Disco dei freni degli aerei

Il disco dei freni per aerei Semicorex non è grande, ma è uno dei componenti essenziali dell'aereo, lo stesso è importante per il motore "cuore" e il controller di volo "cervello". Come il principio del freno dell'auto, solo la resistenza al calore dei freni dell'aereo richiede una resistenza maggiore e in genere utilizza un sistema di frenatura multidisco. ILfrenisulle ruote forniscono la maggior parte dell'effetto di decelerazione, convertendo l'enorme energia cinetica dell'aereo nell'energia interna del disco dei freni dell'aereo. Quando l'aereo incontra un'emergenza durante il rullaggio ad alta velocità e deve interrompere il decollo, la frenata di emergenza sottopone i dischi dei freni a test ancora più severi, facendoli riscaldare rapidamente fino a raggiungere uno stato rovente.

Sembra semplice, ma in realtà è piuttosto complesso. Poiché gli aerei atterrano ad alta velocità, contengono enormi quantità di energia. Secondo la legge di conservazione dell'energia, l'aereo deve fare affidamento su invertitori di spinta e sistemi di frenatura per assorbire questa enorme energia (anche la resistenza aerodinamica aiuta) per fermare l'aereo. Durante il processo di attrito, il disco dei freni dell'aereo converte la maggior parte dell'energia cinetica dell'aereo in energia termica; pertanto, la temperatura operativa del

Sembra semplice, ma in realtà è piuttosto complesso. Poiché gli aerei atterrano ad alta velocità, contengono enormi quantità di energia. Secondo la legge di conservazione dell'energia, l'aereo deve fare affidamento su invertitori di spinta e sistemi di frenatura per assorbire questa enorme energia (anche la resistenza aerodinamica aiuta) per fermare l'aereo. Durante il processo di attrito, il disco dei freni dell'aereo converte la maggior parte dell'energia cinetica dell'aereo in energia termica; pertanto, la temperatura operativa deldischi frenoè di almeno diverse centinaia di gradi Celsius.

Inoltre, i sistemi frenanti degli aerei sono progettati per tenere conto di molte circostanze impreviste che possono verificarsi durante il funzionamento, ponendo requisiti ancora più elevati aldischi freno. Ad esempio, cosa succede se un aereo incontra una situazione improvvisa mentre rulla ad alta velocità sulla pista preparandosi al decollo e deve interrompere il decollo? Oppure cosa succede se un aereo scopre un malfunzionamento del sistema subito dopo il decollo e deve rientrare, ma in quel momento i flap e gli slat non possono aprirsi completamente? In queste circostanze impreviste, il disco dei freni dell'aereo deve assorbire molta più energia rispetto a un normale atterraggio.

I materiali utilizzati per produrre i dischi dei freni degli aerei devono resistere sia all'attrito che alle alte temperature. Quale materiale può soddisfare questi requisiti? La risposta sono i materiali compositi carbonio-carbonio. I primi aerei utilizzavano dischi freno in acciaio metallurgico alle polveri, che presentavano inconvenienti come peso elevato, scarse prestazioni alle alte temperature e durata di vita breve. In confronto, i dischi freno in composito di carbonio/carbonio offrono prestazioni superiori e sono più leggeri del 40% rispetto ai dischi freno in acciaio (per aerei di grandi dimensioni con più ruote, questo si traduce in una riduzione di peso di centinaia di chilogrammi o addirittura tonnellate), ottenendo così un’applicazione diffusa.

Materiali compositi carbonio/carboniosono materiali compositi composti da fibra di carbonio come scheletro e carbonio come matrice. Le fibre di carbonio possono avere la forma di una struttura tridimensionale continua o di fibre corte tagliate distribuite in modo casuale; la matrice carboniosa è ottenuta mediante impregnazione di resina o carbonizzazione della pece, oppure mediante pirolisi e deposizione di gas idrocarburici (come gas naturale o propano).

Dopo decenni di ricerca, i materiali compositi carbonio/carbonio prodotti mediante processi moderni hanno acquisito caratteristiche quali elevata resistenza specifica, elevato modulo specifico, resistenza alle alte temperature ed eccellenti proprietà di attrito e usura, che possono ben soddisfare i requisiti prestazionali completi dei materiali aerospaziali in condizioni di alta temperatura e alta velocità.