解密国产“飞机刹车”中的硬核科技力量

一块直径约一米、能用于空客A320客机制动系统的碳基刹车盘，轻得令记者一只手就可以轻松提起。然而当得知这块刹车盘，一度价比一辆豪华轿车，却又“重”得让记者小心翼翼放下。

“曾经，这种碳基刹车盘的市场被欧美厂商垄断，在我们自主研发实现量产之后，它的价格已经被打下去了。”航空工业制动劳模工作室带头人周蕊笑着告诉《环球时报》记者，在这一领域，中国取得的突破不只限于一种材料、一项技术，而是锻造了全产业链工程化应用体系，以至于现如今许多行业都“用得上”，也“用得起”。

在中国，高端的制造常常“隐藏”于不知名的小城。近日，《环球时报》记者走进陕西省兴平市，在这里探访我国唯一的飞机机轮及刹车系统研制专业化企业——航空工业制动。在莽山之下、渭水之畔，中国航空人研发制造的各类飞机制动系统，实现了从军机到民机、陆基到舰基、有人到无人的“全覆盖”。

“飞机刹车”有何不同

“飞机刹车和汽车刹车究竟有什么区别？”对于《环球时报》记者的提问，航空工业制动工程师张晓申显得“不出所料”。“很多人都会问我这个问题，在公众的认知中，让飞机停下来似乎就像踩汽车刹车一样简单。”然而，在他的专业视角中，飞机平稳着陆的背后，是材料、摩擦、机械、液压、传感、控制、试验和适航等多个专业，围绕飞机巨大着陆动能进行安全转换和精确控制的一项系统工程。

他列出了一组具体数据：一架八十余吨的客机，落地时的速度约二百公里每小时，重量和速度在飞机着陆的瞬间实现了叠加，动能可能达到上百兆焦，这个能量足以把400多公斤水烧开。“飞机的刹车系统需要在极短时间和有限的跑道距离内，尽可能地把这股巨大的能量吸收和消耗掉。因此，飞机刹车系统的工作环境更恶劣，技术也更复杂。”张晓申称。

在人类航空史上，飞机制动系统故障是引发空难的一大成因，公开报道显示，2006年大西洋航空670号航班空难、2007年巴西天马航空3054号班机空难，均与飞机的制动系统故障有关。“制动系统主要在飞机的起飞和降落段工作，根据美国国家运输安全委员会的统计数据，这两个阶段仅占飞行平均时间的2%，但是有37%的致命飞行事故、28%的空难死亡人数，发生在这两个阶段。”航空工业制动副总经理、总工程师刘劲松告诉《环球时报》记者，在不到10分钟的起飞着陆过程，飞机故障和事故达68.3%以上，因此在飞机各种分系统的安全等级评定中，制动系统是为数不多被要求达到A级的系统。

根据航空业通用标准，A级意味着飞机每个飞行小时的失效概率要低于10-9，这相当于飞行百万小时都不能出现一次致命故障。“航空业对制动系统可靠性要求之高、验证之严苛，远超一般机载设备，需采取最高级别的开发、验证与审查措施。”刘劲松称。

在一个标准如此严苛的领域，中国航空人不仅实现了国产军机制动产品的全型号覆盖，全谱系配套，全场景保障，而且在民机领域，还大举进军干、支线客机和特种飞机等各类民用航空装备市场，提供可靠配套产品。

在航空工业制动的发展文化教育中心里，《环球时报》记者看到了一份特殊的文件——由中国民航局于2009年颁发的空客A320系列飞机刹车盘零部件制造人证书（PMA）。“这一纸批准书记录着中国民机制动产品打破国外垄断的宝贵第一步。自那以后，我们研制的产品在空客A320、波音737等十余种飞机上批量使用。”航空工业制动副总工程师、民机事业部负责人王学锋向记者介绍称，迄今为止，航空工业制动自主研发的10余项系统和设备分别随飞机取得型号合格证和CTSO（中国民用航空技术标准规定）、PMA证书，“我们还承担着空客、波音、庞巴迪和‘新舟’系列等20多个机种、180多个件号的航空刹车产品维修业务。”

“刹车片”材料中的创新密码

将直径仅有约7微米，相当于普通人头发丝直径十分之一的碳纤维，“编织”成一个巨大的“圆盘”，然后放入被喻为“炼丹炉”的化学气相沉积炉中进行压缩，一块耐上千度高温、强度远超钢铁，但却能单手提起的飞机碳刹车盘就此“出炉”。近日，《环球时报》记者在航空工业制动的车间内，看到了如此神奇的一幕。

航空制动，本质上是一门关于能量管理的学问，飞机着陆时，刹车盘要在瞬间承受上千摄氏度的高温，还要在高摩擦、高冲击、高频率起降中保持性能稳定。实现能量转换的核心载体，正是材料。

“可以说，没有材料技术的突破与自主，就没有航空制动真正的安全底线。”作为航空工业制动的一名学术带头人，周蕊见证了我国航空制动材料历经树脂、半金属、粉末冶金到碳基材料的迭代，实现从跟跑到领跑的跨越式发展。“目前我们已达到国际先进水平。”

她的自信来自我国在新一代碳基刹车材料上取得的一系列突破：这种由碳纤维与陶瓷基体复合而成的碳陶新材料可耐受1000℃以上的高温，同时摩擦性能保持稳定。在飞机重载、大能量连续“刹车”场景下，能够承受短时间巨大制动能量，摩擦系数波动小，不易出现热衰退。在轻量化方面，碳陶材料刹车盘重量更轻，是传统摩擦材料的四分之一，使用这种材料可以让飞机刹车装置重量减轻30%-40%；在使用寿命方面，碳陶刹车材料相比传统金属材料摩擦系数更高、磨损失重率少；更重要的是，在安全可靠性方面，碳陶新材料工况稳定性更强，在高湿、高温等极端条件下不易出现制动失效，摩擦输出更平稳。

“目前，使用碳陶材料研制的刹车盘，已应用于我国10余种先进飞机，我国也成为全球首个成功将碳陶材料刹车盘批量应用于飞机的国家。”周蕊称。

值得一提的是，中国在航空制动材料上的突破，还大幅降低了全行业的运营成本。

“在我们获得首张PMA之前，全球民航碳刹车盘市场被美英法的三四家企业垄断，单套刹车盘售价高达几十万元，一架飞机每年的刹车维护成本上百万元，同时交货周期最长达6个月，翻修、涂层服务完全捆绑，国内航空公司完全没有议价权。”回忆往昔，王学锋充满感慨，在国产碳刹车盘进入市场打破国外厂商的“垄断”后，进口同类产品的报价直接下调70%以上，交付周期从几个月压缩至几周，“中国制动不仅拿回了市场定价权，更推动整个中国民航刹车耗材市场进入合理竞争阶段。”

“互相赋能”拓展边界

作为高端制造业的典型代表，航空工业的某项技术一旦成熟，就会形成“辐射效应”，带动相关产业发展，这一规律在航空制动领域尤为明显。近些年来，航空制动材料不断赋能其他行业发展，越来越多的领域开始用上“航空造”。

“2016年以来，我们研发的新型高温碳基复合刹车材料开始向汽车和轨道交通领域延伸，其中最出乎大家意料的可能就是成功应用于法拉利、保时捷、奔驰等方程式赛车和高铁领域。”刘劲松详细介绍了近些年来的一些“天地互动”，在国产新能源汽车方面，航空工业制动与小鹏、吉利等车厂联合研发，用碳陶刹车盘为国产新能源汽车保驾护航。而在2025年首次亮相的时速600千米的高温超导电动高速磁悬浮列车上，航空制动技术和材料也首次系统应用于轨道车辆。

其中，与国产新能源汽车企业的合作堪称是一场“双向奔赴”。“众所周知，中国新能源汽车技术在全世界都遥遥领先，当中一些新能源车企开发的新型制动技术也能给我们一些启发。”让刘劲松倍感兴趣的是全电刹车、冗余安全架构、智能健康管理等技术的应用。“这些新技术让制动系统不仅适应未来航空器的形态变化，更能成为新型航空器安全运行和能量管理的关键支撑。”

除了刹车材料之外，近些年来，航空工业制动在控制系统关键技术领域也已达到国际领先水平。其中，自主研发的高效自适应刹车控制技术，从源头提升航空安全。研发的全电刹车系统自2013年首次装机使用开始，已应用于多个型号无人机刹车系统。“全电刹车代表着刹车系统的最新发展方向，国外仅波音787和X-37B空天战斗机等少数先进飞机应用，这一技术突破了高过载耐高温电机技术、全电刹车冗余架构及力估计方法等关键技术。”刘劲松称。

现如今，“AI+”的风也将吹向航空制动领域。包括地面综合运动控制、自主起降、智能刹车、能量回收等多项行业前沿技术领域已成为航空工业制动布局和持续攻坚的方向。“面向未来，我们的目标是努力从‘隐形冠军’走向‘世界一流飞行器制动系统产品供应商’。”王学锋告诉记者。

环球时报报道 记者 樊巍

审核 | 卢长银

编辑 | 张释之