Выявление факторов повышенного износа фрикционных углерод-углеродных материалов на режимах рулений самолетов

В исследовании сопоставлялись свойства углерод-углеродных композитов, применяемых в авиационных тормозах. Рассматривались композиты на основе графитированных и карбонизованных волокон и матриц из каменноугольного пека и на основе пироуглерода. Фрикционные испытания проводились на полноразмерных тормозных дисках (трёхдисковый стенд) и на модельных образцах (испытательная машина УМТ-2168). Обнаружен значительный рост износа композитов на основе пироуглеродной матрицы при рулёжных торможениях в интервале температур 50—250 °С. Износ композитов на основе пековой матрицы не зависел от температуры на поверхности трения. Обнаружено, что «третье тело» композитов на базе пироуглерода имеет более грубую структуру с различимыми отдельными абразивными частицами; его твёрдость более чем в два раза выше твёрдости «третьего тела» композитов на пековой матрице. Приведено распределение пор по размерам для композитов на разных матрицах, показана разница в количестве и размерах дефектов структуры. Обоснована разница в износе материалов при рулёжных торможениях. Отмечено, что с увеличением степени анизотропии пековой матрицы износ материала снижается. Измерен износ на режимах рулёжных торможениях образцов с гибридной матрицей, имеющих разное соотношение каменноугольного пека и пироуглерода. Углерод-углеродные композиты, содержащие 45 и более процентов пековой составляющей в матрице имеют стабильный пониженный износ на рулёжных торможениях вне зависимости от схемы армирования. Показана возможность снижения износа при рулёжных торможениях композитов на пироуплотненных матрицах путём модификации матрицы пеком.

1. G. Di Santo. Proper Operation of Carbon Brakes // Airbus Flight Operations Support 11th Performance and Operations Conference. URL: /https://studylib.net/doc/18367730/proper-operation-of-carbon-brakes—guy-di-santo (дата обращения 27.06.2023)

2. Hoshino S., Tadokoro C., and Sasaki S. Effect of Surface Texturing on Friction Transition of C/C Composite Material // Tribology Online. — 2016 (11), no. 2, 426—431

3. Hutton T.J., Johnson D., and McEnaney B. Ef-fects of Fibre Orientation on the Tribology of a Model Carbon–Carbon Composite // Wear. — 2001 (246), 647—655

4. Wu S., Liu Y., Ge Y., et al. Structural Transfor-mation of Carbon/Carbon Composites for Aircraft Brake Pairs in the Braking Process // Tribology In-ternational. — 2016 (102), 497—506

5. Патент RU 2744923. — 2021 / В.В. Кулаков, Д.С. Шмелев, А.К. Голубков и др.

6. Методические указания: Методы экспери-ментальной оценки фрикционной совмести-мости материалов трущихся сопряжений. РД 50-662-88. — 1988

7. Jortner J. Macroporosity and Interface Cracking in Multi-Directional Carbon-Carbon // Carbon. — 1986 (24), no. 5, 603—613

8. Малкин А.И. Закономерности и механизмы эф-фекта Ребиндера // Коллоидный журнал. — 2012 (74), № 2, 239—256

9. Шпенев А.Г., Муравьева Т.И., Шкалей И.В. и др. Влияние поверхностной пленки (третьего тела) на процесс трения и изнашивания угле-родных волокнистых композитов // Поверх-ность. Рентгеновсвкие, синхотронные и нейтронные исследования. — 2022, № 6, 90—95

10. Hao M., Luo R., Hou Zh., et al. Effect of Fiber-Types on the Braking Performances of Car-bon/Carbon Composites // Wear. — 2014 (319), 145—149