碳纤维的“极限突围”：从柔软丝束到航空重器的“黑色脊梁”
在航空工业制动试验厂房内，惯性试验台骤然轰鸣。巨大的动能瞬间加载到机轮刹车系统，剧烈摩擦使乌黑的碳刹车盘在高温下泛起红色光晕，却依然稳稳抱停机轮。“材料好不好用，要拿最严酷的装备工况来检验。”这是制动材料团队一直以来秉持的信念。
一束柔软纤细的碳纤维，要成为一块能耐上千摄氏度高温、强度远超钢铁，却又能被轻松单手提起的碳刹车盘，期间要走完预制体编织、化学气相沉积、高温热处理、精密机加的漫漫长路。这条长路，是几代航空人跨越数十年、一棒接一棒接力攻坚走出来的。也正是在这场接力中，我国航空制动材料实现了从树脂、半金属、粉末冶金到碳基材料的迭代升级，如今已达到国际先进水平。
碳/碳突围，让碳刹车盘不再受制于人
长期以来，飞机刹车盘以金属材料为主。20世纪60年代末，碳/碳复合材料刹车盘问世，热容量更高，重量较金属刹车盘减少60%。然而，由于国外长期技术垄断、价格高昂，碳刹车盘一度被称为“黑色黄金”。为了不再受制于人，制动公司自20世纪70年代开始研究碳基材料，90年代完成碳/碳复合材料工业化制备。
回忆起2004年毕业来到制动公司时的情景，航空工业制动副总经理刘海平说，那时国产碳/碳材料虽已在军机、民机实现装机应用，但在批次稳定性与工程化方面仍存在短板。“高端关键材料买不来、换不来，只能靠自己干出来。没有成熟人才，没有成熟设备，我们就靠一遍遍试错。”刘海平坦言。
2009年，制动公司取得空客A320碳刹车盘PMA（零部件制造人批准书）证书。这是国内首次完整按照CCAR-25部适航标准，走完民用航空刹车盘PMA审定，意味着国产碳刹车盘得到局方认可，具备进入民用航空市场的能力。国产碳刹车盘入市后彻底打破了以往被垄断的局面，推动进口同类产品报价下调70%，我国航空制动材料彻底告别“卡脖子”时代。“自主创新这条路走得很苦，却越走越踏实。”刘海平说。
闯进“无人区”，碳陶制动材料全球首飞
打破垄断只是起点。碳/碳刹车重量轻、寿命长，但存在湿态环境下性能衰减的短板。研制团队判断，传统碳/碳材料已触及性能天花板，而能承受更高温度、具有更稳定摩擦性能的航空碳陶刹车领域，仍是全球尚无成熟工程案例的“无人区”。
“敢于开拓碳陶刹车这片‘无人区’的核心驱动来自装备实实在在的迫切需要。”刘海平表示，制动公司十余年来攻关碳/碳材料攒下的预制体、热处理整套工艺经验给了团队极大信心。2008年，碳陶刹车技术在国产飞机上成功实现工程化应用，中国自此成为全球首个将碳陶材料用于飞机刹车的国家，改写了刹车材料的历史。2017年，由西工大与制动公司联合申报的“碳陶飞机刹车功能复合材料的研制与应用”项目荣获国家技术发明奖二等奖。
这场“无人区”攻坚战重塑了团队的研发理念——不仅要追求高性能，更要保持极致稳定、极致可靠；建立起以试验为依据、以装机为目标、以可靠性为核心的工程研发体系；坚持材料“应用一代、储备一代、预研一代”。这套研发思路，沿用至今。
从一块材料到一套体系，打造高可靠、全环境、长寿命制动系统
材料端的代际突破，正从源头牵引导动系统的整体跃升。“材料作为基础端的突破，带动了全专业系统性创新。”据陕西省劳动模范、制动公司劳模工作室带头人周蕊介绍，碳陶材料的摩擦特性、导热规律与传统材料截然不同，团队持续输出全新的摩擦系数模型、热负荷参数和寿命特性数据，支撑结构专业优化盘片匹配结构与散热布局。
正是凭借“材料筑基、多域联动、数据互通、迭代耦合”的研发模式，制动公司跳出单一部件优化思维，成功打造了新一代航空装备的高可靠、全环境、长寿命制动系统。经过多年深耕发展，制动公司材料事业部从单一刹车材料体系起步，逐步建成十余种碳基材料产品应用上，构建“三大赛道”协同格局。碳/碳、碳陶制动材料全面支撑多型主力航空装备；实现产业化拓域，产品成功向轨道交通、地面交通领域延伸落地。树脂基复合材料快速突破，在新型装备领域实现批量应用。
面向“十五五”，这支队伍的目光更为长远：将牢牢把握先进复合材料产业化发展机遇，持续深耕高端摩擦材料、热防护材料、树脂基结构材料三大核心赛道，补齐技术短板、丰富产品矩阵、壮大产业规模，持续推动航空科技创新成果高效转化，继续拓展多领域应用，力争以世界先进水平引领行业发展。
新闻来源：中国航空报
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