航空轮胎是保证飞机顺利起降的关键部件,对飞机操控性、舒适性及安全性发挥至关重要的作用。然而在飞机滑跑过程中,航空轮胎受到高速、高压等苛刻服役工况,因粘性损耗与摩擦损耗迅速升温,对轮胎橡胶、帘线等组成材料的热力学性能产生不良影响。因此,对滑跑过程中航空轮胎热力学行为开展系统研究显得尤为必要。本文结合试验、理论与有限元仿真分析的方法,对苛刻服役工况下航空轮胎摩擦、滚动过程中的热力学行为进行深入研究。开发了苛刻服役工况下航空轮胎橡胶高速摩擦试验平台,研究了橡胶材料的热力学性能。一方面,研制了新型高速摩擦试验平台,以实现侧偏、外倾、滚动等复杂工况的模拟,为粘性损耗机理等研究奠定基础;另一方面,搭建了销盘式高速摩擦试验样机,以实现橡胶材料的高速滑动摩擦试验;此外,针对橡胶材料的热力学性能开展了研究,并建立了相关的表征模型,为后续热力耦合仿真分析提供依据。开展了橡胶轮滚动、橡胶环滑动热力学行为研究,揭示了粘性损耗、摩擦损耗对橡胶生热的作用机理。以橡胶轮-砂轮试件作为简化轮胎-路面、橡胶环-砂球作为简化轮胎胎面-路面颗粒,开展了橡胶轮在高速滚动工况下、橡胶环高速滑动工况下升温行为试验研究;系统分析了粘性损耗生热、摩擦损耗生热、对流换热、热流分配等热力耦合计算理论的核心问题;基于双向耦合模块化解法建立了橡胶轮滚动、橡胶环滑动热力耦合仿真模型。将仿真与试验结果对比验证了粘性损耗生热、摩擦损耗生热主导的热力耦合求解方法的有效性,并对纯滚动、纯滑动工况下橡胶轮的升温特性进行了深入剖析。建立了典型滑跑制动工况下航空轮胎的热力耦合仿真分析有限元模型,预测了航空轮胎的热力学特性。分析了航空轮胎的结构组成与材料分布特性;系统测试了航空轮胎橡胶、帘线、钢丝等组成材料的力学性能,并建立了表征模型;针对滑跑制动工况,基于上述确立的模块化热力耦合仿真分析方法,建立了同时计及粘性损耗生热与摩擦损耗生热的航空轮胎-路面热力耦合仿真分析模型,揭示了制动这一典型工况下航空轮胎的热力学行为特点。