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中航工业与西工大合作开发“碳陶飞机刹车功能复合材料”
来源:中国航空新闻网  2017-01-17 13:40:33
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原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=246&news_id=4316

  2017年1月9日,国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行,由西北工业大学与中航工业西安航空制动科技有限公司(简称:中航工业制动)联合申报的“碳陶飞机刹车功能复合材料的研制与应用”项目荣获国家技术发明二等奖,在国家科学技术奖励大会上受到表彰。

  关乎飞机起降安全的碳陶刹车盘受此大奖,实至名归。这项新型材料融合了粉末冶金刹车材料和碳/碳复合刹车材料的优点,具有重量轻、硬度高、刹车平稳、耐高温、耐腐蚀、环境适应性强和使用寿命长等优点,被公认为性能优异的新一代刹车材料。

  该项目是将中航工业制动的碳/碳刹车材料制备技术与西北工业大学的陶瓷基复合材料应用技术科学相结合,发明的一种领先世界的新型材料——“碳陶飞机刹车功能复合材料”,简称“碳陶刹车材料”。这是产学研合作取得的一项饱含“中国创造”智慧的自主技术创新硕果。

  其实,早在2008年中航工业制动用此材料制作的飞机刹车盘——“碳陶刹车盘”就在歼10某型飞机上实现了成功首飞。此后,碳陶刹车盘已成熟地应用在我国的舰载机、歼击机和运输机等10多种先进飞机上,使我国成为世界上第一个成功将碳陶刹车盘批量应用于飞机上的国家。

  从2005年双方开始合作到2008年碳陶刹车盘装机首飞成功,再到荣获2016年国家技术发明奖。作为产学研主体的中航工业制动和西北工业大学同甘共苦,玉汝与成,双方携手突破了世界制备技术的三大难题,形成了五个重大技术发明点,获得了19项国家专利。

  碳陶刹车材料,改写了刹车材料的历史,彰显了碳陶刹车技术领跑世界的中国力量。可谓制动一小步,中国技术进步一大步。

  品读飞机刹车盘从“跟跑”到“领跑”的内涵

 

  中国飞机刹车盘历史,是一部布满荆棘的辛酸史,更是一部漫长且艰苦的奋斗史。

  机轮刹车系统隶属于飞机起降系统,主要作用是承受飞机在地面的静动态载荷、冲击载荷、吸收刹车能量,并对飞机起飞、着陆、滑行、转弯、制动进行有效的控制。对于飞机来说,具有的极端重要性。欧、美、俄等航空工业强国,历来极为重视航空起降制动系统整体技术的发展,并对其技术和相关产品的出口严加管制。

  有关资料统计,飞机发生在飞机滑行和起降阶段的安全事故占飞机所有安全事故的60%以上。对飞机而言,每一次起飞降落,刹车系统的可靠性都是必须确保的第一安全项目。所以,作为刹车系统上起关键作用的刹车盘就显得尤为重要。

  截至目前,飞机刹车盘的制造材料发展经历了有机粘结剂刹车材料、粉末冶金刹车材料、碳/碳复合刹车材料和碳陶复合刹车材料四个阶段。其中有机粘结剂刹车材料是早期飞机使用的一种刹车材料,应用于飞机弯块式刹车上,刹车温度较低、寿命较短、起降架次少,目前已在飞机上基本淘汰。粉末冶金刹车材料在20世纪60年代发展起来,但存在高速摩擦系数低、高速制动力不足、刹车性能不稳定以及使用寿命低等问题。

  碳/碳复合刹车材料是20世纪70年代欧美发达国家率先使用的飞机刹车盘制作材料。它以碳纤维为增强体,以热解碳为基体的复合刹车材料。然而,这项技术长期以来一直被美、英、法三国牢牢地把持着。

  1972年,中航工业制动发现和瞄准了这一尖端技术,向国家申请立项研制。1977年,研制出国内第一套扇形片结构的航空碳刹车盘;1987年,碳刹车材料制备工艺和防氧化技术获得成功;1993年,碳/碳复合材料刹车制备技术获得国家发明专利;1994年,碳/碳复合材料防氧化技术获得国家发明专利;1998年,碳/碳刹车盘在歼10飞机上首飞成功;2003年,碳/碳刹车盘获得中国第一个TSOA技术标准批准书,并随着“新舟”60飞机飞出国门。

  至此,中航工业制动攻克了被国外长期封锁的碳/碳刹车材料技术难题,彻底打破了西方对此技术的垄断局面。

  有学者评价,如果没有碳/碳材料产业化的成功, 就没有今天中国机轮刹车材料领先世界的精“碳”一跃。碳/碳刹车盘最大的特点是对飞机减重效果十分显著。这对以“减轻飞机的每一克重量”为铁律的飞机制造而言,无疑是最大的利好。

  优秀者必然承受更多异样的目光。在中航工业制度跟踪攻关新技术的过程中,却遭一些所谓专家的反对,他们寻找各种理由批驳和质疑碳/碳刹车材料的种种不是。然而,当中航工业制动研制的碳/碳材料在国内大量军、民机上成功使用时,曾经的“反碳/碳派”专家,却想方设法地开始“临摹”这一新技术。以至于外界曾一度弥漫着碳/碳刹车技术来源不明的流言。

  现在,在事实与业绩面前,流言已经无影无踪。

  这么好的材料,为什么又要发展另一种新材料?因为飞机作业的环境复杂多变,不同的自然环境对刹车材料有不同的要求。碳/碳刹车盘的吸潮性强,在湿态环境会导致飞机刹车性能大幅度衰减,从而危及飞行安全。

  装备发展呼唤一种新型刹车材料的问世。

文章来源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=246&news_id=4316