國產航空輪胎跑出中國“加速度”

相錚 楊侖 葉青 龍躍梅

黨的二十大報告指出：“堅持把發展經濟的著力點放在實體經濟上，推進新型工業化，加快建設制造強國、質量強國、航天強國、交通強國、網絡強國、數字中國。實施產業基礎再造工程和重大技術裝備攻關工程，支持專精特新企業發展，推動制造業高端化、智能化、綠色化發展。”

航空輪胎對飛機的安全性和可靠性至關重要，對沖擊、承載、生熱和耐磨等技術指標有著極為苛刻的要求。放眼全球，航空輪胎行業的核心技術長期掌握在國外少數大公司手中，對我國而言，要想闖出一條路，唯有靠科技創新。近年來，隨著國產大飛機的研發、問世，相關產業鏈逐步升級，國產航空輪胎迎來飛速發展的契機。

研發團隊勇闖“三道關”

“我們就像在一間黑屋子里，連門在哪里、有沒有門都不知道。”這是中國科學院長春應用化學研究所（下簡稱“長春應化所”）所長楊小牛承擔航空輪胎研發任務時的真實想法。

照貓畫虎，生產出一條航空輪胎不難，通過偶爾的測試也不難，但要實現工業化生產、質量追上甚至超越國外品牌，技術全鏈條自主可控，并真正地進入良性軌道，具有市場競爭力，獲得商業化成功，必須要闖過材料研發、工程化和市場化“三道關”。

這個過程正應了楊小牛常常警醒團隊成員的一句話：“科學，沒有捷徑可以走，沒有彎道可以超。”

橡膠材料是研發航空輪胎亟須攻克的第一道難關。橡膠被譽為“黑色黃金”，作為重要的戰略物資和工業原料，橡膠在國防軍工、航空航天、交通運輸等諸多領域具有不可替代的地位。

要實現穩定供給、大規模工業化生產、自主可控的目標，就需要人工合成橡膠。長春應化所在此領域有著悠久、深厚、光榮的歷史和積淀。1950年，我國第一塊合成橡膠——氯丁橡膠就誕生于此；該所20世紀70年代研制成功的鎳系順丁橡膠生產技術至今仍處于世界領先水準。

長春應化所研究員白晨曦帶領團隊接過前輩手中的火炬，致力于高性能仿生合成橡膠的制備和工程化工作。要達到航空輪胎的使用標準，需要讓人工合成橡膠具有天然頂級煙片膠類似的性能。其關鍵是在合成橡膠分子鏈上以特殊的方法嵌入蛋白質和磷脂。

“我們就像在無人之地奔跑，有目標，路卻需要自己走。”白晨曦說。從技術路線到配方選擇，從合成裝備到仿生枝接……數年時間彈指一揮，他和團隊成員埋頭尋找材料的最優解。

北國春城捷報頻傳：小試、中試成功，百噸級、千噸級開車成功，材料配方迭代了很多次，還將根據未來技術和產業發展的需要繼續迭代下去。長春應化所的科研人員們在無人的荒野中蹚出一條康莊大道。

國產航空輪胎走出實驗室

自東北一路南下，3 000千米之外的廣州，大科學裝置的建設如火如荼。

從黃埔軍校舊址向東北出發25千米，就能遠遠地看到矗立在廣州市黃埔區新龍鎮的一座輪胎形狀的建筑——這里就是建設中的航空輪胎大科學中心。

在這里，先進試驗設備——航空輪胎高加速試驗臺的“日程表”早已被排得滿滿當當。伴隨著尖銳刺耳的巨大聲響，短短幾秒鐘內，輪胎運轉時速加速至300千米。這模擬了飛機起飛的全過程，輪胎的各項數據通過傳感器、攝像頭被全方位記錄下來，以備進一步分析。

像這樣的大型試驗設備一共有7套。眼下，它們要做的就是評估航空輪胎裝在飛機上是否安全可靠。

廣東粵港澳大灣區黃埔材料研究院（下簡稱“埔材院”）研究員崔榮耀興致盎然地介紹著每一處場地的功用，描繪著航空輪胎試驗的場景，仿佛真的有起落架從高空砸下，產生了輪胎的形變、起落架的擺振。

崔榮耀對未來充滿希望，他與眾多科研工作者有一個共同的目標：解決航空輪胎工程化問題。

標準是一款產品適用與否的關鍵，但航空輪胎的標準就像一個“盲盒”：現有測試數據、評價標準大多由國外材料翻譯而來，知其然卻不知其所以然。“航空輪胎動力學大裝置就是要解決這個問題?！贝迾s耀說。

一系列先進的試驗裝置可以還原輪胎在真實使用場景中的表現，搜集并建立包括航空輪胎、汽車輪胎、特種輪胎等幾乎所有下游產品的數據庫，利用數字孿生、模擬地面動力學等實驗裝置，實現由基礎理論、硬核科技共性技術再到工業產品研發的突破。

舉例來說，科研人員需要對航空輪胎對抗沖擊、大承載、低生熱和高耐磨等多個矛盾性參數進行綜合設計，充分平衡它們之間的性能關系，實現高可靠要求。這需要模擬實際工況進行測試，預測出輪胎一共能完成的起降次數。

在實踐中，航空輪胎有時會經受- 50～- 60 ℃的低溫環境以及降落時升至150 ℃的溫度劇變，有時需要在短時間內達到起飛速度，有時需要在干燥、結冰的跑道上起降……

“為了實現航空輪胎的高可靠性，我們需要了解其全生命周期的表現，希望將其壽命末期出現爆胎的情況控制在特定部位，甚至精準到哪一次出現?！睏钚∨Ｕf。

在傳統意義上，輪胎尤其是航空輪胎迭代的鏈條、周期較為漫長；如今，幾乎可以保持動態更新。巨大的跨越源于顛覆性的核心算法、完全獨立自主的數字輪胎工業軟件。在軟件中，輪胎的各項數據、受力情況等要素一目了然，大大縮短了原有的流程和開發時間。

負責軟件開發的項目研究員葉峰表示，該軟件從核心算法上進行了顛覆性的創新，使用了基于等幾何原理的底層算法求解策略，同步實現輪胎結構設計與性能預測，加速了產品制造的迭代進程，形成了多個規格型號的航空輪胎產品的并行開發能力。

從材料到產品，全鏈條自主可控的國產航空輪胎走出了實驗室，變成了看得見、摸得著的樣品。

技術外溢助推行業高質量發展

一年365天，登門找技術的企業就有近400家，埔材院的門檻幾乎被企業踏破了。作為新型研發機構，該院建成了以航空輪胎動力學大裝置為核心的高端輪胎研發及制造平臺、芯片化學材料研發及制程驗證平臺。

航空輪胎是輪胎行業皇冠上的明珠，其在材料、工程制備等方面沉淀下來的技術有極佳的應用轉化前景。

埔材院副院長、研究員王杰舉了個簡明易懂的例子：新能源汽車輪胎有加速更快、滾阻更小、承載更大、噪聲更低的要求，而對掌握有航空輪胎全鏈條技術的團隊來說，新能源汽車輪胎正是可以大展拳腳的領域。

2021年底，在黃埔區政府的支持下，埔材院與當地企業共同成立了注冊資本達20億元的黃埔輪胎（廣州）技術有限公司。新能源汽車輪胎、特種輪胎以及更多的前沿技術在這里快速成長。

非充氣輪胎被業界認為是輪胎的二次革命，有望解決充氣輪胎在舒適性和操控性上的矛盾，徹底將“爆胎”變成歷史名詞。

在埔材院，年輕的研究員趙曉禮正帶領團隊針對非充氣輪胎進行關鍵技術攻關。“我們的樣品已經上路測試，目前要解決的問題是提升最高行駛速度和高速下的連續行駛能力?！闭勂痦椖?，趙曉禮信心十足。

風乍起，吹皺一池春水。

破除機制“藩籬”，先進而卓有成效的科技創新體制被“復制粘貼”，在生物醫用材料、高分子材料等諸多領域得到了創新性的應用。

一項有趣的成果轉化出現在智能穿戴設備上，當地一家企業與埔材院達成長期戰略合作。該項目負責人張通介紹，這項技術的來源是輪胎測試中經常用到的標定輪胎形變的接地印痕陣列傳感器，應用到智能穿戴設備上以后，可以更精準地對人的心率和血壓等參數進行實時測量。

一系列的技術外溢為航空輪胎的研發工作賦予了更多價值，也為輪胎行業的高質量發展提供了更多可能。

一批青年才俊成長為科研骨干

仿生合成橡膠航空輪胎這一項目自啟動以來，僅兩年半的時間，已基本實現了全流程技術鏈條貫通。

無論是退休返崗的老專家、正值壯年的科研骨干還是初出茅廬的青年科研工作者，都從不同角度表達了這次項目有點“不一樣”。

用楊小牛的話說，項目的“指揮棒”變了。項目瞄準的不再是論文、獎項等指標，而是圍繞航空輪胎這一國家需求，在布局伊始就進行了一體化的設計，高效配置全產業鏈上的科技力量和創新資源，實現產、學、研、用各環節心往一處想、勁往一處使，各種知識與想法匯集，所有數據和成果共享，最終匯聚成了關鍵核心技術攻關的強大合力。

體制機制的創新使得整個項目生機勃勃。“在組織模式方面，強化產品導向、應用導向，形成了‘研究所+企業+地方三方面聯合攻關模式；在人才方面，賽馬制、揭榜掛帥等制度已經在項目中得到廣泛應用?！睏钚∨Ｕf。

作為仿生合成橡膠航空輪胎項目的總負責人，最令楊小牛欣喜的不僅是成果，更是在實戰中凝聚的這支人才隊伍。1981年出生的郇彥擔任專項的副總工程師，對不同專業領域深入鉆研，開展統籌協調，已成長為跨學科、跨領域全面發展的復合型人才，在重大任務中展現了自己的才華；1987年出生的葉峰則是工業軟件的核心科學家；一批“90后”青年才俊在項目中成長為獨當一面的骨干。

科研工作者心無旁騖、全心全意地投入到專項的科學研究工作中，攻克了一項又一項核心技術。

國產航空輪胎正是在這樣的良性循環中跑出了中國“加速度”。