飞机刹车装置是飞机的关键部件之一，刹车装置的优劣对飞机的安全性影响很大——尤其在跑道湿滑条件下或短跑道运行中——一副好的刹车装置能及时有效的吸收飞机的多余动能，使飞机安全地在跑道可用距离内减速至滑行速度脱离起降区域。航空工业发达国家一惯重视飞机刹车装置和材料的研发和制造，目前刹车装置和装置的核心部件——刹车盘/片多也由国外航空供应商占领核心技术并设计制造，国内航空制造业需要迎头赶上。
回到本文主旨，飞机刹车装置的核心部件由多个刹车片组成，其中动片和静片交叠安装，形成较大的摩擦面积，可显著提高刹车效率。国外专业领域称这一部分为Heat Pack，国内有的翻译为“热库”。从字面上理解，就是刹车时热量的产生源。而这一核心部件作为飞机上的耗材，正确的维护与使用习惯可以节约资源，公司也间接降低了运营成本。
以笔者所飞的A320 系列飞机为例，主轮装有多个炭素刹车片，可以由两个独立刹车系统(正常的和紧急备用的，由液压驱动)的任一系统启动。每个主轮的刹车系统是由分为正常和备用两组，共14个液压作动活塞的盘式刹车构成，刹车盘组件包括推力盘、四个动片、五个静片和压力盘(见图1)。静片通过内部边缘上的槽被连接到内部扭力管上，动片通过外部边缘上的键槽被键接到机轮上，随机轮一起转动。刹车制动工作时，来自刹车系统的液压油进入油缸座推动活塞，使交替配置的动片和静片压紧，产生摩擦力矩，制动飞机;松刹车时，利用被压缩的回力弹簧复位，动静片分离，刹车作用消失。
图1刹车盘组件
炭刹车材料有它很娇气的一面，过重的碰撞、硬物划伤、化学液体、油膏油脂、液压油侵蚀污染等等都会降低其可靠性，缩短使用寿命。当然，优点也是独一无二的。炭刹车材料具有高比热、高熔点、高强度的特点，具有良好的抗冲击力和较高的导热性，且能使飞机刹车装置减少30%-40%左右的重量，在发达国家已被广泛应用于军民用飞机。目前，南航湖南分公司A320系列飞机装配的炭刹车系统是由法国Messier -Bugatti公司(SAFRAN 集团旗下飞机刹车系统提供商)研发制造的。
众所周知的是,飞机着陆时，巨大动能的吸收是由扰流板、反推和刹车系统来共同分担的，如此一来，炭刹车在工作过程中就会产生不可避免的磨损。传统的钢制刹车的磨损与消耗的能量成正比，换句话说，就是刹车的能量要求最大，其磨损也就最大。然而炭刹车的问世打破了这种观念，更加复杂的原因将影响到炭刹车的使用寿命。
一、炭刹车磨损原因分析
总的来说，炭刹车的磨损与刹车次数而不是与所耗能量成正比。根据Messier-Bugatti公司提供的资料,刹车磨损主要与以下几点原因有关：
图2磨损率示意图
1.刹车片温度
事实上，炭刹车的磨损与温度之间并不是一个简单的线性关系，而是如下图所示，一个典型的刹车循环包括三个阶段：滑出，着陆，滑入，图2 为Messier-Bugatti 公司炭刹车系统的典型温度特性曲线。
无数试验表明，约50% 的炭刹车磨损发生在起飞前用冷刹车滑行时。冷刹车极其敏感，尤其对刹车的大量使用将进一步加剧磨损。飞机滑出时，尽管刹车温度不高，磨损率却呈逐渐增大趋势，甚至会比滑入时刹车温度比较高时的磨损率大。这就是为什么尽管明显缺乏一套刹车程序，空客公司还是要提醒飞行员起飞前滑行时，不应过多的使用刹车。
着陆阶段，即便是在最大反推推力和扰流板的帮助下，刹车系统也将吸收飞机分别26%(自动刹车—LO档)和50%(自动刹车— MED 档)的能量。如果只使用慢车反推推力的话，刹车系统将要吸收的能量当是以上数值的1.5倍。在这一阶段，由于刹车温度的上升，磨损率也将升至最大值的范围区间。
滑入阶段，如图2所示，刹车系统将进入最佳温度范围，磨损率将保持在一个较低的水平。当温度升至500℃以上时，由于炭刹车片本身的热氧化特性，炭刹车本身的质量损失将会增大，而数据显示，5%的质量损失相当于25%的强度损失，这对炭刹车片的破坏也将是巨大的。值得注意的是，在A320驾驶舱中ECAM上显示的温度是滞后于实际刹车片核心温度的。
2.天气条件
在湿度比较高时，刹车寿命也会增加。数据显示，在东南亚海洋湿润气候地区，炭刹车片的使用循环就要相对高一些。而在环境比较恶劣的机场运行时，当刹车接触到冰雪水，特别是除冰液里的钾、钠、碱，都会对刹车造成比较严重的接触性氧化。因此空客公司建议：不用的时候要加装刹车保护罩，在过站维护时要去除刹车上的冰。
3.刹车使用次数
笔者早已说明，刹车次数是炭刹车磨损的关键因素。而以下条件将导致刹车次数增加:
(1)繁忙的机场：中国的航空市场日益繁荣，在比较大的机场现在都有进出港高峰期——长沙黄花这样的非枢纽机场也早已有高峰时段，由于离港排序，飞机在跑道头等待时，需要频繁的启动再制动。
(2)长时间的滑行：如在上海浦东和广州白云机场使用多跑道平行运行时，不可避免的要使用到飞机所在停机坪对侧的跑道起降，这时候经常要进行飞行员常说的绕场半周甚至一周，滑行路线很长，由于飞机滑行速度的限制，飞行员不得不频繁使用刹车。
(3)发动机的慢车状态：由于发动机的选型不同或外界高温影响，最小慢车推力也有所不同。以笔者所在的南航湖南分公司为例，公司同时运行A320和A321机型，A320选装的CFM发动机，而A321选装的IAE发动机，IAE发动机的慢车要高于CFM。如在运行基地长沙黄花机场，停机坪位于跑道西侧中心点附近，一般停机位至跑道两个端口的距离相差不多。离港时，A320飞机从停机坪到任一跑道头只需要一个增速过程，进入跑道前进行减速就可以了;A321则不然，由于IAE的高慢车状态，飞机的增速很快，限于滑行速度的规定，从机坪到跑道头可能要经历数次加减速过程。
(4)飞行员的刹车使用习惯：毋庸置疑，这点与刹车的使用次数有直接关系。由于不能超过滑行速度限制，飞行员将使用a 和b 两种方式(如图3 所示)。很明显，a 方式要比b 方式刹车使用次数少得多，对刹车的磨损也要少一些。在运行中，观察到有部分飞行员甚至使用“点刹”技术来控制滑行速度，这是强烈不推荐的刹车方式。另外，着陆时不正确的使用自动刹车也是不良习惯之一。由于急于脱离跑道，无视跑道条件直接选择中级自动刹车，或过早的收回最大反推或人工接管自动刹车，也将导致额外的磨损。
图3刹车使用习惯
二、减少炭刹车损耗的一些方法
1.单发滑行
使用一台发动机滑行就如同低的发动机慢车状态，可减少炭刹车部件的磨损，同时带来燃油上的经济性。由于公司政策的不允许，此处不再做过多解释。
2.自动刹车
尽量多的使用自动刹车，可以减少刹车的使用次数，从而减少刹车的损耗。正常情况下，自动刹车能够更均匀柔和的控制好减速，而飞行员只需要使用少量的舵面操作来控制好方向即可，而这也可帮助飞行员保留精力来监控飞机的减速以便决定从哪一道口脱离。如果使用的自动刹车LO(低档) 方式不能达到需要的减速率，在跑道为湿滑道面条件或短跑道运行时，可考虑使用MED(中档)方式。MAX(最大刹车)不推荐在着陆时使用。值得注意的是，过猛的刹车方式可能导致刹车温度超过炭刹车氧化保护层的破坏温度——闪点，超过这一临界点后，氧化保护层将不再起作用，直接导致刹车片损耗，刹车系统失效，而这一过程也不可逆转。当然，如果性能方面要求，任何时候甚至是放前轮之前就可以解除自动刹车，施加最大的刹车压力使飞机能安全地在可用的跑道距离内减速。
3.最大反推
前面讲过，飞机着陆时，巨大的动能是要靠扰流板、反推和刹车系统来共同吸收的，而最大反推的使用可帮助减少刹车系统吸收的能量。当自动刹车档位已经预选时，减速率也将固定，任何反推推力的减小都会带来刹车的额外损耗。使用慢车反推固然可以带来燃油上经济性和低的噪音(某些国际机场会有降噪规定)，而在轮胎的维护和刹车磨损上的影响确是负面的，甚至会导致炭刹车的氧化，也不利于刹车的冷却，可能导致航班延误。事实上，使用慢车反推时节约的燃油成本要小于炭刹车消耗带来的维护费用，这是得不偿失的。因此建议在机场规定允许的情况下，飞机接地后，可按飞行操作手册要求按需使用最大反推。
4.程序组合
飞行员准确预测飞机的减速率并选择合适的减速程序组合——
图4典型的减速各系统贡献
刹车与反推配合程序是必要的。一个典型的减速过程各系统贡献效果如图4所示。而在大型机场运行时，当使用停机坪对侧的跑道着陆时，由于跑道较长，而脱离道口可以稍晚时，飞行员可通过不用自动刹车，反推正常使用的标准操作程序，即可使飞机在规定的时间内减速至滑行速度并适时脱离跑道。如今，几个大型机场——如北京、广州、浦东、昆明等枢纽机场都在NOTAM(航行通告)中列明了着陆飞机的跑道占用时间——一般为50秒内。使用这一减速技术，既增加了跑道运行效率，也减少了刹车磨损。
以广州白云机场02R跑道落地停机位在西停机坪为例，按照现在的运行模式，飞机脱离东跑道后只能使用北端联络道G滑向西停机坪，由此脱离跑道可使用三个滑行道A3、A4或A5。如使用自动刹车，即便是低档自动刹车，飞机一般情况都会在A5减速至滑行速度。而如果不使用自动刹车，只使用反推减速——接地后选择最大反推，在70节收回至慢车反推，则可在规定时间内滑行至A4脱离。如果进一步配合仅使用慢车反推的程序——在干跑道上且着陆性能允许时可选择并保持慢车反推直至达到滑行速度，飞机甚至能在规定时间内在最北的快速脱离道A3脱离。
这一标准程序中允许的操作技术不仅直接带来刹车次数的减少，并且会带来额外的收获——刹车温度不会上升太多，脱离后滑行时间缩短，多重效应降低了炭刹车的损耗。高原机场运行如在昆明长水机场着陆时，跑道相当长的情况下，在性能允许时，采用这一技术，可显著降低最后的刹车温度，以免到达维护温度——尤以较大重量效果为佳。而在高高原机场，如丽江九寨这些机场，由于乱流和跑道长度的影响，并受高海拔进近速度大、减速慢等等因素的影响，安全是第一位的，自动刹车和最大反推的使用是必要的。
5.刹车风扇
根据飞行操作手册的使用建议，滑出时如果温度大于100℃，打开刹车风扇;刹车风扇工作时，如果温度大于150℃，起飞需要延迟;而没有装刹车风扇的飞机刹车温度高于300℃不能起飞。这个限制是因为刹车风扇开启时和实际温度最大可有150℃的差别。我们要知道的是，即便在刹车温度300℃时，刹车效应也足以在中断起飞时使飞机安全的停住，温度限制主要是防止在起落架轮舱里的液压油泄漏遇到高温的刹车而燃烧起来;滑入时要在着陆后五分钟或者进位前打开风扇，因为炭刹车使用过程中的氧化是不容忽视的，空客公司建议着陆后应延迟大约五分钟再开风扇，从而使热量平衡与稳定，以避免刹车表面热点的氧化作用;当然，如果是短停或者温度马上要超过500℃，可立即使用刹车风扇。
6.停留刹车
如果在刹车温度很高的情况下使用停留刹车，不利于热量的散发，会加剧刹车的老化，使得刹车液压作动活塞运动受阻，造成就算不踩踏板也会有持续的刹车效应，形成拖滞刹车。如果出现了刹车拖滞，就会造成温度的持续升高，然后又造成热氧化，形成恶性循环。所以一旦到达停机位，轮挡在位后，就应该及时松开停留刹车。
7.良好的刹车使用习惯
正如图3 所示，一个好的刹车使用习惯可大大减少炭刹车的使用次数，从而减少对炭刹车的磨损。有意思的是，调查发现，大部分情况下右主轮要比左主轮的刹车片磨损高10%左右，这可能源于大部分飞行员都是右撇子，并且大家大多持有汽车驾驶执照，一般使用右脚控制油门的缘故。
目前，中国运营超过500架A320系列飞机，所需的炭刹车每年在1500套以上，而更换一套炭刹车片需要数十万元。值得欣慰的是，从2009年开始，我国炭刹车片已实现批量化生产，国产比国外进口的成本至少要节省五成以上。根据Messier-Bugatti公司统计，中国南方航空公司的炭刹车平均使用寿命为2214次，在统计的38家公司中排名居中。虽然炭刹车的寿命与多种原因息息相关，但作为一名飞行员，从我们自身出发，严格执行飞行标准程序，养成良好的驾驶习惯，科学合理的使用飞机的刹车系统，减少炭刹车的损耗，从而减少飞机总的运营成本，是我们不可推卸的责任。(本文发表于《中国民用航空》杂志2011年第8期，作者后来有所修改)
（本文仅代表作者观点，中国民用航空网保持中立。）
