飞机是20世纪人类最重大的发明之一,它的出现深刻的改变和影响了人们的生活,它不仅关系到国民经济,而且对维护国家安全和国家利益具有重要的战略意义。一架飞机主要由300-500万个零部件组成,这些零部件需要数千个供应商生产,所以飞机产业是衡量一个国家科技、工业水平和综合国力的重要标志之一。
对飞机而言,每一次起飞降落,刹车的可靠性,都是必须确保的第一安全项目。飞机降落时速度为200-250公里/小时,速度这么快,飞机是怎么做到急刹停止的?飞机降落需要三大减速装置,机轮刹车系统、扰流板、发动机反向推力器。
扰流板:扰流板(也叫卸升板)是飞机上一种减小升力装置。和赛车一样,一般赛车在高速行驶时,尾部的扰流板就会起到作用,增加车子对地面的压力。
赛车扰流板
飞机扰流板安装在机翼的上表面,可以向前伸出并扰乱气流。这样在它后面的机翼部分产生出有控制的失速区,从而大大减小那部分机翼的升力。它在降落着陆时就会开启,增加轮子对地面的压力,可以更快的减速。
反向推进器:飞机起飞靠发动机推动,降落时发动机就会反推,增加阻力,辅助飞机刹车。飞机发动机反推装置的原理是用导流板使发动机排气的方向发生偏转,倾斜向前方喷气,以产生向后的拉力使飞机在着陆滑跑过程更快地减速。
机轮刹车系统:要使飞机安全平稳地由运动状态达到理想静止状态,除了要具备与其相匹配的动力控制系统外,还需要具备一套性能优良、安全可靠的机轮刹车系统。飞机机轮刹车系统是由机轮、刹车装置以及控制系统组成的,该系统对于飞机而言有着与发动机系统同等重要的作用,是飞机着陆的最后一道保险,同时也与发动机二者并属飞机飞行生命中使用成本最高的两个系统。
飞机机轮和刹车装置通过摩擦产生制动力,将飞机的减速过程中的动能转化为热能,才能使飞机最终停下来。飞机机轮刹车系统的作用与汽车刹车系统基本相同,机轮主要承受飞机载荷,刹车装置是利用刹车盘或刹车片的摩擦产生制动力,而控制系统则类似于汽车的防抱死系统,是保障飞机着陆安全的关键机载系统,但不同的是,机轮刹车系统的承载能力要求是汽车的20~40倍,吸收能量的要求则更是高达汽车的100~800倍,而其重量和体积却仅为汽车的2~5倍。
光有机轮还不够,机轮还需要和刹车装置通过摩擦产生制动力,将飞机的减速过程中的动能转化为热能,才能使飞机最终停下来。飞机刹车系统的核心部件是有动盘、静盘、压力盘和推力盘组成的刹车组件。飞机共四个主轮,每个主轮配备一个刹车组件,连接正常和备份两套刹车系统,系统接到刹车指令(人工或自动)时,液压驱动4个动片和5个静片相互压紧产生摩擦力矩制动飞机,刹车松开时动片和静片分离,说到底和汽车的刹车原理没什么不同。典型的刹车方式为钳式刹车(汽车就是采用这种刹车方式),采用粉末合金刹车材料对合金钢或者铸铁摩擦产生制动力。
在这种方式之下,材料便成为了刹车装置的核心。上世纪80年代中期,欧美少数几个国家成功研发出碳/碳复合材料解决了这一难题,用碳/碳复合材料制造的碳刹车盘,耐高温、性能好,使用寿命是金属材料的2至3倍,重量只有其四分之一,使飞机重量大大减轻,被称为“黑色的金子”。但这种被称为“黑色的金子”的材料,制造技术却长期被美、英、法3国垄断,即使是俄罗斯这样的航空航天强国也久攻不下。可喜的是,近两年,我国已试制出了新型的碳-碳复合刹车材料,该刹车材料在使用寿命提高一倍的同时,其余各项性能均能够提高四成以上,目前它不仅广泛应用于我国各型国产飞机,并且还在空客和波音的数款机型上加以应用,使我国在该领域对西方国家实现了弯道超车。
飞机刹车系统属于易耗品,进口产品单个刹车组件报价达到约近7万美金。近几年,我们国产的飞机刹车装置已经验证成功并取得了一定的市场,国产刹车装置的价格比起进口件要便宜很多甚至有些能便宜一半左右。
目前,国产飞机刹车控制系统及机轮的制造商主力为西安航空制动科技有限公司及北京北摩高科摩擦材料股份有限公司;引进飞机刹车机轮及刹车盘(副)的制造则以北京北摩高科摩擦材料股份有限公司为主导。
在民用飞机刹车控制系统及机轮相关领域,欧美发达国家在技术上具有先发优势,产品相对比较成熟,并应用较为广泛,具有较强的竞争力。国际市场主导者是美国的Honeywell、B.F.Goodrich、法国的Messier-Bugatti和英国的Dunlop四家企业。
国内市场规模较大的飞机刹车控制系统及机轮、刹车盘(副)生产商除北摩高科以外,还有“航空工业制动、博云新材、优材百慕、西安超码等企业。
北摩高科公司飞机刹车控制系统及机轮产品在已经定型及列装的军机机型上 具有先发优势,在多种机型的研发过程中持续占有主导地位。2006年,公司“波 音737-700/800钢刹车盘(副)”、“伊尔-76飞机刹车盘(副)”项目均获得“国家重点新产品奖”。2009年,公司在波音737-700/800飞机国产粉末冶金刹车盘 (副)的研制工作中做出突出贡献,获得“中国机械工业科学技术奖二等奖”。
航空工业西安航空制动科技有限公司,简称“航空工业制动”,创建于1955年。公司与西北工业大学张立同院士联合研制的碳/陶基航空刹车盘,是当前国际航空领域唯一成功使用的新材料,领先世界, 航空刹车电子防滑控制系统打破了美、法两家的垄断局面,居于世界先进行列。
博云新材料股份有限公司,简称博云新材,由原中南大学校长、博士生导师黄伯云教授创建。2010年,博云新材与美国霍尼韦尔、长沙鑫航建合资公司——霍尼韦尔博云航空系统(湖南)有限公司,承担国产大飞机C919大型客机机轮、轮胎和刹车系统项目,合资公司是C919的机轮刹车系统供应商,长沙鑫航是合资公司的结构件供应商。合资公司为C919独家提供机轮和刹车系统、刹车副、飞机轮胎。
刹车好不好,不仅关系到飞机的安全、飞行员的安危,更关系到战斗力的集成。一个飞机刹车的“点”,涉及的是飞机飞行安全的“面”。无论从国家安危的战略高度,还是产业的发展,飞机刹车已上升为国家战略。每一次科技的进步,远非三五年之功,没有十年甚至更长时间的执着“长跑”,不可能取得突破。做企业,就是要足够专注,数十年如一日专心技术、专注产品,代代相传锤炼一技之长,组成产业集群,才是中国技术实力的基础和底气之所在。
联系客服