Informacje o artykułach
Kategoria: Techniczne Techniczne
Źródło treści: SKYbrary About SKYbrary
Kontrola treści: SKYbrary About SKYbrary

Definicja

Hamulec jest urządzeniem służącym do spowalniania lub zatrzymywania ruchu maszyny lub pojazdu, lub powstrzymywania go przed ponownym rozpoczęciem ruchu.

Opis ogólny

Hamulce samolotów, w przypadku samolotów lądowych, są prawie wyłącznie umieszczone na kołach głównych, chociaż w niektórych samolotach na przestrzeni lat występowały również hamulce kół przednich. Obsługa hamulców ewoluowała od pojedynczej dźwigni uruchamiającej wszystkie hamulce symetrycznie, poprzez pedały sterowane piętą, do sterowanych palcami kontrolek hamulców wbudowanych w pedały steru. Wraz z nożnymi urządzeniami sterującymi pojawiła się możliwość niezależnego uruchamiania lewego lub prawego hamulca, co pozwoliło na wykorzystanie hamowania różnicowego do sterowania samolotem podczas operacji naziemnych oraz do utrzymania kontroli kierunku podczas tej części startu lub lądowania, kiedy prędkość powietrza jest zbyt mała, aby aerodynamiczne urządzenia sterujące były skuteczne.

We wczesnych samolotach transmisja danych wejściowych sterowania hamulcem do urządzenia hamującego była mechaniczna – najczęściej za pomocą linek. Było to mało wydajne i mogło być skutecznie stosowane tylko w małych samolotach. Rozwiązaniem było opracowanie hamulców uruchamianych hydraulicznie i takie rozwiązanie pozostaje standardem w zdecydowanej większości samolotów latających obecnie. W małych samolotach system ten może być zasilany przez pompę główną i nie wymaga pomp hydraulicznych. W większych samolotach wymagane są pompy, aby zapewnić niezbędne ciśnienie i objętość płynu hydraulicznego. W ciągłym dążeniu do opracowania lżejszych, bardziej wydajnych samolotów, elektrycznie aktywowane hamulce zaczynają być stosowane w niektórych samolotach pasażerskich najnowszej generacji.

Projekt układu hamulcowego

Wcześniejsze samoloty miały pojedynczy układ hamulcowy bez kopii zapasowej lub redundancji. Było to postrzegane jako niepraktyczne przez operatorów i niedopuszczalne przez organy regulacyjne, więc producenci wkrótce wprowadzili do swoich projektów bardziej wytrzymałe układy hamulcowe. Niektóre z wcześniejszych rozwiązań dotyczyły jedynie utraty głównej pompy hydraulicznej i obejmowały pompy ręczne lub pompy hydrauliczne o napędzie elektrycznym w celu zapewnienia alternatywnego źródła ciśnienia hydraulicznego. Rozwiązania te nie uwzględniały awarii spowodowanych utratą płynu i były uważane za niewystarczające. Aby temu zaradzić, niektórzy producenci, tacy jak Convair, włączyli do swoich konstrukcji układ sprężonego powietrza do hamowania awaryjnego. Chociaż spełniał on wymóg zapewnienia niezależnego sposobu uruchamiania hamulców, był ograniczony, ponieważ nie pozwalał na hamowanie różnicowe, a zbiornik zawierał skończoną ilość sprężonego powietrza. Nadmiarowość hamowania w większości dużych samolotów pasażerskich jest dziś osiągana przez wiele niezależnych systemów hydraulicznych wspomaganych akumulatorami. Systemy te pozwalają na kilka warstw awarii bez powodowania całkowitej utraty zdolności hamowania.

Zespół hamulcowy podwozia głównego 737NG

Zespół hamulcowy na podwoziu głównym 737NG

Hamulce z włókna węglowego

Same hamulce również ewoluowały na przestrzeni lat. Hamulce bębnowe były nadal powszechne w wielu samolotach zaprojektowanych i zbudowanych w latach 40-tych. Niewydajne hamulce bębnowe ustąpiły miejsca hamulcom tarczowym, początkowo z pojedynczym, a obecnie coraz częściej z wieloma wirnikami. Wirniki są najczęściej wykonane z żelaza lub stali, ale w ciągu ostatnich 20 lat coraz więcej samolotów jest wyposażanych w hamulce z włókna węglowego. Istnieje wiele powodów tej ewolucji, ale dwa najbardziej przekonujące to redukcja wagi i wydajność. Efektywność jest szczególnie istotna, ponieważ w miarę jak samoloty stają się coraz większe, a ich masa rośnie, hamulce muszą być w stanie rozproszyć więcej energii. Energia kinetyczna przerwanego startu lub lądowania jest w dużej mierze zamieniana na ciepło przez hamulce kół. Hamulce węglowe są nadal w pełni funkcjonalne i zachowują zdolność do pochłaniania energii i spowalniania samolotu w temperaturach i znacznie powyżej temperatur, w których hamulce stalowe tracą swoją skuteczność i zaczynają „blaknąć”.

Certyfikacja

Wymogiem certyfikacyjnym jest, aby układ hamulcowy samolotu miał zdolność do zatrzymania samolotu przy maksymalnej certyfikowanej masie startowej z odrzutem zainicjowanym przy prędkości decyzyjnej. Proces certyfikacji musi być przeprowadzony przy wszystkich hamulcach zużytych prawie do granic możliwości (nominalnie 10% pozostałej żywotności), a radiator hamulców i kół musi być na tyle wytrzymały, aby nie była wymagana interwencja w postaci gaszenia pożaru lub sztucznego chłodzenia przez 5 minut po zatrzymaniu samolotu. Podczas testu certyfikacyjnego stosuje się spoilery naziemne i maksymalne hamowanie przeciwpoślizgowe; jednak ciąg wsteczny na silniki lub śmigła jest niedozwolony.

Usprawnienia układu hamulcowego

Usprawnienia przeciwpoślizgowe, autohamulce, wskaźniki temperatury hamulców i wentylatory hamulcowe to systemy, które zwiększają skuteczność hamulców samolotu.

System antypoślizgowy

System antypoślizgowy, poprzez różne mechanizmy, porównuje prędkość samolotu z prędkością obrotową każdego koła głównego. Jeśli prędkość któregoś z kół jest zbyt mała w stosunku do istniejącej prędkości samolotu, hamulec tego koła (lub kół) jest chwilowo zwalniany, aby umożliwić zwiększenie prędkości koła i zapobiec poślizgowi. System jest w pełni zautomatyzowany i jest aktywny natychmiast po pierwszym obrocie koła przy lądowaniu (w tym czasie aktywacja hamulca może (ale nie musi) zostać zablokowana) aż do osiągnięcia ograniczonej konstrukcyjnie prędkości minimalnej, zwykle około 15 węzłów. Systemy antypoślizgowe mają na celu zminimalizowanie aquaplaningu i potencjalnych uszkodzeń opon, które mogą wystąpić, gdy koło jest zablokowane lub obraca się z prędkością, która nie odpowiada prędkości samolotu. System antypoślizgowy eliminuje możliwość ponownego wystąpienia poślizgu gumowego spowodowanego zablokowanymi kołami. System antypoślizgowy znacznie poprawia również drogę hamowania na powierzchniach niespełniających norm, takich jak żwir lub trawa, i jest szczególnie skuteczny na powierzchniach zanieczyszczonych zamarzniętymi zanieczyszczeniami, takimi jak lód lub błoto pośniegowe, zapewniając maksymalne skuteczne hamowanie.

Systemy hamulców automatycznych

Systemy hamulców automatycznych mogą być używane przy starcie, gdzie zapewnią maksymalne hamowanie w przypadku nieudanego startu, oraz przy lądowaniu, gdzie zapewnią zaplanowane tempo zwalniania (zależne od wybranego poziomu hamulców automatycznych) przy użyciu tylko jednego uruchomienia hamulca. Cechy te łączą się w celu zoptymalizowania użycia hamulców w odniesieniu do wymagań i zminimalizowania zużycia hamulców.

Wskaźniki temperatury hamulców

Wskaźniki temperatury hamulców mają za zadanie dać pilotom wskazanie temperatury w każdym zespole koła. Chociaż każdy typ samolotu będzie miał swoje własne specyficzne ograniczenia dla takich pozycji jak maksymalna wskazana temperatura dla rozpoczęcia startu, porównanie wskazań temperatury hamulców może dać ogólne wskazanie „zdrowia” układu hamulcowego. Na przykład, nieodpowiednio wysokie lub niskie temperatury na danym kole mogą wskazywać na potencjalnie zaciągnięty lub niesprawny hamulec. Podobnie, rosnąca temperatura hamulców po starcie może wskazywać na awarię opony, która spowodowała pożar nadkola.

Wentylatory hamulców

Wentylatory hamulców skracają czas chłodzenia hamulców poprzez zastosowanie zamontowanych na kołach wentylatorów elektrycznych do przedmuchiwania powietrzem otoczenia zespołów hamulców i kół. Należy pamiętać, że maksymalna zalecana temperatura do startu wskazana na tablicy przyrządów może mieć inną wartość w zależności od tego, czy wentylatory hamulcowe zostały użyte, czy nie.

Hamulec postojowy

Hamulec postojowy jest zwykle uruchamiany przez wybór dźwigni ręcznej. Akumulatory hydrauliczne są generalnie wymagane, jeśli ciśnienie hydrauliczne ma pozostać wystarczające do utrzymania ustawień hamulca postojowego przez długi czas po wyłączeniu silników i gdy podstawowe źródło ciśnienia hydraulicznego nie jest już dostępne. W niektórych typach, ciśnienie w hamulcu postojowym z czasem się odpowietrza i hamulce w końcu się zwalniają.

Wszystkie statki powietrzne powinny być klinowane po zaparkowaniu, aby zapobiec nieplanowanemu ruchowi.

Skutki

  • Przegrzane hamulce
    • Utrata skuteczności hamowania
    • Pożar
    • Odpadnięcie opony
    • .

  • Awaria hamulców
    • Wyburzenia drogi startowej (choć jest to bardzo rzadka przyczyna)
    • Niepożądany niepożądany ruch samolotu po ziemi

Faktory sprzyjające

  • Spodenki i owiewki nóg podwozia (czasami montowane w lekkich samolotach o stałym podwoziu) mogą opóźniać chłodzenie hamulców i działać jak pułapki na materiał, który może następnie stanowić źródło zapłonu dla pożarów.

  • Meldunki pilotów o hamowaniu Acton z wcześniej wylądowanych samolotów powinny być traktowane z ostrożnością, zwłaszcza jeśli nie są one sporządzone w czasie. Wszystkie takie raporty są subiektywne i często mogą być niewiarygodne, szczególnie jeśli dotyczą lądowań z ustawionym automatycznym hamulcem i używanym ciągiem wstecznym. Dotyczy to szczególnie sytuacji, gdy poprzedzający statek powietrzny jest innego typu niż ten, którym lecisz.

Obrony

  • Podczas lotu wstępnego statku powietrznego upewnij się, że opony są prawidłowo napompowane, nie ma dowodów na wycieki hydrauliczne na żadnym z przewodów hamulcowych lub armatury oraz że wskaźniki zużycia hamulców wskazują, że hamulce są zdatne do użytku.
  • Podczas pierwszego kołowania sprawdź działanie hamulców.
  • Zminimalizuj konieczność uruchamiania hamulców podczas operacji naziemnych, dostosowując w miarę możliwości ustawienia mocy, w tym stosując odwrotny ciąg/odwrotny skok, jeżeli jest to dozwolone w Instrukcji Użytkowania w Locie Statku Powietrznego. Podczas operacji naziemnych należy stosować odpowiednią technikę hamowania dla typu zainstalowanych hamulców, gdyż zalecane techniki dla hamulców stalowych i węglowych nie są takie same. Przy starcie należy stosować zalecane przez producenta ustawienie hamulców automatycznych, jeżeli są one zainstalowane. Przy lądowaniu, użyj hamulca automatycznego przy odpowiednim ustawieniu, jeżeli jest dostępny.
  • Jeżeli konieczne jest silne hamowanie, monitoruj kolejne temperatury hamulców, jeżeli to możliwe i zapewnij odpowiedni okres chłodzenia. Używaj wentylatorów hamulcowych, jeśli są dostępne. Jeśli wskaźniki temperatury hamulców nie są dostępne, użyj wykresów chłodzenia hamulców producenta, aby określić minimalny czas uziemienia. W przeciwnym razie skuteczność hamowania może ulec pogorszeniu i może dojść do przegrzania lub opróżnienia opon.
  • Zostaw bieg w dół na dłużej niż zwykle, jeżeli podejrzewa się przegrzanie po starcie, pod warunkiem, że nie wpłynie to na osiągi podczas wznoszenia w stopniu zagrażającym bezpiecznemu przewyższeniu nad terenem lub zgodności z przepisami ATC.
  • Zrozum, jak działa układ hamulcowy. Zrozumienie konsekwencji awarii któregokolwiek z powiązanych systemów, w tym hydraulicznych, antypoślizgowych i autohamulców oraz znajomość odpowiednich procedur działania w konfiguracji awaryjnej.
  • Uwaga na niespodziewane ruchy samolotu na ziemi, szczególnie tuż po zaciągnięciu hamulca postojowego lub tuż po jego zwolnieniu po założeniu klinów. Nie angażuj się zbytnio we wnętrzu kabiny pilotów, dopóki nie upewnisz się, że samolot nie będzie się poruszał.

Rozwiązania

  • Jeśli uważa się lub podejrzewa, że hamulce (i w związku z tym przyległe opony) mogą być nadmiernie gorące po starcie, to następujące środki ostrożności mogą być rozważne, aby dać komponentom czas na ostygnięcie:
    • Pozostawić podwozie w dół przez dłuższy czas po starcie, po rozważeniu wpływu, jaki to będzie miało na osiągi podczas wznoszenia.
    • Jeśli to w ogóle możliwe, unikaj lądowania bardzo szybko po starcie.
    • Przestrzegaj ograniczeń AFM dla minimalnych okresów chłodzenia na ziemi po silnym hamowaniu. Ma to zastosowanie szczególnie po odrzuceniu startu z dużą prędkością.
  • Zawsze rozważ, czy w incydentach z gorącym hamulcem powinny brać udział załogi straży pożarnej.
  • Zawęź wszystkie znaczące hamowania do czasu, gdy samolot porusza się po linii prostej, aby uniknąć naprężeń w oponach i nadmiernego zużycia
  • Upewnij się, że hamulce nigdy nie są uruchamiane wbrew ciągowi do przodu lub mocy, gdy samolot jest w ruchu. Unikaj ustawienia dużej mocy na hamulce, gdy statek powietrzny jest zatrzymany, chyba że przeprowadzasz wymagane kontrole lub procedury, takie jak uruchomienie silnika.
  • Nie należy nieumyślnie „ujeżdżać” hamulców palców podczas kołowania

Wypadki i incydenty

  • SW4, Mirabel Montreal Kanada, 1998: pożar w nadkolu, spowodowany przegrzaniem hamulców, który rozwijał się aż do awarii lewego skrzydła, czyniąc samolot niekontrolowanym.
  • Wyciąg z biuletynu AAIB nr. 1/2007: incydent z udziałem A320, który uległ awarii hydraulicznej, a następnie zderzył się z mostkiem powietrznym, ponieważ załoga nie zdawała sobie sprawy z konsekwencji awarii dla układu hamulcowego.
  • Wyciąg z biuletynu AAIB nr. 2/2005: incydent dotyczący awarii układu hamulcowego samolotu podczas lądowania.
  • Wyciąg z biuletynu AAIB nr 1/2007: incydent z pożarem hamulców w samolocie Robin R1180T.
  • Brake Problems: Guidance for Controllers
  • Hydraulic Fluid as a Fire Source
  • Tyres

Further Reading

Flight Safety Foundation

  • ALAR BN 8.4: Braking Devices
  • ALAR BN 8.5: Wet or Contaminated Runways
  • Runway Safety Initiative Briefing Note: Pilot Braking Action Reports
  • Runway Safety Initiative Briefing Note: Runway Condition Reporting

Others

  • An Investigation of the Influence of Aircraft Tire-Tread Wear on Wet-Runway Braking, T. Leland and G. Taylor, NASA, 1965

.

Leave a comment

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.