Kotoučové letecké brzdy

Letecký brzdový kotouč Semicorex není velký, ale je jednou ze základních součástí letadla, stejně důležitý je u „srdcového“ motoru a „mozkového“ ovladače letu. Stejně jako princip automatické brzdy, pouze tepelná odolnost brzd letadla vyžaduje vyšší a obvykle používá vícekotoučový brzdový systém. Thebrzdyna kolech zajišťují většinu účinku zpomalení, přeměňují obrovskou kinetickou energii letadla na vnitřní energii kotouče brzd letadla. Když se letadlo během vysokorychlostního pojíždění setká s nouzovou situací a potřebuje přerušit vzlet, nouzové brzdění vystaví brzdové kotouče ještě přísnějšímu testování, což způsobí jejich rychlé zahřátí do rozžhaveného stavu.

Brzdové systémy letadel (kromě Boeingu 787) obecně využívají technologii hydraulického brzdění. Motor pohání hydraulické čerpadlo, které převádí nízký tlak na vysoký tlak a tento tlak přenáší přes hydraulické vedení na brzdové akční členy. Brzdové akční členy tlačí a tlačí na brzdový kotouč letadla a tření mezi kotouči poskytuje točivý moment, který zabraňuje kolům v odvalování, čímž se snižuje vzletová rychlost letadla.

Zní to jednoduše, ale ve skutečnosti je to docela složité. Protože letadla přistávají vysokou rychlostí, obsahují obrovské množství energie. Podle zákona zachování energie se letadlo potřebuje spolehnout na obraceče tahu a brzdové systémy, které absorbují tuto obrovskou energii (napomáhá i aerodynamický odpor), aby letadlo zastavilo. Během procesu tření přeměňuje kotouč brzd letadla většinu kinetické energie letadla na tepelnou energii; tedy provozní teplotabrzdové kotoučeje nejméně několik set stupňů Celsia.

Kromě toho jsou brzdové systémy letadel navrženy tak, aby zohledňovaly mnoho nepředvídaných okolností, které mohou nastat během provozu, což klade ještě vyšší nároky nabrzdové kotouče. Co když se například letadlo při pojíždění vysokou rychlostí na dráze připravované ke vzletu dostane do náhlé situace a potřebuje přerušit vzlet? Nebo co když letadlo zjistí poruchu systému krátce po vzletu a potřebuje se vrátit, ale klapky a lamely se v tuto chvíli nemohou plně rozvinout? V případě těchto nepředvídaných okolností potřebuje kotouč brzd letadla absorbovat podstatně více energie než při běžném přistání.

Materiály používané k výrobě kotoučových brzd letadel musí odolat jak tření, tak vysokým teplotám. Jaký materiál může splnit tyto požadavky? Odpovědí jsou uhlíkové uhlíkové kompozitní materiály. Dřívější letadla používala ocelové brzdové kotouče z práškové metalurgie, které trpěly nevýhodami, jako je vysoká hmotnost, špatný výkon při vysokých teplotách a krátká životnost. Pro srovnání, brzdové kotouče z uhlíkového/uhlíkového kompozitu nabízejí vynikající výkon a jsou o 40 % lehčí než ocelové brzdové kotouče (u velkých letadel s více koly to znamená snížení hmotnosti o stovky kilogramů nebo dokonce tun), čímž získaly široké uplatnění.

Kompozitní materiály uhlík/uhlíkjsou kompozitní materiály složené z uhlíkových vláken jako kostry a uhlíku jako matrice. Uhlíková vlákna mohou být ve formě souvislé trojrozměrné kostry nebo náhodně rozmístěných krátkých nasekaných vláken; uhlíková matrice se získává impregnací pryskyřice nebo karbonizační smoly nebo pyrolýzou a ukládáním uhlovodíkových plynů (jako je zemní plyn nebo propan).

Po desetiletích výzkumu získaly kompozitní materiály uhlík/uhlík vyráběné moderními procesy vlastnosti, jako je vysoká měrná pevnost, vysoký měrný modul, odolnost vůči vysokým teplotám a vynikající vlastnosti v oblasti tření a opotřebení, které mohou dobře splňovat komplexní požadavky na výkon leteckých materiálů za podmínek vysoké teploty a vysoké rychlosti.