社会热点

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

电脑版   2020-11-26 11:05  

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

1

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。

2

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。

3

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。

4

这是一个非常有趣的问题,能提出这个问题,说明题主已经经过了深思熟虑了。

其实,战斗机的轮子和卡车的轮子作用是不同的,面临的使用环境也不同。战斗机的轮子只需要在精心维护的平整跑道上使用,而且是短距离的滑跑即可,不会有持续的载重、磨损;而卡车不同,他的轮子需要适应不同的路面,适应颠簸、泥石路面,而且在整个全寿命过程中,他一直都是负载着沉重的重量,不断的磨损。


卡车的轮胎需要应对不同的使用环境,是卡车能够行进的主要设备。


所以,战斗机的轮子使用负担更小。也因此,在设计中,战斗机的轮子可以不考虑对地面的压迫,不用考虑压坏跑道,所以设计几个轮子支撑起飞机滑跑就行了,至于路面的损毁,可以随时修补。卡车不同,卡车的轮子需要多一些、软一些,这样才能最大限度减小卡车对路面的压迫,减少卡车自身的颠簸,提高卡车的通过能力。


图为在沙漠中使用的重型军卡,如果没有足够的轮胎,军用卡车无法在沙漠中开进,轮胎多了,对路面压强就小,卡车走起来就更轻松,而且抓地力更好,否则在沙漠中,只有陷进沙丘的可能。


从加工工艺来看,战斗机的轮子要求更高,他们有时甚至是实心的,使用多层橡胶压制而成,卡车的轮子大都是充气轮子,只不过轮胎的厚度不同。从结构上看,战斗机的轮子是用简单的起落架来支撑的,起落架使用高强度材料制成,适应战斗机在高速下落时的瞬间压力和扭力,因此他要求结构简单、强度要大。


图为战斗机的起落架结构。


卡车的行走系统就不一样了,他的轮胎安装在悬挂臂上,和一般的汽车区别不大,只不过要更加坚固一些,使用的材料也没有那么讲究,因为卡车不存在从空中一下子触地的使用可能。最后,战斗机的轮子甚至不和动力系统连接,战斗机在滑跑时也是主动力,即航空发动机启动后,产生向前的推力后,才滑跑起飞,轮子在整个过程中不会承担任何动力功率。

战斗机的起落架设计和卡车的轮胎设计完全不同。


但是卡车轮子不同,他的驱动轮需要和动力系统连接,能不能有效的把动力转化为向前的驱动力非常关键,涉及到卡车的油耗大小,速度快慢等动力效能问题,所以增加轮子和地面的接触面积,还能有效提高卡车动力的转换效能,这就是卡车使用的轮子更多的原因。总的来说,飞机和卡车不是一个类型的工具,对于动力、行走机构的设计要求不同,正如坦克使用履带一样,都是针对自己独特的使用环境来决定的。

5

卡车要做四个轮子也可以,但会有以下问题:轮胎充气要充到200Psi,机轮帘线要做到十几层,单轮胎重量增加两三倍,跑上1000公里换一次轮胎;高速公路要重新翻修,标准要先做一米左右的硬土层,上面铺半米左右厚的混凝土。国道以下就不要想了,全部改造估计国家会破产。战斗机在空中机轮就是死重量,当然能做的多轻就多轻,飞机设计就是要为了减轻每一公斤重量而奋斗,在地面跑的车,根本就没有这个需求。

6

歼20十七吨,三十多吨的战机有,但很少。这不是重点,最主要的是飞机走的路都是特别平整的,一颗石子都没有的专用跑道。并且每个起落都有地勤机务人员进行检查,磨损一定程度立马换新的。如果卡车能达到以上这几点那三四个轮子也够了。




7

所以,机场跑道上,必须干净的连一粒小石子也得清扫掉。

而公路上,你撒一把石子上去,都没事,

就是这个道理!

8

这是一个无法比较的问题,拿飞机的轮胎和大卡车的轮胎做比较是没有可比性的,一个是天上飞的,一个是在地上的,两者是不同的交通工具,运输的方式就不一样,卡车完全依靠轮胎来运输,飞机如果也是靠轮胎来运输的话,飞机还是飞机那?

飞机一般起飞和降落在机场转运是依靠的轮胎来运动的,飞机起落架前段的轮胎只能说是一种协助飞机起飞和降落的工具,大部分时间是静止不动的,飞机起飞后轮子也是要收回的。然而卡车那主要依靠轮胎来接触地面来运输的,卡车所能通过的路面飞机能通过嘛!如果还是要比较的话,那么卡车能和飞机一样飞到天上吗?

卡车轮胎和飞机轮胎无论从耐磨性、承重性还是做工材料都是没法比较的,飞机轮胎的事故率是要远远低于卡车轮胎的。飞机在设计的时候轮胎的大小数量也是要考虑的,数量过多会加重飞机的重量,运载能力是会下降的,二卡车轮胎数量也是玩考虑卡车结构强度和运输能力的,外运载量发的情况下增加轮胎数量当然可以提高卡车的稳定性!

9

这个问题问的非常好,非常妙,我以一个专业的角度回答一下!因为卡车在路上走,轮子多了每个轮子分担的压力就小!在我国的公路里程那么长,可以绕地球好几圈,不可能把路修的跟飞机场路一样那么坚固!飞机场跑到下边是实心的地,而且水泥地厚度最少在30到50公分,还有钢筋!所以可以承受压力!这就是飞机轮子少的原因!

10

战机机轮与货车车轮相比,战机的一个轮子的价格能买下整辆大货车,西方做过实验,战机轮胎结实度可以与车床铣刀互相高速抗衡,而先报废的是铣刀而非轮胎,之所以有这么好的质量是采用了一种叫近零子午增长线的技术,货车轮胎生产都是加钢丝注胶一次成形的,而飞机轮胎是采用一种类似橡皮筋的弹性材料一层一层叠加而成,一个轮胎一般要有十几层经过压缩后形成的,早期的飞机轮胎与货车轮胎差不多,因2000年一架协和式客机轮胎压到前一架客机掉落的一个引擎边框而爆胎造成当年最严重的空难,100多人丧生机毁人亡的后果,若干年后新技术轮胎才应用到现在的每架飞机上

本文版权归原作者所有,如需商业用途或转载请与原作者联系。

分享

相关信息
 
李靓蕾会原谅王力宏吗

2021-12-30 14:01:01