国之重器｜摆脱“黑色黄金”依赖 我国航空轮胎工业走出创新之路

  ：一架民航飞机冲向蓝天，离不开“脚上”这一双能够在高速度、高载荷、高冲击条件下正常工作的“鞋子”——航空轮胎。航空轮胎既要耐得住零下40℃到零上70℃的极端温度，又要在飞机降落的一瞬间扛得住几十吨以上的冲击力，必然的联系到飞机的安全性。

  航空轮胎制造工艺极为复杂，被称为轮胎制造领域“皇冠上的明珠”，但是长期以来，其核心制造技术只被国外几家公司所掌控。

  突破关键核心技术，我国科学家开辟了一条新赛道，提出了“仿生合成橡胶”的技术路线。经过多年联合攻关，科研团队通过对天然橡胶的分子结构和关键的化学组分进行模仿，在今年实现了仿生合成橡胶技术的重要突破，完成了航空轮胎国产化技术全链条贯通和应用验证。

  位于广州市黄埔区的航空轮胎大科学中心，近期已完成了设施安装和部分功能调试，建成运行后将为仿生合成橡胶制造的航空轮胎最终走向产业化奠定基础。航空轮胎大科学中心，有目前国内最先进的综合研究试验台，从航空轮胎的静力学到动态特性研究都可以完成。

  航空轮胎大科学中心主要由飞行起降动力学、硬核科技和航空轮胎制造实验基地组成，其核心是一系列飞行起降动力学大装置，最重要的包含航空轮胎高加速试验台、轮胎道面环境试验台、飞机起落架摆震试验台等大装置。

  航空轮胎高加速试验台，是航空轮胎大科学中心里轮胎性能测试的利器。它能够模拟、测试航空轮胎在最大每小时600公里的速度时与地面摩擦，同时发生轮胎的偏转、侧倾等情况下，航空轮胎的可靠性及使用寿命。

  经过反复测试，目前由我国科学家研制并送到这里的仿生合成橡胶航空轮胎，在极端工作条件下，能轻松实现比天然橡胶制造的航空轮胎常规使用的寿命提升35%以上。

  据介绍，航空轮胎所要求的各项性能指标，要远远超出常见的汽车轮胎，既要耐得住零下40℃到零上70℃的极端温度，又要在飞机降落的一瞬间，扛得住几十吨以上的冲击力，因此，航空轮胎性能测试最重要。科研人员只有对轮胎进行几百到上千次极限测试后，才能了解轮胎的最大使用寿命。

  航空轮胎是典型的消耗品，正常的情况下使用200余次就要换掉。长期以来，我国民航飞机主要是采用租用国外航空轮胎的方式，航空轮胎核心技术的自主可控势在必行！

  在吉林长春，中国科学院长春应用化学研究所的试验基地里，一批批仿生合成橡胶下线，经过压块包装后，被送往制造工厂，用于新一批航空轮胎样品的制造。

  天然烟片橡胶，是生产航空轮胎的重要、关键原材料，主要产在东南亚国家，而中国科学院长春应用化学研究所自主研发的仿生合成橡胶去除了天然橡胶的一些杂质，从外观颜色来看，仿生合成橡胶颜色更浅一些。

  天然橡胶被誉为“黑色黄金”，是重要的战略物资和工业原料，在航空航天、交通运输等诸多领域具有无法替代的作用。2022年，我国天然橡胶产量约74万吨，消费量超过660万吨，近90%依赖进口。

  中国科学院长春应用化学研究所研究员白晨曦介绍，原材料是制约我国高端航空轮胎发展的第一步。要实现稳定供给和大规模工业化生产的目标，则非“仿生合成橡胶”这个办法莫属。

  要达到航空轮胎的使用标准，需要让仿生合成橡胶具有特级天然橡胶类似的性能。科研人员通过模仿天然烟片橡胶的精细结构，在合成橡胶分子链上以特殊的方法嵌入蛋白质和磷脂，攻克了连续聚合工艺和工程技术，制备出了批量化仿生合成橡胶，其关键性能、指标目前已达到进口特级天然橡胶的水平。

  中国科学院长春应用化学研究所所长杨小牛指出，仿生合成橡胶的成功研发，标志着我国已经将天然橡胶从农产品变成了工业品，克服了天然橡胶的品质对地理位置的苛刻要求，也不再依赖进口。我国能够准确的通过市场需求，动态调整生产量，把存“战略物资”变为存“技术和生产装置”。

  破解了原材料供应难题只是实现了新型民用航空轮胎国产化的其中一步。如何研制出具有强大性能和市场竞争力的航空轮胎产品，从而打通科技成果转化“最后一公里”？这是摆在科研人员面前的又一道难题。

  弹性体功能复合材料实验室，可以对轮胎橡胶材料配方进行各种各样的性能验证试验，为轮胎设计提供数据。

  科研人员自主研发出一套全新的数字轮胎工业软件，同步实现轮胎结构设计与性能预测。在软件中，轮胎的各项数据、受力情况等要素一目了然，不但可以实现亚毫米级空间解析度上的设计，还快速缩短了原有的流程和开发时间。

  为了实现航空轮胎核心技术自主可控这一目标，中国科学院长春应用化学研究所依托“仿生合成橡胶”专项，已完成航空轮胎国产化技术全链条贯通和应用验证，实现了仿生合成橡胶和数字轮胎工业软件两项“从0到1”的原创性技术突破，掌握了41项核心技术，从而使我国在航空轮胎工业上走出一条完全区别于西方国家的创新之路。