航空轮胎作为飞机与路面接触的唯一部件,其着陆时的高速摩擦性能直接影响飞机的着陆安全。它主要由天然橡胶等原材料组成,而杜仲橡胶作为我国储量大且可用于替代天然橡胶的原材料,因其优异的耐磨性及力学特性,使其在航空轮胎上具有广泛的应用价值。为此,本文结合试验、理论与分子动力学仿真的方法,对苛刻工况下杜仲橡胶复合材料的高速摩擦学特性及其纳米增强机理进行了深入研究,为其在航空轮胎领域的应用提供理论依据。首先,建立了杜仲橡胶复合材料的分子动力学模型,系统开展其力学、吸附与摩擦磨损特性研究。通过在模型中引入共混分散性、交联度、硫化键类型及比例等因素使得杜仲橡胶复合材料所具有的共混、交联结构被合理表达。基于此,揭示了杜仲含量对复合材料综合性能的影响规律,少量杜仲橡胶即可有效提升橡胶复合材料的力学与摩擦学性能。分子动力学仿真结果与试验结果趋势基本一致,较好解释了杜仲橡胶对复合材料的增强机理,为杜仲橡胶的应用提供了理论依据。其次,采用自制高速摩擦试验平台,开展了杜仲橡胶复合材料在高速苛刻工况下的摩擦磨损试验研究。基于高速摩擦试验,揭示杜仲橡胶复合材料磨损形貌演化规律,并结合循环摩擦理论明晰了杜仲含量、摩擦速度等对橡胶复合材料的宏观摩擦磨损影响机制;结合杜仲橡胶材料分子模拟仿真研究,进一步阐明了杜仲含量、摩擦速度、压力及温度对于橡胶复合材料微观摩擦磨损影响规律,为杜仲橡胶复合材料在航空轮胎中的应用提供技术支撑。最后,通过分子模拟方法,揭示了不同类型及含量的纳米填料对橡胶复合材料力学与摩擦学性能的增强机理。从分子角度解释了团聚碳纳米管造成的复合材料力学性能下降的现象,进一步揭示了橡胶复合材料耐磨增强机理,为新型纳米增强橡胶复合材料的耐磨设计提供依据。