金属基泄气保用轮毂前景分析

王云飞

(中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471039)

“金属基泄气保用轮毂”是某军工部门根据车辆的市场需求，针对塑脂及聚酰胺材料泄气保用轮毂存在老化、失效、承载性能低等缺陷，开发的具有自主知识产权的产品，该项技术填补了轻合金泄气保用轮毂的国内外技术空白，已获得国家发明专利授权。目前金属基支撑体泄气保用车轮在军事领域主要用于运兵车、导弹发射车、输油车、指挥车、特种器材输送车等重要运输车辆；在民用领域主要用于高速轿车、客车、危化品运输车、运钞车、消防车、警用特种车辆、抢救救护车等重要车辆。

1 发展现状

世界上陆地军事运输车主要有履带式和车轮式两种，二战以前履带式运输车约占75%，轮式运输车约占25%。履带式运输车的越野能力和防弹能力，是轮式车辆无法相比的，但是由于其造价相对昂贵，使用和保养费用高，因此，如苏联(俄罗斯)等很多国家，仍然保持着研究和使用轮式运输车。

对于轮式运输车而言，最头疼的就是轮胎的防弹问题。以往的橡胶轮胎没有防弹能力，近几十年来，各国都在研究这个问题，也有丰硕的成果，主要使用以下几种方法：

(1)自封技术。当车辆行驶速度超过80km/h时，如果车辆遭遇扎胎爆胎事故，死亡率几乎为100%，所以自封技术很重要。自封技术主要是在轮胎内侧涂抹一层特种橡胶，一旦轮胎破裂，这种材料会暂时堵住破口，保证轮胎能够继续使用一段时间，但是当轮胎破裂超过6mm，自封功能就无效了，对于轮胎侧面的破坏不能防御。

(2)支撑技术。轮胎一旦中弹，轮胎就瘪了，车辆失去原来的重心而导致无法继续行驶。支撑技术是通过一些措施，保证轮胎没气仍能够行驶，其缺点是会导致车辆的乘坐舒适性下降。

(3)胎圈锁定技术。是指使用特种橡胶或者金属制成一个轮箍，直接安装在轮圈上，一旦轮胎被射穿以后，通过这个轮箍不让外胎脱落，同时改由轮圈直接受力，车辆就能够保持原有的速度继续行驶一段时间。

(4)填充物技术。在轮胎内部填充特种材料。这样轮胎承载能力更强、不怕刺扎、更为耐用，在战斗过程中，即使轮胎表面出现三成的损伤，仍然可以正常使用一段时间，缺点就是重量大、轮胎阻力大、生热大、行驶速度降低。

金属基支撑体泄气保用车轮是采用泄气保用车轮独特的结构设计，可以保证轮胎在发生泄气甚至爆裂后仍能继续支撑车辆载荷，防止车辆高速侧翻，使汽车在泄气后仍能基本保持正常行驶。它可以使作战车辆车胎遇险时，以100km/h的速度行驶1h以上，能迅速脱离现场，生存能力和保障能力及作战效能大大得到增强，随着军用车轮的安全性越来越高，其使用率逐步提高。

2 材料选择

金属基支撑体作为国内开发的一项具有自主知识产权的新型产品，与聚脂和橡胶等非金属支撑体相比减重20%以上，轻量化效果显著，可彻底改善散热条件；安装拆卸方便、可重复使用，大幅提高泄气保用轮毂的承载能力和使用寿命，可以确保车辆在爆胎后仍能以最大平稳行驶速度安全行驶100km以上，保证了车辆的舒适性、安全性和轻量化使用性能。

2017年10月1日，国家强制施行了爆胎防侧翻简易装置(图1)，该装置完全不同于支撑体，仅能一定程度使车辆避免侧翻，保障能力十分有限。

这种支撑体必须以特种材料作为基础，从而实现轻量化和强度性能等指标。尽管国内在泄气保用车轮研制方面有所行动，但还只停留于尼龙简单紧固器件水平，主要采用聚酰胺、橡胶等工程塑脂产品，为保证强度，重量很大；而且由于非金属承载和导热性能较差，导致使用过程中存在热负荷大，塑脂支撑体行驶速度低，行驶路程短，内圈与轮毂发生摩擦产生热量集聚，导致塑脂软化而容易使泄气保用轮毂失效，保障能力十分有限。在这一方面，特种铝合金支撑体显现出绝对优势(图2和图3)。另外铝属于绿色材料，可以回收重复使用，符合国家提倡的节能环保及汽车轻量化的总体政策要求。

由表1可见，铝合金支撑体的使用范围、车辆减重、轮胎破损后行驶速度和行驶里程均优于尼龙类支撑体，对轮胎破损后的安全起到了很好的支撑作用。

表1 铝合金支撑体和尼龙类支撑体对比表

3 应用领域

“金属基泄气保用轮毂”用于民用汽车属于军民融合产品，推进军民融合，可实现发展国民经济和巩固国防建设双赢。当今，军用技术与民用技术的界限相互扩展，军用技术、民用技术日趋融合，高新技术军民两用的特征越来越明显，军民两用技术是一种具有军事价值、商业用途和产业化发展潜力的技术。随着现代科技和工业的发展，军民两用材料的互相应用领域还在不断拓展，有着巨大的市场需求。

随着道路交通的迅速发展，特别是高等级公路里程的增加，汽车轮胎高速行驶消耗量大幅提高，因为轮胎爆裂而导致的交通事故频繁发生。目前我国因高速行驶中突然爆胎而引发的车毁人亡事故是高速公路恶性事故的主要原因之一，采用金属基泄气保用轮毂可以保证轮胎在发生泄气或爆裂后仍能继续支撑汽车载荷，防止汽车高速侧翻，使汽车在相当长的一段距离内基本保持正常行驶，已成为国外防爆车辆及高档汽车的必需配置。

4 结论

针对民用领域市场，2018年我国汽车产量2781万辆，其中高档轿车、特种车辆约占20%，如果10%采用金属基泄气保用轮毂，平均每辆车装配车轮5个，则金属基泄气保用轮毂年需求量约278万只，如果扩大到中高档轿车，则需求量在千万只以上。

目前国内铝加工市场产能过剩的局面依然未得到有效缓解，多数铝加工企业正从多方面寻找出路，向头尾两侧延伸，提高产品附加值，延伸产业链，实现战略转型。而金属基泄气保用轮毂未来广阔的发展前景正好给国内铝行业带来了一定的合作空间和发展机遇。

建议国内铝加工企业从新材料及新工艺研发、轮毂设计、零部件(或产品)研发供货等方面入手，寻求与特种车辆生产企业的合作空间；一方面实现产品附加值提升，另一方面培育铝加工材新的消费增长点，有助于化解国内铝加工产能过剩的局面。