2023-06-27 04:53:25 来源 : 王亚男航空说
国泰航空航班疑似起飞阶段突然爆胎，高速滑行时被迫中断起飞，18人因此受伤。爆胎这种事在飞机上不算非常稀少，毕竟庞大的吨位和速度，都要靠几个起落架承受，难免出现问题。同时，为了给起落架降低压力，尤其是刹车盘工作时的温度，设计人员可谓绞尽脑汁。
（国泰客机中断起飞，返回停机位后可以看到有轮胎损坏）
有网友就注意到了运-20的主起落架，在轮毂上多了一些不同寻常的东西，同样的设计也可以在部分大型民航飞机上见到，比如空客的A330和A350。但是其他飞机上又并不常见，比如美军C-17上就没有。这个设备，其实就是“刹车冷却风扇”。那么，这种装备有何用途？又能给运-20带来哪些特殊优势？
(相关资料图)
（运20轮胎上，配备了刹车冷却风扇）
目前大型客机，最大起飞重量有些超过了300吨，如此庞大的飞机，使用和普通100多200吨飞机的跑道是一样的，基本都在3000米左右，如何在有限的跑道长度内安全将飞机停下来，就需要一套强大的减速系统，正常飞机减速就依靠三种：减速板、发动机反推和刹车，飞机降落消耗的大部分能量，约70%都消耗在机轮刹车上了，减速板占20%左右，反推10%左右，而且后两者只在高速滑跑中起作用。
那么就出现了一个疑问，碳刹车可以耐受3000度的高温，中国的运-20也采用了这种材料，为何还要多此一举，安装这种风扇？
（飞机巨大的动能，绝大部分被刹车盘吸收转换成了热能，热量之大可想而知）
空客是上世纪70年代的民航制造业的后起之秀，先后熬死了洛克希德公司，麦道公司，最近几年，势头又压制住了波音公司，在高端远程客机上，两家基本平分秋色，空客的A330/A350和波音777/787打得难解难分。
对于航空公司而言，一款客机除了基本的安全性和经济性之外，出动时间，出勤率就是生死线，空客公司经过多年研究发现，新型碳刹车虽然重量轻，耐温高，寿命长，摩擦力大等优点，但是也存在一些比较怪异的特点。
炭刹车在低压和高压磨损最小，中等压力磨损反而最大，这一点和老旧的钢刹车完全不同。钢刹车的磨损和压力成正比，压力越高磨损越大，成线性增长关系，驾驶老飞机的飞行员更换新飞机之后，频繁在中等温度区域时踩刹车，反而会造成最大的磨损，所以碳刹车要么就轻轻用，要么就拼命用，就是不能折中，这是碳刹车的独特之处。
（红色钢刹车与黑色碳刹车，在不同能量区域时的磨损度对比，特性一目了然）
为此空客飞机的起落架供应商梅西耶布加迪公司建议，为了延长刹车寿命，运行建议应注重把刹车温度维持在低磨损区。简单来说，为了延长刹车寿命，应该在低温区或者高温区多使用刹车，中温区减少使用，80-250度之间是危险的中温区域，要尽量避免长时间在该期间使用刹车。
（碳刹车在中等温度状态下，损耗最大，损耗与温度不是简单正相关，而是波动变化）
为了为客户节省费用，该公司给起落架安装冷却风扇后，取得了很好的效果，在滑行，起飞前，降落滑跑过程中，停机时候都可以使用冷却风扇，可以消弱刹车的磨损，也可以消除起落架轮舱过热造成的起火风险，地面停机时候，借助冷却风扇，可以尽快给刹车降温，这也提高了周转效率。
（客机从落地到停泊时间较长，期间可以用风扇协助降温，大幅缩减运转时间）
刹车冷却风扇是空客公司的怪招，在其他公司产品上并不太多，而有些航空公司会自己选择配置移动的冷却设备。这些冷却设备设计五花八门，但原理与轮毂冷却风扇基本相同。区别就是这些设备需要抵达停泊位后才能被地勤安装使用，用完还需要再撤除，这都是人力、物力和时间成本。
（有些航空公司会使用这种外置的移动冷却设备，有些则就地取材用纸板和大桶水降温……）
中国运-20作为军机，采取这种设计不仅仅是为了降低成本，更重要的是提高了周转效率，不依赖地勤就能快速实现自我冷却，尽快恢复升空能力。无论是出国执行任务，还是在野外简易机场起降，运-20都不需要依赖地勤设备降温，实战能力自然更强，更方便。
（刹车冷却风扇结构示意图，利用电机带动一个叶盘实现通风，其实并不复杂）
再来说说这个碳刹车盘，它的主要优势在于密度轻，减重效果良好，碳/碳刹车盘的密度为1.5~1.9 g/cm3，钢的密度为7.8 g/cm3，优异的高温热稳定性，在1200~1500℃条件下，其强度不但不降低，反而有所提高，所以高温耐磨性好；同时，由于热膨胀系数小，导热性能好，抗热震能力强，刹车盘不易产生热翘曲变形及表面龟裂现象，使用寿命长，比粉末冶金刹车盘寿命提高3~4倍。
（碳刹车可以承受3000度高温，而一般钢铁在1500度就已经融化了）
炭刹车工作过程中无卡滞，刹车力矩平稳，而且抗卡滞能力强，刹车过程平稳可靠，而且耐高温，高温力学性能优良，使用工作温度高达2000℃以上，极限3000度，是目前最好的飞机刹车盘材料。
碳刹车盘是大飞机的一项关键技术，外国一直对此严格保密，长期以来，中国刹车盘技术一直落后。但经过20多年的努力，1998年成功研发第一款碳/碳刹车盘在歼-10飞机上首飞成功，这是军用飞机的一大技术成功，为此刹车系统节省了不少于30%的结构重量，而且延长了使用寿命。
（从各种意义上来说，歼10战机都是一款“争气机”）
2003年碳/碳刹车盘获中国第一个TSOA技术标准批准书，随新舟60飞机飞出国门。中国碳刹车盘技术，还杀进了国际市场，开始给波音737飞机和A320 飞机供货，为国家节省了大量宝贵的外汇。
2008年，中国研究成功更先进的碳/陶刹车盘，在成都某飞机上首飞，可以做到全球唯一一个能在1500度高温下、材料各项性能不衰减的刹车盘，这种技术，也用于沈飞的歼-15舰载机上，获得了很好的效果。
（歼15开始使用更新型的刹车材料）
