Zračni zavorni disk

Letalski zavorni kolut Semicorex sicer ni velik, je pa ena bistvenih komponent v letalu, enako pomembna je pri "srčnem" motorju in "možganskem" krmilniku letenja. Enako kot princip avtomobilske zavore, le toplotna odpornost zavor letala zahteva večjo in običajno uporablja zavorni sistem z več koluti. Thezavorena kolesih zagotavljajo večino učinka pojemka, saj pretvarjajo ogromno kinetično energijo letala v notranjo energijo zavornega koluta letala. Ko letalo med hitrim taksijem naleti na silo in mora prekiniti vzlet, zaviranje v sili postavi zavorne kolute na še hujše preizkušnje, zaradi česar se hitro segrejejo do rdeče vročega stanja.

Letalski zavorni sistemi (razen za Boeing 787) običajno uporabljajo hidravlično zavorno tehnologijo. Motor poganja hidravlično črpalko, ki nizek tlak pretvarja v visok tlak in ta tlak prek hidravličnih cevi prenaša na zavorne aktuatorje. Zavorni aktuatorji potiskajo in pritiskajo na zavorni kolut letala, trenje med koluti pa zagotavlja navor, ki preprečuje kotaljenje koles in tako zmanjša vzletno hitrost letala.

To se sliši preprosto, a je v resnici precej zapleteno. Ker letala pristajajo pri velikih hitrostih, vsebujejo ogromne količine energije. V skladu z zakonom o ohranjanju energije se mora letalo zanašati na reverzerje potiska in zavorne sisteme, da absorbirajo to ogromno energijo (pomaga tudi aerodinamični upor), da se letalo ustavi. Med procesom trenja letalski zavorni kolut pretvori večino kinetične energije letala v toplotno energijo; zato je delovna temperaturazavorni diskije vsaj nekaj sto stopinj Celzija.

Poleg tega so zavorni sistemi letal zasnovani tako, da upoštevajo številne nepredvidene okoliščine, ki se lahko pojavijo med delovanjem, kar postavlja še višje zahteve zazavorni diski. Kaj na primer, če letalo naleti na nenadno situacijo med taksiranjem pri visoki hitrosti na stezi in se pripravlja na vzlet in mora vzlet prekiniti? Ali kaj, če letalo kmalu po vzletu odkrije okvaro sistema in se mora vrniti, vendar se zakrilca in lamele v tem trenutku ne morejo popolnoma razpreti? V primeru teh nepredvidenih okoliščin mora zavorni kolut letala absorbirati znatno več energije kot med običajnim pristankom.

Materiali, uporabljeni za izdelavo zavornih kolutov letal, morajo vzdržati tako trenje kot visoke temperature. Kateri material lahko izpolni te zahteve? Odgovor so ogljik ogljik kompozitni materiali. Zgodnja letala so uporabljala jeklene zavorne kolute iz prašne metalurgije, ki so imeli pomanjkljivosti, kot so velika teža, slaba zmogljivost pri visokih temperaturah in kratka življenjska doba. Za primerjavo, zavorni koluti iz karbonskega/karbonskega kompozita ponujajo vrhunsko zmogljivost in so 40 % lažji od jeklenih zavornih kolutov (pri velikih letalih z več kolesi to pomeni zmanjšanje teže na stotine kilogramov ali celo ton), s čimer so pridobili široko uporabo.

Ogljik/ogljik kompozitni materialiso kompozitni materiali, sestavljeni iz ogljikovih vlaken kot skeleta in ogljika kot matrice. Ogljikova vlakna so lahko v obliki neprekinjenega tridimenzionalnega ogrodja ali naključno razporejenih kratkih sesekljanih vlaken; ogljikova matrika je pridobljena z impregnacijo smole ali smole za karboniziranje ali s pirolizo in nanašanjem ogljikovodikovih plinov (kot sta zemeljski plin ali propan).

Po desetletjih raziskav so kompozitni materiali ogljik/ogljik, proizvedeni s sodobnimi postopki, pridobili značilnosti, kot so visoka specifična trdnost, visok specifični modul, odpornost na visoke temperature ter odlične lastnosti trenja in obrabe, ki lahko dobro izpolnjujejo obsežne zahteve glede učinkovitosti vesoljskih materialov pri visokih temperaturah in visokih hitrostih.