高支柱起落架走步振动与稳定性分析

为改善装备碳陶刹车盘的高支柱起落架走步振动问题,对走步规律进行了深入分析。阐述走步机理,碳陶刹车盘摩擦特性引起的负斜率刹车力矩会向起落架航向系统引入负阻尼,引起走步振动的发散。基于3自由度走步动力学方程,开展了刹车力矩参数、起落架结构参数以及机身初始速度对走步振动的影响研究,定义了走步振动发散的临界状态,并提出刹车压力随刹车动静盘相对转速减小的走步控制策略。仿真结果表明:刹车盘摩擦系数负斜率绝对值的减小,刹车压力的降低,支柱刚度和阻尼的增大都可增加走步系统的稳定性,刹车盘摩擦的最小值提高至0.186可确保飞机以任意速度刹车走步稳定;刹车压力下降的斜率随刹车速度的不同而改变,飞机从144 km/h开始刹车,刹车压力降低24.7%可使走步振动收敛,轮轴航向加速度峰值降低77.23%。

碳陶盘式制动器散热特性台架实验分析与数值仿真研究

制动器的散热能力与乘用车的行车制动性能关联紧密,其中高性能车型在激烈驾驶过程中对制动器的散热能力有更高的需求。本文针对某型碳陶通风盘式制动器总成开展台架实验,并通过对制动盘降温工况中冷却系数的计算,提出了一种表示对流及辐射综合换热的通用拟合关系式,对定量描述制动器的散热性能具有重要参考价值。随后,对该制动器模型进行计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真,探讨了不同变量对该型制动器散热特性的影响,揭示了防尘罩对制动器散热的影响机制。结果表明:对于制动盘初始表面平均温度500℃且无防尘罩遮挡的降温工况,对流换热占总换热量的75%以上,其中制动盘外表面的对流换热起主导作用;此外,当制动盘受防尘罩遮挡时,贴近防尘罩一侧制动盘表面空气温度升高以及制动盘通风道内质量流率的下降使其散热能力显著降低。本文分析结果对制动器散热导流通道的优化设计具有重要指导意义。

制动过程中闸片材料与制动盘温度关系试验研究

为探讨碳/陶制动盘与不同闸片材料的匹配性,对碳/陶制动盘分别与碳/陶复合闸片、铜基粉末冶金闸片和铁基粉末冶金闸片组成的摩擦副进行制动试验,研究了在制动过程中盘面各点瞬时温度、最高温度、闸片温度与制动工况的关系。结果表明:碳/陶制动盘与碳/陶复合闸片摩擦副温度及温度梯度均高于其他2种摩擦副,其温度梯度在低速制动时随压力的增加而明显增加,当制动速度较高时,温度梯度并没有随压力的增加而增加;对于碳/陶制动盘与铜基和铁基粉末冶金闸片摩擦副,随制动速度和压力的提高,盘面温度梯度变化不明显。原因在于材料导热性和起始摩擦因数决定了盘面的散热能力和制动功率,碳/陶制动盘与碳/陶复合闸片摩擦副因较高的起始摩擦因数以及较低的导热性,其制动功率高和散热能力低,导致盘面温度持续升高。

碳陶制动盘特性及在轨道车辆上的应用研究

文章通过缩比试验台、1∶1汽车台架和高速列车1:1试验台研究了碳陶材料的摩擦磨损性能。在不同的转速下对比传统的铸钢摩擦材料做摩擦磨损对比试验,并且在干、湿和结冰条件下以及匹配粉末冶金闸片摩擦副研究了碳陶材料摩擦磨损性能。试验结构表明:碳陶材料具有稳定摩擦特性,低磨损率和较强的环境适应性等特点;碳陶材料具有优异的粉末冶金闸片匹配性,平均摩擦因数稳定在0.32,制动性能满足国际铁路联盟规程UIC541-3标准,具有替代现有基础制动材料的优势。文章针对碳陶材料的研究为制动材料发展提供了理论基础,使碳陶材料用于高速列车制动成为可能。

飞机刹车用长寿命高摩擦特性炭/炭复合材料制备技术(英文)

以针刺炭纤维准三向结构整体毡为预制体,经丙烯气体狭缝定向流的"外热内冷"、"内热外冷"径向热梯度CVI工艺致密技术,优化组合的热解炭/树脂炭双元炭基体技术,通过调控高温处理技术等三大关键技术制备了A320系列飞机炭刹车盘材料。与现用的A320系列飞机进口炭刹车盘进行了地面台架对比试验和装机应用。结果表明:自主开发的炭刹车盘其设计着陆能量和超载着陆能量的摩擦特性与国外相当,但在高能载(RTO)刹车时,其摩擦系数提高了21%～48%,静摩擦系数提高了28%;装机应用寿命平均达到2700次以上,比国外产品寿命提高了23%,凸现出长使用寿命和高摩擦特性的特色。

高碳当量合金铸铁制动盘的研究

汽车制动盘要求材料有较高的导热性、耐磨性、抗热疲劳性及良好的金相组织。随着汽车制动盘的服役条件变得越来越恶劣,传统的非合金灰铸铁制动盘不能满足其苛刻的性能要求。本研究采用正交试验,利用JMat Pro对不同成分的制动盘进行相组成及力学性能的计算,成功研发出一种新型合金灰铸铁,完全满足技术要求。

C/C复合材料飞机刹车盘的结构与性能

采用企业、行业及国家相关标准的试验方法,对超码复合材料公司,英国Dunlop公司,法国CarbonIn-dusty公司,美国B.F.Goodrich、ALS公司等生产的9种C/C复合材料飞机刹车盘的物理、力学、热学、摩擦磨损的性能特征,以及中南大学生产的C/C复合材料刹车盘的有关性能,进行了对比分析。结果表明,选择适宜的炭纤维预制体结构,控制热解炭基体微观结构为光学粗糙层结构,合理的热处理温度是获得高性能炭刹车盘材料的关键。我国拥有自主知识产权研发的大型民机炭刹车盘在高摩擦特性方面获得了重大突破,已用于波音757-200型飞机,实现了国内C/C复合材料具有里程碑意义的第四个重大突破。

耐磨碳／碳复合材料的研制及其制动性能

针对常规化学气相沉积碳／碳复合材料存在的制备周期长和工艺过程繁杂等问题，在大量试验研究的基础上，通过对常规压差法化学气相沉积工艺进行重大改进，设计出了一种新的沉积室和气体快速定向流动装置，并且配合沉积工艺参数的调整，成功地利用这种改进压差法制备出了碳／碳复合材料．利用这种方法不仅使制备周期缩短到改进前的４０％，省去了常规化学气相沉积法中反复进行的中间机械加工和高温热处理工序，而且大幅度降低了制备成本．全尺寸试样（１∶１）惯性动力试验表明，所得制品不仅具有良好的摩擦磨损性能．制动力矩－速度关系曲线平稳和磨损率低等优点，而且刹车盘表面光滑，未发现碎裂和分层等现象。

高性能炭/炭刹车盘的纤维分布与基体炭特性

炭/炭刹车盘是炭/炭(C/C)复合材料制成品中制造难度最大的一种,除了对其基体炭的结构有特殊要求外,炭纤维预制体的结构也是影响其使用性能的一个关键性因素。该文作者采用先进检测设备对一些高性能炭/炭刹车盘进行了详细的检测、分析。结果显示:高性能炭/炭刹车盘的预制体是由叠层厚度约为0.5mm、重复单元为···60?/90?/60?/90?···的连续长炭纤维层和厚度约为0.5mm的短纤维层经针刺而成,其针刺密度约为2.2hole/mm2。该刹车盘的CVD炭为RL结构炭,并且炭纤维间结合紧密,炭刹车盘的石墨化度高达89.2%。

双元炭基体刹车盘在飞机中止起飞时的高摩擦特性

为解决炭刹车盘在飞机中止起飞(RTO)时摩擦系数低的弱点,采用了针刺炭纤维无纬布准三向预制体,以狭缝定向流外热内冷、内热外冷热梯度CVI与树脂浸溃-炭化相结合的致密工艺,生产了双元炭基体的波音757-200型飞机炭刹车盘材料。与原装机的国外炭刹车盘在惯性台上进行了RTO动态力矩对比试验,结果表明:具有粗糙层结构热解炭与树脂炭优化组合的双元炭基体超码炭刹车盘,比国外单一粗糙层结构热解炭基体的炭刹车盘RTO时的摩擦系数提高了22.7%-29.2%,突破了炭刹车盘在飞机RTO动态力矩试验中摩擦系数严重衰减这个长期难于攻克的关键技术。

金属陶瓷闸片配对碳陶制动盘的摩擦副1:3台架试验

按《动车组闸片暂行技术条件》TJ/CL307-2019中C6程序,对金属陶瓷闸片配对碳陶制动盘的摩擦副在1:3台架机上进行摩擦磨损试验。试验结果表明,金属陶瓷闸片配对碳陶制动盘的摩擦副具备了基本摩擦学适配性、制动稳定性和抗磨性,特别是金属陶瓷闸片耗量为0.024cm^(3)/MJ,表现出优异的耐磨性。

碳/碳复合材料机轮刹车盘机加工工艺探讨

简述了碳/碳复合材料坯体组成、增密原理、机械性能及材料使用特性。并以飞机机轮刹车盘为例,对该材料主要机加工工序(车削加工、钻削加工)进行工艺探讨。通过对坯体受力情况和破坏形式的分析,采取相应防范措施,有效地解决了该材料机加工中出现的问题。

采用废高碳钢丝生产灰铸铁刹车盘的研究与实践

研究了利用废高碳钢丝生产灰铸铁刹车盘的组织与性能,分析了灰铸铁刹车盘中的石墨和基体组织,测定了刹车盘的硬度和抗拉强度,并对其进行了磨损试验和循环过程测试。结果表明:采用废高碳钢丝生产的灰铸铁刹车盘中的A型石墨片分布均匀、细小且弯曲度较大,珠光体含量大于98.6%,珠光体片间距不大于0.98 mm;刹车盘各处硬度均匀,均在HB 202以上,其抗拉强度在260 MPa以上,而且高碳废钢丝用量越大,刹车盘的强度和硬度越高。灰铸铁刹车盘的摩擦性能较好,具有良好的循环使用寿命,超过EN-GJL-200灰铸铁。

碳陶曲面盘式制动器的制动效能和瞬态温度场分析

盘式制动器在制动过程中涉及到接触应力场、摩擦温度场以及盘体转动角速度和能量等的急剧变化。对列车制动器进行曲面构型设计,并改进制动器结构使它适用于碳陶摩擦材料。基于直接热力耦合的有限元方法,对比平面和曲面两种制动器结构的仿真结果,得到二者在相同工况下的温度场分布、接触应力分布以及角速度和能量的时间历程曲线。结果表明:曲面盘式制动器的制动效率明显高于平面制动器,但其温度场和接触应力分布状态不是十分理想。

大型商用飞机炭刹车盘材料的应用进展

炭刹车盘材料具有质量轻、摩擦特性好、使用寿命长、吸热能力高等一系列优良特性。从20世纪70年代问世以来,炭刹车盘复合材料的研制和应用总共经历了五代发展历程,已经成为商用飞机炭刹车副的首选材料,被广泛应用于空客和波音系列飞机。经过几十年的发展,国内炭刹车材料取得了长足的发展,已经作为PMA件应用于B757和A320机型,但仍需进一步提高国产炭刹车材料的密度均匀性、质量一致性、抗氧化涂层的可靠性及降低生产成本。

C/C复合材料再生利用新技术研究

确定了一种炭 /炭 (简称 C/ C)复合材料飞机刹车盘再生利用新技术 ,通过对再生后样品力学性能测试和 SEM分析表明其层间剪切强度比未再生前高 ,层间破坏未发生在粘接面上。研制出了与再生炭盘相匹配的防氧化涂层 ,实验表明这种涂层具有良好的氧化防护性能。地面动力模拟试验证明这种技术安全可靠 。

国产PAN基炭纤维增强炭基体复合材料的制动摩擦行为

分别采用国产聚丙烯腈基(即PAN基)炭纤维CCF700(A)和CCF300(B)及日本东丽PAN基炭纤维T300(C)编织二维针刺毡预制体,通过化学气相沉积结合树脂浸渍炭化增密技术制备飞机刹车副用炭/炭复合材料,在HJDS-Ⅱ型地面惯性台上测试这3种炭/炭复合材料的制动摩擦特性。结果表明:用国产炭纤维制备的炭/炭复合材料样件的整体石墨化度低于用进口炭纤维制备的样件。在模拟正常着陆能载下,国产炭纤维增强样件的减速率高于进口纤维增强样件。其中,采用CCF700炭纤维制备的材料A的摩擦因数较高、波动明显,而采用CCF300炭纤维制备的材料B的摩擦因数稳定在0.28左右。同时,刹车盘A和B的刹车过程相对平稳,刹停时间短,但刹车盘C在刹车结束前有明显的刹车力矩回升,有利于刹车过程的稳定性。材料A表面形成较厚的摩擦层,而材料B的摩擦表面摩擦层较薄,这与CCF300炭纤维具有良好的耐磨性有关。

碳/碳复合材料刹车盘刹车性能研究

论述了碳/碳复合材料刹车盘的刹车特性。在不同的能量、刹车压力、使用环境条件下的全尺寸碳/碳复合材料刹车盘试验结果表明,碳/碳复合材料刹车盘刹车性能随刹车能量、刹车压力的提高,环境湿度的增大而衰减。碳刹车盘的静摩擦系数比钢刹车低得多(接近50％),随着刹车盘温度的升高,其静摩擦系数降低。

不同成分灰铸铁制动盘的性能研究

以制动盘用高碳当量灰铸铁和普通灰铸铁为研究对象,通过扫描电镜和DSC热分析仪,研究两种灰铸铁的断口形貌、切削加工性能及导热性能。结果表明,高碳当量灰铸铁和普通灰铸铁拉伸试样的断裂方式均为解理断裂和沿晶断裂复合机制,其中高碳当量灰铸铁穿晶解理断面较大;机加工后高碳当量灰铸铁表面粗糙度为0.4,普通灰铸铁表面粗糙度为1.18,高碳当量灰铸铁的加工刀具磨损程度更小,加工性能更好;对比分析DSC曲线,高碳当量灰铸铁的共析和共晶转变峰值高于普通灰铸铁,导热性能更好。

制动盘用灰铸铁热疲劳性能的研究

灰铸铁具有优良的导热性、良好的耐摩性,是制动盘的主要材质。对3种碳当量较高的灰铸铁组织及性能进行了测定和分析,采用板状带V型缺口试样,通过循环加热、冷却的方法研究热疲劳性能。结果表明:碳当量比较低、石墨数量少,即使强度和硬度比较高,抗热疲劳性能也较差;当基体以珠光体为主时,碳当量高且含有一定量D型石墨的灰铁抗热疲劳性能好。