Ученые НИТУ "МИСиС" придумали, как повысить надежность тормозов самолета
Ученые Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" протестировали новые композитные материалы для авиационных тормозных систем, которые оказались значительно выносливей аналогов. Статья об исследовании опубликована в журнале Engineering Fracture Mechanics.
Повышение надежности и выносливости тормозов самолета – важная проблема, решением которой занимаются ученые и компании по всему миру.
Тормозная система пассажирского самолета находится внутри колеса и представляет собой "пакет" неподвижных и вращающихся тормозных дисков. При включении тормоза поршни сжимают этот пакет, поверхности дисков приходят в соприкосновение, и за счет трения происходит торможение.
В большинстве тормозных систем диски изготавливаются из композиционных "углерод-углеродных" материалов, сильно нагревающихся при нагрузках. Требования к выносливости таких материалов непрерывно возрастают.
Команда исследователей Центра композиционных материалов НИТУ "МИСиС" под руководством старшего научного сотрудника Андрея Степашкина по заказу ПАО "Авиационная корпорация "Рубин"" изучила, как у различных композиционных материалов меняется сопротивление возникновению и росту трещин под действием периодически меняющихся нагрузок.
В качестве образцов ученые НИТУ "МИСиС" использовали материалы на основе дискретных углеродных волокон и на основе углеродных тканей, разработанные специалистами ПАО АК "Рубин". Исходные материалы различались по температуре финальной термической обработки и схемам армирования. Задачей исследователей было выяснить, как эти факторы влияют на сопротивление материала развитию и распространению трещин, и выбрать направления для дальнейшего совершенствования технологии.
"Тормозные системы обычно инспектируют не после каждого полета – так как это требует частичной разборки колес – а после некоторого установленного числа посадок. Авиаконструкции и используемые в них материалы должны обладать, в том числе, таким качеством, как "безопасность повреждения". Это значит, что если сразу после осмотра в материале тормозного диска образуется трещина, то она не должна до следующего осмотра вырасти настолько, чтобы вызвать разрушение в конструкции", – рассказал Андрей Степашкин РИА Новости.
При совмещении обоих типов армирования (например, при создании слоистого материала) можно существенно повысить устойчивость материала к трещинам в обоих направлениях и увеличить надежность и безопасность эксплуатации воздушных судов.
По его словам, испытания в НИТУ МИСиС показали, что материалы, армированные дискретными углеродными волокнами, лучше выдерживают распространение трещины поперек укладки волокна, а материалы, армированные углеродными тканями, – вдоль углеродного волокна.
"Чем надежнее материал, тем большие промежутки времени можно делать между осмотрами тормозных систем, что, соответственно, удешевляет эксплуатацию самолета и техническое обслуживание воздушных судов", – заявил Андрей Степашкин.
По итогам тестирования экспертами университета были разработаны рекомендации по повышению устойчивости к трещинам как существующих, так и разрабатываемых композиционных материалов для тормозных систем.