Físicos rusos descubren cómo incrementar la seguridad de los frenos en aviones

Científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS) ensayaron nuevos materiales compuestos para los sistemas de freno de aviones que resultaron mucho más resistentes que otros sistemas similares. El artículo sobre la investigación está publicado en la revista Engineering Fracture Mechanics.

Incrementar la seguridad y la resistencia de frenado es una tarea importante que intentan resolver los científicos y empresas de todo el mundo.

El sistema de frenado de aviones de pasajeros está dentro de las ruedas y consta de un paquete de discos de freno inmóviles y rotatorios. Cuando se activa el freno, los pistones aprietan este paquete, las superficies de los discos entran en contacto y se detiene la rotación de las ruedas debido a la fricción que se produce.

En la mayoría de sistemas de frenado los discos se fabrican de materiales compuestos de carbono-carbono que se calientan mucho una vez sometidos a cargas. Las exigencias en relación con la resistencia de tales materiales crecen constantemente.

Un equipo de investigadores del Centro de Materiales Compuestos de la NUST MISIS, encabezado por Andréi Stepashkin, estudió por encargo de la Corporación Aeronáutica Rubin como en varios materiales compuestos sometidos a cargas variables cambia la resistencia al surgimiento y crecimiento de grietas.

Los cientificos con un disco de freno de aviones

© Foto : NUST MISIS

En calidad de las muestras, los científicos de la NUST MISIS usaron materiales fabricados a partir de fibras de carbono discretas y tejidos de carbono diseñados por los expertos de Rubin.

Los precursores se distinguían por la temperatura del tratamiento térmico final y esquemas del reforzamiento. La tarea de los investigadores fue entender cómo estos factores influyen en la resistencia del material al surgimiento y crecimiento de grietas y elegir la dirección para continuar perfeccionando la tecnología.

"Los sistemas de frenado no suelen inspeccionarse después de cada vuelo, porque para esto es necesario desensamblar parcialmente las ruedas, sino después de un cierto número de aterrizajes. Las piezas y los materiales usados para su fabricación deben caracterizarse por la llamada seguridad de fallo. Esto quiere decir que si tras un examen se produce una grieta en el disco de freno, hasta el examen siguiente esta grieta no debe incrementarse tanto para destruir la pieza", explica Andréi Stepashkin a Sputnik.

La fractura de un disco de freno de aviones

© Foto : NUST MISIS

Según el experto, los ensayos llevados a cabo en la NUST MISIS pusieron de relieve que los materiales reforzados con fibras de carbono discretas soportan mejor la propagación de fracturas a través de las fibras, y los materiales reforzados por tejidos de carbono a lo largo de las fibras de carbono.

Al usar ambos tipos de reforzamiento (por ejemplo, creando material laminoso), se puede incrementar considerablemente la resistencia del material a las grietas en ambas direcciones y aumentar la seguridad de explotación de aeronaves.

"Cuanto más seguro sea el material, tanto más largos períodos pueden transcurrir entre los exámenes de los sistemas de frenado, lo que reduce el coste de explotación y del mantenimiento de aeronaves", destaca Andréi Stepashkin.

Al término de los ensayos llevados a cabo por los expertos de la universidad, se elaboraron las recomendaciones para incrementar la resistencia a las grietas de los materiales compuestos para sistemas de frenado existentes y los que están desarrollándose.

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