Дискові гальма літака

Авіаційний гальмівний диск Semicorex невеликий, але це один з основних компонентів літака, він так само важливий для «серцевого» двигуна та «мозкового» контролера польоту. Так само, як і принцип гальм автомобіля, тільки теплостійкість гальм літака вимагає вищого рівня, і зазвичай використовується багатодискова гальмівна система. Theгальмана колесах забезпечують більшу частину ефекту гальмування, перетворюючи величезну кінетичну енергію літака у внутрішню енергію гальмівного диска літака. Коли під час високошвидкісного руління літак стикається з аварійною ситуацією та потребує переривання зльоту, екстрене гальмування піддає гальмівні диски ще більшому випробуванню, змушуючи їх швидко нагріватися до розжареного стану.

Гальмівні системи літаків (за винятком Boeing 787) зазвичай використовують технологію гідравлічного гальмування. Двигун живить гідравлічний насос, який перетворює низький тиск у високий і передає цей тиск до гальмівних приводів через гідравлічні лінії. Гальмівні приводи штовхають і притискають гальмівний диск літака, а тертя між дисками створює крутний момент, який запобігає котенню коліс, таким чином зменшуючи швидкість зльоту літака.

Звучить просто, але насправді досить складно. Оскільки літаки сідають на високій швидкості, вони містять величезну кількість енергії. Відповідно до закону збереження енергії, літак повинен покладатися на реверс тяги та гальмівну систему, щоб поглинути цю величезну енергію (аеродинамічний опір також допомагає), щоб зупинити літак. У процесі тертя гальмівний диск літака перетворює більшу частину кінетичної енергії літака в теплову енергію; отже, робоча температурагальмівні дискистановить принаймні кілька сотень градусів Цельсія.

Крім того, гальмівні системи літаків розроблені з урахуванням багатьох непередбачуваних обставин, які можуть виникнути під час експлуатації, що висуває ще більші вимоги догальмівні диски. Наприклад, що, якщо літак під час руління на високій швидкості на злітно-посадковій смузі, готуючись до зльоту, стикається з раптовою ситуацією, і йому потрібно припинити зліт? Або що, якщо літак виявляє несправність системи незабаром після зльоту і повинен повернутися, але закрилки та предкрилки в цей час не можуть повністю розгорнутися? У разі цих непередбачених обставин гальмівний диск літака повинен поглинати значно більше енергії, ніж під час звичайної посадки.

Матеріали, які використовуються для виготовлення гальмівного диска літака, повинні витримувати як тертя, так і високі температури. Який матеріал відповідає цим вимогам? Відповідь: вуглецево-вуглецеві композитні матеріали. Ранні літаки використовували гальмівні диски зі сталі порошкової металургії, які страждали від таких недоліків, як велика вага, низька продуктивність при високих температурах і короткий термін служби. Для порівняння, гальмівні диски з вуглецевого/вуглецевого матеріалу пропонують чудову продуктивність і на 40% легші за сталеві гальмівні диски (для великих літаків із декількома колесами це означає зменшення ваги на сотні кілограмів або навіть тонн), отже набувши широкого застосування.

Карбон/вуглецеві композитні матеріалице композитні матеріали, що складаються з вуглецевого волокна як скелета та вуглецю як матриці. Вуглецеві волокна можуть бути у формі безперервного тривимірного каркаса або хаотично розподілених коротких нарізаних волокон; вуглецеву матрицю отримують шляхом просочення смолою або карбонізаційною смолою, або шляхом піролізу та осадження вуглеводневих газів (таких як природний газ або пропан).

Після десятиліть досліджень вуглецево-вуглецеві композитні матеріали, виготовлені за допомогою сучасних процесів, набули таких характеристик, як висока питома міцність, високий питомий модуль, стійкість до високих температур і відмінні властивості тертя та зношування, які цілком можуть задовольнити комплексні вимоги до аерокосмічних матеріалів за умов високої температури та швидкості.