Đĩa phanh máy bay

Đĩa phanh máy bay Semicorex tuy không lớn nhưng là một trong những bộ phận thiết yếu trên máy bay, nó quan trọng không kém động cơ “trái tim” và bộ điều khiển bay “bộ não”. Cũng giống như nguyên lý phanh ô tô, chỉ có khả năng chịu nhiệt của phanh máy bay là cao hơn và thường sử dụng hệ thống phanh đa đĩa. cácphanhtrên các bánh xe tạo ra phần lớn hiệu ứng giảm tốc, chuyển động năng khổng lồ của máy bay thành nội năng của đĩa phanh máy bay. Khi máy bay gặp tình huống khẩn cấp khi đang di chuyển ở tốc độ cao và cần phải hủy cất cánh, hệ thống phanh khẩn cấp sẽ đặt các đĩa phanh vào thử nghiệm nghiêm ngặt hơn, khiến chúng nóng lên nhanh chóng đến trạng thái nóng đỏ.

Hệ thống phanh máy bay (trừ Boeing 787) thường sử dụng công nghệ phanh thủy lực. Động cơ cung cấp năng lượng cho một máy bơm thủy lực, chuyển đổi áp suất thấp thành áp suất cao và truyền áp suất này đến bộ truyền động phanh thông qua đường thủy lực. Bộ truyền động phanh đẩy và ấn vào đĩa phanh máy bay, đồng thời ma sát giữa các đĩa tạo ra mô-men xoắn để ngăn bánh xe lăn, do đó làm giảm tốc độ cất cánh của máy bay.

Điều này nghe có vẻ đơn giản nhưng thực ra lại khá phức tạp. Vì máy bay hạ cánh ở tốc độ cao nên chúng chứa lượng năng lượng khổng lồ. Theo định luật bảo toàn năng lượng, máy bay cần phải dựa vào bộ đảo chiều lực đẩy và hệ thống phanh để hấp thụ nguồn năng lượng khổng lồ này (lực cản khí động học cũng góp phần) để đưa máy bay dừng lại. Trong quá trình ma sát, đĩa phanh máy bay chuyển đổi phần lớn động năng của máy bay thành nhiệt năng; Vì vậy, nhiệt độ hoạt động củađĩa phanhít nhất là vài trăm độ C.

Hơn nữa, hệ thống phanh máy bay được thiết kế để giải quyết nhiều trường hợp không lường trước được có thể xảy ra trong quá trình vận hành, đặt ra những yêu cầu cao hơn nữa đối với khả năng phanh của máy bay.đĩa phanh. Ví dụ, nếu một chiếc máy bay gặp tình huống bất ngờ khi đang di chuyển với tốc độ cao trên đường băng chuẩn bị cất cánh và cần phải hủy bỏ việc cất cánh thì sao? Hoặc điều gì sẽ xảy ra nếu một chiếc máy bay phát hiện trục trặc hệ thống ngay sau khi cất cánh và cần quay trở lại nhưng các cánh tà và thanh trượt không thể triển khai hoàn toàn vào lúc này? Trong trường hợp xảy ra những trường hợp không lường trước được, đĩa phanh máy bay cần hấp thụ nhiều năng lượng hơn đáng kể so với khi hạ cánh thông thường.

Vật liệu chế tạo đĩa phanh máy bay phải chịu được cả ma sát và nhiệt độ cao. Vật liệu nào có thể đáp ứng những yêu cầu này? Câu trả lời là vật liệu composite carbon carbon. Những máy bay đời đầu sử dụng đĩa phanh bằng thép luyện kim bột, có những nhược điểm như trọng lượng nặng, hiệu suất ở nhiệt độ cao kém và tuổi thọ ngắn. Để so sánh, đĩa phanh composite carbon/carbon mang lại hiệu suất vượt trội và nhẹ hơn 40% so với đĩa phanh thép (đối với máy bay lớn có nhiều bánh, điều này giúp giảm trọng lượng hàng trăm kg hoặc thậm chí hàng tấn), do đó được ứng dụng rộng rãi.

Vật liệu tổng hợp cacbon/cacbonlà vật liệu tổng hợp bao gồm sợi carbon làm khung và carbon làm ma trận. Các sợi carbon có thể ở dạng khung ba chiều liên tục hoặc các sợi ngắn được phân bố ngẫu nhiên; nền cacbon thu được bằng cách ngâm tẩm nhựa hoặc hắc ín cacbon hóa, hoặc bằng cách nhiệt phân và lắng đọng khí hydrocarbon (như khí tự nhiên hoặc propan).

Sau nhiều thập kỷ nghiên cứu, vật liệu composite carbon/carbon được sản xuất theo quy trình hiện đại đã đạt được các đặc tính như cường độ riêng cao, mô đun riêng cao, khả năng chịu nhiệt độ cao cũng như đặc tính ma sát và mài mòn tuyệt vời, có thể đáp ứng tốt các yêu cầu hiệu suất toàn diện của vật liệu hàng không vũ trụ trong điều kiện nhiệt độ cao và tốc độ cao.