飛機著陸的最後一道保險——機輪剎車系統

哪裡有運動，哪裡就有制動——對於一架高速運動的飛機，要使其安全平穩地由運動狀態達到理想靜止狀態，除了要具備與其相匹配的動力控制系統外，還需要具備一套性能優良、安全可靠的機輪剎車系統。飛機機輪剎車系統是由機輪、剎車裝置以及控制系統組成的，該系統對於飛機而言有著與發動機系統同等重要的作用，同時也與發動機二者並屬飛機飛行生命中使用成本最高的兩個系統。據波音公司統計，飛機在地面機動時發生的事故數量佔到了總事故的41%，其中多數事故與剎車系統故障有關——鑒於此，長期致力於航空安全科普的二次元君必須向屏幕前的你把它講清楚！

何為機輪？機輪何用？

通俗來說，飛機機輪剎車系統的作用與汽車剎車系統基本相同，機輪主要承受飛機載荷，剎車裝置是利用剎車盤或剎車片的摩擦產生制動力，而控制系統則類似於汽車的防抱死系統，是保障飛機著陸安全的關鍵機載系統，但不同的是，機輪剎車系統的承載能力要求是汽車的20~40倍，吸收能量的要求則更是高達汽車的100~800倍，而其重量和體積卻僅為汽車的2~5倍。

從機輪系統的特點我們可以了解到，飛機機輪是整個機輪系統的主要工作部件，其損耗性決定了它必須符合低重量、高承載、長壽命等要求，因此機輪通常由鎂合金和鋁合金製造而成，其製造方式則分為鑄造和鍛造兩種：鑄造合金具有成本低，產量高等特點，在建國初期直到七十年代我國一直採用鑄造的方式製造飛機機輪，但鑄造合金的承載能力弱、疲勞強度低等缺陷也使得其可靠性一直飽受質疑。從七十年代開始，包括我國在內的各國相繼開始研究和使用鍛造技術製造機輪，與鑄造機輪相比，鍛造機輪的各項指標都實現了倍數級別的提高，並且隨著近年來技術的不斷提升，鍛造機輪的製造成本得到了有效降低，目前已經成為了主流。

剎車裝置的漸進發展

光有機輪還不夠，機輪還需要和剎車裝置通過摩擦產生制動力，將飛機的減速過程中的動能轉化為熱能，才能使飛機最終停下來。典型的剎車方式為鉗式剎車（汽車就是採用這種剎車方式），採用粉末合金剎車材料對合金鋼或者鑄鐵摩擦產生制動力，在這種方式之下，材料便成為了剎車裝置的核心。早期的航空剎車材料是有機粘結劑材料，這種材料具備耐熱性好、熱吸收速度快等特點，能夠適用於早期的飛機剎車系統，但這種材料的損耗率高，使用壽命短，所以已經無法應用於現今的飛機製造領域。

取代有機粘結劑材料的是粉末冶金材料，粉末冶金材料又名燒結金屬材料，是以金屬及其合金為機體，添加各類制動材料的類似於金屬陶瓷的一種新材料，伴隨著這種材料我國的航空工業順勢研發出了世界領先的盤式航空制動裝置，一舉將我國的飛機剎車系統推向世界先進水平。材料是剎車裝置技術的核心——我國在該材料的基礎上進一步研發，又成功試製出了新型的碳-碳複合剎車材料，與前幾代剎車材料相比，該材料對於飛機制動系統而言具有真正的里程碑意義，該剎車材料在使用壽命提高一倍的同時，其餘各項性能均能夠提高四成以上，目前它不僅廣泛應用於我國各型國產飛機，並且還在空客和波音的數款機型上加以應用，使我國在該領域對西方國家實現了彎道超車。

機輪剎車系統的大腦——控制系統

有了上述兩項基本條件，機輪剎車系統還需要具備一個「敏感」的大腦：它必須充分感知飛行員發出的剎車指令，並伴隨指令讓機輪剎車系統輸出大小適宜的剎車作動力，使輪胎與地面達到最大摩擦係數以減少飛機的剎車距離。早期飛機的控制系統一般採用機械慣性液壓技術，該系統依賴傳統的力學原理進行指令感測，在達到一定使用時間後其效率和安全性都會逐漸降低；取代它的是模擬電子液壓技術，模擬電子系統不會隨著使用時間而出現老化等問題，因此很快便成為了國內外先進戰鬥機剎車控制系統的標準配置；進入二十一世紀，隨著軍民飛機邁向全電子化的發展趨勢，各國又開始對全電剎車控制技術展開了研究，其主要目的在於利用電機裝置替代液壓裝置，進一步提高機輪剎車系統的可靠性、可監控性和可維護性。

儘管我國目前的航空製造技術整體還不具備國際領先優勢，但我國在以機輪剎車系統為中心的制動領域卻已經達到了國際領先水平。因此，在享受先進位動技術帶來充分安全的同時，我們必須銘記那些為了讓我們在每一次起降時都能平平安安的一代又一代中國航空人，是他們用自己的智慧和心血鑄就了我們的安全保障！

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