飛機已經成為越來越多中國人的工作和旅游出行的首選交通工具，但是當人們坐在波音、空客等世界頂尖的民航飛機中，很少會有人知道，這些從國外進口的大型飛機上，國產零部件已經占據一席之地，其中由江蘇宜興天鳥高新技術有限公司研制的飛機碳剎車預制件制造的國產碳剎車盤就在默默無聞地承載著無數乘客一次次地安全起降。

　　隨著航空事業的快速發展，飛機負載大型化、中小型飛機多樣化，這就對飛機剎車裝置提出了更高的要求。剎車盤是飛機實現制動和保障飛機安全著陸的最關鍵部件之一。目前使用的剎車盤主要有金屬基粉末冶金材料和碳纖維增強的碳／碳復合材料兩大類。金屬剎車盤在高溫條件下容易出現變形、開裂、剎車力距不穩定等問題，而且磨損量大、使用周期短、不易維修。 123456

　　碳／碳復合材料具有優異的力學性能、熱物理性能以及良好摩擦磨損性能。用其制備飛機剎車盤，即使在高溫條件下也不易變形，不易開裂、不粘結、剎車力距穩定、磨損量小、使用壽命長，而且可以翻修復用。因此，碳／碳復合材料飛機剎車盤，已經成為國際航空業的重要發展方向。 內容來自123456

　　但在國際上，碳／碳復合材料剎車盤市場幾乎被美、英、法三國的五家公司所壟斷，價格昂貴，民用飛機須以舊換新，軍機則完全封鎖。我國民航每年要用巨額外匯從國外進口這一貴重的航空器材，而軍用飛機不得不長期使用重量大、性能低的金屬剎車盤，對提高我軍的戰斗能力極為不利。

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　　鑒于發展碳／碳復合材料的必要性，1998年國家發展計劃委員會批發了關于碳／碳復合材料航空剎車副重點工業性項目的批復，由中南大學等科研單位和軍工企業聯合攻關。天鳥公司作為該項目的配套單位，專門成立了以繆云良總經理為核心的攻關小組，并且正式立項定名為“TS飛機碳剎車預制件” copyright 123456

　　國外同類產品現狀及本產品的技術方案 本文來自123

　　經分析研究發現，國外是采用聚丙烯腈預氧化纖維(PANOF)制作預制件。采用該方案制作預制件，必須首先經過一道碳化工序，使預氧纖維結構變為碳纖維結構。然而對具有一定初始密度的預氧纖維預制件進行碳化時，因導熱系數低、碳化可控性較差、工藝難度大、對設備及工藝要求高，在高溫碳化過程中，預制件內部的長、短纖維產生不同引力而蠕動造成整體收縮變形，易分層；同時碳化后的預制件密度會降低、體積密度不易均勻；碳化過程中若工藝控制不好還容易造成結焦，復合成碳／碳復合材料后結焦處易形成不均勻低密度區，對最終產品各層面的摩擦磨損性能均勻性會有一定影響。況且在無法實施張力情況下，預氧纖維碳化轉變成的碳纖維強度與專門生產的碳纖維相比要低得多，這對后續CVD碳／碳復合材料的力學性能也會有一定影響。 copyright 123456

　　因此，天鳥公司開展了用聚丙烯腈碳纖維直接制作預制件的科研攻關，主要解決了碳纖維成網的技術難點。經實踐表明，用碳纖維直接制作預制件，不僅節省了碳化工序，有利于后續CVD工藝，而且制得的預制件整體均勻、層間致密、性能穩定，生產周期短、制作成本低。該項目技術不同于法國Messier-Bugatti、美國B.F.goodrich所采用預氧纖維制備的也是目前國際上最具代表性的“Novoltex”技術；也不同于英國Dunlop所采用的預氧纖維針刺薄氈疊層的技術；更不同于美國Honeywell所采用的短切纖維混合樹脂模壓成形的技術。經檢測和實際應用表明，天鳥公司直接采用碳纖維制作的預制件，要比上述幾家國外公司領先一籌。

　　五大創新點支撐起世界一流的碳剎車盤 123456

　　TS飛機碳剎車預制件，其結構是在平面方向由碳纖維連續長纖維組成的無緯平面織物，結合一定長度碳纖維組成的非織造無紡織物相夾疊層，垂直方向通過連續針刺滲透，產生垂直方向的纖維均勻連接若干固定層面直至產品所需的厚度，形成一種碳纖維整體準三維結構的預制件。其特點是多層面結合且層間致密均勻、體積密度均勻、性能穩定。在碳／碳復合過程中，節省了碳化工序，縮短了生產周期，在氣相沉積(CVD)過程中易沉積，降低了生產成本，制成的飛機碳剎車盤抗拉抗壓強度高，導熱性能好，摩擦磨損性能好，各項性能指標及部分性能指標均達到或超過了國外同類產品的先進水平。

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　　經國防科工委組織專家鑒定表明，該技術具有下列所述創新性：

　　(1)采用聚丙烯腈碳纖維(PANCF)代替聚丙烯腈預氧化纖維(PANOF)，直接疏理成網

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　　這一工藝為國內獨創，比國外生產工藝有較大改進，采用縱向纖維提高預制件縱向強度，提供了生產碳剎車盤的關鍵結構材料，況且直接采用碳纖維短切纖維制成，與平面方向鋪層的碳纖維性質相同一致，使生產碳剎車盤過程不易變形，保持良好的性能。

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　　(2)短切碳纖維的柔性處理

　　由于碳纖維模量高、抱合性差，伸長率低，為了使短切的碳纖維疏理成網，天鳥公司經多次實驗和試制，采用機械開松、合理溫室溫度，在一定的時間內進行處理，增強柔軟性，并在成網過程中產生一定的抱合性，使之可疏理成一種無須化學樹脂粘結且具有可針刺性的非織造無紡織物。 123456

　　(3)最優力學性能鋪設疊層角度的選擇

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　　由于飛機碳剎車是一種圓形超高強的摩擦材料，鑒于它的運動方向，經多次實驗和試驗，根據不同的機型找到了最合理的平面方向不同的鋪設角度，提供給制造飛機剎車盤的預制件最優秀的平面抗拉、抗折強度。

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　　(4)研制開發專用的特種針刺機 123456

　　由于碳纖維強度高、模量高等特性，為了使碳剎車預制件提高縱向纖維含量，增強縱向強度，控制好層間密度，天鳥公司研制了雙向喂入超高位自動剝離特種針刺機，可以將平面方向鋪設的短切纖維制成的網氈與長纖維制成的平面織物，通過該設備進行逐漸滲透若干固定層次，連續針刺而解決了預制件的縱向纖維含量，有效控制了層間密度一致。 123456

　　(5)采用垂直方向的穿刺提高了飛機剎車盤的性能 copyright 123456

　　本項目方案是采用全碳纖維制成的碳剎車預制件，是采用碳纖維非織造無紡織物與碳纖維長纖維無緯織物在平面方向最優角度鋪設疊層，逐漸滲透若干固定層次，連續針刺，并且與毗鄰的若干固定層次相接的準三維立體織物。從而大大提高了飛機碳剎車盤垂直方向的導熱性、剪切強度以及抗拉強度。同時，由于針刺帶來的垂直方向纖維促使在平面方向產生無數且較均勻細點，經合理的CVD工藝后，也會給飛機碳剎車盤帶來優化摩擦磨損性能的應有作用。

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　　目前，采用天鳥公司預制件生產的飛機碳剎車盤，已批量裝備于國防重點型號的軍用戰機，以及國產“新舟60”飛機和進口B757—200型飛機上，使用效果良好。據專家介紹，“TS飛機碳剎車預制件”的研制成功，對航空航天和國防技術的發展起到了極大的推動作用，它不僅能在飛機、航天工程上得到廣泛應用，將來還可以在坦克、高速列車、高級轎車上看到它的身影。 123456