Scienziati della National University of Science and Technology (MISIS) hanno testato materiali compositi sperimentali per i freni degli aerei, sviluppato da PJSC Aviation Corporation "Rubin". Nuovi materiali, rinforzato da "tessuto in carbonio", " si sono rivelati molto più durevoli degli attuali analoghi. Come risultato dei test, gli scienziati hanno sviluppato raccomandazioni per migliorare la tenacità alla frattura dei materiali compositi esistenti e sviluppati per i sistemi di frenatura, che a lungo termine può migliorare l'affidabilità e la sicurezza del funzionamento degli aeromobili e ridurre i costi di manutenzione. L'articolo sulla ricerca è pubblicato su Ingegneria meccanica delle fratture .

L'impianto frenante di un moderno aereo passeggeri è un "pacchetto" di dischi freno fissi e rotanti all'interno della ruota. Quando il freno è inserito, pistoni speciali comprimono questo pacchetto, le superfici dei dischi entrano in contatto, e il processo di frenatura avviene per attrito. Nella maggior parte dei sistemi frenanti, i dischi di attrito sono realizzati in materiale composito carbonio-carbonio, che è altamente riscaldato quando sottoposto a carichi meccanici elevati.

I requisiti per la durata e le risorse operative di tali materiali sono in continuo aumento. Per esempio, due decenni fa, un set di dischi freno dell'aeromobile doveva resistere a 500 cicli di "decollo-atterraggio", e oggi questa cifra ha superato il 2000. Pertanto, lo sviluppo e la modifica di tali materiali compositi è impegnato in un gran numero di scienziati e aziende in tutto il mondo.

Team di scienziati del Centro di materiali compositi (NUST MISIS), guidato dal ricercatore senior Andrey Stepashkin su richiesta di PJSC Aviation Corporation "Rubin" ha studiato come la resistenza di vari tipi di materiali compositi dei sistemi frenanti cambia sotto l'influenza di carichi meccanici che cambiano periodicamente.

Come campioni sono stati utilizzati materiali sulla base di fibre di carbonio discrete ("TERMAR-ADF") e sulla base di tessuti di carbonio (campione sperimentale) sviluppati da specialisti di "Rubin". I materiali differivano nella temperatura del trattamento termico finale e del rinforzo. Il compito del team di scienziati di NUST MISIS è stato quello di scoprire come questi fattori influenzino la resistenza del materiale allo sviluppo e alla diffusione di crepe, e scegliere le aree per un ulteriore miglioramento della tecnologia.

"Vale la pena ricordare che il velivolo è un sistema di ingegneria molto complesso, il cui costo di funzionamento è molte volte superiore al costo della sua fabbricazione. Per garantire la sicurezza dei passeggeri, le attrezzature aeronautiche sono costantemente sottoposte a determinati tipi di ispezioni. In questo caso, Per esempio, i sistemi frenanti sono controllati non dopo ogni volo (in quanto richiede lo smontaggio parziale delle ruote), ma dopo un certo numero di atterraggi. Le strutture degli aeromobili e i materiali utilizzati in esse devono essere di qualità come la sicurezza contro i danni, tra l'altro. Ciò significa che se compare improvvisamente una crepa nel materiale subito dopo l'ispezione, non dovrebbe crescere fino alla prossima ispezione in modo da causare danni alla costruzione, " Commenta Andrey Stepashkin.

I test hanno dimostrato che i materiali, rinforzato con fibre di carbonio discrete, resistere meglio alla propagazione di una fessura trasversalmente all'impilamento delle fibre e dei materiali rinforzati da tessuti di carbonio, lungo la fibra di carbonio. Quando si combinano entrambi i tipi di rinforzo, Per esempio, quando si crea un materiale a strati, sarebbe possibile aumentare significativamente la resistenza alla fessurazione del materiale in entrambe le direzioni.

"Il materiale di attrito carbonio-carbonio "TERMAR-ADF-OS" è prodotto commercialmente da PJSC "Rubin" ed è utilizzato con successo nei freni di quasi tutti gli aerei russi (tranne quelli vecchi). Naturalmente, non c'è limite alla perfezione:sarebbe possibile aumentare il suo coefficiente di attrito e, forse, alcune altre caratteristiche. Ci stiamo lavorando, "dice Anatoliy Koenigfest, uno degli sviluppatori dei materiali TERMAR.

Più affidabile è il materiale, sono necessarie le ispezioni meno frequenti. Questo, rispettivamente, riduce i costi di esercizio e manutenzione degli aeromobili, che a sua volta può portare a una diminuzione del costo dei biglietti aerei.