製造完成的碳/陶刹車材料。
碳陶刹車盤裝置。
“哪裡有運動， 哪裡就有制動。 ”對於高速運動的飛機、軌道交通運輸工具和汽車等， 要讓它安全平穩地由運動狀態達到理想靜止， 除了要有一套匹配的動力控制系統外， 刹車材料也是各種制動裝置和摩擦傳動系統中不可或缺的重要組成部分， 它能夠直接影響到設備的正常運轉和使用者的人身安全， 其作用在於將運動著的交通運輸工具刹車時的大部分動能， 通過刹車材料的吸收與消散， 轉換成熱能， 從而起到制動的作用。 試想一部交通運輸工具， 如果刹車性能不好， 你敢駕駛或者敢乘坐嗎？所以， 在各類交通運輸工具刹車技術的研究方面， 為了確保制動系統的可靠性，
材料是航空制動技術的“王冠”
飛機刹車材料被譽為航空制動技術上的“王冠”， 世界航空工業強國歷來注重航空刹車技術和材料的研究。 航空刹車材料的研究大致經歷了有機粘結劑制動材料、粉末冶金刹車材料、碳∕碳複合制動材料和碳/陶複合制動材料四個階段。
早在1929年美國的Schwarzkopf就提出利用粉末冶金方法製造摩擦材料， 1932年生產出第一片粉末刹車盤；蘇聯在衛國戰爭之前就已開始了粉末冶金刹車材料的研製， 並列裝軍用飛機使用；國外碳/碳複合材料起源於20世紀50年代，
中國航空刹車料研究開始於20世紀50~60年代， 並伴隨著共和國的成長一步一步發展壯大。 航空工業制動（西安航空制動科技有限公司， 代號“514”廠）， 自1955年創建以來， 承擔著航空機輪刹車技術及刹車材料研製的國家使命， 於20世紀60年代開始研製粉末冶金刹車材料， 雖然相比世界航空大國研究起步較晚， 但發展速度很快， 鐵基和銅基粉末冶金刹車材料， 在較短時間內裝配國產軍用飛機；20世紀70年代， 瞄準國際前沿技術， 打破西方技術封鎖， 開始研製碳/碳複合材料， 並於20世紀90年代在國產某型軍機上實現首飛， 填補了中國航空碳/碳刹車材料應用的空白；21世紀初開始研製碳/陶複合刹車材料， 並於2008年首飛成功，
本文從航空工業制動刹車材料的研製發展歷程對中國航空刹車技術及刹車材料的應用發展進行簡要介紹。
一路前行的航空工業制動
有機粘結劑刹車材料是早期的航空刹車材料， 其材質配方組成中通常含有30%~50%左右的鐵質金屬物（鋼纖維、還原鐵粉、泡沫鐵粉）。 其特點：耐熱性好、單位面積吸收功率高、導熱係數大、能適用於汽車在高速、重負荷運行時的制動工況要求。 但由於制動溫度較低、壽命較短， 目前該類材料已不適用於飛機領域， 現今主要應用於轎車和重型卡車制動系統中。
粉末冶金刹車材料是在有機粘結劑刹車材料退出飛機制動系統後， 航空工業制動通過不懈努力，研發出粉末冶金刹車材料進行替代。粉末冶金刹車材料又稱為燒結金屬刹車材料，是以金屬及其合金為基體，添加制動組元和潤滑組元，用粉末冶金方法製成的“金屬陶瓷”材料，是摩擦式離合器與制動器的關鍵元件。主要分為鐵基和銅基，為充分利用兩者各自的性能優勢又發展了鐵銅基刹車材料。1962年，航空工業制動首次將粉末冶金刹車材料應用於盤式制動裝置中，開啟了國內刹車材料應用的新時代；20世紀70~80年代，粉末冶金刹車材料共服役於11個機種、總計650架份，與此同時，還陸續向約旦、巴基斯坦、埃及和美國等9個國家出口粉末冶金刹車材料；進入新世紀，為實現某型飛機的國產化，製造的粉末冶金刹車材料做出了大量卓有成效的工作。
碳/碳複合刹車材料，即以碳纖維或其編織物為增強相，以化學氣相沉積的熱解碳或液相浸漬的樹脂碳為基體，組成的純碳相複合材料。碳/碳複合刹車材料的技術與應用水準，成為衡量一個國家現代航空工業製造技術水準的重要依據之一。與前幾代的刹車材料相比，碳/碳複合刹車材料的應用，對於制動系統而言具有革命性和里程碑式的意義。在飛機制動系統中，由碳/碳複合材料製成的刹車熱庫與原來的鋼刹車盤熱庫相比，熱容量提高了約2倍左右，品質減少20%~40%，使用壽命提高了1倍。
航空工業制動有著40多年的飛機碳/碳刹車材料研發和製造歷史，開創了中國碳基刹車材料研發與製備的先河，創造了該領域國內多項第一，打破了美、英、法三國的技術壟斷，使中國成為世界上第四個掌握碳基刹車材料製備技術的國家，由此中國刹車材料的歷史車輪駛入了碳材料時代。從1970年發現到1972年國家批准立項開始，制動就瞄準了這一尖端技術，突破西方航空強國的技術壁壘，潛心研究，航空報國，矢志不渝。1977年，研製出了中國第一套扇形片結構的航空用碳∕碳刹車盤；1987年，碳/碳刹車材料製備工藝和防氧化技術獲得成功；1993年，碳/碳複合刹車材料製備技術獲得國家發明專利；1994年，碳/碳複合刹車材料防氧化技術獲得國家發明專利；1998年，碳/碳複合刹車材料在某重點型號飛機上實現了首飛；2003年，碳/碳複合刹車材料獲得中國第一個TSOA技術標準批准書，並伴隨“新舟”60飛機飛出國門。
在堅實履行國防裝備使命的同時，航空工業制動始終堅持“寓軍於民、軍民融合”的發展思路，長期致力於民用航空和非航空產業的拓展。目前，航空工業制動已將碳/碳複合刹車材料成功應用於40多種軍機型號以及“新舟”60、運12、空客320、波音757等十餘種民航機輪刹車產品取得適航許可並批量裝機使用。同時公司擁有中國民航局CAAC及歐洲航空安全局EASA的維修認可證書，承擔著空客、波音、龐巴迪和“新舟”系列等二十多個機種、180多個件號的航空刹車產品維修業務。航空工業制動擁有民航總局頒發的波音757、波音737-800、空客318／319／320刹車盤PMA（碳刹車盤零部件製造人）證書，同時，制動公司的高性能碳基複合刹車材料在去年和今年分別獲得中國首屆軍民兩用技術創新應用大賽銀獎和中國軍民兩用技術十大創新專案獎，該材料已應用于保時捷、法拉利等F1賽車和奧迪、賓士等高端轎車領域，在航空刹車材料創新應用上實現了軍民融合發展的大跨越。
碳/陶複合刹車材料的創新研究與應用
碳/陶複合刹車材料是在碳/碳複合刹車材料的基礎上採用改性技術，引入了具有優異抗氧化及摩擦磨損性能的組元對其基體進行改性，是以碳纖維為增強體，以熱解碳、改性組元為基體的一種多相複合刹車材料，除承繼了碳/碳刹車材料的所有優點外，還能夠解決其製備週期長、成本高、靜力矩低等問題、濕態刹車性能衰減大，特別是耐海水、耐鹽霧腐蝕性強，抗熱震和抗衝擊能力強，還能實現澆水快速冷卻，由過去的50分鐘縮短至如今的5～10分鐘即可出動，節約時間10倍左右，對於軍機戰略意義非同凡響，該材料被譽為目前刹車材料性能的最高水準。
2005年，航空工業制動作為國內從事碳材料研究和產業化的“元老”與陶瓷基複合材料研究的“新貴”（西北工業大學張立同院士研究團隊）進行強強結合，優勢互補，僅僅用三年時間就打通了由研發到產業化應用之路。2008年，碳/陶複合刹車材料在某型殲擊機上成功首飛，使我國成為世界上首個將碳/陶複合刹車材料成功應用於飛機制動系統的國家。此後，我們的碳/陶複合刹車材料已成熟地服役於我國的艦載機、殲擊機和運輸機等十多個先進飛機上，為捍衛祖國主權貢獻著自己的力量。2017年1月9日，雙方“產學研”的種子結出了累累碩果，航空工業制動和西北工業大學聯合研發的“碳陶飛機刹車功能複合材料的研製與應用”技術榮獲2016年度國家技術發明二等獎。碳/陶複合刹車材料的研發和應用，不僅是一次技術的反覆運算升級，更是“產學研”結合的典範。我們通過持續攻關，不斷突破技術“瓶頸”，現已成功地掌握了碳/陶核心製造、工藝和加工技術，打造出了世界級的“頂級裝備”產品。作為“新型飛機刹車材料”的研製與應用技術，該材料彌補了我國制動系統適應性差的短板。
材料對社會和經濟的發展起著指導與推動作用，是社會現代化的基石，被譽為當代文明的“三大支柱”之一。一代新材料衍生出一代新技術，隨著科學技術的不斷發展，對於材料的功能性和結構性都提出了更為苛刻的要求。碳陶複合刹車材料作為一種新興的戰略性材料在飛機制動系統中的優勢十分明顯，隨著製備技術的逐步成熟穩定，碳/陶複合刹車材料將會具有更為廣闊的應用前景，創造出更大的社會價值和經濟價值。技術革新創新永無止境，根據應用一代、儲備一代、研發一代、探索一代的良性技術發展模式，繼碳陶複合刹車材料之後，航空工業制動已經開始研發適用于未來需要的新材料、新技術。例如：通過基體和塗層改性技術將鋯基、鉿基和硼基化合物引入到碳/碳多孔預製體內，製造出新一代高性能、低成本的新型刹車材料，使我國航空刹車材料技術水準始終處於世界領跑地位。
航空工業制動通過不懈努力，研發出粉末冶金刹車材料進行替代。粉末冶金刹車材料又稱為燒結金屬刹車材料，是以金屬及其合金為基體，添加制動組元和潤滑組元，用粉末冶金方法製成的“金屬陶瓷”材料，是摩擦式離合器與制動器的關鍵元件。主要分為鐵基和銅基，為充分利用兩者各自的性能優勢又發展了鐵銅基刹車材料。1962年，航空工業制動首次將粉末冶金刹車材料應用於盤式制動裝置中，開啟了國內刹車材料應用的新時代；20世紀70~80年代，粉末冶金刹車材料共服役於11個機種、總計650架份，與此同時，還陸續向約旦、巴基斯坦、埃及和美國等9個國家出口粉末冶金刹車材料；進入新世紀，為實現某型飛機的國產化，製造的粉末冶金刹車材料做出了大量卓有成效的工作。碳/碳複合刹車材料，即以碳纖維或其編織物為增強相，以化學氣相沉積的熱解碳或液相浸漬的樹脂碳為基體，組成的純碳相複合材料。碳/碳複合刹車材料的技術與應用水準，成為衡量一個國家現代航空工業製造技術水準的重要依據之一。與前幾代的刹車材料相比，碳/碳複合刹車材料的應用，對於制動系統而言具有革命性和里程碑式的意義。在飛機制動系統中，由碳/碳複合材料製成的刹車熱庫與原來的鋼刹車盤熱庫相比，熱容量提高了約2倍左右，品質減少20%~40%，使用壽命提高了1倍。
航空工業制動有著40多年的飛機碳/碳刹車材料研發和製造歷史，開創了中國碳基刹車材料研發與製備的先河，創造了該領域國內多項第一，打破了美、英、法三國的技術壟斷，使中國成為世界上第四個掌握碳基刹車材料製備技術的國家，由此中國刹車材料的歷史車輪駛入了碳材料時代。從1970年發現到1972年國家批准立項開始，制動就瞄準了這一尖端技術，突破西方航空強國的技術壁壘，潛心研究，航空報國，矢志不渝。1977年，研製出了中國第一套扇形片結構的航空用碳∕碳刹車盤；1987年，碳/碳刹車材料製備工藝和防氧化技術獲得成功；1993年，碳/碳複合刹車材料製備技術獲得國家發明專利；1994年，碳/碳複合刹車材料防氧化技術獲得國家發明專利；1998年，碳/碳複合刹車材料在某重點型號飛機上實現了首飛；2003年，碳/碳複合刹車材料獲得中國第一個TSOA技術標準批准書，並伴隨“新舟”60飛機飛出國門。
在堅實履行國防裝備使命的同時，航空工業制動始終堅持“寓軍於民、軍民融合”的發展思路，長期致力於民用航空和非航空產業的拓展。目前，航空工業制動已將碳/碳複合刹車材料成功應用於40多種軍機型號以及“新舟”60、運12、空客320、波音757等十餘種民航機輪刹車產品取得適航許可並批量裝機使用。同時公司擁有中國民航局CAAC及歐洲航空安全局EASA的維修認可證書，承擔著空客、波音、龐巴迪和“新舟”系列等二十多個機種、180多個件號的航空刹車產品維修業務。航空工業制動擁有民航總局頒發的波音757、波音737-800、空客318／319／320刹車盤PMA（碳刹車盤零部件製造人）證書，同時，制動公司的高性能碳基複合刹車材料在去年和今年分別獲得中國首屆軍民兩用技術創新應用大賽銀獎和中國軍民兩用技術十大創新專案獎，該材料已應用于保時捷、法拉利等F1賽車和奧迪、賓士等高端轎車領域，在航空刹車材料創新應用上實現了軍民融合發展的大跨越。
碳/陶複合刹車材料的創新研究與應用
碳/陶複合刹車材料是在碳/碳複合刹車材料的基礎上採用改性技術，引入了具有優異抗氧化及摩擦磨損性能的組元對其基體進行改性，是以碳纖維為增強體，以熱解碳、改性組元為基體的一種多相複合刹車材料，除承繼了碳/碳刹車材料的所有優點外，還能夠解決其製備週期長、成本高、靜力矩低等問題、濕態刹車性能衰減大，特別是耐海水、耐鹽霧腐蝕性強，抗熱震和抗衝擊能力強，還能實現澆水快速冷卻，由過去的50分鐘縮短至如今的5～10分鐘即可出動，節約時間10倍左右，對於軍機戰略意義非同凡響，該材料被譽為目前刹車材料性能的最高水準。
2005年，航空工業制動作為國內從事碳材料研究和產業化的“元老”與陶瓷基複合材料研究的“新貴”（西北工業大學張立同院士研究團隊）進行強強結合，優勢互補，僅僅用三年時間就打通了由研發到產業化應用之路。2008年，碳/陶複合刹車材料在某型殲擊機上成功首飛，使我國成為世界上首個將碳/陶複合刹車材料成功應用於飛機制動系統的國家。此後，我們的碳/陶複合刹車材料已成熟地服役於我國的艦載機、殲擊機和運輸機等十多個先進飛機上，為捍衛祖國主權貢獻著自己的力量。2017年1月9日，雙方“產學研”的種子結出了累累碩果，航空工業制動和西北工業大學聯合研發的“碳陶飛機刹車功能複合材料的研製與應用”技術榮獲2016年度國家技術發明二等獎。碳/陶複合刹車材料的研發和應用，不僅是一次技術的反覆運算升級，更是“產學研”結合的典範。我們通過持續攻關，不斷突破技術“瓶頸”，現已成功地掌握了碳/陶核心製造、工藝和加工技術，打造出了世界級的“頂級裝備”產品。作為“新型飛機刹車材料”的研製與應用技術，該材料彌補了我國制動系統適應性差的短板。
材料對社會和經濟的發展起著指導與推動作用，是社會現代化的基石，被譽為當代文明的“三大支柱”之一。一代新材料衍生出一代新技術，隨著科學技術的不斷發展，對於材料的功能性和結構性都提出了更為苛刻的要求。碳陶複合刹車材料作為一種新興的戰略性材料在飛機制動系統中的優勢十分明顯，隨著製備技術的逐步成熟穩定，碳/陶複合刹車材料將會具有更為廣闊的應用前景，創造出更大的社會價值和經濟價值。技術革新創新永無止境，根據應用一代、儲備一代、研發一代、探索一代的良性技術發展模式，繼碳陶複合刹車材料之後，航空工業制動已經開始研發適用于未來需要的新材料、新技術。例如：通過基體和塗層改性技術將鋯基、鉿基和硼基化合物引入到碳/碳多孔預製體內，製造出新一代高性能、低成本的新型刹車材料，使我國航空刹車材料技術水準始終處於世界領跑地位。