Des scientifiques de l'Université nationale des sciences et de la technologie (MISIS) ont testé des matériaux composites expérimentaux pour les freins d'avions, développé par PJSC Aviation Corporation "Rubin". De nouveaux matériaux, renforcé par du carbone "tissu, " se sont avérés beaucoup plus durables que les analogues actuels. À la suite de tests, les scientifiques ont élaboré des recommandations pour améliorer la résistance à la rupture des matériaux composites existants et développés pour les systèmes de freinage, ce qui, à long terme, peut améliorer la fiabilité et la sécurité de l'exploitation des aéronefs et réduire les coûts de maintenance. L'article sur la recherche est publié dans Ingénierie Mécanique de la Fracture .

Le système de freinage d'un avion de passagers moderne est un « ensemble » de disques de frein fixes et rotatifs à l'intérieur de la roue. Lorsque le frein est activé, des pistons spéciaux compressent ce paquet, les surfaces des disques entrent en contact, et le processus de freinage se produit en raison de la friction. Dans la plupart des systèmes de freinage, les disques de friction sont en matériau composite carbone-carbone, qui est fortement chauffé lorsqu'il est soumis à des charges mécaniques élevées.

Les exigences de durabilité et de ressources opérationnelles de ces matériaux augmentent continuellement. Par exemple, il y a deux décennies, un jeu de disques de frein de l'avion devait résister à 500 cycles de "décollage-atterrissage", et aujourd'hui, ce chiffre dépasse les 2000. Par conséquent, le développement et la modification de ces matériaux composites sont engagés dans un grand nombre de scientifiques et d'entreprises à travers le monde.

Equipe de scientifiques du Centre des Matériaux Composites (NUST MISIS), dirigé par le chercheur principal Andrey Stepashkin à la demande de PJSC Aviation Corporation "Rubin" a étudié comment la résistance de divers types de matériaux composites des systèmes de freinage change sous l'influence de charges mécaniques changeant périodiquement.

Des matériaux à base de fibres de carbone discrètes ("TERMAR-ADF") et à base de tissus de carbone (échantillon expérimental) développés par des spécialistes de "Rubin" ont été utilisés comme échantillons. Les matériaux différaient par la température du traitement thermique final et du renforcement. La tâche de l'équipe de scientifiques de NUST MISIS était de découvrir comment ces facteurs affectent la résistance du matériau au développement et à la propagation des fissures, et de choisir des domaines pour l'amélioration de la technologie.

"Il convient de rappeler que l'avion est un système d'ingénierie très complexe, dont le coût de fonctionnement est plusieurs fois supérieur au coût de sa fabrication. Pour assurer la sécurité des passagers, le matériel aéronautique est constamment soumis à certains types d'inspections. Dans ce cas, par exemple, les systèmes de freinage ne sont pas inspectés après chaque vol (car cela nécessite un démontage partiel des roues), mais après un certain nombre d'atterrissages. Les structures d'aéronefs et les matériaux qui les composent doivent être d'une qualité telle que la sécurité contre les dommages, entre autres. Cela signifie que si une fissure apparaît soudainement dans le matériau immédiatement après l'inspection, il ne doit pas croître jusqu'à la prochaine inspection de manière à endommager la construction, ", commente Andrey Stepashkin.

Des tests ont montré que les matériaux, renforcé de fibres de carbone discrètes, mieux résister à la propagation d'une fissure transversalement à l'empilement des fibres et des matériaux renforcés par des tissus de carbone - le long de la fibre de carbone. En combinant les deux types de renforcement, par exemple, lors de la création d'un matériau en couches, il serait possible d'augmenter significativement la résistance à la fissuration du matériau dans les deux sens.

"Le matériau de friction carbone-carbone "TERMAR-ADF-OS" est produit commercialement par PJSC "Rubin" et est utilisé avec succès dans les freins de presque tous les avions russes (à l'exception des anciens). Bien sûr, il n'y a pas de limite à la perfection - il serait possible d'augmenter son coefficient de frottement et, peut-être, quelques autres caractéristiques. Nous y travaillons, " dit Anatoliy Koenigfest, l'un des développeurs des matériaux TERMAR.

Plus le matériel est fiable, les inspections moins fréquentes sont nécessaires. Cette, respectivement, réduit les coûts d'exploitation et de maintenance des aéronefs, ce qui à son tour peut entraîner une diminution du coût des billets d'avion.