近年来,碳刹车在航空领域得到了广泛应用。在这种刹车中,刹车盘由碳/碳复合材料制成。碳刹车与钢刹车相比,重量轻、制动能力强、耐高温、使用寿命长,但是,碳/碳复合材料是一种多孔脆性材料,怕湿、怕油、怕氧化、怕碰伤,因此,碳刹车有其自身的使用维护特点。如何正确使用维护碳刹车,这是航空界面临的一个现实的重大课题。
1. 使用维护禁忌浇水
由于碳/碳复合材料是多孔材料,因而具有吸湿性,经过一段时间停放或给刹车盘浇水,刹车盘表面和材料内部孔隙被湿气、水覆盖填充,材料孔隙越多,刹车盘吸水量越大。在刹车过程中和水蒸气起润滑作用,导致刹车力矩衰减。隔夜飞机早上第一次刹车效率不高,主要是碳盘吸潮所致,经过几次刹车后,刹车恢复正常状态。因而规定,早上第一次起飞前必须进行一次地面滑跑刹车。试验表明,如果碳盘被自来水或海水打湿,刹车力矩急剧衰减2/3左右,将难以保证飞机安全。在炽热状态浇水,水还会与碳/碳复合材料反应,生成CO和H2,使碳盘氧化失重,结构和强度受损。因此,日常维护中要特别注意防止碳盘被雨水淋湿,更不能浸泡在水中。在给机轮降温时,禁止浇水冷却,应采用压缩空气、氮气或冷媒如干冰进行强制冷却。万一碳盘被水浸泡,必须采取相应措施,并对再次运行进行评估。
2. 使用维护禁忌污染
机轮位于飞机的最下部,而带刹车的主轮又位于前轮的后面,因而,使用中灰尘、泥水、沙子容易溅到或进入机轮内腔,侵袭碳盘造成摩损加大,防氧化层损坏。在装机、拆卸或试验中,如果让液压油喷射或溢流到碳盘上,或碳盘被其他有机溶剂污染,不仅刹车性能退化,还会引起失火。因此,在使用中要注意机轮清洁,及时排除机轮内的泥土、沙粒以及刹车磨屑,在维护工作中禁止将碳盘泡在有机溶剂中清洗。在拆装液压接头或给刹车排气时,应采取措施,防止油液溅落或流到碳盘上。如果碳盘表面有轻微的油液污染,可用异丙醇或丁醇及时清除。如果碳盘污染严重或无法判定危害程度时,应返回承制厂处理。碳盘上的磨屑应采用软毛刷和吸尘器清除,不能用钢刷刷除或用毛刷、擦布蘸清洁剂清除。
3. 使用维护禁忌氧化
碳/碳复合材料的耐氧化性能较差。随着温度的升高,碳/碳复合材料开始活化,一般在高于300℃的空气中会出现氧化。氧化起始温度和氧化速率受材料制备工艺、环境气氛、湿度等多种因素的影响。氧化速率随温度升高急剧增加,氧化后使材料重量减少,强度削弱,结构完整性遭到破坏,不仅摩擦磨损性能恶化,严重时会导致刹车失效。因此,碳/碳复合材料刹车盘必须进行防氧化处理,通常在非摩擦面涂覆防氧化层。在使用维护中,要注意检查和保持涂层完好。目视检查涂层不应有破坏、裂缝、鼓包、剥落等现象,特别要注意键槽部位,钢夹和铆钉是否松动,棱角分明的轮廓是否模糊、发糟,如果出现配合间隙增大、轮廓模糊,表明该部位有氧化。对于不同的涂层配方和工艺涂层颜色与碳/碳复合材料颜色可能不同,因而要判断涂层下面的母材是否外露。判断氧化的程度最简单的办法可用手指甲掐、指头戳,观察材料上的压痕和掉渣(片)的情况,或将碳盘悬挂起来,用手敲击声音不清脆,如果碳盘氧化严重,手指一捅就掉碎片,这种碳盘必须停止使用。表面轻微氧化或损伤的碳盘,经重新涂刷涂层处理后可继续使用,而氧化深入到碳盘的内部,则难以修复使用。当然,用硬度计检测碳盘的硬度,用X射线仪等设备探测内部损伤更好。
4. 使用维护禁忌碰伤
碳/碳复合材料是脆性材料,在搬运、拆装、存放等环节稍有不慎,容易造成不可修复的损坏。因此,必须防止人为因素造成磕碰伤。在周转过程中,禁止野蛮装卸。碳盘放置要用专用箱,要轻拿轻放。在装机时,尽管动盘上有钢夹保护,要用刹车盘定位器将动盘键槽对齐,然后安装机轮,不可用解刀或铁条硬撬碳盘,以免造成涂层或材料损坏。隔热屏是为减少刹车热辐射对机轮的影响而设置的,应注意检查机轮隔热屏是否变形,以免划伤碳盘和碳盘上的防氧化涂层,对涂层损坏部位应及时修复。