Científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología (MISIS) han probado materiales compuestos experimentales para frenos de aviones, desarrollado por PJSC Aviation Corporation "Rubin". Nuevos materiales, reforzado con tejido de carbono, "han resultado ser mucho más duraderos que los análogos actuales. Como resultado de las pruebas, los científicos desarrollaron recomendaciones para mejorar la tenacidad a la fractura de materiales compuestos existentes y desarrollados para sistemas de frenado, que a largo plazo puede mejorar la confiabilidad y seguridad de la operación de las aeronaves y reducir los costos de mantenimiento. El artículo sobre la investigación se publica en Ingeniería mecánica de fracturas .

El sistema de frenado de un avión de pasajeros moderno es un "paquete" de discos de freno fijos y giratorios dentro de la rueda. Cuando se activa el freno, pistones especiales comprimen este paquete, las superficies de los discos entran en contacto, y el proceso de frenado se produce debido a la fricción. En la mayoría de los sistemas de frenos, los discos de fricción están hechos de material compuesto carbono-carbono, que se calienta mucho cuando se somete a altas cargas mecánicas.

Los requisitos de durabilidad y recursos operativos de dichos materiales aumentan continuamente. Por ejemplo, hace dos décadas, un juego de discos de freno de la aeronave tenía que soportar 500 ciclos de "despegue-aterrizaje", y hoy esta cifra ha superado los 2000. Por lo tanto, el desarrollo y la modificación de dichos materiales compuestos está involucrado en un gran número de científicos y empresas de todo el mundo.

Equipo de científicos del Centro de Materiales Compuestos (NUST MISIS), dirigido por el investigador principal Andrey Stepashkin a pedido de PJSC Aviation Corporation "Rubin" investigó cómo cambia la resistencia de varios tipos de materiales compuestos de los sistemas de frenos bajo la influencia de cargas mecánicas que cambian periódicamente.

Se utilizaron como muestras materiales a base de fibras de carbono discretas ("TERMAR-ADF") y a base de tejidos de carbono (muestra experimental) desarrollados por especialistas de "Rubin". Los materiales diferían en la temperatura del tratamiento térmico final y el refuerzo. La tarea del equipo de científicos de NUST MISIS fue averiguar cómo estos factores afectan la resistencia del material al desarrollo y propagación de grietas, y elegir áreas para una mayor mejora de la tecnología.

"Vale la pena recordar que la aeronave es un sistema de ingeniería muy complejo, cuyo costo de operación es muchas veces mayor que el costo de fabricación. Para garantizar la seguridad de los pasajeros, El equipo de aviación se somete constantemente a determinados tipos de inspecciones. En este caso, por ejemplo, los sistemas de frenos no se inspeccionan después de cada vuelo (ya que requiere el desmontaje parcial de las ruedas), pero después de un cierto número de aterrizajes. Las estructuras de las aeronaves y los materiales utilizados en ellas deben ser de calidad tal como seguridad contra daños, entre otras cosas. Esto significa que si aparece repentinamente una grieta en el material inmediatamente después de la inspección, no debe crecer hasta la próxima inspección para causar daños a la construcción, "Comenta Andrey Stepashkin.

Las pruebas mostraron que los materiales, reforzado con fibras de carbono discretas, resistir mejor la propagación de una grieta transversalmente al apilamiento de las fibras y materiales reforzados con tejidos de carbono, a lo largo de la fibra de carbono. Al combinar ambos tipos de refuerzo, por ejemplo, al crear un material en capas, sería posible aumentar significativamente la resistencia al agrietamiento del material en ambas direcciones.

El "material de fricción carbono-carbono" TERMAR-ADF-OS "es producido comercialmente por PJSC" Rubin "y se utiliza con éxito en los frenos de casi todos los aviones rusos (excepto los antiguos). Por supuesto, no hay límite para la perfección:sería posible aumentar su coeficiente de fricción y, quizás, algunas otras características. Estamos trabajando en ello, "dice Anatoliy Koenigfest, uno de los desarrolladores de materiales TERMAR.

Cuanto más fiable sea el material, son necesarias las inspecciones menos frecuentes. Esta, respectivamente, reduce el costo de operación y mantenimiento de aeronaves, lo que a su vez puede conducir a una disminución en el costo de los pasajes aéreos.