來源 | 力學(xué)科普（ID：lxkp_cstam）

我們在乘坐飛機時，常常會注意到一個細(xì)節(jié)：當(dāng)飛機接觸地面的一剎那，伴隨著機輪與跑道的摩擦聲，整個機艙會傳來一股強烈的減速感，仿佛突然被一股巨力向前拉扯了一下。這就是飛機在降落后的剎車過程。那么你是否想過，如此龐大的鋼鐵機器，時速高達(dá)250公里以上，僅憑機輪剎車，真的能在短短幾秒內(nèi)停下來嗎？飛機在降落時，到底是如何剎車的？

（圖片來源：[2]）

飛機降落有多快？為什么需要高效剎車？

在降落時，民航客機的速度一般在240 ~ 290公里/小時之間，而飛機需要在不到3公里的跑道上完成從高速飛行到完全停下的全過程。相比之下，一輛普通汽車以120公里/小時的速度行駛，也需要近百米距離才能完全剎停。而飛機的質(zhì)量動輒在幾十噸到上百噸，剎車難度可想而知。

（圖片來源：[2]）

因此，飛機不能依賴某一種單一的剎車方式，而是采用了多種“聯(lián)合制動系統(tǒng)”來協(xié)同減速。這包括：剎車片、擾流板和反向推力器。

擾流板：卸掉升力的“剎車傘”

我們常說飛機飛行靠的是升力，而剎車的第一步恰恰是“卸掉”升力。擾流板是一種位于機翼上方的可控面板，在飛機接地的瞬間會被迅速升起，打破翼面上的氣流平衡，從而快速降低升力。

為什么要減小升力？因為當(dāng)升力存在時，飛機的一部分重量依舊由機翼承擔(dān)，輪胎與地面的接觸壓力不夠，剎車輪容易打滑。而擾流板一旦展開，飛機的重量便幾乎全部壓在輪胎上，地面摩擦力增大，為后續(xù)的物理剎車做好準(zhǔn)備。

（圖片來源：[1]）

此外，擾流板本身也能增加空氣阻力，類似于給飛機“開了降落傘”，幫助進一步減速。雖然它對最終停車的貢獻比例約為20%，但在降落初期起到關(guān)鍵作用。如果你乘坐飛機時座位在窗邊，能夠觀察到落地后飛機機翼上會突然豎起一排“小擋板”，那就是擾流板。

發(fā)動機反推：讓“推力”反著來

當(dāng)你坐在靠近機翼的位置，可能注意到飛機著陸后不久，發(fā)動機會發(fā)出一陣轟鳴。這并不是飛機加速，而是發(fā)動機反推裝置在工作。

它工作的原理其實很簡單：飛行中，發(fā)動機噴出高速氣流產(chǎn)生向前的推力，而在降落后，反推裝置通過導(dǎo)流板改變氣流方向，讓部分氣流斜向前方噴出，從而產(chǎn)生一個與飛機前進方向相反的“反向推力”。

發(fā)動機反推減速原理示意圖（圖片來源：[3]）

反推裝置雖不像剎車系統(tǒng)那樣直接摩擦減速，但它在飛機剛接地、速度仍較高時非常有用。據(jù)統(tǒng)計，在整個剎車過程中，反推裝置能分擔(dān)約10%的減速任務(wù)，特別適用于跑道較短或濕滑時的輔助剎車。

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此外，反推裝置工作過程持續(xù)時間很短，一般只有5 ~ 10秒，因為反推噴氣會帶來大量噪聲和風(fēng)沙，對地面環(huán)境有影響，所以很多機場限制使用時間，甚至限制在某些時段或跑道上啟用反推系統(tǒng)。

剎車裝置：飛機的“真剎車”

真正讓飛機在跑道上停下來的，是安裝在主起落架上的剎車系統(tǒng)，這部分結(jié)構(gòu)與汽車的剎車裝置有異曲同工之妙，但也有諸多專屬“飛行級”設(shè)計。

飛機的多片剎車系統(tǒng)（圖片來源：[3]）

飛機的剎車主要依賴液壓系統(tǒng)控制。飛行員踩下剎車踏板后，液壓油推動剎車缸，使多個剎車片緊密貼合，依靠摩擦力減速。這些剎車盤通常采用多片復(fù)合剎車結(jié)構(gòu)，材料多為石墨復(fù)合材料，具備極強的耐高溫能力。

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相比汽車，飛機著陸時速度更高、質(zhì)量更大，剎車過程中產(chǎn)生的熱量極其驚人。以空客A320為例，其每組剎車系統(tǒng)價值高達(dá)7萬美元，每一次剎車成本大約為78元人民幣，而大型飛機如波音777、A380，由于主輪多達(dá)8至12個，一次剎車的成本可能達(dá)到200元以上。

由此看來，飛機降落時的剎車過程，實際上是一項系統(tǒng)工程：擾流板讓飛機緊貼地面，反推裝置提供反向推力，液壓碟剎完成最終剎停，而整個系統(tǒng)由飛行員進行統(tǒng)一調(diào)控。以后坐飛機降落時，如果你感受到一股強烈的前沖感、聽到轟鳴聲、看到機翼上彈起的金屬板，不妨想想這些復(fù)雜系統(tǒng)背后的科技力量。

參考文獻

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/KukEv3kZ3qbeTX8ZtzhoFA

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/XHcbx3-oB4tDWY8qh07jJA

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/woIgvjjXNGY7tz1t3TVm5w

[4]https://mp.weixin.qq.com/s/z7XX48nBoZhmdSQYRn1KZw

[5]范勇.某型飛機剎車系統(tǒng)原理及故障分析[J].機械工程師,2011,(05):115-116.

圖片源自于網(wǎng)絡(luò)和AI創(chuàng)作，僅供科普參考

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