烫层皮下来。
咱不说别的,就单说这刹车片的材料,那个卡车能用的起?
从这温度您就感觉这动能有多大?就卡车那轮子能撑的住吗?爬个山,下个坡,太陡的话,下了山还得浇水,那个酸爽刺啦刺啦的冒白气,车主能心疼死,您回头看看,那个飞机落地上还带浇水的?
所以飞机的轮胎不仅要耐磨,还要耐高温的,而且还的抗寒。
说道这里估计有小伙伴要乐了:“抗寒?”
没毛病,飞机飞天空上头,那温度是嘎嘎的往下降,缺氧不缺氧的轮子是不需要,但您这温度太低,橡胶容易变硬,再下落的过程中,温度又回来了,地面的温度要是赶上四五十度的高温,这家伙一冷一热的,轮子也的在冰与火的考验中撑得住才成。
而卡车的轮子,天天搁地上爬着,这种变化是感觉不到的,就算是有温差也不会这么大。
再加上,咱小时候就知道的热胀冷缩的原理,就飞机这轮子,在这种温度的转化下,一会涨了,一会缩了,要是材料不好,指不定撑不住就得炸了。
所以飞机的轮子在这方面也是有要求的,他的这种膨胀率只能维持在2%的水平。
而卡车就没有这么严格的要求,10%就算合格,这也是为什么,咱有时候看卡车无缘无故那轮子就起一包的原因,受不了吗?
所以这一套下来,您就能感觉出飞机轮子的不同之处。
说道这里,让俺想起了咱建国的时候,要找飞机建空校,那会咱别说飞机了连飞机的轮子也不会造,那是全国各地打垃圾堆里扒拉飞机的各种材料。
发现老百姓用飞机轮子做了马车轮子,那叫个心疼啊!
哎!过去的事,说起来也心酸,好在现在咱啥都有了,不就是个轮子吗?发动机都能造,虽然差点,但好歹是自己的东西,开心!
这一通说,又说道别的地方了。
那么这飞机轮子和卡车的轮子还有其他不一样的地方吗?
有,当然有啦!
题主说的卡车三十吨,飞机也三十吨,那么飞机的轮子咋就和汽车的轮子不一样呢?
很简单,卡车的轮子是一直爬在地上滚动的,而飞机的轮子在落下来的时候,是砸在地上然后滚动的。
那您自己体会一下,皮球是滚着的时候,变形大,还是砸地上变形大?
所以三十吨的飞机往地上砸,他的这个力量已经不是三十吨本身的质量加上去的,荷载会更加的大。
说道这里估计有小伙伴要说了:“那战斗机为嘛还弄三个轮子,为嘛不像民航一样多弄俩?”
其实这三就够了,谁叫人家质量好呢?而且战斗机的那点子分量,可是精打细算的,你多带俩轮子,指不定就少带点武器了,所以轮子能用就成,加那么多也没多大用。
而民航那是以安全为前提条件的,不一样的!
那么飞机和卡车的轮子在这方面又有那些个差别呢?
咋说呢?有些小伙伴一直认为,这飞机的轮子是实心的,其实不然。
如果是一些个轻型飞机,您比方塞纳斯那种的,才会采用实心的,大多数的飞机都会用空心的,因为实心的撑不住太重的东西,砸下去他会像皮球一样给炸裂。
那么空心的飞机轮子,他又分为有内胎和无内胎的,当然他们为了安全这里头充的是氮气,不可能充空气,毕竟空气有氧气,这要是出点事,连炸带烧的,飞机可受不了。
而有内胎的一般是在小型的螺旋桨飞机上使用的。
你向题主说的三十吨重的战斗机这必须是无内胎的空心轮胎,这种轮子属于高压胎。
他就两层,外边这叫外层胎面胶,里头这叫内层胎面胶,中间加了两层帘巾。
这胶面不仅要耐磨耐高温,他还得加钢丝,毕竟飞机撞击地面那力度,可不小,咋也的有一千牛顿,这还得落在一个平方厘米的空间里头。一牛顿是俩鸡蛋,一千牛顿,这得是两千个鸡蛋压在一平方厘米的面积上,所以这轮子差点都不成。
而且他还要求这飞机轮子的变形率最高不能超过35%,最低不能超过32%,所以咱看电影电视剧的时候,就会发现这飞机轮子落地上还会像皮球一样弹那么几下。
请注意这里的变形率和热胀冷缩那个不一样。
咱接着说,就这变形率,卡车轮子会表示他们来不了,他们的变形率只是飞机轮子的一半而已,来这么几下,直接就能炸了。
飞机的轮子普普通通的胎压都在十五个大气压,这要是高的话,能给你拽到四十一个都不成问题。
而卡车呢,不好意思就十个!
比不了的。
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✲↢为什么三十吨的卡车要10个大轮子,而三十吨的战机只用3~4个轮子就行了?
为这位善于观察和勤于思考的提问者点赞!载重量为三十吨的卡车需要十个轮子的原因是卡车在陆地上运输货物时承载重量的部位为轮子,因此卡车需要多组轮子才能支撑三十吨货物和卡车的自身重量;飞机在空中运输货物时承载重量的部位为机翼,所以具备运载三十吨货物的飞机必须拥有又宽又大又坚固的机翼。值得说明的是飞机轮子只起到降落和起飞时在跑道上滑跑的作用,它在运输过程中并不担负承载货物和飞机自身的重量,因此只要求轮子能发挥正常滑跑功能就可以了,不需要像卡车那样搭载10多组轮子。那么卡车轮子和飞机轮子究竟有哪些不同之处呢?我们从下面几点来分析。
▼下图为最大起飞重量达170吨的B-2隐身轰炸机,它只有3组起落架总共10个轮子。
货物的重量最终以压力的形式转变成载具的负载
在展开论述之前我们先来做个实验:假设我们面前有一个装盛30公斤水的水桶,实验需要我们将这个水桶从起始点A移至终点B,再从终点B移至起点A,出发时用一只手提,返回时用两只手提,实验结论必然是用双手提水桶是最省力的。载重卡车也是同样的道理,假设卡车本身的重量为6吨,货物的重量为30吨,那么自重与货物重量之和就是卡车这种载具需要承载的总重量,这个重量就成为卡车需要承担的压力,而这个压力就是卡车的负载,负载最终将以压力的形式通过轮胎传到地面上。如果此时的卡车只有6组轮子,相当于每组轮子平摊到6吨;如果卡车有10组轮子,那么每组轮子相当于只平摊到3.6吨。
▼下图为正在使用重卡运载96式主战坦克的南部战区重型卡车,每辆这样的重卡拥有多达22组的轮子。
负载形成的压力在通过轮子的传导时将以压强的形式作用于地面
我们在做一个实验:分别用一把钝刀和快刀(锋利程度)来切一块相同质地的牛肉,实验结果必然是快刀切得更顺畅而钝刀则难以切割。造成这个结果的原因是快刀的刀刃锋利,与牛肉的接触面较小,当手腕在做出切割动作是施加的压力在刀的传导下作用在牛肉上的压强就大,切割起来非常顺畅;而钝刀因为刀刃与牛肉的接触面积相对较大,压强较小,所以难以切割。卡车的多组轮子就起到了减小压强的作用,举个例子:工程上人们常说的多少公斤压力指kg/cm2,而压力表上常标的是MPa,因此重量与压力的关系可以这样换算,即1kg/cm^2=98KPa=0.098MPa≈0.1MPa。
影响压强作用效果的因素有:1、受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越大。; 2、当压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越大。假设卡车一条轮子的触地面积为0.15平方米,如果卡车只有6组轮子,那就是说卡车只有0.9平方米的面积用来传导压强,36吨负载所产生的压强将全部分摊到这0.9平方米的面积里面;倘若卡车的轮子为10组,那么卡车将拥有1.5平方米的面积来分摊压强,受力面积的增大即意味着卡车作用于地面的压强就小。再举个例子:99式主战坦克的单条履带触地面积为5.2平方米,那就意味着重量接近70吨的坦克所产生的压力经过10.4平方米的履带传导后作用于地面的压强就非常非常小了,这也是主战坦克不会陷进泥土里的原因。
▼下图为驰骋在松软路基路段的99式主战坦克,宽大的履带使坦克不会陷入其中。
飞机轮子的作用是滑跑而不是承重
通常一架30吨级的飞机轮子组数不会超过3组(战斗机),比如歼-15舰载战斗机一共有3组6个轮子,当载荷重量为8吨时(半油半弹),加上飞机自身18.4吨的自重,歼-15的起飞重量为26.4吨,如果满油满弹的话起飞重量可达到33吨,这就意味着这3组轮子将分摊这26.4吨或33吨重量产生的压力!轮子对地面或甲板的压强十分巨大。但是这不是重点,因为这3组轮子完全能满足飞机在起飞和降落时的承重要求,那么问题就来了,这30多吨重量所产生的压力被分摊到哪里了呢?答案是——机翼。
飞机的载重量通常用“翼载荷”来表示,歼-15舰载战斗机的翼展面积为67.84平方米,翼载荷为483千克/平方米,这表示歼-15的最大载荷重量为32.7吨,这个重量在飞机起飞前由轮子担负,当飞机升空离地后重量所产生的压力将全部由机翼承担。机翼升力越大,飞机的载重量就越大,跟轮子的多少没有直接关系,而且飞机的跑道必须修建的十分平整和坚固,轮子不会因为压强的增大而陷入地里,所以飞机完全没有必要像卡车那样使用十多个轮子。
▼下图为以32.7吨的最大起飞重量“满油满弹”从航母上滑跃起飞的歼-15舰载战斗机,它只有4个轮胎。
综上所述我们得出这样的结论:卡车需要十个轮子而战机只需要3~4个就行的原因是用途不同。卡车在地面跑,货物和卡车自身的重量所产生的压力始终作用于地面,因此需要多达10组或者更多的轮子来分摊,以起到减小地面压强的作用;飞机则是在天上飞,货物和飞机自身重量所产生的压力作用于飞机的翅膀,而飞机的轮子只在起飞和降落时使用,它只起到支持飞机滑跑的作用,接受压力作用力的时间很短,所以不需要太多的轮子。当然了,这里所说的“不需要”是相对的,而不是绝对的,比如那些有野战条件下在简易机场起降需求的军用运输机就需要增加起落架轮子的数量,以起到减轻飞机对地面的压强的作用。
下图为正在野战简易机场降落的200吨级运输机C-17“环球霸王”,野战简易机场的跑道相对松软,所以该型运输机设计有14个轮胎。
⊿↮为什么三十吨的卡车要10个大轮子,而三十吨的战机只用3~4个轮子就行了?
不知道有没有细心的朋友观察过飞机轮子的数量,实际上不论是战斗机还是民航客机,相当于庞大的车身来说,其配备的轮子数量都不多,而且看起来轮子还很小,那么究竟是怎么支撑起飞机那么大的起飞重量,以及高速降落时候的冲击呢?实际上,飞机轮胎每平方厘米的轮胎胶面在降落的时候就要承受近千牛顿的压力,没有点黑科技是不行的,一个飞机轮子的价格就能抵上一台凯美瑞。
飞机有几个轮胎?
战斗机一般只有3个轮胎,比如说F16和F22都是三个轮胎,F22的最大起飞重量是38吨。而民航客机轮胎的数量要多一些。
像小型客机,比如空客A320,一般是有一个前起落架,两个主起落架,一共有六个轮子,最大起飞重量75吨。
而中小型客机,比如波音757、空客A330等,一般都是在主起落架上有两排主轮,也就是一共10个轮子。
大型客机,波音747,有四个主起落架,一共18个轮子。空客A380,有4个主起落架,其中2个有2排主轮,2个有3排主轮,所以一共22个轮子。而空客A380的起飞重量可达560吨。
而咱们路面上经常跑的重型卡车,一般都有20个以上的轮子,甚至有的重型卡车轮子数量达到了几百个,为什么飞机只需要几个轮胎最多二十几个轮胎就能支撑起这么大的重量?而且飞机的轮胎看起来还那么小?
飞机轮胎的黑科技
1、用氮气作为充填气体
我们常见的汽车轮胎都是使用空气作为填充物,但是飞机轮胎填充的都是氮气,学过化学的都知道,氮气通常被称为惰性气体,非常稳定,热膨胀系数低,也是不可燃的,它能延长轮胎的使用期限,也可以尽可能避免在高温的情况下燃烧。F1赛车也是用氮气作为填充。
而飞机轮胎的胎压也高的惊人,我们的家用车胎压一般是2.2bar到2.8bar,但是飞机轮胎的胎压高达15-16bar,因此只有氮气才能保证安全性。
2、特殊材料,载荷惊人
我们普通的汽车轮胎,就是表现的橡胶胎面,里面的缓冲层、钢丝组成的帘布层,气密层组成的,结构相对简单,使用的材料也比较常规,而飞机轮胎不同,为了保证足够的强度,承受住飞机降落时巨大的冲击,飞机轮胎的胎面使用的是钢丝和特种橡胶组成的材料,厚度是2公分左右,更耐高温更耐磨,橡胶内部加入了两层特殊的帘巾,俗称“补强帘布层”。就连气嘴都是高温氟塑料制成的短气门嘴,保证了轮胎的稳定性和载重性能。飞机轮胎的单胎载荷可以达到15000公斤,也就是15吨,大约是汽车轮胎的17-18倍。
我们汽车的轮毂一般是合金钢的材料,而飞机轮胎的轮毂,使用的是镁锌合金,强度高,耐磨性好,但是价格也昂贵,一款民航飞机轮毂加轮胎的价格在20万元人民币左右,而战斗机的轮胎价格更高。
3、速度级别极高
汽车轮胎都有速度级别,比如说下面这款固特异轮胎的速度级别是V,就代表这款轮胎可以最快行驶240千米每小时,但是很多人都不知道飞机的速度级别,像一般的民航客机的轮胎,速度级别在350千米每小时以上,有的超过400千米每小时。
4、配备了完善的减震系统
最后,为了这么小并且数量这么少的轮胎,在承担飞机巨大的降落压力下不至于爆胎,飞机会设计一套非常强大的减震系统,通过油液空气减震器的形变,来主要承受飞机降落的压力,不然再好的轮胎也很难承受几百吨的飞机硬着陆的冲击。
有人问了,飞机的重量这么大,为什么不涉及一些尺寸更大的轮胎,或者多给飞机配几个轮胎呢,这样不就能分担压力吗?要知道,飞机不像卡车,它的轮子只有起飞和着陆的时候有用,其他情况下只会白白耗油,而民航客机要计算燃油经济性,节省运营成本,战斗机要计算作战半径,要把载重量都匀给载弹量,都不想把轮子做的很重,因此工程师只有尽可能地给飞机的轮子减重。
别看飞机轮胎尺寸小,数量又不多,但是实际上飞机轮胎的科技含量很高也很安全,大家坐飞机的时候不需要太担心,这几个轮子可结实着呢。
↵↼为什么三十吨的卡车要10个大轮子,而三十吨的战机只用3~4个轮子就行了?
同样是第一次工业革命的产物,但一个能在天上飞,一个只能在地上跑,所以,飞机比卡车要高贵得多。
单从轮胎的材料看,飞机地轮胎抗压能力、抗磨损能力比卡车轮胎要强得多,当然,也提高了制造成本。考虑到飞机要在天上飞,如轮胎过多过重,飞行成本更大。两害相权取其轻,飞机轮胎选用更优质的材料而减少轮胎的个数和质量更有利。
从轮胎的工作环境看,虽然飞机比卡车轮胎个数少,与支撑面的接触面积也小,对支撑面的压强,但飞机的轮胎只在机场跑道和航母甲板上运动,卡车轮胎在各种各样的路面上运动,前者承受压强的能力比后者强得太多。所以,不用担心飞机压坏跑道。
从轮胎的工作时间看,飞机轮胎只在起飞和降落时才用到(停飞时是空载),当然,降落时,受到的冲击力远大于飞机重力,但除此以外,由于空气对机翼的升力当产生,实际轮胎承受的压力比飞机重力还小。卡车轮胎就不同了,自始至终都要承受全部的卡车重力。
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