航空機のブレーキディスク

Semicorex の航空機ブレーキ ディスクはそれほど大きくありませんが、航空機の重要なコンポーネントの 1 つであり、「心臓」のエンジンや「頭脳」のフライ コントローラーと同様に重要です。自動車のブレーキの原理と同じで、航空機のブレーキにもより高い耐熱性が要求され、通常は多板ブレーキシステムが使用されます。のブレーキ車輪の減速効果の大部分は、航空機の膨大な運動エネルギーを航空機のブレーキ ディスクの内部エネルギーに変換します。航空機が高速タキシング中に緊急事態に遭遇し、離陸を中止する必要がある場合、緊急ブレーキによりブレーキディスクはさらに厳しいテストを受け、急速に加熱されて赤熱状態になります。

航空機のブレーキ システム (ボーイング 787 を除く) は通常、油圧ブレーキ技術を採用しています。エンジンは油圧ポンプに動力を供給し、油圧ポンプが低圧を高圧に変換し、この圧力を油圧ラインを介してブレーキアクチュエーターに伝達します。ブレーキアクチュエーターは航空機のブレーキディスクを押したり押したりし、ディスク間の摩擦によってトルクが発生して車輪の回転を防ぎ、航空機の離陸速度が低下します。

これは簡単そうに見えますが、実際には非常に複雑です。航空機は高速で着陸するため、膨大なエネルギーを含んでいます。エネルギー保存の法則によれば、航空機を停止させるには、この膨大なエネルギーを吸収するために逆推力装置とブレーキ システムに依存する必要があります (空気力学的抵抗も役立ちます)。摩擦プロセス中に、航空機のブレーキ ディスクは航空機の運動エネルギーのほとんどを熱エネルギーに変換します。したがって、動作温度はブレーキディスク少なくとも数百℃です。

さらに、航空機のブレーキ システムは、運航中に発生する可能性のある多くの予期せぬ状況に対応できるように設計されており、ブレーキにはさらに高い要求が課せられます。ブレーキディスク。たとえば、航空機が離陸の準備をして滑走路を高速で走行中に突然の事態に遭遇し、離陸を中止しなければならない場合はどうなるでしょうか。あるいは、航空機が離陸直後にシステムの故障を発見し、帰還する必要があるが、その時点でフラップとスラットが完全に展開できない場合はどうなるでしょうか?このような不測の事態が発生した場合、航空機のブレーキ ディスクは通常の着陸時よりも大幅に多くのエネルギーを吸収する必要があります。

航空機のブレーキ ディスクの製造に使用される材料は、摩擦と高温の両方に耐える必要があります。これらの要件を満たすことができる材料は何でしょうか?その答えはカーボン・カーボン複合材料です。初期の航空機では粉末冶金鋼製ブレーキディスクが使用されていましたが、重量が重い、高温性能が低い、寿命が短いなどの欠点がありました。比較すると、カーボン/カーボン複合材ブレーキディスクは優れた性能を提供し、スチール製ブレーキディスクよりも 40% 軽量であるため (複数の車輪を備えた大型航空機の場合、これは数百キログラム、場合によっては数トンの軽量化に相当します)、そのため広く使用されています。

カーボン/カーボン複合材料炭素繊維を骨格とし、炭素をマトリックスとする複合材料です。炭素繊維は、連続した三次元フレームワークの形状、またはランダムに分布した短いチョップドファイバーの形状をとることができます。炭素マトリックスは、樹脂の含浸またはピッチの炭化によって、あるいは炭化水素ガス（天然ガスやプロパンなど）の熱分解および堆積によって得られます。

数十年にわたる研究の結果、最新のプロセスで製造されたカーボン/カーボン複合材料は、高比強度、高比弾性率、高温耐性、優れた摩擦摩耗特性などの特性を獲得し、高温および高速条件下での航空宇宙材料の総合的な性能要件を十分に満たすことができます。