一种航空刹车盘磨损寿命的快速测试方法与流程

本发明涉及一种航空刹车盘磨损寿命的快速测试方法，属于航空刹车盘。

背景技术：

1、刹车盘是飞机刹车系统的核心部件，无论什么材料的刹车盘，在频繁的刹车中总会磨损和氧化，作为最重要的飞机系统，刹车组件的可靠性直接关系到飞行安全，所以当刹车盘的磨损达到一定标准时需要及时更换，于是如何增加刹车盘的寿命一直是刹车盘研发和制造的重点，而在研究和制造的过程中，需要对刹车盘的磨损寿命进行测试，现有技术中，能够真实反应刹车盘磨损寿命的测试，需要按照行业通用标准进行成套产品的长周期试验，单次试验费用超过十万元，试验周期超过1个月，长周期和高额的试验费用严重制约了航空刹车盘的技术研究和产品开发。

技术实现思路

1、针对现有技术中航空刹车盘磨损测试高费用和长周期的问题，本发明的目的在于提供一种航空刹车盘磨损寿命的快速测试方法，不需要使用成套的航空刹车盘进行测试，仅需在单块测试盘上截取部分测试样品，进行快速的性能测试，费用仅为业界通用方法的20％，测试时间仅为现有测试方法的10％，可以极大地提高航空刹车盘产品的研发效率，缩短研发周期，降低研发成本。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种航空刹车盘磨损寿命的快速测试方法，从单块航空刹车盘上取一对试环，将所取试环进行配对获得测试样a，将测试样a依据测试序列循环进行第一组摩擦和磨损测试，第一组摩擦和磨损测试完成后，对测试样a进行加工至50％磨损状态获得测试样b，将测试样b依据测试序列循环进行第二组摩擦和磨损测试，第二组摩擦和磨损测试完成后，对测试样b进行加工至75％磨损状态获得测试样c，将测试样c依据测试序列循环进行第三组摩擦和磨损测试，然后根据三组摩擦和磨损测试数据进行计算获得全状态磨损寿命，再将全状态磨损寿命乘以外场系数即得航空刹车盘的磨损寿命；所述测试序列依次为：所述测试序列依次为：第一次滑行减速，第二次滑行减速、第三次滑行减速、第一次滑行刹停、设计着陆，第四次滑行减速，第五次滑行减速、第六次滑行减速、第二次滑行刹停。

4、在本发明中，单块航空刹车盘是指非经磨损的航空刹车盘，即测试样a为全新状态的测试样，而50％磨损状态的测试样b，是指测试样b的厚度为测试样a厚度的50％，75％磨损状态的测试样b，是指测试样c的厚度为测试样a厚度的50％。

5、本发明的快速测试方法，采用从单块测试盘上截取的小试环配对作为全新测试样(测试样a)，并分别采用三种状态下的测试样依据飞机单次起飞和着陆所经历的工作行程所制定测试序列进行循环测试，再根据测试结果计算磨损量，最后根据将该磨损量除以外场系数即得航空刹车盘的磨损量，通过地面惯性试验台上用对整套的航空刹车组件进行寿命测试，发现本发明设计的测试方法具有极高的可靠性，本发明的测试周期短，单次测试费用较当前的测试方法可以节约80％。

6、优选的方案，所述航空刹车盘选自碳碳航空刹车盘、碳陶航空刹车盘，金属基刹车盘中的一种。

7、优选的方案，所述第一次滑行减速的试验开始转速为25.5～29.5km/h，试验中止转速为7.5～10.5km/h，能量为0.1～0.3mj。

8、优选的方案，所述第二次滑行减速的试验开始转速为62.5～66.5km/h，试验中止转速为35.5～39.5km/h，能量为0.35～0.65mj。

9、优选的方案，所述第三次滑行减速的试验开始转速为43.5～49.5km/h，试验中止转速为7.5～10.5km/h，能量为0.25～0.45mj。

10、优选的方案，所述滑行刹停的试验开始转速为25.5～29.5km/h，试验中止转速为0km/h，能量为0.1～0.3mj。

11、优选的方案，所述设计着陆的试验开始转速为230～260km/h，试验中止转速为0km/h，能量为2.2～3.5mj。

12、优选的方案，所述第四次滑行减速的试验开始转速为51.5～58.5km/h，试验中止转速为32.5～39.5km/h，能量为0.15～0.28mj。

13、优选的方案，所述第五次滑行减速的试验开始转速为51.5～58.5km/h，试验中止转速为25.5～29.5km/h，能量为0.35～0.45mj。

14、优选的方案，所述第六次滑行减速的试验开始转速为25.5～29.5km/h，试验中止转速为16.5～19.5km/h，能量为0.03～0.09mj。

15、优选的方案，所述第二次滑行刹停的试验开始转速为16.5～19.5km/h，试验中止转速为0km/h，能量为0.03～0.09mj。

16、发明人发现，测试序列中，各种测试条件的参数需要控制在本发明的范围内，最终才能够使本发明设计的测试方法高的可靠性。

17、优选的方案，任意一组摩擦和磨损测试时，根据测试序列循环测试的次数为50-90次。发明人发现，将循环的次数控制在上述范围内，数据拟合的准确性最高。

18、优选的方案，所述全状态磨损寿命的计算过程为：将三组摩擦和磨损测试数据，采用2次多项式函数拟合获得多项式系数k、m、n，然后采用式1进行积分得到材料的全状态磨损寿命，

19、

20、其中式1中，kl2+ml+n为材料不同磨损阶段的损耗拟合函数，k、m、n为多项式系数，l为材料整体的可磨损量。

21、优选的方案，所述外场系数为2.1-4.2。

22、进一步的优选，无人机中所用碳碳航空刹车盘或碳陶航空刹车盘的外场系数为2.1-2.5，无人机中所用金属基刹车盘的外场系数为2.3-2.6，载重运输机中所用碳碳航空刹车盘或碳陶航空刹车盘的外场系数为2.5-2.8，载重运输机中所用金属基刹车盘的外场系数为2.9-3.3，民用客机所用碳碳航空刹车盘或碳陶航空刹车盘的外场系数为2.8-3.2，民用客机所用金属基刹车盘的外场系数为3.2-3.5，教练机所用碳碳航空刹车盘或碳陶航空刹车盘的外场系数为3.2-3.5，教练机所用金属基刹车盘的外场系数为3.7-4.2。

23、有益效果

24、当前的测试方法，需要消耗整套刹车盘组件，价值数十万，本发明提供的测试方法，仅需从单块材料上进行取样，且剩余的材料还可以用作其他性能测试，可以节约测试材料90％；

25、当前的测试方法，整套刹车组件需要被安排于航空刹车机轮中，试验过程会释放大量热能，刹车组件整体会升高到较高的温度，因此每次试验循环需要降温才能进行，同时，由于刹车组件是被安装在航空机轮中，散热不充分，所以当前测试方法的冷却等待时间较长，导致当前寿命测试周期至少为1个月。本发明提供的测试方法，在试样的测试过程中，产生热量较少，且试样散热环境优良，每次试验等待时间短，完成整套测试流程，仅需要3天时间，极大地缩短了测试周期，提高技术研究和产品开发的效率；

26、当前的航空刹车材料寿命测试方法，需要成套的航空刹车装置和测试系统，消耗整套刹车组件来进行试验，而且测试周期很长，因此，单次测试费用普遍超过10万元，本发明提供的测试方法，仅需要从单块刹车盘上取样测试，且测试周期短，单次测试费用较当前的测试方法可以节约80％；

27、本发明定义的航空刹车材料测试序列，依据飞机起飞和着陆过程中刹车的工作状态而设计，可以完美地模拟飞机刹车盘在服役过程中的工作状态，大量的工程应用说明，本发明设计测试序列得到的航空刹车盘寿命结果，具有很高的可靠性，可以反应航空刹车盘在服役过程中的寿命特性。