为什么飞机轮能承受如此几千度的高温哪种结 [复制链接]

提到轮子，大家都会想到汽车车轮，火车车轮。这些轮子不但承载着汽车、火车行驶，更重要的是车轮中蕴含的刹车盘还承担着它们的启停，这一点对安全行驶异常重要。

毕竟一旦这些数吨甚至数百吨的钢铁巨兽以每小时近百公里的速度开动起来，会产生巨大的重力加速度，遇到情况若不及时刹车，后果不堪设想。

飞机尤其是质量庞大的运输机起降，机轮刹车盘能产生瞬时度的高温，在急刹的情况下甚至能够达到度。

飞机落地要承受巨大的压力和摩擦力

凭什么飞机轮能承受如此高温呢？

飞机在降落过程中主要依靠三种方式进行减速刹车。减速伞、发动机反推、机翼减速板和机轮刹车。而运输机由于机体庞大，一般不佩戴减速伞，多用发动机反推、机翼减速板和刹车盘刹车。

在刹车时，机翼减速板和发动机反推只能够抵消约30%的飞机前进能量，剩余的70%都要由机轮和刹车盘承受。在机轮刹车时，在高压力和高速滑行的摩擦力的作用下，刹车盘会产生约度-度的高温，在遇到特殊情况采取急刹的情况下能够产生瞬时温度度的高温，这样的温度足以融化钢铁。

但我们看到，每天都有大量运输机起降，但鲜有发生飞机机轮被高温融化变形，从而造成事故的情况出现。

机轮和刹车盘质量不过关极易造成航空事故

这是因为主流运输机都采用了刹车冷却风扇。所谓刹车冷却风扇，就是在飞机降落刹车的过程中，通过增加车轮中刹车盘周围的气流流动来进行空气降温，如同我们夏天天热扇扇子。

目前运输机使用刹车冷却风扇主要有两种方式。

第一种是运输机在返回地面停机后，地勤人员用外接刹车冷却风扇对飞机机轮和刹车盘进行降温，等于是给“躺下休息”的飞机机轮扇扇子。

外接刹车冷却风扇

第二种是在机轮上安装刹车冷却风扇，在飞机机轮和刹车盘工作时直接降温，等于是机轮一边工作一边“扇扇子”。

自带刹车冷却风扇

这两种方式各有优劣。

第一种外接式刹车冷却风扇的缺点是要耗费大量的人力物力和时间。因为飞机停稳后，地勤人员要将装载刹车冷却风扇的小车推到飞机机轮旁边，进行调试安装调试，冷却完毕后，为避免影响机场的调度，还要撤走，并且要有专门的仓库进行停放和维护该设备，耗时很长。

另外由于这种外接的刹车冷却风扇是飞机停稳后才进行工作的。自然而然的增加了飞机机轮和刹车盘承受高温的时间和温度，无法瞬时降温，这极大的增加了机轮的疲劳度和损耗度，降低了机轮的寿命。

飞机机轮维护是一件费时费力的事

但也有好处，那就是飞机机轮无需负重，降低了飞机整体的重量的建造难度，飞机能够有着更大的有效载荷。

第二种的优缺点与第一种正好相反，机轮中安装刹车冷却风扇能够瞬时降温，使得飞机机轮和刹车盘的瞬时温度不会过高，降低了疲劳度和损耗度，增加了飞机机轮的寿命。缺点是结构复杂，增加了飞机的死重。

飞机机轮降落时的摩擦产生的烟雾

那么哪种结构更好呢？

事实上这要根据飞机的种类不同来视情况而定。比如作为运输机，内装的刹车冷却风扇则是目前主流的做法。原因是运输机起飞重量大，比如我国的运-20，起飞重量超过吨，而美*的C-5“银河”运输机更是超过吨。如此巨大的起飞重量下，在机轮上安装刹车冷却风扇，增加的重量并不会对整个飞机的载重和飞行性能产生多大影响。

C-5“银河”运输机巨大的身躯

而作为重量较轻的战斗机来说，在机轮上安装刹车冷却风扇则并不现实。一来战斗机的机轮普遍小于运输机，很难有空间去安装刹车冷却风扇。二来战斗机追求高速度、高机动，对载荷有严格的要求，机轮安装刹车冷却风扇，对本就载荷量不大的战斗机的作战性能、飞行性能、飞行速度乃至载弹量都会产生不小的负面影响。

战斗机更追求空中机动和速度

那么战斗机和那些没有安装刹车冷却风扇的运输机的机轮是如何承受数千度的刹车高温的呢？

这就要说到机轮和刹车盘的制造材料。早期的运输机和几乎所有飞机的机轮采用的都是特种钢刹车。虽然也能够承受度的高温，但是随着刹车压力和温度的升高，磨损率会成正比直线上升。故而钢刹车材质的寿命短，损耗大。

刹车盘材质是决定刹车性能的重要因素

但是随着材料学的进步，目前国外发达国家研制出了先进的碳刹车。所谓碳刹车，就是机轮和刹车盘采用碳材质。碳材质下的刹车盘具有导热性好、耐热性高、膨胀系数小、抗震能力强的诸多特点，能够在不进行刹车冷却的情况下多次承受度，甚至是极端度的高温而不变形膨胀和损耗，是飞机机机轮和刹车盘的理想材料。

碳刹车在高温和损耗的比值并非正相关

我国的年首飞的J-10第三代战斗机便采用了碳刹车盘，打破了国外的技术垄断，并且还在年获得了中国第一个TSOA技术标准批准书。另外，随着我国该项技术的成熟，还出口到国外，为空客和波音的多型客机提供刹车盘，实现了创汇，也省去了巨额进口国外刹车盘的资金。

J-10的意义绝非自主建造一架第三代战斗机那么简单

可以说，大型运输机看起来又大又笨，但实际上在包括机轮和刹车盘在内的每个小细节上都有着它独特的设计智慧，这样才能使得数百吨的钢铁巨兽可以自由的起降，这十分考验一个国家的科研能力和科技研发水平，是综合国力的象征。