Почему для самолета с тормозами из углеродного волокна рекомендуется «резкое торможение» для предотвращения износа тормозов? Это кажется задним числом!

Я ничего не знаю об этой теме, но она довольно интересная, поэтому я погуглил и нашел подробный документ Airbus под названием «Правильная работа карбоновых тормозов». Он включает в себя следующую информацию:

Все производители тормозов подчеркивают тот факт, что износ углерода сильно зависит от температуры тормозов.

Это полностью отличается от стальных тормозов:

...энергия теоретически не является основным параметром износа карбона, тогда как для стальных тормозов она наиболее важна.

Далее в документе говорится следующее:

Вообще говоря, чтобы увеличить срок службы карбоновых тормозов, тормоза должны работать либо в холодном, либо в горячем состоянии, но не при промежуточных теплых температурах.

И это:

Все рекомендуемые методы торможения должны быть направлены на сокращение количества торможений и оптимизацию температуры карбоновых тормозов.

Конкретные температуры, упомянутые в документе, различны для разных производителей, но, как правило, промежуточный диапазон, которого следует избегать, составляет примерно 100-300°C. Это могло бы объяснить, почему рекомендуется «сильное» торможение: лучше использовать одно единственное торможение, которое генерирует больше тепла и приводит к более высоким температурам, чем тормозить в несколько раз легче. Тем не менее, в документе также говорится, что перегрев по-прежнему небезопасен и использование максимального автотормоза не рекомендуется.

Я нашел связанное обсуждение именно этого вопроса в другом месте , которое касается физического объяснения (хотя оно не цитирует никаких источников): при более низких температурах углерод превращается в порошок, который истирает тормозные колодки, снижая срок их службы; при повышении температуры углерод начинает вести себя как жидкость, поэтому износ значительно снижается. Большинство обсуждений карбоновых тормозов, которые я нашел, говорят о том, что их физические свойства и поведение хорошо задокументированы, но недостаточно изучены.

Количество времени, затраченного на тормоза, является наиболее важным фактором, определяющим износ карбоновых тормозов, а не количество затрачиваемой на них энергии (как в случае со стальными тормозами).

За счет более резкого торможения вы в целом тратите на тормоза меньше времени, а это означает, что тормоза будут меньше изнашиваться. Давайте просто представим, что вы изнашиваете 1/10000 тормоза каждую секунду, независимо от того, насколько сильно вы тормозите или мягко. Слегка притормаживая за 20 секунд до остановки, вы изнашиваете 1/500 тормоза. Но если вы потратите всего 10 секунд, вы изнашиваете только 1/1000 тормоза. Хотя это не так просто, это общая идея.

Другим сопутствующим фактором является нелинейная и непропорциональная корреляция между износом тормозов и температурой тормозов. Хотя это немного противоречит здравому смыслу, но износ тормозов увеличивается примерно до температуры диска 200°C (обратите внимание, что указанная температура обычно ниже), затем фактически снижается до тех пор, пока не станет намного горячее (около 700-800°C). Таким образом, при более сильном торможении вы также нагреваете тормоза до такой степени, что износ тормозов становится меньше , чем при легком торможении.

Из-за этого лучше нажимать на тормоза за один раз, чтобы сократить общее время на торможении. В превосходной статье Boeing об эксплуатационных преимуществах углеродных тормозов даются следующие советы при рулении:

Рекомендации по торможению на такси для карбоновых и стальных тормозов

Поскольку механизмы износа углеродистых и стальных тормозов различны, для углеродистых тормозов рекомендуются разные методы торможения на такси, чтобы максимально увеличить срок службы тормозов.

Износ стальных тормозов прямо пропорционален кинетической энергии, поглощаемой тормозами. Максимальный срок службы стальных тормозов может быть достигнут во время руления за счет использования большого количества небольших, легких торможений, что дает некоторое время для остывания тормозов между торможениями. Большая полная масса самолета и высокая скорость срабатывания тормозов, как правило, сокращают срок службы стальных тормозов, поскольку они требуют, чтобы тормоза поглощали большое количество кинетической энергии.

Износ карбоновых тормозов в первую очередь зависит от общего количества срабатываний тормоза — одно сильное торможение вызывает меньший износ, чем несколько легких срабатываний. Максимальный срок службы карбоновых тормозов может быть достигнут во время руления за счет использования небольшого количества длительных, умеренно резких торможений вместо многочисленных легких торможений. Этого можно достичь, позволив скорости руления увеличиться от скорости ниже целевой до скорости выше целевой, а затем используя однократное резкое торможение для снижения скорости ниже целевой и повторяя при необходимости, а не поддерживая постоянную скорость руления с помощью многочисленных торможений. Износ карбоновых тормозов гораздо менее чувствителен к весу и скорости самолета, чем износ стальных тормозов.

Эти рекомендации предназначены только в качестве общих указаний для такси. Безопасность и комфорт пассажиров должны оставаться главными соображениями.