5464 奥妙无穷的轮胎条纹

　　Author :乾文

　　Issue : 总第 166期

　　Provenance :《科学画报》

　　Date :1995.1

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　　汽车轮胎任劳任怨，无声无息地滚动着，一公里又一公里，直到几万公里之后衰老“死去”。而汽车的主人几乎不去注意它，除非要充气或弃旧换新。

　　其实，轮胎的作用不能低估。

　　汽车的“腿”

　　由于轮胎的生产要求高于其他汽车零部件，所以当今世界上能制造汽车轮胎的国家并不多。

　　首先，比汽车上其他零部件都多条纹的轮胎要能承受汽车启动和刹车产生的巨大力量，以及汽车的自重。每转动一圈，轮胎的凸面就得受到一次“冲击”。汽车轮胎最理想的转动节奏是每公里500次。一个轮胎行驶5万公里所受到的?冲击”高达2500万次，但它还不会脆裂，因为它具有高耐力。

　　其次，离心力是汽车轮胎的一个“恶魔”。速度越快，拉扯力就越大。假定时速达到240公里，那么汽车轮胎每克橡胶所承受的离心力可达到1.3千克力。

　　最早的轮胎

　　汽车轮胎问世的时候，仅仅是一个充足了气的“橡皮管”。它是爱尔兰兽医邓洛普发明的。他在一个光光的橡皮管外面包裹上一层麻布，充气后再把它嵌进一个木轮毂中。什么拉力问题，什么行驶性能要求，这个轮胎鼻祖都没有想到过。所以，最早的汽车轮胎上没有任何条纹，没有多少承受力和耐力。那时的汽车轮胎要经常修补和调换，比加油还要频繁。1895年，米舍林兄弟开着汽车对这种充气轮胎进行了长距离测试。其艰难程度非现在的人所能想象：在巴黎-波尔多-巴黎全程1122公里的试验途中，兄弟俩共遇到事故50次，换轮胎22只。但是他们终于到达了终点。尽管这对乐于试验的兄弟在这场兼有赛车性质的测试中名列最后，但他们的行动奠定了如今世界最大汽车轮胎公司康采因的基础。

　　“钉鞋轮胎”

　　后来，有人发明了带有特殊的钉子的汽车轮胎，以延长轮胎的使用寿命。原来，这种轮胎裹了一层“铁甲”之后，重量大大增加，致使汽车马达的马力无法承担汽车的自重。汽车拐弯时的离心力更是个灾难。至于刹车时的制动力，那是根本无法承受的。于是，在走了一段曲折的弯路之后，汽车轮胎重又回到了原来的起跑线上。但是，1923年正式问世的硫化技术给汽车轮胎开辟了新的前景。现在，我们当然可以随意生产出需要的合成橡胶，可以做出各种各样的汽车轮胎条纹。

　　条纹的功能

　　迄今为止，制造符合各种不同用途和要求的汽车轮胎所用的橡胶配方一直是各汽车轮胎制造厂的核心技术机密。

　　汽车轮胎表面横竖斜直、纵横交叉的凹槽像条条“运河”，有排水的功能，能避免路面积水时轮胎打滑。汽车轮胎假如无此“排水系统”，遇到雨天或路面积水，轮胎与路面之间会形成一个“水楔子”。随着行车速度的增加，这个“水楔子”也会越来越“厚”，从而造成极其危险的打滑现象。如果这时踩刹车，汽车就会打转，危险也会随时降临。为了防止出现上述打滑，失探现象，设计人员在轮胎表面设计了许多凹槽，而且方向、宽窄都不一样。从理论上讲，汽车轮胎凹槽越多，其排水性能越强，而汽车轮胎表面的凸面越大，其承受力和耐力也越大。现在世界上新设计的汽车轮胎有一个越来越明显的倾向——宽度越来越大。过去的“窄轮胎”上的凹槽既少又细，与凸面之比为3：7，现在的“宽轮胎”的凸面只占到不足60%。

　　不对称凹槽

　　汽车工程师们向现代服装设计师借鉴了不对称的技术设计策略，使得汽车轮胎内外侧的凹槽变为不对称。新颖凹槽能把轮胎接触到的水引向汽车内侧，然后再斜着流至车后，因为设计人员设计的凹槽的分布不同：车胎外侧凹槽少于内侧，而外侧的凸槽明显多于内侧。这种设计特别有利于汽车拐弯，使汽车的抗离心力加大，轮胎对路面有吸附力增强，使汽车显得更稳。

　　当然，这种轮胎及其轮毂左右不能混用，否则其效用完全违背设计者的初衷。对于带箭头型凹槽的轮胎来说，其“定位性”更是不容置疑。这样的带有方向性的条纹能加强汽车前进的推力。

　　“可控轮胎”

　　在猜谜回答中，有一个经常问的问题：汽车轮胎为什么是黑的?回答很简单：因为轮胎中含有碳黑。其实，世界上最早的轮胎却是乳白色的，就像天然橡胶的颜色一样。那时，生产轮胎的厂家还根本不知道把碳黑掺在橡胶中会有如此大的作用，竟能增强轮胎的耐磨性能和防滑性能。

　　现在生产的轮胎又不姓“黑”了。这完全取决于一个全新的、令人难以置信的生产工艺：在生产汽车轮胎的橡胶原料中掺进一定量的沙子，减少碳黑的比例。当然，这是由电子技术和计算机技术控制的特殊的生产工艺，沙子实际上是基本的原材料硅。化学家们把硅掺进了橡胶中，于是就可以制造出“随心所欲”的汽车轮胎来。这种汽车轮胎适合于不同需要，低温轮而高温硬。

　　在有水的情况下，软性轮胎能排除轮胎的路面之间的积水至最少的状态，使轮胎与路面达到最好的啮合。路面干燥时，硬笥轮胎更为理想，在行驶过程中，硬性轮胎中的橡胶分子根据不同的行驶速度进行不同频率的快速振荡，振动频率在时速达120公里时与时速240公里时有很大的不同。车速改变了，橡胶分子的振动频率亦随之改变。硅在橡胶中的作用就是控制橡胶分子的振动频率，调节车胎由软变硬，或者由硬变软。这种“可控轮胎”解决这许多本来难以解决的、对轮胎来说是互相矛盾的难题。这是人类在汽车轮胎制造史上划时代的进步。以后。轮胎的颜色也将是多彩的，可以随车主的心愿配上与车身颜色相同或相映衬的彩色轮胎。