الطائرات المبكرة جدًا ليس لديها نظام فرامل لإبطاء الطائرة وإيقافها أثناء وجودها على الأرض، بدلاً من ذلك، يعتمدون على السرعات البطيئة وأسطح المطارات اللينة والاحتكاك الناتج عن انزلاق الذيل لتقليل السرعة أثناء التشغيل الأرضي، حيث أصبحت أنظمة المكابح المصممة للطائرات شائعة بعد الحرب العالمية الأولى مع زيادة سرعة الطائرات وتعقيدها وتكاثر استخدام أسطح المدارج الملساء والمعبدة.
نظام الفرامل النموذجي
في نظام الفرامل النموذجي، تسمح الوصلات الميكانيكية والهيدروليكية بدواسات الدفة للطيار بالتحكم في الفرامل، يؤدي الضغط على الجزء العلوي من دواسة الدفة اليمنى إلى تنشيط الفرامل على العجلات الرئيسية اليمنى والضغط على الجزء العلوي من دواسة الدفة اليسرى، حيث يعمل على تشغيل الفرامل على العجلات الرئيسية اليسرى.
كما تتضمن العملية الأساسية للفرامل تحويل الطاقة الحركية للحركة إلى طاقة حرارية من خلال إحداث الاحتكاك، ويتم تطوير قدر كبير من الحرارة وتتطلب القوى المؤثرة على مكونات نظام الفرامل ويعد الضبط الصحيح للفرامل وفحصها وصيانتها أمرًا ضروريًا للتشغيل الفعال.
أنواع مكابح الطائرات
تستخدم الطائرات الحديثة عادة فرامل قرصية، حيث يدور القرص مع مجموعة عجلة الدوران، بينما يقاوم الفرجار الثابت الدوران عن طريق التسبب في احتكاك ضد القرص عند الضغط على الفرامل ويؤثر حجم الطائرة ووزنها وسرعة هبوطها على تصميم وتعقيد نظام الفرامل القرصية، كما تعد فرامل الأقراص الفردية والمزدوجة والمتعددة أنواعًا شائعة منها تستخدم الفرامل الدوارة المقسمة في الطائرات الكبيرة، كما تم العثور على الفرامل الأنبوبية المتوسعة في الطائرات الكبيرة القديمة ويتزايد استخدام أقراص الكربون في أسطول الطيران الحديث.
فرامل قرصية واحدة
عادةً ما تحقق الطائرات الصغيرة والخفيفة فرملة فعالة باستخدام قرص واحد مثبت أو مثبت بمسامير في كل عجلة، كما تدور العجلة وكذلك القرص ويتم تحقيق الكبح من خلال تطبيق الاحتكاك على جانبي القرص من الفرجار غير الدوار المثبت بمسامير إلى شفة محور ترس الهبوط.
تعتبر المكابس الموجودة في مبيت الفرجار تحت ضغط هيدروليكي بقوة الفرامل أو البطانات القابلة للارتداء ضد القرص عند الضغط على الفرامل وتوفر الأسطوانات الرئيسية الهيدروليكية المتصلة بدواسات الدفة الضغط عند الضغط على النصفين العلويين من دواسات الدفة.
فرامل قرصية عائمة
يظهر عرض أكثر تفصيلاً لهذا النوع من الفرامل، حيث يمتد الفرجار على القرص وتحتوي على ثلاث أسطوانات مملة من خلال الغلاف ولكن قد يختلف هذا الرقم على الفرامل الأخرى، حيث تقبل كل أسطوانة مجموعة مكبس تشغيل تتكون أساسًا من مكبس ونابض رجوع ودبوس ضبط تلقائي، كما تحتوي كل مجموعة مكابح على ست بطانات أو كرات الفرامل وتوجد ثلاثة في نهايات المكابس الموجودة في الجانب الخارجي من الفرجار، وهي مصممة للتحرك للداخل والخارج باستخدام المكابس والضغط على الجانب الخارجي من القرص، كما توجد ثلاث بطانات أخرى مقابل كرات الصولجان هذه على الجانب الداخلي من الفرجار وتعتبر هذه البطانات ثابتة، أي أن فرامل القرص الفردي عبارة عن فرامل قرصية عائمة ذات فرجار ثابت.
قرص الفرامل مرتبط بالعجلة إنه مجاني للتحرك بشكل جانبي في فتحات المفاتيح، يُعرف هذا باسم القرص العائم عند الضغط على المكابح، تتحرك المكابس للخارج من الأسطوانات الخارجية وتتصل كراتها بالقرص وينزلق القرص قليلاً في فتحات المفاتيح حتى تتصل الأقراص الثابتة الداخلية أيضًا بالقرص والنتيجة هي مقدار متساوٍ إلى حد ما من الاحتكاك المطبق على كل جانب من جوانب القرص وبالتالي تتباطأ حركة الدوران.
عندما يتم تحرير ضغط الفرامل، فإن الزنبرك العائد في كل مجموعة مكبس يجبر المكبس على التراجع عن القرص ويوفر الزنبرك فراغًا محددًا مسبقًا بين كل قرص، كما تحافظ ميزة الضبط الذاتي للفرامل على نفس الخلوص، بغض النظر عن مقدار التآكل على أقراص الفرامل يتحرك دبوس الضبط الموجود في الجزء الخلفي من كل مكبس مع المكبس من خلال قبضة دبوس احتكاكية وعندما يتم تخفيف ضغط الفرامل، تكون قوة زنبرك الإرجاع كافية لتحريك المكبس بعيدًا عن قرص الفرامل ولكنها ليست كافية لتحريك دبوس الضبط الذي تمسكه احتكاك قبضة الدبوس، ويتوقف المكبس عند ملامسته لرأس دبوس الضبط وبالتالي وبغض النظر عن مقدار التآكل، فإن نفس حركة المكبس مطلوبة لتشغيل الفرامل ويعمل ساق الدبوس البارز من خلال رأس الأسطوانة كمؤشر للتآكل، حيث توضح معلومات الصيانة الخاصة بالشركة المصنعة الحد الأدنى لطول المسمار الذي يجب أن يكون بارزًا حتى تعتبر الفرامل صالحة للطيران.
فرجار الفرامل
يحتوي فرجار الفرامل على الممرات الضرورية التي تم تشكيلها آليًا لتسهيل حركة السوائل الهيدروليكية وتطبيق الضغط عند استخدامها، كما يحتوي مبيت الفرجار أيضًا على منفذ تسييل يستخدمه الفني لإزالة الهواء غير المرغوب فيه من النظام يجب أن يتم ضغط الفرامل، كما هو معروف وفقًا لتعليمات الصيانة الخاصة بالشركة المصنعة، وتعتبر فرامل كليفلاند على متن طائرة خفيفة هي فرامل قرصية ثابتة، إنها تسمح لفرجار الفرامل بالتحرك بشكل جانبي على مسامير التثبيت لتوصيل ضغط متساوٍ إلى كل جانب من جوانب قرص الفرامل.
يجب تطبيق ضغط متساوٍ على جانبي قرص الفرامل لتوليد الاحتكاك المطلوب والحصول على خصائص تآكل ثابتة من بطانات الفرامل وينجز القرص العائم هذا، كما يمكن تحقيق ذلك أيضًا عن طريق تثبيت القرص بقوة في العجلة والسماح لفرجار الفرامل والبطانات بالطفو بشكل جانبي عند الضغط، يعتبر هذا هو تصميم فرامل قرصية ثابتة شائعة تستخدم في الطائرات الخفيفة، كما يتم تصنيع الفرامل من قبل شركة (Cleveland Brake Company).
الفرجار العائم
يسمح تصميم الفرجار العائم ذي القرص الثابت لفرجار الفرامل والبطانات بتعديل الوضع بالنسبة للقرص ويتم تثبيت البطانات على لوحة الضغط واللوح الخلفي، كما يتم تثبيت اثنين من براغي التثبيت التي تمر عبر لوحة الضغط في مجموعة الأسطوانة وتعتبر الأطراف الأخرى من المسامير حرة في الانزلاق داخل وخارج البطانات في لوحة عزم الدوران، والتي يتم تثبيتها بمسامير في شفة المحور، كما يتم تثبيت مجموعة الأسطوانة على اللوحة الخلفية لتأمين التجميع حول القرص عند تطبيق الضغط تتمركز الفرجار والبطانات على القرص من خلال الحركة الانزلاقية لمسامير التثبيت في البطانات ذات لوحة عزم الدوران، ويوفر هذا ضغطًا متساويًا على جانبي القرص لإبطاء دورانه.
الميزة الفريدة لمكابح (Cleveland) هي أنه يمكن استبدال البطانات دون إزالة العجلة ويسمح فك مجموعة الأسطوانة من اللوحة الخلفية لمسامير التثبيت بالانزلاق من البطانات ذات لوحة عزم الدوران وتصبح مجموعة الفرجار بالكامل مجانية وتوفر الوصول إلى جميع المكونات.
تتشابه متطلبات الصيانة في جميع أنظمة فرامل القرص الواحد مع تلك الموجودة على أنظمة الفرامل من أي نوع، يطلب فحص دوري لأية أضرار وأي تلف على البطانات والأقراص، دائمًا ما يتبع استبدال الأجزاء التي يتم ارتداؤها بشكل يتجاوز الحدود فحص تشغيلي، حيث يتم إجراء الفحص أثناء ركوب الطائرة، ويجب أن تكون حركة الكبح لكل عجلة رئيسية متساوية مع التطبيق المتساوي لضغط الدواسة ويجب أن تكون الدواسات صلبة وليست طرية أو إسفنجية عند وضعها، عندما يتم تحرير ضغط الدواسة، يجب أن تتحرر الفرامل دون أي دليل على السحب.
