飛行機ブレーキの決定版ガイド：飛行機が減速する方法（空中および地上）-HighSkyFlying

飛行機が飛ぶことができることは十分に驚くべきことです。しかし、重力を破って、空を滑空する飛行機を得ることは十分ではありません。どのようにしてこれらの巨大な塊の金属をこのような高速で移動させて、休息状態に戻すのですか？これは、飛行機の初期の設計者が直面していた正確な質問でした。初期の航空機のほとんどはブレーキシステムを持っていませんでしたが、この作業を達成するためのアプローチは長年にわたって大幅に変更され

あなたの車のブレーキと比較すると、飛行機のブレーキはより複雑で、はるかに重い形をしています。今日、飛行機にはディスクブレーキ、エアブレーキ、スラストリバーサ、その他のタイプのブレーキシステムの強化など、さまざまなブレーキシステムが装備されています。しかし、一般的に、これらのブレーキは、空気ブレーキと着陸ブレーキの2つのグループに分類することができます。

本質的に、空気ブレーキは航空機の空中速度を低下させるために使用されます。これは彼らが同様にスピードブレーキと呼ばれる理由です。空気ブレーキは、揚力に大きな影響を与えることなく抗力を増加させる方法で開くことによって飛行機を減速させる。彼らはまた、着陸の過程でアプローチの平面の角度を増加させるために使用することができます。

逆に、着陸ブレーキには、地上および地上に接近しているときの飛行機の速度を低下させるために関与するすべての異なるブレーキが含まれています。着陸ブレーキは航空機を休ませる必要があるため、揚力を減らして抗力を高める必要があります。ディスクブレーキは、ランディングブレーキシステムの主要な構成要素です。したがって、それらはこの記事の多くのセクションの主な焦点になります。

飛行機ブレーキの歴史

最初に設計された飛行機にはブレーキシステムが含まれていませんでした。明らかな質問がポップアップ表示されます。これらの航空機がブレーキを持っていなかった場合、彼らはどのように着陸しましたか？

興味深いことに、パイロットは他のいくつかの要因に依存しなければならなかった。ブレーキの代わりに、彼らは航空機の低速、柔らかい飛行場の表面、および摩擦に依存していました。しかし、飛行機の重量とサイズが増加し、航空技術が長年にわたって改善されたため、これらはもはや十分ではありませんでした。

第一次世界大戦後、最初のブレーキシステムは航空機での使用のために設計されました。航空機で使用されるブレーキの最初のタイプは、ドローグパラシュートです。ドローグパラシュートは、航空機を遅くするために着陸する直前に展開される飛行機の後部に取り付けられたパラシュートです。ドログ・パラシュートは、1912年にロシアのグレブ・コテルニコフ(Gleb Kotelnikov)によって発明された。しかし、彼らは1937年まで航空で完全に使用されるようになりませんでした。

一般的な飛行機に早期に入学した航空機ブレーキのもう一つのタイプは、エアブレーキシステムです。しかし、当時、それらは主にコックピットのレバーによって手動で制御される単純なフラップの形をしていました。以下はディスクブレーキであった。

ディスクブレーキは1890年代にイギリスで初めて開発されましたが、以前は自動車や鉄道旅客列車にのみ使用されていました。ディスクブレーキが航空で最初に使用されたのは、第二次世界大戦の直前までではありませんでした。それ以来、航空機のブレーキシステムは、マルチディスク鋼ブレーキから、より高度な電気ブレーキシステムに発展してきました。

航空機ブレーキの種類

今日の航空では、ほとんどの航空機は主にディスクブレーキを使用しています。通常、ディスクブレーキシステムでは、ディスクは回転車輪アセンブリとともに回転します。ブレーキが適用されるとき、静止したカリパスはディスクに対して摩擦を引き起こすことによってこのディスクの回転動きに抵抗する。ディスクブレーキシステムの複雑さと設計は、多くの場合、航空機の重量、サイズ、および着陸速度に依存します。航空機で使用されるディスクブレーキの最も一般的なタイプは、シングル、デュアル、および複数のディスクブレーキです。

シングルディスクブレーキ

シングルディスクは、通常、小型軽量航空機を効果的にブレーキするのに十分です。このディスクは、航空機の車輪のそれぞれにキーまたはボルトで固定されています。平面をブレーキするためには、摩擦は着陸装置のフランジに付す非回転キャリパーを使用してディスクの両側に加えられる。キャリパーの動きは、内部のピストンによって開始されます。これらのピストンは、油圧圧力の下で、ブレーキが加えられるとき回転ディスクに対してブレーキパッドかライニングを強制する。

シングルディスクブレーキは、フローティングディスクブレーキまたは固定ディスクブレーキのいずれかです。フローティングディスクブレーキと固定ディスクブレーキの主な違いは、フローティングディスクブレーキでブレーキパッドを押すと、キャリパーが反対側のパッドがディスクに触れるように移動することです。しかし、固定ディスクブレーキでは、ディスクの両側のピストンが同時に移動してパッドをディスクに押し付けます。

デュアルディスクブレーキ

大型航空機では、シングルディスクブレーキは、飛行機を停止または減速させるために必要な十分な量の制動摩擦を生このような航空機では、デュアルディスクブレーキがよく使用されます。デュアルディスクブレーキでは、二つのディスクは、一つの代わりにホイールにキー付けされています。二つのディスクの間に配置された両側にライニングとセンターキャリアがあります。ブレーキが適用されるたびに、これらのライニングは各ディスクに接触します。

マルチディスクブレーキ

最大かつ最も重い航空機には、マルチディスクブレーキの使用が必要です。これらのタイプのブレーキは頑丈な目的のために造られる。それらは力ブレーキ制御弁または力の倍力のマスターシリンダーのような機械部品によって使用される。

マルチディスクブレーキは、トルクチューブタイプのユニットに似た拡張ベアリングキャリアを使用しています。このキャリアは車軸フランジにボルトで固定され、異なったブレーキ部品にサポートを提供する。これらの部品は鋼鉄および銅または青銅めっきされたディスクの環状シリンダーおよびピストン、交替、裏板およびblackplateの保持器を含んでいる。

軸受キャリアは固定子に接続されており、固定子は鋼製であり、回転車輪には銅または青銅メッキのディスクがあり、それにキーが付けられています。固定子および回転子の全集合は油圧圧力がピストンに加えられるとき圧縮されます。最終結果はそれから車輪の回転の速度を減らす多量の熱および摩擦の生産である。

エアブレーキとスラストリバーサ

ディスクブレーキの他に、航空機用ブレーキにはエアブレーキとスラストリバーサがあります。前述したように、空気ブレーキは、飛行機の空中に作用する抗力を増加させるために使用される。抗力を増加させることによって、空気ブレーキが飛行機の対気速度を低下させるために使用される。空気ブレーキの最も一般的なタイプは、リフトダンパーとフラップです。

リフトダンパー

スラストリバーサは、航空機のエンジンによって発生した推力を一時的に転用して、航空機の前方移動に対抗するように飛行機を減速させます。スラストリバーサは、飛行機がすでに地面にあるときによく使用されます。彼らはブレーキの摩耗を減らし、着陸距離を短くするのに役立ちます。

スラストリバーサー

航空機のブレーキはどのように機能しますか？

このセクションでは、主に最新の航空機で最も一般的なタイプのブレーキであるディスクブレーキの動作原理に焦点を当てます。私達が今知っているように、ディスクブレーキは作用するためにブレーキの中の回転および静止したディスク間の摩擦に左右される。ディスクブレーキシステムは、自動ブレーキシステムを介して、またはパイロットがフットペダルを押し下げることによって開始されます。

ブレーキが開始信号を受信すると、ブレーキ内のアクチュエータがピストンを移動させ、ディスクを一緒に圧迫します。摩擦力はそれから車輪の回転の速度を減らすプロセスでこれによって発生する。このプロセスの間に、ディスク間の摩擦は熱エネルギーに航空機の運動エネルギーを変える。

航空機のブレーキは、多くの場合、1800℃を超えることができる膨大な量の熱を吸収します。ブレーキが適用されるたびに、ディスク材料は、関与する過剰な摩擦力のために多くの消耗を経験する。いくつかのアプリケーション（典型的には数百）の後、ディスクは薄くなり始めます。このため、定期的なメンテナンス間隔の後に交換が必要になることがよくあります。

飛行機のブレーキはどのような材料で作られていますか？

非常に長い間、航空機のブレーキの大部分は鋼製でした。ベリリウムが航空機のブレーキ材料として導入されたのは1963年までではありませんでした。ベリリウムの使用は、しかし、独自のコストで来ました。ベリリウムは航空機のブレーキ設計において重要な考慮事項である非常に改善された熱特性を提供したが、酸化ベリリウムの毒性のために材料を扱うことも困難であった。

今日、現代の民間航空機はカーボンブレーキを使用しています。カーボンブレーキは1980年代に広く受け入れられるようになり、多くの指標で一般的に良好な性能を発揮しています。例えば、グラファイトマトリックス中の炭素繊維から作られた炭素ブレーキは、より軽く、より安定した熱的に、より速く冷却され、より良いエネルギーを吸収することができる。

炭素の比熱が高いため、炭素ブレーキの重量は常に鋼ブレーキよりも少なくなります。カーボンにまた鋼鉄より低い熱拡張、より高い熱衝撃の抵抗およびより高い温度の限界があります。鋼鉄およびベリリウムとは違って、カーボンに温度の広い範囲上のより一定した比強度があります。鋼鉄およびベリリウムはまた普通650°C.を超過する高温で比強度の急な低下を表わします。

最近、サフラン着陸システムは、ボーイング787sのSepcarb III耐酸化性カーボンブレーキがスチールブレーキの4倍軽量であることを自慢しました。彼らはまた、ブレーキは3倍の耐久性と2-3倍の吸収能力を持っていると主張しました。他のメーカーはまた、ブレーキを構築する際に他の材料を採用しています。例えば、ハネウェルのCerametalixは粉にされた金属および製陶術の焼結させた組合せである。

ブレーキを構築する際に考慮される要因

簡単に言えば、航空機に採用されるブレーキシステムの種類を決定する主な要因は、航空機のサイズです。この要因は、ブレーキを設計する際に考慮する必要がある特定のパラメータを定義します。これらの主要な設計パラメータには、ディスクの数、ディスクの直径、およびディスクの材料が含まれます。

航空機のブレーキ設計に現れるもう一つの重要な概念は、拒否離陸（RTO）と呼ばれる最悪のシナリオです。 RTOは、一般的に決定速度と呼ばれる最大圧延速度で発生します。この決定速度を超える速度では、滑走路の終了前に停止することができないという重大なリスクに航空機を置かずに離陸を安全に中止することは航空機のブレーキは、このような状況でより多くのエネルギーを吸収するように設計されています。

通常、飛行機のブレーキシステムを設計する前に、RTO中の運動エネルギーが計算されます。このエネルギーを征服するために必要な摩擦力の量も決定されます。必要な摩擦力を発生させるために、大型商用輸送機は、通常、ブレーキアセンブリごとに複数のディスクを必要とし、すべてではないにしても、ほとんどの車輪にブレーキをかける必要があります。

A380

例えば、A380は、その巨大な重量をサポートするために、5つの着陸装置の脚に分散22の車輪を持っています。これらの車輪はこのように配られます:

2 1180>
左右の翼を支えるために胴体の下から折り畳まれた二つの脚の間に8つの翼輪が分割されています。;
12体の車輪は、胴体の下の二つの船内着陸装置の脚の間に分割されました。

これらの車輪のうち16個にブレーキが付いています（うち4個は車体車輪で、ノーズホイールはブレーキが付いていません）。

飛行機の中のブレーキはどこにありますか？

飛行機のさまざまな部分には、さまざまな種類の飛行機ブレーキシステムが配置されています。今日では、航空機のディスクブレーキは、常に着陸装置、空気ブレーキ—翼とスラストリバーサ—エンジンに見つけることができます。しかし、これらは飛行中にパイロットによって見られたり制御されたりしない機械部品です。

最新の航空機のブレーキは、舵ペダルの上部から作動します。このタイプのブレーキはつま先ブレーキと呼ばれます。つま先ブレーキでは、舵ペダルの上部がブレーキシステムに直接接続されています。しかし、適切なタイミングでつま先ブレーキを適用することが非常に必要です。飛行機が滑走路を高速で移動しているときにそれらが適用されると、これは方向の激しい変化をもたらす可能性があります。

しかし、すべての飛行機がつま先ブレーキを持っているわけではありません。いくつかの古い航空機にはかかとブレーキが装備されています。パイロットは、このタイプのブレーキを適用することがより困難であると感じています。航空機ブレーキのさらに稀なタイプは、ハンドブレーキです。セスナやムーニーのようないくつかの他の航空機では、パイロットは最初につま先ブレーキを適用し、ブレーキをロックするためにノブを引き出す必要が

パイロットは飛行機のブレーキをどのように制御しますか？

航空機のブレーキシステムは単なる機械部品であり、場合によっては機械部品と電子部品の組み合わせである。これらの部品は操縦者によって配置され、制御されなければなりません。ブレーキは操縦者または自動ブレーキの使用によって手動で活動化させることができる。自動ブレーキは、名前が示すように、平面がタッチダウンの直前に地面に近づくと同時に自動的に活動化させる電子システムである。

現代の飛行機のほとんどの車輪にはブレーキユニットが装備されています。しかし、ノーズとテールホイールにはブレーキがありません。あらゆる典型的な飛行機では、操縦者は舵のペダルに機械か油圧連結を使用してブレーキを制御できる。

パイロットが右ペダルの上部を押すと、右メインホイールのブレーキが作動します。同様に、パイロットが左舵ペダルの上部を押すと、左主車輪/車輪のブレーキが作動します。

しかし、一部の新型航空機は油圧システムの使用を廃止し、代わりにブレーキに電力を供給しています。このアプローチの典型的な例の1つは、787Dreamlinerです。電気ブレーキシステムと行くことは設計者が飛行機の重量でかなり削減することを可能にする。

このシステムでは、パイロットがブレーキペダルを押すと、車輪のブレーキユニットに電気信号が送られます。電動アクチュエータは、ホイールに対してカーボンブレーキディスクを押すために使用されます。これは結果的に航空機を減速させる。

飛行機のブレーキはどのくらいの頻度で交換されますか？

航空機のブレーキが受ける温度変化の高いレベルのために、それらは頻繁に交換する必要があります。一般的には、約1000から2000着陸後、航空機のブレーキはメンテナンスチェックのために取られます。すべてのブレーキシステムは、ブレーキの内側に位置するピンを持っています。このピンは本質的にブレーキが経験した摩耗のレベルを検出するのを助ける表示器である。

航空機におけるブレーキ交換の頻度は、ブレーキ材料の種類によっても大きく異なります。平均して、鋼鉄ブレーキに修理と取り替え間の1,100の周期の寿命があります。しかし、先に説明したのと同じ理由で、炭素ブレーキから1,500から2,000の着陸サイクルの間を期待することができます。

修理中、交換されるブレーキシステムの共通部分はライニングとディスクです。メンテナンスエンジニアは、多くの場合、新しいブレーキに取り組むときに適切なブレークイン手順のためのメーカーのマニュアルに相談することができます。

航空機ブレーキの交換および修理のコスト

航空機ブレーキの購入、交換および修理は、enervatingプロセスになる可能性があります。金銭的なコストを考慮して、偉大な購入をするために適切な部品を見つけることも時間がかかることがあります。航空機ブレーキのブランドの新しいユニットのコストは、図の広い範囲にわたって変化する可能性があります。しかし、良い例の1つはボーイング777です。ボーイング777の完全な12ピースのブレーキセットは約$100,000の費用がかかります。一方、より小型の航空機のブレーキセットは大幅に少ないコスト。

2019年、航空機の車輪とブレーキに対するmro（保守、修理、および運用）の総需要は25億ドルと推定されています。これは需要の高い市場であることを示しています。あなたの航空機のブレーキを修理するコストは非常に予測不可能なことができます。これは、主に交換する必要があるブレーキシステムの構成要素に依存します。

典型的なクリーブランド標準の有機または金属製のブレーキライニングの価格は、簡単にrange12.25から4 469の範囲であることができます。同じメーカーのブレーキディスクは、back149.75から1 1769まであなたを戻します。リベット、弁およびrelineのキットのような他のある部品はまた取り替えを必要とするかもしれません。だから、事前に何を期待すべきかを伝えるのは難しいです。

水と氷は制動性能にどのように影響しますか？

飛行機が濡れた滑走路または氷の滑走路に着陸すると、常にトレッドから水を絞っています。この圧搾の行為はだけでなく、走路を離れてタイヤの部分を持ち上げることができるが、またタイヤが開発できる摩擦の量を減らす水圧を発生さこのアクションは、ハイドロプレーニングと呼ばれています。

ハイドロプレーニングは、タイヤと地面の摩擦を引き起こし、高速では低くなり、速度が低下するにつれて改善する可能性があります。 3つのタイプのhydroplaning即ち粘性、動的および元に戻されたゴム製hydroplaningがあります。

粘性ハイドロプレーニングは、湿った滑走路が航空機の制動性能に与える最も一般的な効果です。これは、すべての濡れた滑走路で発生し、水の通常の滑りや潤滑作用を記述するために使用される専門用語です。粘性hydroplaningが摩擦を減らす間、すべり止めシステムを始めるために車輪がタッチダウンの直後に回ることができないことは非常に低レベルにない。

非常にまれな動的ハイドロプレーニングが発生した場合、タイヤは滑走路を完全に持ち上げ、タイヤ摩擦の非常に大きな損失を引き起こし、ホイールのスピンアップを妨げる可能性がある。一方、リバートされたゴム製のハイドロプレーニングは、ロックされたタイヤがフットプリント領域に摩擦熱を発生させるのに十分な長さの間、非常に濡れた滑走路または氷の滑走路に沿って横滑りするたびに発生する可能性があります。

ブレーキシステムの強化

航空機のブレーキは、もはやかつてのように単純ではありません。前述の基本的なタイプとは別に、飛行機は航空機ブレーキの性能を向上させるのに役立ついくつかの機能強化もパックします。利用できる共通の物はすべり止めの保護、自動ブレーキおよびブレーキ温度の表示器を含んでいる。

アンチスキッドプロテクション

航空機のブレーキがかかると、飛行機の車輪が滑り始める可能性が高くなります。これが起こらないようにし、最大の効果的な制動を維持するために、各車輪には滑り止め保護が装備されています。

滑り止め保護システムは、航空機の速度と各主車輪の回転速度を比較するために様々なメカニズムを使用しています。航空機の速度に比べて車輪の速度が遅すぎる場合は、その車輪のブレーキが横滑りを防ぐためにしばらく解放されます。

滑り止めシステムは、航空機の速度に対応しない速度で車輪がロックされたり回転したりしたときに発生する可能性のあるタイヤの損傷や、ハイドロプレーニングを最小限に抑えるように設計されています。滑り止めはまたロックされた車輪によって引き起こされる元に戻されたゴム製スキッドの可能性を取除く。

自動ブレーキ

自動ブレーキシステムは、離陸が拒否された場合に最大制動を提供する離陸時に使用することができます。それらはまた着陸の間に単一ブレーキ塗布で選ばれる自動ブレーキレベルによって減速の予定された率を提供するところで使用することができる。これらの特徴は条件に関してブレーキ使用法を最大限に活用し、またブレーキ摩耗を最小にするために結合する。

ブレーキ温度インジケータ

ブレーキシステムの摩擦の結果として発生する高熱レベルを監視することは非常に重要です。したがって、飛行甲板には、各ブレーキユニットの温度が表示される車輪の総観ページがあります。この総観ページでは、各車輪の横にブレーキの温度の数値が表示されます。 0–4.9の値は正常範囲にあります。温度の読書が5.0を超過するとき、注意メッセージは操縦者に送られる。

ブレーキが熱くなりすぎた場合、車輪に伝わる熱がタイヤを爆発させる可能性があります。これが起こるのを止めるために、一定の温度に達すると、タイヤのヒューズプラグが溶けます。これは空気が安全に解放されるようにし、ゆっくりタイヤの空気を抜きます。

航空機ブレーキの認証要件

航空機ブレーキの承認、交換、および変更を管理する多くの認証要件。一般的に、航空機の制動システムは、決定速度で開始された拒否された離陸と最大認定離陸重量で航空機を停止する能力を有していなければならな

認定プロセスは、すべてのブレーキがサービス制限（名目上寿命に10％残っている）に近い状態で行わなければなりません。また、ブレーキとホイールのヒートシンクは、航空機が停止してから5分間、消火活動や人工冷却の介入が必要ないほど堅牢でなければなりません。

その他の認証要件では、車輪、ブレーキ、ブレーキシステムの構成要素は次のように設計される必要があります:

それらが飛行機が証明されるすべての作動条件で服従するかもしれない別にそして併せて加えられるすべての圧力および負荷に抗して下さい。
は、このような不測の事態を防ぐために他の適切な設計措置が講じられていることを除いて、通常制動機能と緊急制動機能の同時適用に対応します。
は、二次冷却装置（冷却ファンなど）を使用せずに、エネルギー吸収要件に関するすべての要件を満たしています。

ブレーキ関連事故

航空機の事故や衝突を引き起こす可能性のあるブレーキに関連する二つの主要な要因は、過熱ブレーキとブレーキ故障です。過熱したブレーキは、ブレーキ性能、火災、およびタイヤのデフレの損失を引き起こす可能性があります。

ブレーキ関連の事故の一つは、1998年に19席のターボプロップスウェアリンゲン航空機の旅客機が墜落したことである。ブレーキの過熱による車輪の井戸の火災がありました。過熱は、飛行機の左翼が制御不能になるまで続いた。

現在、ブレーキの温度インジケータは過熱がないことを確認するために頻繁にチェックされています。過熱の場合には、操縦者は時々これに上昇の性能の影響がない提供されて長期の間ギヤを残す。

概要

ブレーキシステムは航空機の非常に重要な部分です。 Drogueのパラシュートの日から、ブレーキはより複雑な複数のディスクおよび電子的に制御されたシステムに今展開してしまった。そして物質的な革新のおかげで、それらは今耐久および信頼できます。

飛行機ブレーキの決定版ガイド：飛行機が減速する方法（空中および地上）

飛行機ブレーキの歴史