جلوگیری از "داغ شدن" چرخ‌ها

طراحی‌های یک نوجوان توانست طول عمر چرخ‌های هواپیما را تقریبا دو برابر کند.
Philipe Lothaler یک دانش آموز 17 ساله ی سال آخر دبیرستان از کیپ تاون، آفریقای جنوبی، دستگاهی اختراع کرده است که می تواند با افزودن به طول عمر چرخ‌های هواپیما به شرکت های هواپیمایی در صرفه جویی در هزینه کمک بسیاری کند. دستگاه فلزی که در سمت چپ قرار دارد یک طرح اولیه از این طراحی است. نسخه‌ی جدیدتر آن (به صورت سفید در مرکز دیده می شود) دارای دریچه های پاپ آپ (باز شو) به جای دریچه های ثابت است. هنگام عقب رفتن، دریچه ها با چرخ‌های محافظ تداخل پیدا نمی کنند.
مسافران عصبی هواپیما نگران خطرات هواپیماهای قدیمی و چگونگی کار کردن بال ها و موتورها هستند. اما لاستیک هواپیما، متحمل سایش و پارگی بیشتری است. دستگاه جدیدی که به رینگ چرخ متصل شود، طول عمر لاستیک‌ها را افزایش داده و میلیون ها دلار در روز برای شرکت‌های هواپیمایی جهان صرفه جویی می کند.
هنگامی که هواپیما به مقصد خود نزدیک می شود، خلبان دنده فرود را برای نشاندن کامل هواپیما فشار می دهد. فیلیپ فهمید قبل از این که هواپیما فرود آید، چرخ های آن نمی چرخند. او یک مهندس 17 ساله در دبیرستان پسرانه راندبوش (Rondebosch) در کیپ تاون، آفریقای جنوبی است. اما هنگامی که چرخ‌ها به زمین برخورد می کنند، با سرعت بسیار شروع به چرخیدن می کنند. در برخی هواپیماها، سرعت فرود می تواند تا 200 کیلومتر (124 مایل) در ساعت باشد. لوتالر عنوان کرد که این شتاب بالای سریع برای یک چرخ بسیار پر تنش است. اصطکاک باعث می شود لاستیک چرخ به سرعت به 240 درجه سانتیگراد (466 درجه فارنهایت) برسد. تنش فرود همچنین باعث جدا شدن لایه های چرخ از یک‌دیگر شده و باعث می شود از یکدیگر جدا شوند. این جدا شدن را لایه لایه شدن می نامند. خدمه‌ی تعمیر و نگهداری هواپیما معمولاً لاستیک‌های هواپیما را پس از هر 200 فرود عوض می کنند. هر لاستیک نیز تنها قابل 5 بار قابل تعمیر بوده و پس از آن بایستی با لاستیک جدیدی جایگزین شود. قرار دادن چرخ های جدید برای هواپیما می تواند بسیار پر هزینه باشد، هر تایر بین 1500 تا 1700 دلار است. این هزینه‌ها می توانند به سرعت بالا روند زیرا هر هواپیما می تواند چندین چرخ داشته باشد. هواپیماهای بزرگ بیش از دو جین چرخ دارند. در واقع لوتالر دریافت یکی از بزرگترین شرکت های هواپیمایی در دنیا روزانه بیش از دو میلیون دلار صرف خرید و نگهداری لاستیک‌های خود می کند.
اکنون لوتالر دستگاهی طراحی کرده است که فرسایش و پارگی در لاستیک را کاهش دهد. او یک صفحه بزرگ و مدور به لبه چرخ که تایر را نگه می داشت، متصل کرد. همان طور که خلبانان برای فرود آماده می شدند، چندین صفحه فلزی بر روی دستگاه بلند شده و دریچه ایجاد می کردند. هر دریچه حدود 7 سانتی متر (2.8 اینچ) ارتفاع و چندین برابر طول داشت. آنها هوا را دریافت کرده و دستگاه را به یک چرخ دنده تبدیل می کردند. این مساله باعث می شد خیلی پیش از این که چرخ به زمین برخورد کند، شروع به چرخیدن نماید. این بدان معناست که لاستیک هنگام فرود نیاز به سرعت بالا ندارد. نتیجه: تنش بسیار کمتر برروی هر لاستیک. آزمایش این نوجوان نشان داد که این دریچه‌ها می توانند سایش تایر را بین 35 تا 45 درصد کاهش دهند. بنابراین به جای تعویض روکش تایر پس از هر 200 پرواز، خدمه می توانستند تا پرواز 250 یا 260 صبر کنند. لوتالر یافته‌های خود را در تاریخ 13 ماه مه در فینیکس، آریزونا در یک نمایشگاه اینتل بین المللی علوم و مهندسی ارائه داد. انجمن علمی و عمومی، این نمایشگاه را در سال 1950 تاسیس کرده و همچنان آن را اجرا می نماید.
لوتالر به دیگر مزایای افزایش طول عمر چرخ های هواپیما اشاره کرد. برای مثال، فرودگاه‌ها لازم نیست هزینه بسیاری صرف از بین بردن تکه های آسیب دیده و به جا مانده برروی باند نمایند. او متوجه شد که این تکه‌ها برای هواپیماها در زمان بلند شدن و فرود آمدن خطراتی ایجاد می کنند. یک موتور ممکن است این ذرات را مکیده و آسیب ببیند. یا تکه های ریخته شده از لاستیک ممکن است پوست هواپیما را سوراخ کرده و باعث نشتی شوند (خطراتی که ممکن است با برخورد به یک تکه از لاستیک برروی باندی با سرعت 100 مایل در ساعت به وجود آید را تصور کنید!).

کلمات کلیدی
لایه لایه شدگی: جدایی لایه ها در یک شی، مانند لایه ها در یک مسیر تایر یا یک ورق از تخته سه لایه. لایه لایه شدن در زمانی که تنش های ناشی از حرارت بالا، رطوبت یا فشار باعث کشیده شدن یا خم شدن ساختار لایه ای شود، اتفاق می-افتد. در شرایط دیگر، چسب ها یا مواد چسبنده‌ای که لایه ها را به یکدیگر نگاه می دارد ممکن است با گذشت زمان ضعیف شوند.
مهندس: محققی که علم را در توسعه محصولات یا فرآیندهای مفید اعمال می کند.
روکش کردن: جایگزینی لایه‌های بیرونی لاستیک چرخ. این مسأله می تواند به صورت موقت طول عمر چرخ را افزایش دهد.