美军战斗机刹车片中国也能造,为什么现在中国还在用减速伞?

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很少有人知道,中国空军中一个特殊的岗位——保伞员,又叫航空求生装具员。他们不但要管理飞行的降落伞,还要负责战机减速伞的收放维护,更要在飞机降落后,立刻冲上危险的跑道,此时几十斤重的降落伞已经脱落,需要保伞员将其捡起来快速拖离跑道,以确保后续战机起降安全。


目前世界各国的主流减速增阻方式有两种,一是减速伞与起落架刹车装置配合使用,中国及俄罗斯是采用此方式;另一种则是单纯依靠刹车盘减速。

战斗机在接地的时候速度相当高,对于飞机气动外形和飞控系统设计年代较早的二代机来说,接地速度常常超过300公里/h;即使是兼顾高低速性能、大幅强化低速飞行能力的三代机和四代机,接地速度也会超过200公里/h。而为了让着陆速度如此之高的战机迅速停下,需要打开减速伞,从飞机后面增大其迎风的阻力,从而使得战斗机可以在较短的跑道上实现降落。



减速伞的缺点也是不能忽视的。战机滑跑一定距离速度下降到可以接受的范围后,必须抛掉减速伞避免战机发动机产生的灼热尾流烧毁降落伞。而保伞员还要捡起被抛掉减速伞,并重新安装在战机上,这个过程不但影响后续战斗机的降落,还让战机的再次出击需要更长的准备时间。所以说使用复杂的减速伞会降低飞机的出动效率。

减速伞虽然缺点多,但目前在滑跑减速的效果上,减速伞是性能最好的,而且相比之下,减速伞的不同地区的适应性要比轮胎损耗的方式要强的多。因为减速伞可以在很多条件不佳的机场使用,这对于地形复杂,幅员辽阔的我国来说异常重要。

而美国战机降落,很少会有减速伞被抛出,最多就是战机打开减速板。其实这一切都源自一个小小的零件,而这个零件,就关乎着一个产业的兴衰,它就是刹车盘。而在最早的喷气式战斗机就是使用的刹车片,这就是纳粹德国的ME262战斗机。

美国战机除了依靠减速板/翼面偏转来达到减速效果外,更多的依赖于刹车系统来减速。战机刹车需要性能优秀的刹车盘,刹车盘材料分为“有机粘结剂刹车材料、粉末冶金刹车材料、碳/碳复合刹车材料和碳/陶复合刹车材料”4个阶段,美国比较早的就运用了碳/碳复合刹车材料,这种材料减速效果好、寿命长,而且无需设置减速伞装置,可以减轻战机重量。

我国碳/碳复合刹车材料刹车盘研究开始于上世纪70年代,历经20余年,1998年装载于歼-10战机上首飞成功。成为继美、英、法之后第4个能够研制先进碳刹车系统研制的国家。碳/碳刹车盘研制成功后,迅速应用于我国30多种军机型号上,但因为习惯、省钱(碳/碳刹车盘比较贵而且消耗大)和安全原因(我国碳/碳刹车盘吸潮性能不够好,在沿海机场刹车性能容易衰减),很多还继续使用减速伞。2002年,中国在民航市场取得了空客、波音等系列型号飞机的80多项碳刹车盘维修许可证,取得民机碳刹车盘国产化的“身份证”。


我国战机歼-20降落时打开红色减速伞

2008年,我国研制的碳/陶刹车盘首飞成功,这种由西北工业大学与中航工业西安航空制动科技有限公司联合研制的碳陶刹车盘产品,日前成批量装备部队7个飞机机型,使我国成为国际上第一个率先使用碳陶刹车盘的国家,标志着中国飞机刹车技术跻身于世界领先水平。

该产品研制历经12年的攻关,上万次的台架试验,共突破了三大关键技术,形成了5个重大技术发明点,获得了19项国家授权发明专利,在国内属首创,站在2016年国家科技奖励大会领奖台。

碳/陶刹车盘静摩擦系数提高1倍以上,湿态摩擦性能提高1/3,磨损率降低一半以上,寿命提高1倍多;生产周期降低60%以上,生产成本降低30%以上,能耗降低60%以上,性价比提高2倍多。是目前世界上唯一能在1500℃高温环境下,各项物理性能不发生衰减的材料。我国碳/陶刹车盘和碳/碳刹车盘的成功研制,打破了国外企业的市场、价格垄断,迫使国外厂商降价高达80%以上,给我国带来了大量的经济效益。

我国能够从事战机刹车控制系统及机轮产品生产的厂家不过寥寥数家,主要有中航工业西安航空制动科技有限公司、中国航天科技集团公司第703研究所、北京北摩高科摩擦材料股份有限公司。

中航工业西安航空制动科技有限公司:创建于1955年,是国家“一五”期间156项重点建设项目之一,总装备部批准的飞机机轮刹车及刹车系统研制、生产配套许可单位,是我国航空机轮、刹车系统及航空液压、气动产品研发和生产的大型专业化企业。

公司具有黑色有色铸造、锻造、粉末冶金、复合材料、机械加工、冷热冲压、热表处理、塑压、橡胶、工装量具、非设等专业的设计制造能力,碳/碳、碳/陶基复合材料制备技术达到了世界先进水平。自主研制的大型天然气气相沉积炉为国内首创。

中国航天科技集团公司第703研究所:作为航天系统重要的材料及工艺研究所,703所从60年代就开始了碳/碳材料的研究工作,并成功地将这项技术应用于多个航天战术、战略重点型号武器。为了能更广泛地推广碳/碳复合材料在航空领域的应用,“九五”期间,703所投入巨资及大量的人力、物力开发炭刹车片产品,并已经掌握了碳/碳刹车盘齿键修补技术和长寿命抗氧涂层技术等国内最先进的技术。

北京北摩高科摩擦材料股份有限公司(北京摩擦材料厂)始建于1958年,是我国最大的摩擦材料生产企业及国内最早获得民航许可为进口飞机研制、生产刹车盘(副)的厂家,也是中国人民解放军总装备部飞机刹车机轮组件和各类摩擦材料的定点生产单位,并获得国家武器装备科研生产许可证、中国民用航空总局零部件制造人批准书等多项研制生产资格

北摩高科研发出第一件国产化su-30战机刹车盘,如今新型枭龙战机上装的是北摩高科的刹车系统,FTC-2000G则用上了北摩高科专门研制的新型机轮。北摩高科从摩擦材料起家,已发展成为目前国内唯一一家可独立研发生产飞机着陆系统的民营高科技企业。


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