分析未来不充气轮胎发展可行度

　　充气轮胎是目前绝大多数的选择。

　　为了解决充气轮胎这颗定时炸弹，在过去10多年，国外一些著名的轮胎制造公司和政府机构已经率先致力于不同类型“无气轮胎”的研发。

　　注：米其林的轮胎结构示意图

　　自苏格兰发明家Robert Thomson成功研制出第一个充气轮胎以来，充气轮胎占据机动车的统治地位说长不长也有一个多世纪了，不过，即便充气轮胎再完善，仍无法逃脱它的“阿喀琉斯之踵”的致命威胁：当车辆时速超过160公里时，发生爆胎的几率会随之大幅上升，若然真的爆胎，乘客的死亡率为100%。有数据显示，我国高速公路上，因轮胎故障引发交通事故占事故总数量竟高达70%，其中因为爆胎引发的事故占42%以上，在美国，后者的数据比例更高。

　　方法总是比问题多的，为了对付身边这颗定时炸弹，在过去10多年，国外一些著名的轮胎制造公司和一些政府机构已经率先致力于“无气轮胎”的研发，而法国轮胎制造商米其林就是第一个吃螃蟹的企业，不过今年3月初，著名越野车制造商宝来(Polaris)却抢先宣称，第一款非充气轮胎将于2014年初与各位消费者见面。

　　先行者米其林

　　轮胎行业领军者米其林于2005年4月29日正式推出了全球第一款名为“Tweel”的无气轮胎原型，“Tweel”一词由“tire”(轮胎)和“wheel”(车轮)两个词缩写而成，这款具有革命性的轮胎技术公开后就被当年的时代杂志评为最好的发明之一。

　　Tweel轮胎的亮点之一就是其极具弹性的胎面，工程师给橡胶胎面选用了可弯曲的辐条并紧紧地连接到轮毂上，当轮胎遇到硬物时胎内的辐条会暂时弯曲变形，但当外力消失时就可以马上恢复，成功代替传统的压缩气体起到减震的作用，这是其能够替代充气轮胎的重要原因之一。米其林也因此收获了“无气轮胎之母”的美誉。

　　过去传统充气轮胎增大牵引力时会给乘客带来不适，但Tweel轮胎能对这种情况有所改善：工程师让汽车的垂直刚度(影响乘坐的舒适度)和横向刚度(影响车辆的操控和转弯)两者分离，Tweel轮胎辐条的张力和车辆的横向刚度还可以根据需要进行参数调整，因而Tweel轮胎是可以根据不同类型的车改变其轮胎的“弹性”，而这一点对无气轮胎的商业化有着重要的意义。

　　一直以来，轮胎的都被视为军用车辆的“软肋”，一旦军用车辆爆胎，军队的作战的风险系数会大幅上升。因而这些“不会被弹片扎破的”无气轮胎被认为是陆地作战车辆的“福音”。美国威斯康辛民主党的众议员Dave Obey曾表示，军事中应该优先使用这种技术，因为这能决定一国军队在战场上的生死。

　　注:使用了米其林斜纹轮胎的施工车辆

　　米其林的Tweel轮胎诞生之后也是率先应用在军事、航空探索等特殊领域。2009年，米其林在Tweel轮胎的基础上为NASA(美国航天局)开发了一款最新月球漫游车(lunar rover vehicles)。因为胎面极具弹性，漫游车即使在月球疏松的土壤、坑洼的地面也能行动自如。同时，因为Tweel具有质量小、负载量大的优势，其在运行效率上比早期的阿波罗月球漫游车轮高出了3.3倍。

　　随后，米其林希望将Tweel进一步应用到商用领域，并先后在“iBOT”机器人轮椅、赛格威电动代步车和奥迪A4轿车上进行了试验。遗憾的是，该产品的一些缺点阻碍米其林公司的这个商业大计。据了解，相比起传统的充气轮胎，Tweel轮胎的滚动阻力增大了5%，因此燃料消耗也增加了1%。当车辆行驶到至50英里/小时或以上时，Tweel轮胎会产生强烈震动，并产生令人不安的巨大噪音和发热现象。

　　注:米其林斜纹轮胎在奥迪A4试验应用

　　与此同时，Tweel轮胎的生产过程也比较复杂，米其林需要置换大批量生产设备和零件，事实上短时间内克服这些缺点难度非常大，规模生产会市场风险过大让米其林公司只好让无气轮胎计划放缓。

　　跟随者接力

　　在Tweel轮胎之后，关于无气轮胎技术的新研究成果像雨后春笋般冒出来。“尽管米其林是先行者，但市场已经很久没有听到他们的好消息了。”正如网友安东尼的留言，不少人认为米其林在无气轮胎的进展上有点后劲不足，错失了良机。

　　很快，Tweel轮胎的部分缺点在美国Resilient Technologies公司研发的新款无气轮胎NPT( Non-Pneumatic Tire )上得到了完善，这家位于威斯康辛州的创业公司不仅获得威斯康辛大学麦迪逊分校聚合物工程中心(PEC)的技术支持，还获得了美国国防部提供的1100万美元资金援助。

　　据了解，这款历时4年耗资1800万美元研发的新型NPT无气轮胎改变了米其林Tweel 轮胎的斜纹造型，替而代之的是六角型的蜂窝形状结构。研究中心的Tim Osswald教授表示，NPT轮胎的目标是希望可以进一步减少轮胎的刚度变化，这样就可以把汽车的装载承受量统一标准化。

　　注：新型NPT无气轮胎采用了蜂窝结构

　　“大自然给我们的启示是，最好的设计莫过于是蜂巢的结构了。”NPT轮胎的研究人员Foltz表示，经过测试蜂窝的精准六边形结构能让轮胎能达到与充气轮胎相似的乘坐舒适感，同时还能减少噪音和发热现象，“我们还尝试过钻石的结构，但表现都不如这蜂窝的好。”

　　去年NPT轮胎技术被Polaris(北极星公司，美国Off-road越野车辆制造商)成功购买，经过改良和测试后，该公司今年三月表示2014年初他们会隆重推出NPT商用轮胎，届时北极星有可能成为全球第一家首先推出无气轮胎汽车的企业，不过，目前北极星公司并未宣布这款汽车的价格及推广方式。

　　与此同时，来自美国卡罗拉多州的研发公司Britek Tire and Rubber2008年也尝试推出“无气能量回收车轮”(ERW，Energy Return Wheel)。2012年，Britek公司率先将这款技术应用在了山地自行车上。这款不用打气和非常省力的自行车胎公布后，马上受到户外爱好者的的热捧，有人感叹：打气筒的使命终结了!”