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.
Источник
