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柯林斯宇航将减少碳废物并延长碳刹车盘的使用寿命

2022-04-07 09:49 柯林斯宇航 柯林斯宇航 专栏

对于乘客来说,飞机放下起落架的声音再熟悉不过,这标志着飞行接近尾声。紧接着是机轮在跑道上滑行的声音,随之而来的是令人安心的减速,刹车使飞机速度在几秒钟内从着陆时的260公里/小时降至30公里/小时以下,飞机因此而得以安全地滑行到登机口。

一般来说,在着陆过程中,刹车盘之间的摩擦将飞机大量的动能转化为热能,然后被由若干刹车盘所组成的热包组件吸收。

为了适应这种高强度,飞机刹车组件必须非常耐用,在各种天气下都能可靠使用,并且必须承受急剧升高的温度。在紧急情况下,可能会要求刹车片吸收高达约1.400万公斤米的能量,也就是将约为1400万公斤的东西提升1米所需的能量。

我们的努力不止于此,刹车的方式还必须考虑如何减少对环境的影响,这是航空业日益坚实的承诺。

正因如此,柯林斯宇航的机轮与刹车团队正在努力确保由可持续性驱动的设计创新,并将其纳入碳刹车组件的制造工艺中。

柯林斯宇航着陆系统业务总裁Ajay Mahajan表示: “可持续发展是我们公司最优先考虑的问题之一。我们的每个工厂都在寻找减少浪费的方法,从而与客户分享减排的好处,并帮助子孙后代保护环境。”

位于普韦布洛的柯林斯宇航团队就是一个典范,他们想方设法减少碳废物并延长碳刹车盘的使用寿命。

更轻的材料意味着降低油耗

普韦布洛是柯林斯宇航为商用飞机生产行业领先的DURACARB®碳刹车系统的三个基地之一,另外两个分别位于华盛顿州的斯波坎和加利福尼亚州的圣达菲斯普林斯。DURACARB®碳是由柯林斯宇航开发的专有材料,与之前的刹车产品相比,它可以吸收更多的热能,使用寿命更长。

碳刹车比之前使用的钢刹车更轻,从飞机空气动力学角度来说,更轻意味着更省油。

位于普韦布洛的柯林斯宇航机轮与刹车团队的碳业务总监Doug Hayes表示:

“我们的刹车表面温度最高可以达到2760摄氏度,在紧急跑道刹车时也不会出现故障。例如,一架使用碳刹车的波音737NG比使用钢刹车的同型号飞机轻约320千克。这可以节省每次飞行的油耗,进而有助于减少温室气体排放。”

虽然这些优势已经使碳刹车成为更可持续的选择,但柯林斯宇航团队看到了通过延长刹车盘的使用寿命来进一步提高可持续性的机会。柯林斯EDL®(延长刹车盘使用寿命)工艺做到了这一点。

延长碳刹车盘的使用寿命

由于DURACARB®刹车盘的使用寿命较长,柯林斯宇航能够减少生产中的刹车盘数量。EDL®工艺可以使柯林斯宇航本就很长的刹车盘寿命再延长一倍。

当刹车盘磨损并送回位于香港、伦敦和洛杉矶的柯林斯宇航MRO中心时,可以将原本较厚的刹车盘加工成更薄的刹车盘,供二次使用。当这些刹车盘再磨损并返修时,会被送到普韦布洛的碳加工专家那里,专家们对这些刹车盘进一步检查、加工,并重新组装成所谓厚的“二合一”刹车盘,随后进行认证并送回MRO中心,再使用两次。

普韦布洛的机轮和刹车团队以及斯波坎和圣达菲斯普林斯的兄弟团队使用EDL®工艺,有望把刹车盘原本一到两次的使用寿命延长最多至三到四次。

减少垃圾填埋

但那些因为太薄而不能再次使用的磨损件怎么办呢?其中绝大多数被运往普韦布洛当地的一家钢铁厂。钢铁厂工人将未经加工处理的磨损碳刹车盘作为炼钢工艺中的关键成分,用以制造新产品,例如铁路使用的无缝管、棒和钢轨。

Hayes表示,互惠互利的处理方式避免了将大量潜在的碳废料送往垃圾填埋场。这种环境管理方式为普韦布洛工厂赢得了科罗拉多州环境领导计划颁发的“24克拉金领袖”奖。

碳尘的新用途

当碳刹车盘加工到最终的图纸尺寸时,加工过程中会留下精细但纯净的碳尘材料。柯林斯宇航团队正在想办法重新利用这些碳尘,使其不被送到垃圾填埋场,并确定了一家可提供帮助的碳钢产品全球供应商。

得益于这项合作,碳尘目前在沥青、混凝土、工业润滑油、燃料电池和涂料中重新找到用途,焕发了新生命。它也用在由石墨烯制成的日常消费品中,如铅笔和高尔夫球杆。

回收之外的好处

柯林斯宇航团队还在普韦布洛工厂寻找减少能源和水消耗的方法,包括制造碳刹车所需的高温反应堆的替代品。

Hayes表示:“我们正在与当地官员合作,研究如何引入风能和太阳能等可再生能源,从而对我们的运营产生积极影响。”

除了碳刹车的成功案例外,柯林斯宇航在俄亥俄州特洛伊市设计的金属刹车结构还采用了具有保护性能的陶瓷涂层,可减少磨损并延长使用寿命,从而减少制造替代品的需求。该涂层还减少了每次飞机大修剥离油漆和重新涂层的需求,从而减少了挥发性有机化合物的排放。

责任编辑:intern2