Disco de frenos de avión

El disco de freno de avión Semicorex no es grande, pero es uno de los componentes esenciales en el avión, lo mismo es importante con el motor "corazón" y el controlador de vuelo "cerebro". Al igual que el principio del freno de un automóvil, solo que la resistencia al calor de los frenos de los aviones requiere mayor y, por lo general, utiliza un sistema de frenos multidisco. Elfrenosen las ruedas proporcionan la mayor parte del efecto de desaceleración, convirtiendo la enorme energía cinética del avión en energía interna del disco de freno del avión. Cuando el avión se encuentra con una emergencia durante el rodaje a alta velocidad y necesita abortar el despegue, el frenado de emergencia somete a los discos de freno a pruebas aún más severas, provocando que se calienten rápidamente hasta un estado al rojo vivo.

Los sistemas de frenado de las aeronaves (excepto el Boeing 787) generalmente emplean tecnología de frenado hidráulico. El motor acciona una bomba hidráulica, que convierte la baja presión en alta presión y transmite esta presión a los actuadores de freno a través de líneas hidráulicas. Los actuadores de freno empujan y presionan contra el disco de freno del avión, y la fricción entre los discos proporciona un par para evitar que las ruedas giren, reduciendo así la velocidad de despegue del avión.

Esto suena simple, pero en realidad es bastante complejo. Como los aviones aterrizan a altas velocidades, contienen enormes cantidades de energía. Según la ley de conservación de la energía, el avión necesita depender de inversores de empuje y sistemas de frenado para absorber esta enorme energía (la resistencia aerodinámica también ayuda) para detener el avión. Durante el proceso de fricción, el disco de freno del avión convierte la mayor parte de la energía cinética del avión en energía térmica; por lo tanto, la temperatura de funcionamiento deldiscos de frenoes de al menos varios cientos de grados Celsius.

Además, los sistemas de frenado de las aeronaves están diseñados para tener en cuenta muchas circunstancias imprevistas que pueden ocurrir durante la operación, lo que impone exigencias aún mayores aldiscos de freno. Por ejemplo, ¿qué pasa si un avión se encuentra con una situación repentina mientras rueda a alta velocidad en la pista preparándose para el despegue y necesita abortar el despegue? ¿O qué pasa si un avión descubre un mal funcionamiento del sistema poco después del despegue y necesita regresar, pero los flaps y slats no pueden desplegarse completamente en ese momento? En caso de estas circunstancias imprevistas, el disco de freno del avión necesita absorber mucha más energía que durante un aterrizaje normal.

Los materiales utilizados para fabricar los discos de freno de los aviones deben resistir tanto la fricción como las altas temperaturas. ¿Qué material puede cumplir estos requisitos? La respuesta son los materiales compuestos de carbono y carbono. Los primeros aviones utilizaban discos de freno de acero pulvimetalúrgico, que presentaban inconvenientes como peso elevado, rendimiento deficiente a altas temperaturas y vida útil corta. En comparación, los discos de freno compuestos de carbono/carbono ofrecen un rendimiento superior y son un 40% más ligeros que los discos de freno de acero (para aviones grandes con múltiples ruedas, esto se traduce en cientos de kilogramos o incluso toneladas de reducción de peso), ganando así una aplicación generalizada.

Materiales compuestos de carbono/carbonoSon materiales compuestos compuestos por fibra de carbono como esqueleto y carbono como matriz. Las fibras de carbono pueden estar en forma de una estructura tridimensional continua o de fibras cortadas cortas distribuidas aleatoriamente; la matriz de carbono se obtiene impregnando resina o carbonizando brea, o mediante pirólisis y deposición de gases hidrocarbonados (como gas natural o propano).

Después de décadas de investigación, los materiales compuestos de carbono/carbono producidos mediante procesos modernos han adquirido características como alta resistencia específica, alto módulo específico, resistencia a altas temperaturas y excelentes propiedades de fricción y desgaste, que pueden cumplir con los requisitos integrales de rendimiento de los materiales aeroespaciales en condiciones de alta temperatura y alta velocidad.