賽峰起落架系統公司生產用于飛機剎車的碳/碳（C/C）盤。來源 | 賽峰集團

本文匯編了賽峰集團（法國巴黎）生產用于飛機的碳纖維增強碳（碳/碳）剎車盤的公開信息。今年早些時候，該公司發布了一段視頻，詳細介紹了其生產步驟。碳/碳（C/C）剎車盤仍是陶瓷基復合材料（CMC）應用量最大的領域之一，但隨著工業和航空航天領域終端應用需求的增加，這一情況正在發生變化。我曾參觀過位于意大利貝爾加莫附近的布雷博工廠，該工廠生產用于賽車的C/C剎車盤（還有一篇關于其用于民用汽車的CMC剎車盤生產的專欄文章），因此，我認為研究賽峰集團的生產基地、產量、加工工藝創新以及正在進行的可持續性提升舉措會很有意思。

碳剎車盤比鋼剎車盤更輕、效率更高，耐用性是鋼剎車盤的兩到三倍，有助于運營商降低燃油消耗、成本和二氧化碳排放。賽峰集團報告稱，得益于C/C剎車盤，飛行過程中避免排放的二氧化碳量是剎車盤制造過程中產生的二氧化碳量的10倍，每年整個機隊可避免排放數百噸二氧化碳。

全球生產情況

飛機起落架上的每個機輪都配備一個剎車。碳剎車的常見配置是使用四個旋轉盤（轉子）和三個或四個固定盤（定子），在熱堆或熱包中交替排列。轉子與機輪的驅動鍵嚙合，因此會隨機輪一起旋轉。定子包括一個朝外的端板和位于熱堆另一端的壓力板（見下文圖片）。

剎車時，來自剎車活塞的液壓油推動壓力板，將轉子和定子壓向端板。由此產生的摩擦力將動能轉化為熱能，使機輪減速。著陸時，C/C轉子和定子的溫度可達700°C，但C/C剎車盤可輕松承受1000°C及以上的高溫。這種耐熱性使碳剎車盤能夠在不發生故障或性能退化（如剎車衰減）的情況下保持結構完整性。

來源 | 飛機科學雜志《起落架如何工作——第一部分：剎車》

用于長壽命剎車的SepCarb IV

2018年4月，賽峰集團與空客合作，在A320neo飛機上安裝了新的長壽命碳剎車盤。該產品——SepCarb IV剎車盤——是自15年前推出Sepcarb III以來首款投入使用的C/C剎車盤。這款新的“長壽命”剎車盤有兩大創新：SepCarb IV碳材料和Anoxy 360，這是一種保護剎車盤免受氧化的新系統。這些創新不僅在使用過程中帶來了改進，還在制造過程中解決了當時滿足A320neo產量增長速度的挑戰。

位于法國里昂郊外維勒班的賽峰集團C/C剎車盤生產工廠開發了一種獨特的制造方法，可在擴大工業規模的情況下生產SepCarb IV。該方法沒有將用溶劑浸漬碳纖維預制件，然后進行浸漬后處理或干燥這兩個步驟分開進行，而是將它們在同一設備中合并——省去了中間環節的處理，縮短了生產時間并降低了成本。

SepCarb IV還使用陶瓷顆粒來改善C/C剎車的磨損情況，使剎車使用量減少了30%。這不僅為飛機運營商帶來了好處，還有助于進一步滿足A320neo的產量增長速度。賽峰集團還改進了工藝，減少了熱處理過程中消耗的氮氣量，并消除了大氣排放，將工藝廢料以液體形式收集。

2019年，該工廠新增了第二臺浸漬機，并將該工藝推廣到其他工廠。

碳纖維（上）用于制造針刺預制件（中），然后對其進行碳化并用碳基體浸漬，形成剎車盤（下）。

來源 | 賽峰集團《碳剎車盤的誕生》

該公司生產C/C剎車盤的制造工藝主要包括四個步驟：

• 生產碳纖維預制件，包括對連續纖維層進行針刺處理。
• 對預制件進行高溫碳化，并通過化學氣相浸漬（CVI）使碳基體致密化。
• 對剎車盤進行機械加工，并進行包括尺寸檢查在內的質量保證檢測。
• 最后處理，包括噴涂和熱處理氧化防護涂層，然后將多個剎車盤組裝成一個C/C剎車裝置。

該公司目標是使里昂工廠成為零排放工廠（范圍1和范圍2）。由于能源成本可占碳剎車盤制造成本的30%，賽峰集團選擇里昂工廠是因為當地有低碳電力供應。該工廠還將在化學氣相浸漬過程中使用生物甲烷作為碳基體前驅體。因此，該工廠的電力和天然氣消耗量將減少近30%，用水量將減少80%。此外，C/C生產過程中產生的熱量將被回收，用于供應供熱網絡。其中一些技術也將推廣到賽峰集團的其他C/C剎車盤工廠。

賽峰集團整體承諾到2030年將其活動的碳排放量相較于2018年減少約50%。在2025年環境、社會和治理（ESG）報告中，該公司報告稱，2025年其所有業務的直接排放量相較于2018年減少了35%。

對于賽峰起落架系統公司，馬來西亞森德揚工廠自2018年以來已將二氧化碳排放量減少了27%，包括重復利用碳盤生產過程中釋放的尾氣來發電，滿足該工廠20%的電力需求，并廣泛使用變頻驅動器，根據機器的實際需求調整電動機的速度（和功率使用）。該工廠還計劃實施新的電力管理系統，以控制和優化工廠的公用設施消耗，包括電力、天然氣和水。根據2024年7月的一份通訊，森德揚工廠與當地一家太陽能發電企業簽署了一份為期21年的協議，該協議將于2026年啟動，將為當前的電力結構再增加10%的可再生能源。這補充了2023年與當地一家利用生物質發電的企業簽署的合作伙伴關系，該合作伙伴關系滿足了該工廠30%的電力需求。

延長C/C盤使用壽命，再利用廢料

另一項通過循環利用實現減排的關鍵舉措是賽峰起落架系統公司30多年前開發的碳剎車盤翻新工藝。如今，該公司交付給航空公司的剎車盤中約30%是經過翻新的。

雖然賽峰碳剎車盤的平均使用壽命因飛機型號和運行因素而異，但它們在兩次大修之間通?？沙惺?000至2500次著陸。這些剎車盤每天都要承受超過1000°C的高溫，最終會磨損——盡管其使用壽命比鋼剎車盤長得多——并且在達到設定的磨損極限之前就會被退役。

來源 | 賽峰集團

賽峰起落架系統公司產品戰略經理讓 - 呂克·努瓦爾讓（Jean - Luc Noirjean）解釋說：“通過翻新兩塊磨損的剎車盤，我們得到兩塊半盤，然后將它們重新組合成一個新的剎車盤。航空公司向我們提供達到監管極限的熱沉。作為回報，我們向他們發送翻新的剎車盤；這就是我們所說的標準交換。”

賽峰起落架系統公司輪子和剎車部門負責人讓 - 巴蒂斯特·拉薩勒（Jean - Baptiste Lassalle）指出，交付的剎車盤中有30%是翻新的，這意味著二氧化碳排放量減少了30%?！拔覀冊?0世紀90年代中期為空客A300、A310和A320項目設立了這一工藝，以降低制造成本……但這也在我們內部引發了一種良性的循環經濟效應?！?/span>

展望未來，賽峰起落架系統公司將研究新的方法，以回收這些翻新后的飛機剎車盤在其使用壽命結束時在其他行業的使用。與此同時，該公司已實施了多個減少廢料的項目。拉薩勒說：“我們開發了一種用生產過程中未使用的纖維制造毛氈的工藝，這些纖維占我們纖維采購量的近一半。這種毛氈由一家合作伙伴公司生產，用作我們熔爐的隔熱材料。我們還建立了一個系統，將碳盤的機械加工粉塵回收用于水泥生產廠。更廣泛地說，我們正在開展的項目旨在在整個生產周期中最大限度地減少材料浪費?！?/span>

拉薩勒表示，這些環保舉措和循環經濟的加速發展使公司變得更加有條理和結構化。“去年，我們設立了一個專門職位，以整合我們產品生命周期和碳排放的評估方法。該職位還專注于提高我們產品的可回收性。我們開展的這類舉措越多，就越能為充分整合循環經濟原則的新型經濟模式鋪平道路。”

數字化轉型與未來增長

賽峰集團還在實施各種數字化轉型舉措，包括使用軟件實現重復和單調任務的機器人流程自動化（RPA），以及使用協作機器人、增強現實和自動化機器來加快生產速度。該公司還在其產品（包括剎車盤）中實施健康監測和預測性維護，并正在開發利用人工智能的方法。例如，賽峰起落架系統公司與機器編程合作伙伴MHAC技術公司（法國埃居利）合作，對其碳剎車盤的3D測量和機械加工進行標準化和自動化。通過機器學習，該團隊將針對不同剎車盤運行的程序數量從100多個減少到幾十個，并進一步加快了生產速度。

來源 | 陶瓷復合材料網絡發布的《全球陶瓷基復合材料市場報告》