Самолетни спирачни дискове

Спирачният диск на самолета Semicorex не е голям, но е един от съществените компоненти в самолета, той е също толкова важен за „сърдечния“ двигател и „мозъчния“ контролер за летене. Същият като принципа на спирачката на автомобила, само устойчивостта на топлина на спирачките на самолета изисква по-висока и обикновено използва многодискова спирачна система. Theспирачкина колелата осигуряват по-голямата част от ефекта на забавяне, преобразувайки огромната кинетична енергия на самолета във вътрешната енергия на спирачния диск на самолета. Когато самолетът попадне на аварийна ситуация по време на високоскоростно рулиране и трябва да прекъсне излитането, аварийното спиране поставя спирачните дискове на още по-сериозно изпитание, което ги кара да се нагряват бързо до нажежено състояние.

Спирачните системи на самолетите (с изключение на Boeing 787) обикновено използват хидравлична спирачна технология. Двигателят захранва хидравлична помпа, която преобразува ниското налягане във високо и предава това налягане към спирачните задвижващи механизми чрез хидравлични линии. Спирачните задвижващи механизми натискат и притискат спирачния диск на самолета, а триенето между дисковете осигурява въртящ момент, за да предотврати търкалянето на колелата, като по този начин намалява скоростта на излитане на самолета.

Това звучи просто, но всъщност е доста сложно. Тъй като самолетите кацат с висока скорост, те съдържат огромни количества енергия. Съгласно закона за запазване на енергията, самолетът трябва да разчита на реверси на тягата и спирачни системи, за да абсорбират тази огромна енергия (аеродинамичното съпротивление също помага), за да спре самолета. По време на процеса на триене спирачният диск на самолета преобразува по-голямата част от кинетичната енергия на самолета в топлинна енергия; следователно работната температура наспирачни дисковее поне няколкостотин градуса по Целзий.

Освен това спирачните системи на самолетите са проектирани да отчитат много непредвидени обстоятелства, които могат да възникнат по време на работа, поставяйки още по-високи изисквания къмспирачни дискове. Например, какво ще стане, ако самолет попадне на внезапна ситуация, докато рулира с висока скорост по пистата, подготвяйки се за излитане, и трябва да прекъсне излитането? Или какво ще стане, ако самолет открие неизправност в системата малко след излитане и трябва да се върне, но задкрилките и предкрилките не могат да се разгърнат напълно в този момент? В случай на тези непредвидени обстоятелства спирачният диск на самолета трябва да абсорбира значително повече енергия, отколкото при нормално кацане.

Материалите, използвани за производството на спирачен диск на самолета, трябва да издържат както на триене, така и на високи температури. Какъв материал може да отговори на тези изисквания? Отговорът е въглеродни въглеродни композитни материали. Ранните самолети са използвали стоманени спирачни дискове от прахова металургия, които са имали недостатъци като голямо тегло, лошо представяне при висока температура и кратък живот. За сравнение, спирачните дискове от въглероден/въглероден композит предлагат превъзходна производителност и са с 40% по-леки от стоманените спирачни дискове (за големи самолети с множество колела това означава стотици килограми или дори тонове намаляване на теглото), като по този начин придобиват широко приложение.

Карбон/въглеродни композитни материалиса композитни материали, съставени от въглеродни влакна като скелет и въглерод като матрица. Въглеродните влакна могат да бъдат под формата на непрекъсната триизмерна рамка или произволно разпределени къси нарязани влакна; въглеродната матрица се получава чрез импрегниране на смола или карбонизираща смола, или чрез пиролиза и отлагане на въглеводородни газове (като природен газ или пропан).

След десетилетия на изследвания, въглеродни/въглеродни композитни материали, произведени чрез съвременни процеси, са придобили характеристики като висока специфична якост, висок специфичен модул, устойчивост на висока температура и отлични свойства на триене и износване, които могат добре да отговорят на цялостните изисквания за производителност на аерокосмическите материали при условия на висока температура и висока скорост.