复合材料在军事上的应用

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复合材料在身管火炮中的使用研究

复合材料在身管火炮中的使用研究
不会提 高材料 的有 效利 用 。 4给 出了壁厚 比 c =1 0 图 / a . 5 时 ,碳纤 维(3 0和 高强 2号玻纤(2混杂 后强度 比沿 T 0) S)
卜——— —— ———————
图 1 复合材料 圆筒结构
Fi n g r to fc m p st a r l g 1Co f u ai n o o i o ieb re


尘 辛

20 年增刊 (8 卷 07 3)
径 向的变化 规律 ,T 0 30与 s 2的体积混 杂 比例 : s V
分 别 为 5: ,4: ,2: , 1: 0 1 3 4和 0: 。 从 图 4中 可 5
表 1 混合结构 所能承受的最大 P P F V

:0 4 :1
以看 出,与纯 T 0 3 0制成 的圆筒相 比, 当存在 一定 的混 杂后复合材料 圆筒沿径 向强度 的变 化趋 向均 匀, 明材 表 料能趋于充 分利用 。
的有效使 用, 出了基 于厚度 和 角度优 化 的方 式较 为有 得
效 的结 论 。
3 材料 的有效使用
强度 比 定义 为圆筒所用材 料 的最大 许用应力与 其所 承受 的实际应力之 比, 复合材料 圆筒第 七层的强 记 度 比为 风 ,且 R=mik k 当 =1时圆筒发生第一层 nR :
3炮兵学 院 南京分 院研 究生队 ,江 苏 南京 2 13 ) . 11 2

要 :复合材料在各种 武器装备 中得到 了越来越广泛
假定 1 轴为单 向纤维的纵 向,2轴 为其横 向,则缠 绕 角 a为 1 轴和 z轴 的夹 角 。 定圆筒是 由一 系列缠绕 假 角为 ±a的单 向复合材料一层 接一层 缠绕 制成 ,其中 , Ⅱ 。 =Ⅱ 。这种类 型的复合材料 圆筒 的刚 强度模 型 =Ⅱ ,c 和 动 态特性 模型 已分 别在文 献[] [] 6和 7 中给 出 。在此 基 础 上将对复合材料 圆筒中材料 的有效使用加 以讨 论。

”巨炮”的构造材料是什么?

”巨炮”的构造材料是什么?

”巨炮”的构造材料是什么?
一、钢铁
1. 钢材的特点:坚固、耐高温、耐腐蚀、可塑性强。

2. 钢材的作用:构成巨炮的主体框架,承受巨大压力,保证炮身的稳定性和安全性。

二、高性能合金
1. 高性能合金的特点:耐高温、耐腐蚀、强度高。

2. 高性能合金的作用:用于制作巨炮的各个关键部件,如炮弹发射装置、炮口制动器等,以提高巨炮的性能和使用寿命。

三、复合材料
1. 复合材料的特点:轻质、高强度、耐热、耐腐蚀、抗疲劳。

2. 复合材料的作用:用于巨炮的外壳和隔热层,保护内部设备不受外界条件的影响,同时减轻炮身的自重,提高移动性和机动性。

四、陶瓷材料
1. 陶瓷材料的特点:耐高温、耐腐蚀、硬度高。

2. 陶瓷材料的作用:用于制作巨炮的炮膛,提供了更好的力学性能和射击精确度,保证了炮弹的稳定性和飞行轨迹。

总结:
巨炮的构造材料主要包括钢铁、高性能合金、复合材料和陶瓷材料。

钢材构成了巨炮的主体框架,承受巨大压力,保证了炮身的稳定性和安全性。

高性能合金用于制作各个关键部件,提高巨炮的性能和使用寿命。

复合材料被应用于巨炮的外壳和隔热层,保护内部设备并减轻炮身的自重。

陶瓷材料用于制作炮膛,提供了更好的力学性能和射击精确度。

这些材料的选择和应用使得巨炮具备了强大的火力和稳定的性能,为军事作战中的目标打击提供了有力的保障。

先进复合材料在航天航空器中的应用

先进复合材料在航天航空器中的应用

2关 注FOCUS先进复合材料在航天航空器中的应用■ 文/江 洪1 彭导琦2 1.中国科学院武汉文献情报中心 2.中国科学院大学经济与管理学院

复合材料的定义是,物理或化学性质明显不同的2种或2种以上的材料,以协同作用的方式结合在一起,但由于它们没有完全融合或溶解在一起,因此在某种程度上每种材料的化学性质保留完整。因为材料之间保持独立和不同,复合材料的综合性能优于原组成材料,这类材料的特性包括:良好的耐腐蚀性、良好的力学性能、长期耐用性、轻量化、高强度和高冲击强度等。复合材料与一般材料的简单混合有本质的区别,复合化也成为了新材料的重要发展方向,复合材料也与金属材料、无机非金属材料、高分子材料并列为4大材料体系之一。复合材料主要组成材料分为基体材料、增强材料和界面相3部分。复合材料通常至少有两相,连续相的材料被称为基体材料,另一相为增强材料(也称“增强体”),基体材料具有支撑和保护增强材料的作用。根据基体材料的类型,复合材料大致可以分为金属基和非金属基2大类,非金属基体材料又可分为聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料。目前,复合材料被广泛应用于汽车、医学、可再生能源与航空航天等领域。本文主要介绍几种复合材料在航天领域,特别是空间站中的研究进展和应用情况。1 复合材料相关研究进展1.1 金属基体复合材料金属基复合材料(MMCs)是由作为连续基体的金属或合金,与可以是颗粒、短纤维、连续纤维或晶须为增强材料组成的复合材料。金属基复合材料除了与树脂基复合材料同样具有高强度、高模量外,它还具备良好的综合力学性能、导热导电性能、抗辐射性能、耐磨性能、抗疲劳性能、高温性能以及小热膨胀系数等。但是,金属基复合材料几乎总是比它们正在取代的更传统的材料更昂贵。因此,在早期的金属基复合材料研究发展和应用中,飞机部件、空间系统、航天器、军事武器和精品运动设备等高端技术的需求起到了巨大的推动作用。到目前为止,金属基复合材料一直是学术界研究的热点领域,当前的研究主要集中于新合金新体系的开发、制备方法的改进、各类性能的表征以及应用探索。在航空航天应用中,减轻飞行器、航天器的重量至关重要,因此大部分应用于航空航天领域的金属基复合材料基本采用的是轻金属合金。近年来,铝基复合材料由于其优异的比强度、比模量、刚度以及良好的热性能和耐腐蚀性能,在航空航天结构和热管理部件中得到了广泛的应用,特别是空间站太阳能电池结构框架[1]。早期,对于硅铈铝(SiCeAl)复合材料的生产,Cui等人[2]建议使用高硅含量的铝合金,以增强集体界面中碳化铝(Al4C3)的形成,该化合物被认为是该类复合材料中最有害的反应产物。为了进一步开发铝基复合材料作为结构合金的潜力,华中科技大学的Zhang等[3]选择SiCp/2xx铝基复合材料板,研

高性能纤维及复合材料

高性能纤维及复合材料

高性能纤维及复合材料高性能纤维及复合材料是一种具有优异性能的材料,它们在航空航天、汽车、船舶、体育器材、军事装备等领域都有着广泛的应用。

高性能纤维及复合材料具有轻质、高强度、耐热、耐腐蚀等特点,因此备受青睐。

本文将从高性能纤维及复合材料的种类、特点以及应用领域展开阐述。

首先,高性能纤维及复合材料主要包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。

碳纤维具有高模量、高强度、低密度的特点,被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。

玻璃纤维具有良好的绝缘性能和化学稳定性,常用于建筑、船舶、电子等领域。

芳纶纤维具有优异的耐热性和耐化学腐蚀性,广泛应用于防弹衣、航空发动机零部件等领域。

其次,高性能纤维及复合材料具有轻质、高强度、耐热、耐腐蚀等特点。

这些特点使得高性能纤维及复合材料在航空航天领域可以减轻飞机、航天器的重量,提高载荷能力和燃料效率;在汽车领域可以提高汽车的安全性能和燃油经济性;在船舶领域可以提高船舶的抗风浪能力和航行速度;在体育器材领域可以提高器材的性能和使用寿命;在军事装备领域可以提高装备的防护性能和机动性。

最后,高性能纤维及复合材料在航空航天、汽车、船舶、体育器材、军事装备等领域都有着广泛的应用。

在航空航天领域,高性能纤维及复合材料被用于制造飞机机身、航天器外壳等部件;在汽车领域,高性能纤维及复合材料被用于制造车身、发动机零部件等部件;在船舶领域,高性能纤维及复合材料被用于制造船体、船舶结构件等部件;在体育器材领域,高性能纤维及复合材料被用于制造滑雪板、自行车车架等器材;在军事装备领域,高性能纤维及复合材料被用于制造防弹衣、武器零部件等装备。

综上所述,高性能纤维及复合材料具有广泛的应用前景,其轻质、高强度、耐热、耐腐蚀等特点使其在各个领域都有着重要的地位。

随着科技的不断进步,相信高性能纤维及复合材料会有更加广阔的发展空间。

鲁珀特之泪原理及应用

鲁珀特之泪原理及应用

鲁珀特之泪原理及应用鲁珀特之泪,也称为雷达微波吸波材料,是一种高性能微波波吸收材料。

它是由美国海军研究实验室于20世纪50年代末研发的,旨在提高军事雷达系统的性能和隐身能力。

鲁珀特之泪具有优异的吸波性能,能够将微波能量转化为热能,阻止其反射和散射。

鲁珀特之泪的原理主要基于以下几个方面。

首先是材料的特殊的电磁性质。

鲁珀特之泪是一种由矩形单元构成的复合材料,这些单元由金属和绝缘材料交替排列而成。

这种结构使得它具有较高的电导率和磁导率,从而能够有效地吸收和消耗微波的电磁能量。

其次,鲁珀特之泪的吸波性能也与其特殊的材料形态有关。

它的表面呈现出一种多孔、粗糙的结构,这种结构能够增加微波与材料之间的接触面积,从而提高吸波效果。

此外,鲁珀特之泪还具有一种非常薄的厚度,通常在几毫米至几十毫米之间,这也有助于提高吸波性能。

对于鲁珀特之泪的应用来说,主要集中在军事领域。

其最重要的应用就是对军事雷达系统的吸波改良。

军事雷达系统需要具备较高的隐身能力,以便在监测探测敌方目标时能够减少被敌方雷达捕捉到的几率。

使用鲁珀特之泪可以有效地降低雷达的回波信号,使敌方雷达系统难以发现和跟踪。

此外,鲁珀特之泪在防止电磁泄漏和电磁干扰方面也有应用。

例如,在军事设备中,如飞机、坦克和船舰等,为了保护敏感的电子设备和通信系统,可以使用鲁珀特之泪作为电磁屏蔽材料,防止电磁泄露和干扰。

此外,鲁珀特之泪在民用领域也有一些应用。

例如,在电子设备中,为了减少电磁辐射对人体和周围设备的影响,可以使用鲁珀特之泪作为吸波材料。

同样,在建筑物中,也可将鲁珀特之泪作为吸声和减震材料,以实现噪音和振动的控制。

总结来说,鲁珀特之泪是一种高性能微波吸波材料,其原理主要是利用特殊的电磁性质和材料形态来实现微波能量的吸收和消耗。

其应用主要集中在军事雷达系统的吸波改良和电磁屏蔽领域,在民用领域也有一些应用,如电子设备、建筑物等。

鲁珀特之泪的研究和应用对于提高雷达系统的隐身能力和电磁泄漏的控制都具有重要意义。

复合材料在直升机上的应用

复合材料在直升机上的应用
复合材料直升机 零件减少 紧固件减少 减重 成本下降 可靠性维
/ 铝合金原准机
7 5 , S _ 7 6 6 5 7 5 2 5 . 2 2 4 . 5
护} 生 提高
2 5
D 2 9 2 / 贝尔 2 2 2 波音 3 6 0 / C H - 4 6
科 技 创 新
2 0 1 3 年 第3 3 期I 科技创新与应用
复合材料在直升机上的应用
张 冰 波 郭 恩 玉 吕本 全 高 晓 波
( 空军驻保定地 区军事代表 室, 河北 满城 0 7 2 1 5 2 )
摘 要: 复 合 材料 在 直升 机 上 的 用量 和应 用部位 已成 为衡 量 飞机 机 体 结构 先 进性 的重要 指 标之 一 , 复 合材 料 构件 的整体 成 型 、 固
化技 术的不断进展 , 使复合材料在 直料 ; 直 升机 ; 应用
直升 机 与 飞 机 ( 定翼机 ) 相 比, 最 显 著 的不 同是 有 一 个 、 两个或 更多的旋翼 , 利用旋翼旋转所提供的升力 、 前进力 和操纵力 , 直升机 能有效地完成垂直起落 、 空中悬停和前飞 、 侧飞、 回转飞行 、 贴地 飞 行, 以及 当发 动 机 停 车 时 可 自转 下 滑 安全 着 陆 , 这是 直 升机 有 别 于 飞机等其他航空飞行器的基本特点。直升机独有 的飞行能力 、 别具 格的构造形式都源于此 , 使其成为唯一能够抵达任何地形区域的 运 输 工具 和机 动 、 灵活 的工作 平 台和火 力 平 台 。 近代 实用直升机通常以西科斯基 ( I g o r S i k o r s k y ) V S 一 3 0 0直升 机于 1 9 3 9 年 9月 1 4日首 飞为其发展起始标志 , 至今已研究开发近 7 0载 。 自 2 0世 纪 6 0 年 代 复合 材 料 零部 件 开始 在 直 升机 上 应 用 , 复 合材料零件具有结构简单 、 重量轻、 不需润滑 、 使用维护方便 、 可靠 性高 、 寿命长等特点 , 使直升机的重量效率 ( 有效载荷/ 起飞重量 ) 有 了大幅度提高 , 因此 , 复合材料在直升机上开始大量使用。 1旋 翼 桨 叶 复合 材料在直升机上 的突破性 的应用进展是 2 0 世纪 6 O年代 联 邦 德 国 MB B ( M e s s e r s c h m i t f — B o l k o w — B l o h m ) 公司 B 0— 1 0 5 、 法 国 宇 航( A e r o s p a t i a l e ) 公 司“ 小羚羊” S A 3 4 1 和 俄 罗 斯 卡莫 夫 公 司 的卡 一 2 6 等直升机玻璃纤维增强复合材料旋翼桨 叶的研制成功 , 证 实复合材 料 的突出优点 , 优异的疲劳强度 、 多路传 载、 缓慢 的裂纹扩展特性和 简便易操作的模压成形工艺 , 在旋翼桨叶上得到充分的发挥 。而纤 维增强复合材料性能的弱点 , 低 的 层 间 剪 切强 度 、 性 能 对 环 境 因 素 的敏感等 , 并 没有给旋翼桨 叶设 计和应用带来不利影响。金属桨叶 的使 用寿命一般不超过 2 0 0 0小 时 ,而复合材料 桨叶的寿命 可达 6 0 0 0 小 时以上 , 甚至无限寿命 , 并能做到“ 视情维护” 。 这不仅提高了 直升机的安全性 , 而且使桨叶的全寿命使用成本大 幅度下降 , 由此 带来了可观 的经济效益。 复合材料简便易操作 的模压 固化成形工艺 和强度 、 刚度 ( 含阻尼特性 ) 的可剪裁设计 , 是旋翼桨叶设 计能够更 有 效 地进 行 气 动外 形 改进 与优 化及 旋 翼 结构 动 力学 特 性 的优 化 。 从 2 0世纪 7 0 年代开始 , 新翼型的研究 , 出现了一系列高性能的直升机 桨叶翼型。新翼型 的特点是 , 翼 型由对称变为全弯 曲、 非对称 , 翼型 的最大升力系数及临界马赫数大大提高 、 阻力 系数减小 、 力矩 系数 变化不大 。旋翼桨尖形状 的改进 , 从矩形改为后掠 、 尖削桨尖、 抛物 线后掠下反桨尖到先进的薄后掠 B E R P桨尖 , 大大改善了桨 叶的气 动载荷分布 、 桨涡干扰 、 振动及噪声特性 , 提高了旋翼效率 。不仅如 此, 设计人员还开展了旋翼桨叶空气动力学 和结构动力学 多学科综 合优化设计 , 将 复合材料优化设计与旋翼 优化设计相结合 , 实现了 桨叶性能 、 减振降噪的优化设计 目标。因此 , 2 0 世纪 7 0年代后期新 研 制 的直 升 机 几乎 都 采 用 复合 材 料 桨 叶 , 同 时对 老 型 号金 属 桨 叶采 用复合材料桨叶进行替换改造 , 取得了十分明显 的成效 。

复合弓的原理和构造

复合弓的原理和构造

复合弓的原理和构造复合弓是一种传统的射击武器,由弓弦和两个弯曲的弓臂组成。

它的原理和构造使得它成为一种高效而强大的武器。

本文将介绍复合弓的原理和构造,以及它在射击中的应用。

复合弓的原理是利用弓臂的弹性能量来射出箭矢。

与传统的长弓不同,复合弓的弓臂由多层材料构成,通常包括纤维复合材料、木材和金属。

这些材料的组合使得弓臂能够存储更多的弹性能量,并在释放时提供更大的力量。

这种设计使得复合弓具有更高的射击速度和更远的射程。

复合弓的构造也是其高效性的关键。

它通常由弓臂、弓腰和弓尾组成。

弓臂是复合弓的主要部分,起到存储和释放能量的作用。

弓腰连接着两个弓臂,并且通常加有托拉,用来调节弓弦的张力。

弓尾是弓臂的末端,起到稳定和平衡的作用。

复合弓的弓弦是连接两个弓臂的关键部分。

它通常由高强度的纤维材料制成,如尼龙或碳纤维。

弓弦的张力决定了复合弓的射击力量和射程。

弓弦还可以调节,以适应不同的射击需求。

复合弓的射击机制也很重要。

当拉开弓弦时,弓臂储存了弹性能量。

当释放弓弦时,弓臂迅速恢复原状,将能量转化为箭矢的动能。

这种机制使得箭矢能够以高速射出,并保持稳定的飞行轨迹。

复合弓在射击中有广泛的应用。

它被用于狩猎、射箭比赛和军事战斗等领域。

由于其高速和远射程的优势,复合弓成为许多射击运动员和猎人的首选武器。

在军事方面,复合弓也被用于特种部队的任务中,因为它可以在静音和迅速的条件下发射箭矢。

除了射击方面,复合弓还有其他的应用。

一些人将复合弓作为一种健身和娱乐活动。

在训练中使用复合弓可以提高身体的协调性、灵活性和反应能力。

此外,复合弓也被用于电影和电视剧的拍摄中,以展现古代战争和射箭的场景。

总结起来,复合弓的原理和构造使得它成为一种高效而强大的射击武器。

它利用弓臂的弹性能量来射出箭矢,并具有高速和远射程的优势。

复合弓在狩猎、射箭比赛和军事战斗等领域有广泛的应用。

它还可以作为健身和娱乐活动的工具,以及电影和电视剧的道具。

复合弓的原理和构造是人类智慧的结晶,也是射击技术的重要组成部分。

兵器工业园地上的一朵奇葩——5727厂研制非金属兵器复合材料纪实

兵器工业园地上的一朵奇葩——5727厂研制非金属兵器复合材料纪实

46 中国军转民军1958年9月,在江西这块红土地上,兵器工业部唯一一家被定位为开发、研制、生产非金属兵器复合材料军工企业在江西九江创立,这就是中国兵器装备集团公司国营第5727厂、又名九江玻璃纤维厂。

古人云:“兵越精,器越利,越能慑敌于不战。

”武器的的精良在战争中是非常重要的。

新中国成立后,为了保家卫国、巩固国防,我国也加快了现代兵器的研制,而研制现代非金属兵器复合材料尤其重任在急。

1958年9月,在江西这块红土地上,兵器工业部唯一一家被定位为开发、研制、生产非金属兵器复合材料军工企业在江西九江创立,这就是中国兵器装备集团公司国营第5727厂、又名九江玻璃纤维厂。

50多年来,5727厂依靠科技进步共研制各种特品100多项,其中有68项分别获国家发明二、三等奖、国家科技进步一等奖,为我国非金属复合材料在国防科技工业上的应用做出了较大贡献。

我国第一颗人造卫星、海底发射火箭、洲际导弹、通讯卫星和“银河”亿次巨型计算机等尖端项目上都有她的烙印。

尤其是5727厂生产的防弹头盔更是蜚声国内外,先后装备了驻港部队、驻澳部队、2008年北京奥运会安保部队,并在2009年国庆六十周年阅兵、2010年上海世博会和广州亚运会安保等一些大型活动中亮相。

上世纪80年代初,5727厂已经成为江西省工交战线上的一面旗帜。

当时,兵器工业部杨绍曾副部长亲临该公司进行了认真考察,并形成了书面考察报告,回京后呈送给了时任中共中央总书记胡耀邦,胡总书记看过后欣然提笔作了批示:“希兵器工业园地上的一朵奇葩——5727厂研制非金属兵器复合材料纪实■ 刘运山中国军转民 47军望九江玻璃纤维厂一年好过一年。

”覆铜层压板的诞生5727厂的科研人员从不满足于现有的成绩,富有开拓和创新精神,在立足于现有领域的科研工作的同时,始终不忘开拓新的领域。

覆铜层压板是航空、航天、电子计算机等高新技术领域不可或缺的高科技材料。

1964年6月,5727厂科研人员就着手研发这种材料。

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4
树脂基复合材料成型的突出优势是良好的成形工艺性,比强 度和比模量都较高,密度低,具有突出的减震效果,抗腐蚀性 较强,热导率不高,性能可设计性强,便于整体成型以及综合 性能优异,在整个军工领域应用广泛。
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5
树脂基复合材料在武器装备上的应用
枪械
火箭发射器与无坐力发射器 火炮
坦克与装甲车辆
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2
树脂基复合材料简介
树脂基复合材料是以树脂材料为基体、高性能纤维为增强材 料,通过复合工艺制备而成,具有明显优于原组分材料的性能 的一类新材料。目前广泛应用的树脂包括热固性树脂和热塑性 树脂,增强纤维主要包括碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维、超 高分子量聚乙烯纤维等。
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增强纤维简介
7. 舰船
树脂基复合材料自问世以来就一直在舰艇工业中发挥着重要作用。国内 外对其在海军舰艇上的应用非常重视。树脂基复合材料在海军舰艇上应用时 具有如下突出的优点:优良的力学性能,耐腐蚀(可耐酸、碱、海水侵蚀,水生 物也难以附生),大幅减重,透波、透声性好,无磁性,介电性能优良,优良的 设计、施工性能,容易维护,维护费用远低于钢制舰艇和木制舰艇。例如, 玻璃钢因为无磁性且高强度,广泛用于制造扫雷艇和猎雷艇。
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9
3.火炮
树脂基复合材料主要用于制造火炮身管、大架、摇架、热护套等部件,能 够进一步降低火炮质量,提高火炮的性能。德国豹Ⅱ主站坦克的坦克炮采用 两段玻璃钢热护套,防止火炮身管因受阳光或射击热量而出现身管弯曲,提 高命中率。
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热护套
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4.坦克与装甲车辆
坦克装甲车辆使用树脂基复合材料的主要目的是利用其密度低、比强度 高 、比模量高、耐腐蚀和制造成本低等优点,与装甲钢、高硬度陶瓷等材基复合材料 要比钢件减轻 60 %~ 70 %, 比铝合金减轻 30 %~ 50 %,且制造成本降低 20 %~ 30 %。
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钢制弹匣
护木
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枪托
(2)树脂基复合材料弹匣
树脂基复合材料制造的弹匣具有质量轻、易加工成型、成本较低等优点, 目前已经大量用于制作枪械弹匣。俄罗斯AK74型突击步枪采用玻璃纤维增 强聚乙烯醇改性酚醛树脂复合材料制造的30发装弹的弹匣,其质量为0.23kg, 比金属弹匣轻28.5%。美国M60型7.62mm通用机枪采用树脂基复合材料弹链, 质量比金属弹链轻30%。
军用飞机
导弹
舰船
防弹头盔与防弹衣
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1.枪械
目前,西方轻武器研制强国普遍采用树脂基复合材料制造枪托、护木、 弹匣等枪械部件。
(1)树脂基复合材料枪托、护木
树脂基复合材料制造的枪托和护木具有隔热效果好、易加工成型、成本 较低、握持舒适、质量轻等优点,目前已经逐渐取代木材、铝合金等材料来 制造枪托、护木。美国陆军M16型步枪采用织物增强的酚醛树脂基复合材料 的枪托和握把,英军L85步枪采用了石棉纤维增强酚醛树脂基复合材料护木。
树脂基复合材料在 武器上的应用
张权
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16085204210021 3
前言
材料的复合化是材料发展的必然趋势之一,近代以来,由于 科学技术的迅速发展,对材料性能的要求也在日益提高,单质 材料越来越难满足高科技对材料性能的高要求,复合材料由于 其优异的性能及其可设计性而得到人们的重视。树脂基复合材 料是目前技术比较成熟且应用较为广泛的一类复合材料,广泛 应用于航空、航天、兵器、船舶、交通、体育器材、基础建设 等许多领域。
玻璃纤维:是一种性能优异的无机纤维,种类繁多,优点是绝缘性好、耐热 性强、抗腐蚀性好,机械强度高,但缺点是性脆,耐磨性较差。
碳纤维:是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。 并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它 不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一 代增强纤维。
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美国的 M1主战坦克的主装甲是用贫铀合金/Kevlar-29 纤维增强环氧树脂 复合材料, 同时还采用轻质空隙陶瓷板连接前后结构单元 ,缓冲穿甲弹的冲 击 , 吸收和分散能量 。
复合装甲
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苏俄 T-72 、T-80 主战坦克也使用了复合装甲。T-72坦克的复合装甲是用 两块均质钢板夹一层 104mm 的酚醛树脂基复合材料, 而 T-80 坦克的主装甲 是以均质钢为面板 , 中间为抗弹陶瓷和酚醛树脂基复合材料 , 背板为均质钢。 另 外, T-72 主 战坦克顶 部披挂了 30mm ~50mm 的凯夫拉纤维增强树脂基 复合材料制作的轻型复合装甲 ,大幅度提高了顶部防护能力 。
凯夫拉纤维:是美国杜邦公司研制的一种芳纶纤维材料,学名叫“聚对苯二 甲酰对苯二胺”。这种新型纤维密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加 工和成型,其强度为同等质量钢铁的5倍,但密度仅为钢铁的五分之一。
超高分子量聚乙烯纤维:是目前世界上比强度和比模量最高的纤维,也是世 界上最坚韧的纤维。其强度是同等质量钢铁的15倍,比碳纤维和凯夫拉纤维 还要高2倍,是目前制造防弹衣的主要材料。
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2.火箭发射器和无坐力发射器
树脂基复合材料从20世纪40年代开始在弹箭上应用,主要包括轻质化结 构材料和热防护材料。瑞典的AT-4单兵火箭发射筒由芳纶纤维(Kevlar)增强 环氧树脂复合材料制造,美国M72步兵轻型反坦克武器(LAW)发射筒由铝合 金内衬缠绕玻璃纤维增强环氧树脂制成。
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5.军用飞机
军用飞机用先进树脂基复合材料经过近40年的发展,已经从最初的非承 力构件发展到应用于次承力和主承力构件,可获得减重20%~30%的显著效 果。从用量来讲,当前先进军用飞机的复合材料用量己超过30%,今后在用 量上的比例将趋于稳定。在军机制造中,树脂基复合材料可用于制造作战飞 机的雷达罩、机翼、机身、鸭翼、平尾和发动机外涵道等。
鸭翼
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6.导弹
1956年,美国“先锋号”火箭使用的第二级发动机壳体首先采用了玻纤 增强塑料(玻璃钢),接着美国在“北极星”、“雷神”、“大力神”、“宇 宙”、“海神C3”、“民兵”等中远程导弹上先后采用了玻璃钢发动机壳体, 法国M4、M20潜地导弹头部整流罩亦采用了玻璃钢。
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