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《纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在武器裝備上的應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在武器裝備上的應(yīng)用材料的復(fù)合化是材料發(fā)展的必然趨勢之一，近代以來，由于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對材料性能的要求也在日益提高，單質(zhì)材料越來越難滿足高科技對材料性能的高要求，復(fù)合材料由于其優(yōu)異的性能及其可設(shè)計(jì)性而得到人們的重視。纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料是目前技術(shù)比較成熟且應(yīng)用最為廣泛的一類復(fù)合材料，這種材料是用短切的或連續(xù)纖維及其織物增強(qiáng)熱固性或熱塑性樹脂基體經(jīng)復(fù)合而成，因具有高比強(qiáng)度、高比剛度、耐腐蝕、安全破損性好、疲勞壽命高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、兵器、船舶、交通、體育器材、基礎(chǔ)建設(shè)等許多領(lǐng)域。1國外應(yīng)用概況1.1陸軍裝備1.1.1坦克
2、裝甲車輛???坦克裝甲車輛應(yīng)用樹脂基復(fù)合材料始于20世紀(jì)70年代，為了防護(hù)和輕量化需求而用樹脂基復(fù)合材料制造坦克復(fù)合裝甲，較早的復(fù)合裝甲是前蘇聯(lián)T-72主戰(zhàn)坦克復(fù)合裝甲的樹脂基復(fù)合材料(即玻纖增強(qiáng)酚醛)夾層。其后，輕質(zhì)化材料的應(yīng)用研究逐步由非承力功能構(gòu)件擴(kuò)展到次承力和主承力構(gòu)件上。(1)車體、炮塔???坦克裝甲車輛上材料用量最多的是裝甲材料，采用復(fù)合材料制造車體、炮塔是車輛實(shí)現(xiàn)減重貢獻(xiàn)最大的工作。???1997年美國開展了復(fù)合材料裝甲車輛—先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證計(jì)劃(CAV--ATD)，設(shè)計(jì)制造了一個(gè)復(fù)合材料裝甲車輛底盤。驗(yàn)證車獲得了30％以上的減重效果，并具有優(yōu)良的
3、隱身效果。在取得上述一系列研究成果的基礎(chǔ)上，美國輕質(zhì)材料在車體上的應(yīng)用研究進(jìn)入一個(gè)新階段，復(fù)合材料樣車的研制已納入到型號(hào)研制中，在美國AAAV先進(jìn)兩棲突擊車研發(fā)過程中，發(fā)展的一系列原型車輛包括一輛復(fù)合材料樣車。見圖2。而為了更好地滿足其“快速部署、優(yōu)勢攻擊、持續(xù)作戰(zhàn)”軍事戰(zhàn)略的需求，提出的“未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)(FCS)”研究計(jì)劃中，計(jì)劃發(fā)展的原型車同樣也包括了復(fù)合材料樣車，己初步完成了FCS履帶式和輪式兩種基型底盤(見圖3)設(shè)計(jì)制造。在美軍開展CAV計(jì)劃的同期，英國也開展了其先進(jìn)復(fù)合材料裝甲車輛平臺(tái)——ACAVP研究計(jì)劃。DERA與維克斯、Thornycroft等
4、公司合作于1999年前后向世界推出了歐洲第一輛復(fù)合材料戰(zhàn)車底盤(見圖4)，獲得了20%以上的減重效率，并同樣具有良好的雷達(dá)波與紅外隱身效果。????????(2)裝甲車輛負(fù)重輪??????美國在70年代曾開展過復(fù)合材料負(fù)重輪(型號(hào)未知)的研究。80年代末，美國通用動(dòng)力地面系統(tǒng)分公司(GDLS)以減輕M1A1主戰(zhàn)坦克重量為目的，研制了可與鋁負(fù)重輪互換的復(fù)合材料負(fù)重輪，并進(jìn)行了靜態(tài)強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)臺(tái)架試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合材料負(fù)重輪性能良好，比鋁負(fù)重輪減重19％，可使M1A1主戰(zhàn)坦克每車減重181Kg。但從目前已有的報(bào)道看，M1A2主戰(zhàn)坦克并未采用此種負(fù)重輪。美國在
5、AAAV兩棲突擊車的研發(fā)過程中，還試驗(yàn)了石墨基材料制造的負(fù)重輪和金屬與復(fù)合材料制造的叫負(fù)重輪，但未獲成功。(3)裝甲車輛扭力軸??????美國M-60陸軍坦克的扭力軸采用了碳纖維／環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，僅重17kg，而鋼制扭力軸重50.8kg，減重達(dá)65％以上。美國M1A1坦克采用了碳纖維／環(huán)氧復(fù)合材料制造的扭力軸減重約450kg，是減重最為明顯的一個(gè)部件。但GDLS對制造的扭力軸進(jìn)行的試驗(yàn)中，端頭出現(xiàn)破壞。1.1.2火炮??????樹脂基復(fù)合材料主要用于制造火炮身管、大架、搖架、熱護(hù)套等部件，來進(jìn)一步降低火炮質(zhì)量，以提高火炮的機(jī)動(dòng)性能。???1982年美國陸軍
6、采用石墨纖維／環(huán)氧復(fù)合材料制造了75mm火炮炮管的延伸部分，解決金屬炮管的下垂問題，提高射擊精度。1986年，美國又對輕質(zhì)量復(fù)合材料制榴彈炮結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了分析研究，并開展纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(如石墨／環(huán)氧復(fù)合材料)制榴彈炮的大架、搖架等構(gòu)件的試驗(yàn)研究。???西德豹Ⅱ坦克火炮抽氣筒采用兩段玻璃鋼熱護(hù)套。防止火炮身管因受陽光或射擊熱量而出現(xiàn)身管彎曲，提高首發(fā)命中率。???加拿大于1984年纏繞成型全纖維增強(qiáng)復(fù)合材料無后座力炮身管，膛線與炮管為整體結(jié)構(gòu)。基體樹脂為環(huán)氧樹脂，纖維采用碳纖維，硼纖維等。1987年加拿大又以低粘度環(huán)氧樹脂為基體，以碳纖維束為增強(qiáng)劑，制成了全復(fù)
7、合材料炮管，這種炮管能承受炮彈發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的62N/mm2高壓和3500℃高溫，可發(fā)射30發(fā)彈，而普通方法制的復(fù)合材料炮管僅能發(fā)射5～10發(fā)彈。???英國國防評估與研究局(DERA)正在研究的未來輕型機(jī)動(dòng)炮兵武器系統(tǒng)(LIMAWS)技術(shù)。其基本研究內(nèi)容包括采用39倍口徑輕型復(fù)合材料身管和軟后坐系統(tǒng)，復(fù)合材料身管外套采用標(biāo)準(zhǔn)模式碳纖維復(fù)合材料(CFRP)，已經(jīng)研制出30mm/120mm復(fù)合身管。通過將39倍口徑155mm常規(guī)火炮身管壁厚減薄60％，增加復(fù)合材料外層，身管重量可減輕40％。總之，由玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料與金屬或陶瓷復(fù)合制造火炮身管或槍炮構(gòu)架
8、在國外尚處于研究狀態(tài)。但是隨著火炮輕量化的要求日益迫
