飞机刹车系统的核心部件是由动盘、静盘、压力盘和推力盘组成的刹车组件。以空客A320系列飞机为例,一架飞机共四个主轮,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。
无论什么材料的刹车盘,在频繁的刹车中总会磨损和氧化,作为最重要的飞机系统,刹车组件的可靠性直接关系到飞行安全,所以当刹车盘的磨损达到一定程度时需要及时更换,传统的金属刹车盘由于在热导率、比热容度、热膨胀系数、耐烧灼性和抗氧化等方面的问题已经基本被淘汰,目前全世界范围的飞机已基本使用上述化学和物理性质更加优异的碳刹车盘。
据了解,A320系列飞机的刹车盘由法国赛峰公司旗下的梅西埃公司(Messier-Bugatti-Dowty)制造,单个刹车组件报价达到约近7万美元(约合人民币45.6万元)。A320系列飞机有4套刹车组件,也就是28万美元(约合人民币182.4万元)。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,虽然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,但是动不动就几十万一套的价格依然是飞机运营成本里不可忽略的一项。
根据空客公司对37个航空公司一次抽样调查,A320系列飞机刹车组件的平均使用寿命为1718至3573次飞行循环,平均使用寿命为2340次飞行循环。据统计,一次飞行循环的刹车次数因发动机型号、机场和刹车习惯的不同而差异巨大,少到五六次,多则可能达到十五六次左右,若以一次飞行循环平均刹车10次为标准。根据空客的刹车寿命调查数据,A320系列飞机每次刹车的成本大约是51至106元,平均78元,重型机由于主轮达到8至12个,成本就是这个数字的2到3倍,即100到300元之间。
轻轻一脚,一百没了!还真是不查知道,一查吓一跳,多踩两脚,就够小型轿车加满一箱油了。
于是如何增加刹车组件的寿命一直是各大航空公司和飞机制造商的研究课题,根据研究结果,飞行员的使用习惯主导了刹车盘寿命的主要因素,其次才是外部环境因素,而使用习惯中,刹车次数、刹车时机、反推和扰流板的使用方法对刹车寿命的影响最为明显。
在我国某航空公司的机组使用手册中有这么一段话:“刹车的磨损与刹车的次数和刹车温度有关,而与刹车压力或刹车时间无关。最大刹车磨损对应的温度值因刹车片生产厂商的不同而不同。因此,要减小刹车片磨损飞行员所能做的就是减少刹车的使用次数。”很简短的一段话,但是已经说明了减少刹车次数而不是减轻刹车力度才是最佳延长刹车盘寿命的方法。
此外,由于刹车的磨损率与温度是非线性关系,最佳使用温度在50至80摄氏度之间,400摄氏度以上呈加速上升趋势,于是避免在低温和高温阶段频繁使用刹车也是很好的方法,值得注意的是飞机在起飞前的冷机状态下同样是避免多次刹车的重要阶段。
根据相关统计,目前国内航空公司的刹车组件的使用周期大约在2200个飞行循环左右,较国际平均水平依旧有一定的差距。而如上所述,机组对刹车的使用方法对刹车组件的平均寿命起着关键的作用。在新的刹车装置技术出现之前,目前能做得的无外乎在保障安全的前提下减少刹车次数,合理掌握刹车时机,尽可能使用最大反推这几点。延长刹车组件使用寿命节约的成本不只为航空公司,也是为了这个地球,为了人类自己。
(图文来源:中国商飞公司新闻中心《大飞机报》2016年第7期,文/首都航空机长 金靓,图/网络)



