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【环氧板】在高速制动领域


高速、大型飞行器的发展不仅需要航空发动机技术的进步,也需要新型轻质、长寿命、耐高温的刹车材料的发展。
环氧板复合材料一个主要的应用领域便是高性能刹车片。20世纪70年代中期,英国Dunlop航空公司的环氧板复合材料飞机刹车片首次在“协和号”超声速飞机上试飞成功。随后环氧板刹车盘就广泛用于高速军用飞机和大型民用客机刹车片。“B-1”轰炸机采用环氧板刹车片后,质量由1406kg降至725kg,减重达680kg.经过20世纪七八十年代的孕育成长,到90年代环氧板复合材料刹车片已逐渐成熟,形成定规模市场,用碳刹车代替钢刹车已是大势所趋。环氧板复合材料刹车片具有-系列显著的优点,主要包括: ①质量轻。环氧板复合材料料的密度约为1.80g/cm3,而钢则为7.8g/cm2,同样体积的环氧板刹车片仅为钢刹车片质量的23%。②寿命长。环氧板复合材料刹车片的使用寿命约为钢制动器的5倍。如以着陆次数计,钢制动器的使用寿命为150~200次,而环氧板复合材料刹车片的使用寿命则为1000次左右。Dunlop航空部就使用钢制动器和环氧板复合材料刹车片进行过比较,表明环氧板复合材料刹车盘虽然成本较钢制动器高5倍,但由于使用寿命增长5倍,因而操作成本没有增加,而使用环氧板复合材料刹车盘后还有减轻质量,增加有效载荷,节约燃料消耗等一系列的优点。③性能好。环氧板复合材料刹车片与钢相比具有高温强度好、导热性好等优点。由于环氧板复合材料热导率比钢高,因而环氧板制动器比钢制动器散热快,前者的散热率比后者高30%左右,这对停飞时间较短的民航客机来讲是极为重要的。环氧板复合材料的一个非常重要的特性是力学性能与热物理性能随温度提高而得到改进,无论抗拉性能、抗压性能、抗弯性能都随温度升高而提高,而热导率、比热等也随温度提高而增加。而金属材料,无论是钢、铁、钛等,随温度提高力学性能都明显下降。④可超载使用。环氧板复合材料刹车盘的优点不仅在于质量轻、寿命长、性能好和节省费用,另一个重要特点是在紧急情况下,环氧板复合材料料刹车盘可以超载使用。1981年8月一架“协和号”客机从纽约肯尼迪机场起飞,但飞机一个轮胎因外物破坏而出现故障,起飞滑行时,这个轮胎旁边的-个轮胎亦告失灵,飞机只得利用余下的6个制动器,被迫在164nmile/h(1nmile=1.852km)速度下紧急制动,而且成功地利车停住事发时每个制动器至少达到1650C高温。事后检验发现,钛制转矩管已有部分出现熔化,而环氧板复合材料制动器还是经受住了这个考验,避免了-场事故的发生。环氧板复合材料料制动器能抵受大能量的另一个证明是Dunlop航空部对麦克唐纳道格拉斯公司AV8B的环氧板制动器进行测试时所得到的数据。通常设计中断起飞的载荷约为2.5X10J/kg,为确定环氧板制动器的极限能力,试验能量不断提高,在3.5X106J/kg的水平下,环氧板复合材料制动器仍能成功地中断起飞,充分显示出环氧板制动器超载运转的能力。而钢制动器在超载中断起飞急速刹车后,各制动盘有熔合到一起的倾向,甚至会失去制动器的作用。

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