Lo scopo dei freni è quello di ridurre lo spazio da percorrere per annullare l’energia cinetica che il velivolo possiede.

Oltre a ciò , in campo aeronautico i freni vengono anche utilizzati per facilitare la manovrabilità a terra , agendo differentemente sulle due ruote.

Tale azione è collegata al timone di direzione ,comandato a sua volta dalla pedaliera con cui si può ripartire l’intensità dei freni sulle ruote.

L’azione frenante viene esercitata solo sulle ruote principali , quindi se ci troviamo con un carrello normale viene esclusa la ruota di coda , mentre in un carrello triciclo quella di prua.

Se quest’ultima è orientabile non vi è la necessità dell’azione differenziale.

Per evitare il ribaltamento del velivolo , il cui equilibrio è determinato dalle forze di massa e aerodinamiche , in caso di carrello classico ( due ruote anteriormente e il ruotino di coda ) , bisogna commisurare l’azione frenante.

Per l’equilibrio si ha :

In cui A è la forza normale della ruota nel punto di contatto.

Dalla prima si può ottenere :

che sostituendo nella seconda diventa

Essendo il valore massimo raggiungibile avremo :

in cui è il coefficiente di attrito

Tali limiti sarà possibile raggiungerli contemporaneamente quando

Questo solo in caso di carrello classico poiché nel carrello triciclo questo problema non esiste per la presenza della ruota anteriore.

I freni andranno quindi progettati tenendo conto che al limite la ruota , per il suo bloccaggio, strisci sul terreno.

Avremo quindi un momento frenante Mf = m · Q· r_s in cui r_s è il raggio della ruota.

Problema delicato per quanto riguarda la frenata è il raffreddamento del corpo della ruota per evitare deformazioni a causa del surriscaldamento ( fino 250°) per assorbimento dell’enorme quantità di energia sviluppata in frenata.

Per ovviare in parte a questo problema , si può far annegare il tamburo nella massa di electron così da disperdere il calore , adottare alette di raffreddamento o utilizzare la cosiddetta ruota turbina costituita da alette sottili che collegano il tamburo alla corona.

L’ultimo sistema che ha dato dei risultati soddisfacenti , consiste nel frapporre tra tamburo e corona delle alette creando una circolazione di aria.

L’adozione poi di tamburi più larghi e l’aumento della pressione di funzionamento ha reso possibile un maggior assorbimento di energia cinetica.

I freni possono essere classificati in assiali e radiali a seconda che il movimento di accostamento e distacco dell’organo frenante ,rispetto alla superficie su cui si genera l’attrito ,avvenga parallelamente o radialmente rispetto all’asse della ruota.

Per quanto riguarda i freni assiali essi sono composti da due o più corone circolari detti dischi sui quali agisce la superficie di attrito.

Nei freni radiali invece divisibili in a ceppi , a nastro e a settori , la superficie di attrito è cilindrica concentrica con la ruota .

I freni possono essere comandati meccanicamente , direttamente , idraulicamente o pneumaticamente.

Per quanto riguarda il sistema diretto , questo viene adottato solo su piccoli velivoli mentre per velivoli la cui mole è decisamente maggiore si utilizzano i servomotori azionati o oliodinamicamente o con aria compressa.

Vengono qui di seguito descritti diverse tipologie di freno.

Tale freno è costituito da due ceppi in lega leggera su cui sono fissati i ferodi.

Sulla parte superiore dei ceppi agisce un comando meccanico che permette tramite la sua rotazione il movimento di un eccentrico provocando il movimento traslatorio di due biellette con la conseguente azione dei ceppi sul tamburo.

Il ritorno dei ceppi avviene grazie a delle molle di ritorno.

E’ costituito da una piastra che supporta i ceppi comandati idraulicamente da dei cilindretti ancorati ,ad una estremità alla piastra ed all’altra al ceppo.

Per equilibrare l’azione dei martinetti , essi sono messi in comunicazione da una tubazione.

Ai ceppi sono naturalmente attaccati i ferodi ed anche questo tipo di freno è costituito da molle di ritorno.

Il miglior rendimento si ha quando tutto il ferodo è a contatto con il tamburo.

Tale freno viene comandato da un sistema pneumatico e idraulico la cui pressione viene trasmessa all’olio per mezzo di un cilindro messo in comunicazione con il circuito dell’aria compressa.

Il cilindro può anche essere azionato manualmente in caso di guasto

Il freno Dunlop-Borrani è composto da una camera d’aria in gomma montata su di un tamburo portasettori solidale con la ruota e da una certa quantità di settori metallici sui quali sono fissate le strisce di ferodo.

Questi settori possono solo scorrere radialmente guidate da due alette ( tra le quali è inserita una molla per il richiamo del settore) che entrano in apposite feritoie del tamburo.

Lo scorrimento di tali settori avviene grazie l’espansione della camera di gomma riempita di aria compressa.

Questo freno esplica la sua funzione non più in senso radiale come per gli altri freni descritti fino ad ora , ma si muove parallelamente al mozzo. Tale movimento viene chiamato assiale.

Più in particolare il freno si compone di una piastra circolare accoppiata ad un perno sul quale gira la corona di frizione.

Tale piastra è composta da una capsula elastica e da dei dischi in metallo su cui sono applicati i ferodi.

L’azione frenante avviene tramite la premuta dei dischi sulla superficie di frizione della ruota.

Questo avviene grazie alla capsula elastica nella quale può essere immessa aria compressa che ne causa la dilatazione con la conseguenza di far premere due dischi in metallo contro la superficie di frizione della ruota ,

L’elasticità della capsula permette il ritorno del sistema nella posizione iniziale.

Il freno è costituito da :

1. una camera d’aria anulare
2. un nastro di acciaio sul quale sono fissati i ferodi
3. un tamburo sul quale si montano gli organi di frenaggio
4. un mollone per la regolazione della tensione durante la frenata.

La frenata avviene grazie all’immissione di aria compressa nella camera d’aria , la cui espansione mette a contatto il ferodo con il tamburo che per effetto dell’attrito lo trascinerà con sé .