Lentokoneen jarrulevy

Semicorex-lentokoneen jarrulevy ei ole iso, mutta se on yksi lentokoneen olennaisista komponenteista, se on yhtä tärkeä "sydän"-moottorin ja "aivojen" lennonohjaimen kanssa. Auton jarrun periaatteen mukaisesti vain lentokoneen jarrujen lämmönkestävyys vaatii korkeampaa ja tyypillisesti se käyttää monilevyjarrujärjestelmää. Thejarrutpyörillä tuottavat suurimman osan hidastusvaikutuksesta muuttaen lentokoneen valtavan kineettisen energian lentokoneen jarrulevyn sisäiseksi energiaksi. Kun lentokone joutuu hätätilanteeseen nopean rullauksen aikana ja joutuu keskeyttämään lentoonlähdön, hätäjarrutus asettaa jarrulevyt vielä ankarampaan koetukseen, jolloin ne kuumenevat nopeasti kuumaan tilaan.

Lentokoneen jarrujärjestelmät (paitsi Boeing 787) käyttävät yleensä hydraulista jarrutekniikkaa. Moottori käyttää hydraulipumppua, joka muuntaa matalan paineen korkeaksi paineeksi ja välittää tämän paineen hydrauliletkujen kautta jarrun toimilaitteille. Jarrutoimilaitteet painavat ja painavat lentokoneen jarrulevyä, ja levyjen välinen kitka muodostaa vääntömomentin, joka estää pyörien vierimisen, mikä vähentää lentokoneen nousunopeutta.

Tämä kuulostaa yksinkertaiselta, mutta itse asiassa se on melko monimutkaista. Koska lentokoneet laskeutuvat suurilla nopeuksilla, ne sisältävät valtavia määriä energiaa. Energian säilymislain mukaan lentokoneen on käytettävä työntövoiman suunnanvaihtolaitteita ja jarrujärjestelmiä absorboidakseen tämän valtavan energian (aerodynaaminen vastus auttaa myös) lentokoneen pysäyttämiseksi. Kitkaprosessin aikana lentokoneen jarrulevy muuttaa suurimman osan lentokoneen liike-energiasta lämpöenergiaksi; siksi laitteen käyttölämpötilajarrulevyton vähintään useita satoja celsiusasteita.

Lisäksi lentokoneen jarrujärjestelmät on suunniteltu ottamaan huomioon monet odottamattomat olosuhteet, joita voi esiintyä käytön aikana, mikä asettaa entistä korkeampia vaatimuksiajarrulevyt. Entä jos lentokone esimerkiksi kohtaa äkillisen tilanteen rullaessaan suurella nopeudella kiitotiellä lentoonlähtöä valmistautuessaan ja joutuu keskeyttämään lentoonlähdön? Tai entä jos lentokone havaitsee järjestelmävian pian lentoonlähdön jälkeen ja sen on palattava, mutta läpät ja säleet eivät voi avautua täysin tässä vaiheessa? Näissä odottamattomissa olosuhteissa lentokoneen jarrulevyn on imettävä huomattavasti enemmän energiaa kuin normaalissa laskussa.

Lentokoneen jarrulevyjen valmistukseen käytettyjen materiaalien on kestettävä sekä kitkaa että korkeita lämpötiloja. Mikä materiaali voi täyttää nämä vaatimukset? Vastaus on hiili-hiilikomposiittimateriaalit. Varhaisissa lentokoneissa käytettiin jauhemetallurgisia teräsjarrulevyjä, jotka kärsivät haitoista, kuten raskas paino, huono suorituskyky korkeissa lämpötiloissa ja lyhyt käyttöikä. Vertailun vuoksi hiili/hiilikomposiittijarrulevyt tarjoavat erinomaisen suorituskyvyn ja ovat 40 % kevyempiä kuin teräksiset jarrulevyt (suurissa lentokoneissa, joissa on useita pyöriä, tämä merkitsee satojen kilojen tai jopa tonnejen painonpudotusta), mikä on saavuttanut laajan käytön.

Hiili/hiilikomposiittimateriaalitovat komposiittimateriaaleja, jotka koostuvat hiilikuidusta rungona ja hiilestä matriisina. Hiilikuidut voivat olla jatkuvan kolmiulotteisen kehyksen tai satunnaisesti jakautuneiden lyhyiden katkokuitujen muodossa; hiilimatriisi saadaan kyllästämällä hartsia tai karbonointipikeä tai pyrolyysillä ja pinnoittamalla hiilivetykaasuja (kuten maakaasua tai propaania).

Vuosikymmeniä kestäneen tutkimuksen jälkeen nykyaikaisilla prosesseilla tuotetut hiili/hiili-komposiittimateriaalit ovat saavuttaneet ominaisuuksia, kuten korkea ominaislujuus, korkea ominaismoduuli, korkea lämpötilankesto sekä erinomaiset kitka- ja kulumisominaisuudet, jotka voivat täyttää ilmailu-avaruusmateriaalien kattavat suorituskykyvaatimukset korkeissa lämpötiloissa ja suurissa nopeuksissa.