賽峰起落架系統(tǒng)公司為飛機剎車制造碳/碳（C/C）制動盤

本博客匯編了賽峰集團（法國巴黎）公開的飛機用碳纖維增強碳（碳/碳）制作剎車盤信息。該公司今年早些時候發(fā)布了一段視頻（見下方），逐步展示了其制作步驟。碳/碳（C/C）剎車盤仍是陶瓷基復(fù)合材料（CMC）最高產(chǎn)量應(yīng)用之一，但隨著工業(yè)與航空航天終端用途的需求增長，這一現(xiàn)狀正在改變。在參觀了Brembo位于意大利貝加莫附近的工廠后—該廠為競速汽車生產(chǎn)C/C剎車，我覺得看看Safran的生產(chǎn)基地、產(chǎn)出與加工創(chuàng)新以及當(dāng)前提升可持續(xù)性的舉措會很有趣。

擁有40多年經(jīng)驗值—早在1985年就為空客A310飛機引入碳纖維增強C/C剎車系統(tǒng)——賽峰起落架系統(tǒng)公司（法國韋利濟-維拉庫布萊）宣稱已成為100座以上飛機碳碳剎車領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。據(jù)報道，該公司為全球55%的此類商用客機提供設(shè)備，服務(wù)500多家航空公司和1500多個軍事項目。該公司的碳剎車生產(chǎn)基地位于三處：法國里昂附近的維勒班、美國俄亥俄州辛辛那提南部的肯塔基州沃爾頓，以及馬來西亞森美蘭州Sendayan。該公司還在里昂以東約30分鐘車程處建設(shè)第四座工廠，預(yù)計2030年投入使用。

碳剎車比鋼剎車更輕、更高效，且耐用性高出兩到三倍，有助于運營商降低燃油消耗、成本和二氧化碳排放。賽峰報告稱，得益于碳/碳剎車，飛行過程中減少的二氧化碳排放量是剎車制造過程中產(chǎn)生排放量的10倍，整個機隊每年可減少數(shù)百噸的排放總量。

全球制作

賽峰集團在其位于維勒班的歷史悠久的梅西耶-布加提-道蒂工廠宣布，2023年該廠年產(chǎn)5000個機輪和6000套剎車裝置。

來源 | Safran集團

沃爾頓工廠位于肯塔基州，于1999年開業(yè)，據(jù)報道每年生產(chǎn)近14萬個碳剎車盤和9500多個輪子和剎車組件。該廠350名員工為波音737、777和787飛機，空客A320系列，以及C-17和KC-135軍用飛機提供支持。該公司于2023年宣布擴展包計劃，將新增92個工作崗位，并引進新裝備和自動化技術(shù)以提高產(chǎn)量。

來源 | 賽峰集團（Safran Group）

馬來西亞森美蘭生產(chǎn)基地將于2025年1月迎來十周年慶典，該基地年產(chǎn)350公噸C/C復(fù)合材料，包括約80,000片全新碳剎車盤。每年還翻新超過15,000個散熱組件（即由多層剎車盤組成的熱包），并為該地區(qū)100-150家航空公司提供全面支持。

碳飛機制動配置

飛機起落架的每個輪子都配備了一個剎車裝置。碳剎車的常見配置采用四個旋轉(zhuǎn)盤（轉(zhuǎn)子）與三個或四個靜止盤（定子）在熱堆或熱包中交替排列。轉(zhuǎn)子通過輪子的傳動鍵嚙合，從而隨輪子一起旋轉(zhuǎn)。定子包含朝外的端板以及位于堆疊另一端的壓板（參見下方圖片）。

剎車過程中，制動活塞的油液推動壓板擠壓轉(zhuǎn)子與定子使其緊貼端板。產(chǎn)生的摩擦將動能轉(zhuǎn)化為熱能，從而降低車輪轉(zhuǎn)速。著陸時，C/C材質(zhì)轉(zhuǎn)子與定子可承受700°C高溫，而C/C剎車盤能輕松耐受1000°C以上溫度。這種耐熱性使碳剎能在保持結(jié)構(gòu)完整性的同時避免失效或性能衰退（如剎車衰減）。

《起落架工作原理—第一部分：剎車》

SepCarb IV長壽命剎車片

2018年4月，Safran與Airbus合作，在A320neo飛機上安裝了新型長壽命碳剎車。該產(chǎn)品SepCarb IV剎車是自15年前Sepcarb III發(fā)布以來投入使用的首個C/C剎車。這款新型“長壽命”剎車具有兩項重大創(chuàng)新：SepCarb IV碳材料和Anoxy 360（一種防止剎車盤氧化的新系統(tǒng)）。這些創(chuàng)新不僅在使用過程中帶來改進，還在制作過程中解決了當(dāng)時面臨的A320neo生產(chǎn)率提升難題。

（注：根據(jù)術(shù)語表要求，"Craft"譯為"制作"；"APR"未在文中出現(xiàn)故未處理；專有名詞SepCarb IV/Sepcarb III/A320neo等保持原樣）。

賽峰集團位于法國里昂郊外維勒班鎮(zhèn)的C/C剎車裝備生產(chǎn)基地開發(fā)了一種獨特的制作方法，用于在擴大工業(yè)規(guī)模條件下生產(chǎn)SepCarb IV。該方法將碳纖維預(yù)制件的溶劑浸漬步驟與阻尼或干燥這兩項原本獨立的工序整合在同一套裝備中完成，從而避免了中間環(huán)節(jié)的操作，既縮短了生產(chǎn)時間又降低了成本。

SepCarb IV還采用了陶瓷顆粒來提高C/C剎車的耐磨性，使剎車使用量減少30%。這不僅為飛機運營商帶來了益處，還進一步助力滿足A320neo的生產(chǎn)速率。賽峰還改進了工藝，減少了熱處理過程中的氮氣消耗量，并消除了大氣排放物，將工藝廢料以液體形式收集起來。

2019年增加了第二臺浸漬器，該工藝隨后推廣至其他工廠。

 

 

碳纖維（頂部）用于制作針刺預(yù)制體（中部），隨后經(jīng)過碳化處理并滲透碳基體，最終形成碳盤（底部）

正如其2025年7月視頻所述，賽峰公司采用的C/C剎車盤制造工藝包含四個主要步驟：

• 碳纖維預(yù)制件的生產(chǎn)，包括對連續(xù)纖維層進行針刺處理。
• 預(yù)制體的高溫碳化及通過化學(xué)氣相滲透（CVI）實現(xiàn)碳基體的致密化。
• 加工圓盤并進行質(zhì)量保證，包括尺寸檢查。
• 最終處理包括噴涂和熱處理氧化保護涂層，隨后將多個盤片組裝成一個C/C制動單元。

里昂新生產(chǎn)基地，環(huán)保目標(biāo)

來源 | Safran集團

賽峰集團正在里昂附近的普萊恩-德蘭工業(yè)園（PIPA）新建一座碳剎車制造廠。該廠計劃于2030年投產(chǎn)，屆時賽峰集團最新的碳碳剎車生產(chǎn)基地將使公司總產(chǎn)量到2037年提升25%。這座占地3萬平方米的工廠將實現(xiàn)高度自動化，初期配備約100名員工，滿負荷運轉(zhuǎn)時員工數(shù)量將翻倍。

該公司將里昂工廠定位為零排放設(shè)施（范圍1和2）。由于能源成本可占碳剎車制造總成本的30%，賽峰集團選擇里昂廠址正是基于當(dāng)?shù)乜色@得低碳電力。該工廠還將使用生物甲烷作為碳基體前驅(qū)體，在CVI工藝中注入。因此，該廠區(qū)的電力與燃料費消耗將降低近30%，用水量減少80%。此外，C/C生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱量將被回收用于供熱網(wǎng)絡(luò)。其中部分技術(shù)還將在其他賽峰集團C/C制動設(shè)施中投入使用。

賽峰集團已承諾到2030年將業(yè)務(wù)活動的碳排放量相比2018年減少約50%。在其2025年ESG報告中，該公司報告稱2025年所有業(yè)務(wù)的直接排放量相比2018年減少了35%。

賽峰起落架系統(tǒng)公司位于馬來西亞森美蘭的工廠自2018年以來已將二氧化碳排放量減少了27%，具體措施包括：回收利用碳盤生產(chǎn)過程中排放的廢氣來滿足廠區(qū)20%的用電需求，以及廣泛采用變頻驅(qū)動器——該技術(shù)能根據(jù)機械設(shè)備的實際需求調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速（及能耗）。該工廠還計劃啟用新型電力管理系統(tǒng)，以監(jiān)測并優(yōu)化廠區(qū)的綜合能耗（包括電力、燃料費及水資源）。根據(jù)2024年7月的通訊，森達揚基地與當(dāng)?shù)靥柲馨l(fā)電企業(yè)簽訂了一項為期21年的協(xié)議，該協(xié)議將于2026年生效，將使當(dāng)前電力結(jié)構(gòu)中的可再生能源占比再提升10%。此舉是對2023年與當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)發(fā)電企業(yè)簽署合作協(xié)議的補充——該合作已滿足基地30%的用電需求。

延長C/C剎車盤使用壽命，重復(fù)利用廢棄資源

賽峰起落架系統(tǒng)公司30多年前開發(fā)的一項碳剎車盤翻新工藝是通過循環(huán)性實現(xiàn)減排的另一關(guān)鍵舉措。目前,該公司交付給航空公司的剎車盤中約有30%采用此方法進行翻新。

雖然賽峰碳剎車盤的平均壽命因飛機型號和運行條件而異，但它們在兩次大修之間經(jīng)歷2000至2500次著陸并不罕見。這些剎車盤每天承受超過1000°C的高溫，最終仍會磨損—盡管比鋼制剎車盤耐用得多—并在達到設(shè)定極限(未完全磨損前)退役。

來源 | 賽峰集團（Safran Group）

“通過翻新兩個磨損的剎車盤，我們得到兩個半盤，然后重新利用它們制成一個新盤，”賽峰起落架系統(tǒng)公司產(chǎn)品策略經(jīng)理讓-呂克·諾讓（Jean-Luc Noirjean）解釋道。“這種翻新盤的性能與新制造的完全一樣。航空公司會提供已達到監(jiān)管限制的散熱片。作為回報，我們會寄給他們一個翻新剎車盤，這就是我們所說的標(biāo)準(zhǔn)交換。”

賽峰起落架系統(tǒng)公司機輪與剎車部門負責(zé)人讓-巴蒂斯特·拉薩爾（Jean-Baptiste Lassalle）指出，交付的制動盤中30%為翻新件，這意味著減少了30%的二氧化碳排放。"我們在90年代中期為空中客車A300、A310和A320項目建立了這套流程以降低制造成本...但它也在我們的運營中激發(fā)了良性循環(huán)經(jīng)濟動力。"

未來，賽峰起落架系統(tǒng)公司將探索新方法，以回收這些翻新飛機剎車盤，在其壽命結(jié)束后用于其他行業(yè)。同時，該公司已實施多個減少浪費的項目。"我們開發(fā)了一種制作工藝，利用生產(chǎn)過程中未使用的纖維（約占我們采購纖維量的一半）制作毛氈，"拉薩爾表示，"這種由合作伙伴公司生產(chǎn)的毛氈可用作我們?nèi)蹱t的絕緣材料。"我們還建立了一個系統(tǒng)，用于回收碳盤制作過程中產(chǎn)生的加工粉塵[以供]水泥生產(chǎn)廠使用。更廣泛地說，我們正在開展的項目旨在最大限度地減少整個生產(chǎn)周期中的材料浪費。"

拉塞爾表示，這些環(huán)保舉措和循環(huán)經(jīng)濟加速發(fā)展使組織日益系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化。"去年，我們設(shè)立了一個專門崗位來整合產(chǎn)品生命周期和碳排放的評估方法。該崗位還致力于提升產(chǎn)品的可回收性。我們開發(fā)的此類舉措越多，就越能為完全融入循環(huán)經(jīng)濟原則的新經(jīng)濟模式鋪平道路。"

數(shù)字化轉(zhuǎn)型，未來增長

賽峰集團還實施了一系列數(shù)字化變革舉措，包括運用RPA（機器人流程自動化）軟件處理重復(fù)性日常任務(wù)，并采用協(xié)作機器人、增強現(xiàn)實和自動化設(shè)備加速生產(chǎn)。該公司還將健康監(jiān)測與預(yù)測性維護技術(shù)融入剎車等產(chǎn)品體系，同時持續(xù)探索AI技術(shù)應(yīng)用路徑。例如，Safran Landing Systems與其機器編程合作伙伴MHAC Technologies（法國埃居利）合作，對碳剎車盤的3D測量和加工進行了標(biāo)準(zhǔn)化與自動化改造。通過運用機器學(xué)習(xí)技術(shù)，團隊將不同剎車盤所需的加工程序數(shù)量從100多個減少至數(shù)十個，并進一步提升了生產(chǎn)效率。

陶瓷復(fù)合材料網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的《全球CMC市場》

由于機隊現(xiàn)代化對高性能、低油耗和低排放的需求持續(xù)增長，碳剎車的需求也在不斷增加，因此需要持續(xù)提高產(chǎn)量。這一增長趨勢可以從Ceramic Composites網(wǎng)絡(luò)于2023年發(fā)布的《全球CMC市場報告》所示預(yù)測中看出。陶瓷復(fù)合材料網(wǎng)絡(luò)（Ceramic Composites）的董事總經(jīng)理丹尼·舒佩爾（Denny Schüppel）指出，賽峰起落架系統(tǒng)（Safran Landing Systems）只是飛機用碳/碳（C/C）剎車片的數(shù)家制造商之一，而碳/碳材料在非航空制動領(lǐng)域的應(yīng)用也正在快速增長。

2023年CMC市場報告還包括一張表格，顯示每種飛機型號的加熱包數(shù)量，并指出，根據(jù)每天的著陸次數(shù)，大多數(shù)飛機每4-18個月會更換新的加熱包，所有C/C飛機剎車中約有50%會經(jīng)歷第二次生命。舒佩爾表示，全球CMC市場報告的更新版計劃于2026年3月發(fā)布。

 

碳纖維增強碳發(fā)熱包（經(jīng)SGL Carbon SE許可轉(zhuǎn)載）及《中型飛機碳/碳輪制動器的溫室氣體減排潛力生命周期評估》中的表5

舒佩爾也是一篇2025年11月文章的共同作者，該文章進一步探討了C/C熱堆的生產(chǎn)與翻新過程，通過生命周期評估(LCA)對比了它們實現(xiàn)的顯著減重與燃料節(jié)省效益。報告指出："即使是最不利的C/C應(yīng)用場景組合，其二氧化碳當(dāng)量排放也低于最有利的金屬材料應(yīng)用場景。"

原文,《Safran carbon-carbon aircraft brakes: New process, production sites, environmental achievements》

楊超凡