航空轮胎是飞机与机场道面接触的唯一部件。我国航空轮胎研制起步较晚,目前大飞机航空轮胎几乎全部由米其林等少数国外轮胎巨头提供。而随着大飞机国家战略的发展,急需航空轮胎国产化。高速着陆瞬间,航空轮胎胎面与道面发生高速摩擦磨损,这对航空轮胎的耐磨性和操控性有重要影响,直接影响飞机安全,故系统研究苛刻环境下航空轮胎胎面的摩擦磨损行为显得尤为重要。本文以航空轮胎胎面为研究对象,建立高速摩擦磨损试验平台,结合试验与仿真方法,研究苛刻环境下胎面材料的摩擦磨损特性,揭示胎面结构参数对磨耗性能的影响规律,为高性能航空轮胎的研制提供依据,具有重要的理论意义和应用价值。首先,建立了航空轮胎胎面橡胶材料的高速摩擦试验平台,基于此开展橡胶材料的高速摩擦行为研究。基于不同速度和载荷下的摩擦试验数据基础,建立了考虑橡胶材料高速摩擦的表征模型。开展了胎面橡胶材料的力学性能测试,基于测试结果和高速摩擦表征模型,采用有限元方法建立了橡胶材料高速摩擦仿真模型,研究不同速度和载荷对接触压力、剪切力的影响规律。采用印泥法和数字图像法,研究了载荷与接触压力的关系,得到了载荷与接触压力之间存在幂函数关系。此外,针对不同道面及其刻槽宽度的影响,采用试验与仿真相结合的方法,系统研究了胎面橡胶的摩擦行为,揭示了道面类型和刻槽参数对胎面橡胶材料摩擦行为的影响规律。其次,开展了胎面橡胶材料高速磨耗试验,揭示了其高速磨耗特性的变化规律。采用DX510光学数码显微镜进一步分析了磨耗后表面形貌,采用Nicolet380傅里叶红外光谱仪对磨耗后试件开展微观机理分析,揭示了胎面橡胶材料的高速磨耗机理。基于高速摩擦表征模型,建立了高速磨耗有限元模型,获得了摩擦功密度随载荷速度的变化规律,结合磨耗试验与仿真分析结果,建立了表征橡胶材料高速磨耗的预测模型。此外,采用高速微铣削试验研究了道面微观纹理对胎面橡胶材料耐切割磨耗性能的影响。采用切削试验研究了宏观纹理下尖锐大颗粒物对胎面橡胶磨耗性能的影响,揭示了宏微观纹理对胎面橡胶材料的磨耗作用机理。最后,以某型号航空轮胎胎面为研究对象,揭示了胎面结构参数对其磨耗特性的影响规律。基于胎面沟槽结构的表征与简化,研制了不同斜度和圆角的胎面试件硫化模具,并开展了不同胎面结构参数下的磨耗试验。采用ABAQUS有限元仿真软件,建立了胎面试件磨耗仿真有限元模型。基于磨耗机理的研究,以疲劳损伤参量为评价指标,分析了不同工况下胎面橡胶材料的磨耗特性,研究了沟槽结构中斜度和圆角对胎面橡胶磨耗性能的影响规律。通过胎面橡胶块在不同滑移方向的磨耗试验与仿真研究,揭示了滑移角度的影响规律。此外,结合磨耗表面形貌的分析,揭示了胎面结构参数及侧偏工况下的磨耗机理,为大飞机航空轮胎研制提供依据。