Flugzeugbremsscheibe

Die Bremsscheibe eines Semicorex-Flugzeugs ist nicht groß, aber eine der wesentlichen Komponenten im Flugzeug. Sie ist ebenso wichtig wie der „Herz“-Motor und der „Gehirn“-Flugsteuerung. Dasselbe Prinzip wie bei der Autobremse, nur dass die Hitzebeständigkeit der Flugzeugbremsen höher ist und typischerweise ein Mehrscheibenbremssystem verwendet wird. DerBremsenan den Rädern sorgen für den Großteil der Verzögerungswirkung und wandeln die enorme kinetische Energie des Flugzeugs in die innere Energie der Flugzeugbremsscheibe um. Wenn das Flugzeug während des Hochgeschwindigkeitsrollens in einen Notfall gerät und den Start abbrechen muss, werden die Bremsscheiben durch die Notbremsung noch stärker auf die Probe gestellt und erhitzen sich schnell bis zum Rotglühen.

Flugzeugbremssysteme (mit Ausnahme der Boeing 787) nutzen im Allgemeinen hydraulische Bremstechnologie. Der Motor treibt eine Hydraulikpumpe an, die Niederdruck in Hochdruck umwandelt und diesen Druck über Hydraulikleitungen an die Bremsaktuatoren weiterleitet. Die Bremsaktuatoren drücken und drücken gegen die Bremsscheibe des Flugzeugs, und die Reibung zwischen den Scheiben sorgt für ein Drehmoment, das das Rollen der Räder verhindert und so die Startgeschwindigkeit des Flugzeugs verringert.

Das hört sich einfach an, ist aber tatsächlich ziemlich komplex. Da Flugzeuge mit hoher Geschwindigkeit landen, enthalten sie enorme Energiemengen. Gemäß dem Energieerhaltungssatz muss das Flugzeug auf Schubumkehrer und Bremssysteme angewiesen sein, um diese enorme Energie (auch der Luftwiderstand hilft) zu absorbieren und das Flugzeug zum Stillstand zu bringen. Während des Reibungsprozesses wandelt die Bremsscheibe des Flugzeugs den größten Teil der kinetischen Energie des Flugzeugs in Wärmeenergie um; Daher ist die Betriebstemperatur desBremsscheibenbeträgt mindestens mehrere hundert Grad Celsius.

Darüber hinaus sind Flugzeugbremssysteme so konzipiert, dass sie viele unvorhergesehene Umstände berücksichtigen, die während des Betriebs auftreten können, was noch höhere Anforderungen an sie stelltBremsscheiben. Was passiert beispielsweise, wenn ein Flugzeug während des Rollens mit hoher Geschwindigkeit auf der Startbahn in eine plötzliche Situation gerät und den Start abbrechen muss? Oder was passiert, wenn ein Flugzeug kurz nach dem Start eine Systemstörung entdeckt und zurückkehren muss, die Klappen und Vorflügel zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht vollständig ausgefahren werden können? Im Falle dieser unvorhergesehenen Umstände muss die Bremsscheibe des Flugzeugs deutlich mehr Energie aufnehmen als bei einer normalen Landung.

Die zur Herstellung von Flugzeugbremsscheiben verwendeten Materialien müssen sowohl Reibung als auch hohen Temperaturen standhalten. Welches Material kann diese Anforderungen erfüllen? Die Antwort sind Carbon-Carbon-Verbundwerkstoffe. Frühe Flugzeuge verwendeten Bremsscheiben aus pulvermetallurgischem Stahl, die unter Nachteilen wie hohem Gewicht, schlechter Hochtemperaturleistung und kurzer Lebensdauer litten. Im Vergleich dazu bieten Carbon/Carbon-Verbundbremsscheiben eine überlegene Leistung und sind 40 % leichter als Stahlbremsscheiben (bei großen Flugzeugen mit mehreren Rädern bedeutet dies eine Gewichtsreduzierung um Hunderte Kilogramm oder sogar Tonnen) und erfreuen sich daher einer breiten Anwendung.

Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffesind Verbundwerkstoffe, die aus Kohlenstofffasern als Gerüst und Kohlenstoff als Matrix bestehen. Die Kohlenstofffasern können in Form eines kontinuierlichen dreidimensionalen Gerüsts oder zufällig verteilter kurzer geschnittener Fasern vorliegen; Die Kohlenstoffmatrix wird durch Imprägnieren von Harz oder Karbonisieren von Pech oder durch Pyrolyse und Abscheidung von Kohlenwasserstoffgasen (wie Erdgas oder Propan) gewonnen.

Nach jahrzehntelanger Forschung haben durch moderne Verfahren hergestellte Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe Eigenschaften wie hohe spezifische Festigkeit, hohen spezifischen Modul, hohe Temperaturbeständigkeit sowie ausgezeichnete Reibungs- und Verschleißeigenschaften erworben, die die umfassenden Leistungsanforderungen von Luft- und Raumfahrtmaterialien unter Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeitsbedingungen gut erfüllen können.