Δίσκος φρένων αεροσκαφών

Ο δίσκος φρένων αεροσκάφους Semicorex δεν είναι μεγάλος, αλλά είναι ένα από τα βασικά εξαρτήματα του αεροπλάνου, είναι το ίδιο σημαντικό με τον κινητήρα "καρδιά" και τον ελεγκτή μύγας "εγκεφάλου". Όπως και η αρχή του αυτόματου φρένου, μόνο η θερμική αντίσταση των φρένων του αεροσκάφους απαιτεί υψηλότερη και συνήθως χρησιμοποιεί σύστημα πέδησης πολλαπλών δίσκων. Οφρέναστους τροχούς παρέχουν το μεγαλύτερο μέρος του φαινομένου της επιβράδυνσης, μετατρέποντας την τεράστια κινητική ενέργεια του αεροσκάφους στην εσωτερική ενέργεια του δίσκου φρένων του αεροσκάφους. Όταν το αεροσκάφος αντιμετωπίζει έκτακτη ανάγκη κατά τη διάρκεια τροχοδρόμησης υψηλής ταχύτητας και χρειάζεται να διακόψει την απογείωση, το φρενάρισμα έκτακτης ανάγκης θέτει τους δίσκους των φρένων σε ακόμη πιο αυστηρή δοκιμή, προκαλώντας τους να θερμαίνονται γρήγορα σε κατάσταση καυτό.

Τα συστήματα πέδησης αεροσκαφών (εκτός από το Boeing 787) χρησιμοποιούν γενικά τεχνολογία υδραυλικής πέδησης. Ο κινητήρας τροφοδοτεί μια υδραυλική αντλία, η οποία μετατρέπει τη χαμηλή πίεση σε υψηλή πίεση και μεταδίδει αυτή την πίεση στους ενεργοποιητές των φρένων μέσω υδραυλικών γραμμών. Οι ενεργοποιητές πέδησης πιέζουν και πιέζουν τον δίσκο των φρένων του αεροσκάφους και η τριβή μεταξύ των δίσκων παρέχει μια ροπή που εμποδίζει την κύλιση των τροχών, μειώνοντας έτσι την ταχύτητα απογείωσης του αεροσκάφους.

Αυτό ακούγεται απλό, αλλά στην πραγματικότητα είναι αρκετά περίπλοκο. Επειδή τα αεροσκάφη προσγειώνονται με υψηλές ταχύτητες, περιέχουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Σύμφωνα με το νόμο της διατήρησης της ενέργειας, το αεροσκάφος πρέπει να βασίζεται σε αναστροφείς ώθησης και συστήματα πέδησης για να απορροφήσει αυτή την τεράστια ενέργεια (η αεροδυναμική αντίσταση βοηθά επίσης) για να σταματήσει το αεροσκάφος. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τριβής, ο δίσκος πέδησης του αεροσκάφους μετατρέπει το μεγαλύτερο μέρος της κινητικής ενέργειας του αεροσκάφους σε θερμική ενέργεια. επομένως, η θερμοκρασία λειτουργίας τουδίσκοι φρένωνείναι τουλάχιστον αρκετές εκατοντάδες βαθμοί Κελσίου.

Επιπλέον, τα συστήματα πέδησης αεροσκαφών έχουν σχεδιαστεί για να λάβουν υπόψη πολλές απρόβλεπτες περιστάσεις που μπορεί να προκύψουν κατά τη λειτουργία, θέτοντας ακόμη μεγαλύτερες απαιτήσεις στοδίσκοι φρένων. Για παράδειγμα, τι γίνεται αν ένα αεροσκάφος αντιμετωπίσει μια ξαφνική κατάσταση ενώ ταξιδεύει με μεγάλη ταχύτητα στον διάδρομο που προετοιμάζεται για απογείωση και χρειαστεί να ματαιώσει την απογείωση; Ή τι γίνεται αν ένα αεροσκάφος ανακαλύψει μια δυσλειτουργία του συστήματος λίγο μετά την απογείωση και χρειαστεί να επιστρέψει, αλλά τα πτερύγια και οι ράγες δεν μπορούν να αναπτυχθούν πλήρως αυτήν τη στιγμή; Σε περίπτωση αυτών των απρόβλεπτων συνθηκών, ο δίσκος πέδησης του αεροσκάφους χρειάζεται να απορροφήσει σημαντικά περισσότερη ενέργεια από ό,τι κατά τη διάρκεια μιας κανονικής προσγείωσης.

Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των δίσκων φρένων αεροσκαφών πρέπει να αντέχουν τόσο την τριβή όσο και τις υψηλές θερμοκρασίες. Ποιο υλικό μπορεί να καλύψει αυτές τις απαιτήσεις; Η απάντηση είναι σύνθετα υλικά άνθρακα άνθρακα. Τα πρώτα αεροσκάφη χρησιμοποιούσαν δίσκους φρένων από χάλυβα μεταλλουργίας σκόνης, οι οποίοι υπέφεραν από μειονεκτήματα όπως μεγάλο βάρος, κακή απόδοση σε υψηλή θερμοκρασία και μικρή διάρκεια ζωής. Συγκριτικά, οι σύνθετοι δίσκοι φρένων άνθρακα/άνθρακα προσφέρουν ανώτερη απόδοση και είναι 40% ελαφρύτεροι από τους δίσκους φρένων από χάλυβα (για μεγάλα αεροσκάφη με πολλούς τροχούς, αυτό μεταφράζεται σε εκατοντάδες κιλά ή και τόνους μείωσης βάρους), κερδίζοντας έτσι ευρεία εφαρμογή.

είναι τουλάχιστον αρκετές εκατοντάδες βαθμοί Κελσίου.είναι σύνθετα υλικά που αποτελούνται από ανθρακονήματα ως σκελετό και άνθρακα ως μήτρα. Οι ίνες άνθρακα μπορεί να έχουν τη μορφή ενός συνεχούς τρισδιάστατου πλαισίου ή τυχαία κατανεμημένων κοντών τεμαχισμένων ινών. η μήτρα άνθρακα λαμβάνεται με εμποτισμό ρητίνης ή ανθρακούχο βήμα, ή με πυρόλυση και εναπόθεση αερίων υδρογονανθράκων (όπως φυσικό αέριο ή προπάνιο).

Μετά από δεκαετίες έρευνας, τα σύνθετα υλικά άνθρακα/άνθρακα που παράγονται με σύγχρονες διεργασίες έχουν αποκτήσει χαρακτηριστικά όπως υψηλή ειδική αντοχή, υψηλό ειδικό μέτρο, αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και εξαιρετικές ιδιότητες τριβής και φθοράς, που μπορούν κάλλιστα να ικανοποιήσουν τις ολοκληρωμένες απαιτήσεις απόδοσης των αεροδιαστημικών υλικών σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής ταχύτητας.