Det er utrolig nok at fly kan fly. Men å slå tyngdekraften og få fly til å glide gjennom himmelen er ikke nok. Hvordan får vi disse store bulkene av metall som beveger seg med så høy hastighet for å gå tilbake til hvilemodus? Dette var det eksakte spørsmålet tidlige designere av flyet ble møtt med. Selv om de fleste av de tidligste flyene ikke hadde bremsesystemer, har tilnærmingen til å utføre denne oppgaven endret seg betydelig gjennom årene.
sammenlignet med bremsene på bilen din, er flybremser mer komplekse og kommer i en mye tyngre form. I dag er fly utstyrt med forskjellige bremsesystemer, inkludert skivebremser, luftbremser, trykkbyttere og andre typer bremsesystemforbedringer. Men generelt kan disse bremsene klassifiseres i to grupper: luftbremser og landingsbremser.
i hovedsak brukes luftbremser til å redusere flyets hastighet midt i luften. Det er derfor de kalles hastighetsbremser også. Luftbremser senker flyet ved å åpne opp på en måte som øker luftmotstanden uten å påvirke heisen betydelig. De kan også noen ganger brukes til å øke flyets vinkel på tilnærming i ferd med landing.
tvert imot inkluderer landingsbremser alle de forskjellige bremsene som er involvert i å redusere flyets hastighet når det nærmer seg bakken og på bakken. Fordi landingsbremser må bringe flyet til hvile, må de både redusere løft og øke dra. Skivebremser er hovedkomponentene i landingsbremsesystemet. De vil derfor være hovedfokus for mange deler av denne artikkelen.
Innholdsfortegnelse
Historien Om Flybremser
de første flyene som ble designet, inkluderte ikke noen bremsesystemer. Det åpenbare spørsmålet dukker opp. Hvis disse flyene ikke hadde bremser, hvordan landet de?
interessant, piloter da måtte stole på noen andre faktorer. I stedet for bremser var de avhengig av flyets lave hastighet, myke flyflater og friksjon. Men disse kunne ikke lenger være nok da flyets vekt og størrelse økte og luftfartsteknologiene ble forbedret gjennom årene.
Etter Første Verdenskrig ble de første bremsesystemene designet for bruk i fly. Den første typen bremser som brukes i et fly er drogue fallskjerm. En drogue fallskjerm er en fallskjerm festet på baksiden av et fly som er utplassert rett før landing å bremse flyet. Drogue fallskjerm ble oppfunnet i 1912 av en russisk Gleb Kotelnikov. Men de kom ikke i full bruk i luftfart til 1937.
En annen type flybremser som mottok tidlig opptak til vanlige fly, er luftbremsesystemer. Men på den tiden var de for det meste i form av enkle klaffer manuelt styrt av en spak i cockpiten. Følgende tett var skivebremsene.
Skivebremser ble først utviklet I England på 1890-tallet, men ble tidligere brukt i biler og jernbane passasjertog bare. Det var ikke før like før Andre Verdenskrig at skivebremser først ble brukt i luftfart. Siden da har flybremsesystemer utviklet seg fra multi-disk stålbremser til mer avanserte elektriske bremsesystemer.
Typer Av Flybremser
i luftfart i dag bruker de fleste fly primært skivebremser. Normalt, i et skivebremsesystem, roterer en plate sammen med svinghjulet. Når bremsene påføres, motstår en stasjonær tykkelse rotasjonsbevegelsen til denne platen ved å forårsake friksjon mot platen. Et skivebremsesystem kompleksitet og design avhenger ofte av vekten, størrelsen og landingshastigheten til flyet. De vanligste typene skivebremser som brukes i fly er enkle, doble og flere skivebremser.
Enkeltskivebremser
en enkelt plate er vanligvis tilstrekkelig til å bremse et lite, lettfly effektivt. Denne platen er tastet eller boltet til hvert av flyets hjul. For å bremse flyet påføres friksjon på begge sider av platen ved hjelp av en ikke-roterende tykkelse festet til landingsflensen. Bevegelsen av tykkelsen er initiert av stempler inne i den. Disse stemplene, under hydraulisk trykk, tvinger bremseklossene eller foringene mot den roterende platen når bremsen påføres.
Enkeltskivebremser kan enten være flytende skivebremser eller faste skivebremser. Den store forskjellen mellom flytende og faste skivebremser er at når en bremsekloss skyves i en flytende skivebrems, beveger tykkelsen på en slik måte at motsatt pute berører disken. I faste skivebremser beveger stemplene på begge sider av platen seg samtidig for å skyve padsene mot platen.
Doble Skivebremser
i større fly kan ikke enkeltskivebremser produsere tilstrekkelig bremsefriksjon som er nødvendig for å stoppe eller senke flyet. Dual skivebremser brukes ofte i slike fly. I doble skivebremser er to plater tastet til hjulet i stedet for en. Det er en senterbærer med foringer på hver side som ligger mellom de to platene. Hver gang bremsene påføres, kommer disse foringene i kontakt med hver av platene.
Flere Skivebremser
Multiple Disc Brake
det største og tyngste flyet krever bruk av flere skivebremser. Disse typer bremser er bygget for tunge formål. De brukes med maskindeler som kraftbremsekontrollventiler eller power boost master sylindere.
Flerskivebremser benytter seg av en utvidet lagerbærer som ligner en torque tube-type enhet. Denne bæreren er boltet til akselflensen og gir støtte for de forskjellige bremsedelene. Disse delene omfatter den ringformede sylinder og stempel, en veksling av stål og kobber eller bronse-belagt plater, en bakplate, og en blackplate holderen.
lagerbæreren kobles til statorene, som er laget av stål mens det roterende hjulet har enten kobber eller bronsebelagte plater som er tastet til den. Hele samlingen av statorer og rotorer komprimeres når hydraulisk trykk påføres stempelet. Sluttresultatet er produksjon av en stor mengde varme og friksjon som igjen reduserer hjulets rotasjonshastighet.
Luftbremser Og Skyvebremser
bortsett fra skivebremser, inkluderer andre vanlige typer flybremser luftbremser og skyvebremser. Som tidligere nevnt, brukes luftbremser til å øke dra som virker på et fly midt i luften. Ved å øke luftmotstanden, brukes luftbremser til å redusere flyets hastighet. De vanligste typene av luftbremser er løftedumpere og klaffer.
Løftedumpere
Thrust reversers senker flyet ved midlertidig å avlede kraften som genereres av flyets motor, slik at den motsetter flyets fremadrettede reise. Støtdempere brukes ofte når flyet allerede er på bakken. De bidrar til å redusere slitasje på bremsene og gjøre landingsavstanden kortere.
Thrust Reverser
Hvordan Fungerer Flybremser?
I denne delen fokuserer vi hovedsakelig på arbeidsprinsippene for skivebremser – den vanligste typen bremser i moderne fly. Som vi nå vet, er skivebremser avhengig av friksjonen mellom roterende og stasjonære skiver inne i bremsene for å fungere. Skivebremsesystemer initieres gjennom et automatisk bremsesystem eller ved at piloten trykker på en fotpedal.
når bremsen mottar initieringssignalet, beveger aktuatorene i bremsen et stempel som klemmer platen sammen. En friksjonskraft genereres herved i prosessen som igjen reduserer hastigheten på hjulets rotasjon. Under denne prosessen konverterer friksjonen mellom skivene flyets kinetiske energi til varmeenergi.
flybremser absorberer en enorm mengde varme som ofte kan overstige 1800°C. Hver gang bremsene påføres, opplever skivematerialet mye slitasje på grunn av de overskytende friksjonskreftene som er involvert. Etter flere applikasjoner (hundrevis vanligvis) begynner platene å bli tynnere. Derfor krever de ofte utskifting etter periodiske vedlikeholdsintervaller.
Hvilke Materialer Er Flybremser Laget av?
i svært lang tid var flertallet av flybremser laget av stål. Det var ikke før 1963 at beryllium ble introdusert som et flybremsemateriale. Bruken av beryllium kom imidlertid til egen pris. Mens beryllium ga svært forbedrede termiske egenskaper-som er et viktig hensyn i flybremsedesign-var det også vanskeligheter med å håndtere materialet på grunn av berylliumoksydets giftige natur.
i Dag bruker moderne kommersielle fly karbonbremser. Karbonbremser ble allment akseptert på 1980-tallet. og de fungerer generelt godt med mange indekser. For eksempel er karbonbremser laget av karbonfibre i en grafittmatrise lettere, mer stabile termisk, kule raskere og kan absorbere energi bedre.
takket være karbonens høyere spesifikke varme veier karbonbremser alltid mindre enn stålbremser. Karbon har også en lavere termisk ekspansjon, høyere termisk støtmotstand og en høyere temperaturgrense som stål. I motsetning til både stål og beryllium har karbon mer konstant spesifikk styrke over et bredt spekter av temperaturer. Stål og beryllium viser også typisk en bratt nedgang i spesifikk styrke ved høye temperaturer over 650°C.
Nylig skrøt Safran Landingssystemer at Deres Boeing 787s Sepcarb III oksidasjonsbestandige karbonbremser er 4 ganger lettere enn stålbremser. De hevdet også at bremsene har 3 ganger mer utholdenhet og 2 til 3 ganger høyere absorpsjonskapasitet. Andre produsenter bruker også andre materialer når man bygger bremser. For Eksempel Er Honeywells Cerametalix en sintret kombinasjon av pulverformige metaller og keramikk.
Faktorer Som Vurderes Ved Konstruksjon Av Bremser
enkelt sagt er den viktigste faktoren som bestemmer hvilken type bremsesystem som brukes i et fly, størrelsen på flyet. Denne faktoren definerer deretter visse parametere som må tas i betraktning ved utforming av bremsene. Disse primære designparametrene inkluderer antall plater, diameteren på platene og materialet på platene.
Et annet viktig konsept som dukker opp i flybremsedesign er et worst-case scenario kalt rejected takeoff (RTO). RTO oppstår ved en maksimal rullehastighet som vanligvis kalles beslutningshastigheten. Ved hastigheter utover denne beslutningshastigheten kan en start ikke avbrytes uten å sette flyet i betydelig risiko for å ikke kunne stoppe før rullebanen er slutt. Flybremser er konstruert for å absorbere mer energi under slike omstendigheter.
vanligvis beregnes den kinetiske energien under RTO Før utformingen av et flys bremsesystem. Mengden friksjonskraft som kreves for å erobre denne energien, bestemmes da også. For å generere de nødvendige friksjonskreftene, krever store kommersielle transportfly vanligvis flere skiver per bremsesamling og bremser på de fleste, om ikke alle, av hjulene.
A380
for eksempel har En A380 22 hjul fordelt på fem understellsben for å støtte sin massive vekt. Disse hjulene er fordelt på denne måten:
- 2 nesehjul på et ben under nesen på flyet;
- 8 vingehjul delt mellom to ben som bretter ut fra under skroget for å støtte venstre og høyre vinger og;
- 12 kroppshjul delt mellom to innebygde landingshjul under skroget.
Seksten av disse hjulene har bremser(fire av dem er kroppshjul og nesehjulene er ikke bremset).
Hvor Er Bremser Plassert I Et Fly?
Ulike typer flybremsesystemer er plassert i forskjellige deler av flyet. I dag kan flyskivebremser alltid finnes i landingsutstyret, luftbremser – på vingene og trykkbyttere-på motoren. Men disse er mekaniske deler som ikke blir sett eller kontrollert av piloten under flyturen.
de fleste moderne flybremser aktiveres fra den øverste delen av rorpedalene. Denne typen bremser kalles tåbremser. I tåbremser er toppen av rorpedalene koblet direkte til bremsesystemet. Det er imidlertid svært nødvendig å bruke tåbremser til rett tid. Hvis de påføres når flyet beveger seg med høy hastighet på rullebanen, kan dette resultere i en voldsom retningsendring.
men ikke alle fly har tåbremser. Noen eldre fly er utstyrt med hælbremser. Piloter finner det vanskeligere å bruke denne typen bremser. En enda sjeldnere type flybremser er håndbremsen. I noen andre fly som Cessna og Mooney er piloten pålagt å først bruke tåbremsene og deretter trekke ut en knapp for å låse bremsene.
Hvordan Styrer Piloter Flybremser?
Flybremsesystemer er bare mekaniske deler, i noen tilfeller en kombinasjon av mekaniske og elektroniske deler. Disse delene må distribueres og kontrolleres av piloten. Bremsene kan aktiveres enten manuelt av piloten eller ved hjelp av automatiske bremser. Auto bremser, akkurat som navnet tilsier, er elektroniske systemer som aktiveres automatisk når flyet nærmer seg bakken like før touchdown.
De fleste hjulene til et moderne fly er utstyrt med en bremseenhet. Nesen og halehjulet har imidlertid ikke bremser. I et typisk fly kan piloter styre bremsene ved hjelp av mekaniske eller hydrauliske koblinger til rorpedalen.
bremsen på høyre hovedhjul aktiveres når piloten trykker på toppen av høyre pedal. På samme måte, når piloten skyver toppen av venstre rorpedal, aktiverer den bremsen på venstre hovedhjul/hjul.
noen nye fly fjerner imidlertid bruken av hydraulikksystemet og bruker strøm i stedet for å drive bremsene. Et godt eksempel på denne tilnærmingen er 787 Dreamliner. Kommer med en elektrisk bremsesystem tillater designere å kutte ned på vekten av flyet betraktelig.
i dette systemet, når pilotene trykker på bremsepedalene, sendes et elektrisk signal til bremsenheten på hjulet. De elektrisk drevne aktuatorene brukes deretter til å trykke karbonbremseskiven mot hjulet. Dette bremser dermed flyet ned.
Hvor Ofte Erstattes Flybremser?
på grunn av de høye nivåene av temperaturendringer flybremser gjennomgår, må de byttes ofte. Generelt, etter ca 1000 til 2000 landinger, blir flybremser tatt for vedlikeholdskontroll. Hvert bremsesystem har en pinne plassert inne i bremsen. Denne pinnen er i hovedsak en indikator som bidrar til å oppdage slitasjenivået bremsen har opplevd.
frekvensen av bremseskift i fly avhenger også i stor grad av typen bremsemateriale. I gjennomsnitt har stålbremser en levetid på 1100 sykluser mellom reparasjoner og utskifting. Man kan imidlertid forvente mellom 1,500 og 2,000 landingssykluser fra karbonbremser av samme grunner diskutert tidligere.
under reparasjoner er de vanlige delene av bremsesystemet som byttes ut, foringene og platene. Vedlikeholdsingeniører kan ofte konsultere produsentens håndbok for riktige innbruddsprosedyrer når de arbeider med nye bremser.
Kostnaden For Å Erstatte Og Reparere Flybremser
Innkjøp, bytte ut og reparere flybremser kan være en enervating prosess. Bortsett fra den monetære kostnaden, kan det være tidkrevende å finne de riktige delene for å gjøre et godt kjøp. Kostnaden for en helt ny enhet av flybrems kan variere over et bredt spekter av figurer. Et godt eksempel er Boeing 777. Et komplett 12-delt bremsesett Med En Boeing 777 koster ca $ 100.000. På den annen side koster bremsesett med mindre fly betydelig mindre.
I 2019 ble det anslått at DEN totale MRO (Vedlikehold, Reparasjon og Drift) etterspørselen etter flyhjul og bremser var 2,5 milliarder dollar. Det viser at dette er et marked med høy etterspørsel. Kostnaden for å reparere flybremsen kan være svært uforutsigbar. Det avhenger hovedsakelig av komponenten av bremsesystemet som må byttes ut.
prisen på En typisk Cleveland standard organisk eller metallisk bremsebelegg kan enkelt variere fra $12,25 til $469. Bremseskiver fra samme produsent vil sette deg tilbake så mye som $149.75 til $1769. Noen andre komponenter som nagler, ventiler, og reline kits kan også være behov for erstatninger. Så det er vanskelig å si hva man bør forvente på forhånd.
Hvordan Påvirker Vann Og Is Bremseytelsen?
når et fly lander på en våt eller isete rullebane, klemmer det hele tiden vannet fra slitebanen. Denne klemmeaksjonen genererer vanntrykk som ikke bare kan løfte deler av dekket av rullebanen, men også redusere friksjonen dekket kan utvikle. Denne handlingen kalles hydroplaning.
Hydroplaning forårsaker dekk-til-jord friksjon som kan være lav ved høye hastigheter og forbedre som hastigheten reduseres. Det finnes tre typer hydroplaning nemlig viskøs, dynamisk og reversert gummi hydroplaning.
Tyktflytende hydroplaning er den vanligste effekten våte rullebaner har på fly bremsing ytelse. Det forekommer på alle våte rullebaner og er et teknisk begrep som brukes til å beskrive vannets vanlige slipperiness eller smørende virkning. Mens viskøs hydroplaning reduserer friksjonen, er det ikke så lavt at hjulet ikke kan spinnes opp kort tid etter touchdown for å starte anti-skid-systemet.
i tilfelle av en svært sjelden dynamisk hydroplaning, løfter dekket av rullebanen helt og forårsaker et meget betydelig tap av dekkfriksjon som kan forhindre at hjulet spinner opp. Omvendt gummihydroplaning kan derimot oppstå når et låst dekk sklir langs en veldig våt eller isete rullebane i en tid som er lang nok til å generere friksjonsvarme i fotavtrykksområdet.
Bremsesystemforbedringer
Flybremser er ikke lenger så enkle som de pleide å være. Bortsett fra de grunnleggende typene diskutert tidligere, pakker fly også noen forbedringer som bidrar til å forbedre ytelsen til flybremser. De vanligste tilgjengelige inkluderer anti-skid beskyttelse, auto brems og brems temperatur indikatorer.
anti-sklibeskyttelse
når flybremser påføres, er det stor sannsynlighet for at hjulene på flyene kan begynne å skli. For å hindre at dette skjer og for å opprettholde maksimal effektiv bremsing, er hvert hjul utstyrt med antisklibeskyttelse.
et antisklibeskyttelsessystem bruker ulike mekanismer for å sammenligne flyets hastighet med rotasjonshastigheten til hvert hovedhjul. I et tilfelle hvor hjulets hastighet er for sakte i forhold til flyets hastighet, frigjøres bremsen på hjulet en stund for å forhindre skli.
anti-skli systemer er utformet for å minimere hydroplaning og potensielle dekkskader som kan oppstå når et hjul er låst eller roterende med en hastighet som ikke samsvarer med hastigheten på flyet. Anti-skid fjerner også muligheten for tilbakefalt gummi skids forårsaket av låste hjul.
Auto Brake
Auto-brake systemer kan brukes på takeoff der de gir maksimal bremsing i tilfelle en avvist takeoff. De kan også brukes under landing hvor de gir en planlagt retardasjonshastighet avhengig av automatisk bremsenivå valgt i en enkeltbremsapplikasjon. Disse funksjonene kombineres for å optimalisere bremsebruken med hensyn til kravet og også for å minimere bremseslitasje.
Bremsetemperaturindikatorer
det er svært viktig å overvåke de høye varmenivåene som genereres som følge av friksjonen i bremsesystemet. Derfor har flydekket en hjulsynoptisk side der temperaturen på hver bremseenhet vises. På denne synoptiske siden vises numeriske verdier av bremsens temperatur ved siden av hvert hjul. En verdi på 0-4,9 er i det normale området. Når en temperaturavlesning overstiger 5,0, sendes en advarsel til pilotene.
hvis bremsene blir for varme, er det en sjanse for at varmen som overføres til hjulene, kan føre til at dekkene eksploderer. For å stoppe dette, når en viss temperatur er nådd, smelter sikringspluggene i dekkene. Dette gjør at luften kan slippes ut trygt og sakte deflates dekkene.
Flybremser Sertifiseringskrav
Mange sertifiseringskrav regulerer godkjenning, utskifting og modifisering av flybremser. Generelt er det nødvendig at bremsesystemet til et fly må ha mulighet til å stoppe flyet ved maksimal sertifisert startvekt med avvist start initiert ved beslutningshastighet.
sertifiseringsprosessen må gjøres med alle bremser slitt til nær deres servicegrense(nominelt 10% igjen på levetiden). Brems-og hjulvarmen må også være robust nok til at det ikke kreves inngrep i form av brannslukking eller kunstig kjøling i 5 minutter etter at flyet er stoppet.
andre sertifiseringskrav krever at komponentene i hjulene, bremsene og bremsesystemene skal utformes for å:
- Tåle alle trykk og belastninger, påført separat og i forbindelse, som de kan bli utsatt for under alle driftsforhold som flyet er sertifisert for.
- Muliggjør samtidig bruk av normale og nødbremsefunksjoner, bortsett fra at det er truffet andre egnede designtiltak for å forhindre en slik beredskap.
- Tilfredsstiller alle krav til energiabsorpsjonskrav uten å bruke sekundære kjøleenheter(f. eks. kjølevifter, etc).
Bremserelaterte Ulykker
de to viktigste faktorene knyttet til bremsing som kan forårsake flyulykker eller krasjer, er overopphetede bremser og bremsesvikt. Overopphetede bremser kan i sin tur føre til tap av bremseytelse, brann og dekkdeflasjon.
en bremserelatert ulykke var krasjet av en 19-seters turboprop Swearingen Aircraft passasjerfly i 1998. Det var en brann i hjulbrønnen forårsaket av overoppheting av bremsene. Overoppheting fortsatte til venstre vingen av flyet mislyktes gjengi flyet ukontrollerbare.
i Dag kontrolleres temperaturindikatorer for bremser ofte for å sikre at det ikke er overoppheting. I tilfelle av overoppheting, piloten noen ganger forlater utstyret ned for en lengre periode forutsatt at dette ikke vil ha en innvirkning på klatre ytelsen.
Sammendrag
Bremsesystemer er en svært viktig del av et fly. Fra dagene av drogue fallskjermer, har bremser nå utviklet seg til mer komplekse multi-plate og elektronisk styrte systemer. Og takket være materiell innovasjon er de nå mer holdbare og pålitelige enn noen gang før.
Anbefalt Kurs!
