Disco de freios de aeronaves

O disco de freio de aeronave Semicorex não é grande, mas é um dos componentes essenciais do avião, é o mesmo importante com o motor “coração” e o controlador de voo “cérebro”. O mesmo que o princípio do freio do automóvel, apenas a resistência ao calor dos freios da aeronave exige maior, e normalmente usa sistema de freio multidisco. Ofreiosnas rodas fornecem a maior parte do efeito de desaceleração, convertendo a enorme energia cinética da aeronave na energia interna do disco de freio da aeronave. Quando a aeronave encontra uma emergência durante o táxi em alta velocidade e precisa abortar a decolagem, a frenagem de emergência coloca os discos de freio sob testes ainda mais severos, fazendo com que aqueçam rapidamente até um estado incandescente.

Os sistemas de frenagem de aeronaves (exceto o Boeing 787) geralmente empregam tecnologia de frenagem hidráulica. O motor aciona uma bomba hidráulica, que converte baixa pressão em alta pressão e transmite essa pressão aos atuadores do freio por meio de linhas hidráulicas. Os atuadores de freio empurram e pressionam o disco de freio da aeronave, e o atrito entre os discos fornece um torque para evitar que as rodas rolem, reduzindo assim a velocidade de decolagem da aeronave.

Isso parece simples, mas na verdade é bastante complexo. Como as aeronaves pousam em alta velocidade, elas contêm enormes quantidades de energia. De acordo com a lei da conservação de energia, a aeronave precisa contar com reversores de empuxo e sistemas de frenagem para absorver essa enorme energia (o arrasto aerodinâmico também ajuda) para parar a aeronave. Durante o processo de fricção, o disco dos freios da aeronave converte a maior parte da energia cinética da aeronave em energia térmica; portanto, a temperatura operacional dodiscos de freioé pelo menos várias centenas de graus Celsius.

Além disso, os sistemas de travagem das aeronaves são concebidos para dar conta de muitas circunstâncias imprevistas que podem ocorrer durante a operação, colocando exigências ainda maiores sobre odiscos de freio. Por exemplo, e se uma aeronave se deparar com uma situação repentina enquanto taxia em alta velocidade na pista se preparando para a decolagem e precisar abortar a decolagem? Ou e se uma aeronave descobrir um mau funcionamento do sistema logo após a decolagem e precisar retornar, mas os flaps e slats não puderem ser totalmente acionados neste momento? No caso destas circunstâncias imprevistas, o disco dos freios da aeronave precisa absorver significativamente mais energia do que durante um pouso normal.

Os materiais utilizados na fabricação dos discos de freio de aeronaves devem suportar tanto o atrito quanto as altas temperaturas. Que material pode atender a esses requisitos? A resposta são materiais compostos de carbono carbono. As primeiras aeronaves usavam discos de freio de aço para metalurgia do pó, que apresentavam desvantagens como peso pesado, baixo desempenho em altas temperaturas e vida útil curta. Em comparação, os discos de freio compostos de carbono/carbono oferecem desempenho superior e são 40% mais leves que os discos de freio de aço (para aeronaves grandes com múltiplas rodas, isso se traduz em centenas de quilogramas ou até toneladas de redução de peso), ganhando assim ampla aplicação.

Materiais compostos de carbono/carbonosão materiais compósitos compostos de fibra de carbono como esqueleto e carbono como matriz. As fibras de carbono podem ter a forma de uma estrutura tridimensional contínua ou de fibras curtas cortadas aleatoriamente; a matriz de carbono é obtida por impregnação de resina ou carbonização de piche, ou por pirólise e deposição de gases hidrocarbonetos (como gás natural ou propano).

Após décadas de pesquisa, os materiais compósitos de carbono/carbono produzidos por processos modernos adquiriram características como alta resistência específica, alto módulo específico, resistência a altas temperaturas e excelentes propriedades de atrito e desgaste, que podem atender aos requisitos abrangentes de desempenho de materiais aeroespaciais sob condições de alta temperatura e alta velocidade.