美海军加强增材技术应用研究
增材制造技术发展与应用探索
·48·第02期 数控机床市场众所周知,增材制造技术(3D 打印)作为一种革命性技术被大家认可。
近几年来,3D 打印经历了默默无闻期、吹捧神化期、感叹失落期、冷静上升期、扎实落地期五个阶段,3D 打印走向了成熟期,最后以技术应用为最终落脚点。
广泛深入研究和探索3D 打印增材制造技术应用方向,成为每位3D 打印工作者和各领域技术工作者的新课题。
3D 打印在应用过程中不断完善与多学科技术融合,将大大提高各领域的生产能力和生产效率,悄无声息的改变着人类的生产和生活方式。
增材制造产业的发展美国《时代》周刊将3D 打印(增材制造)产业列为“美国十大增长最快的工业”。
美国学者杰里米·里夫金称,互联网与新能源的结合,将会产生新一轮工业革命——这将是人类继19世纪的蒸汽机和20世纪的电气化之后的第三次“革命”。
3D 打印作为打破传统机械化集约生产方式的技术,将在第三次工业革命中发挥核心引领的作用,带动全球制造业升级发展。
美国奥巴马政府视人工智能、3D 打印、机器人为重振美国制造业的三大支柱,其中3D 打印是第一个得到政府扶持的产业。
增材制造(3D 打印)技术应用行业领域分布如图1所示。
中国也把3D 打印技术作为传统制造业升级转型的重头戏。
我国自2012年底开始在北京、四川、南京、珠海,青岛、武汉、成都、福建、潍坊、山西等省市兴建3D 打印产业园,并在资金、土地、配套政策上给予大力支持。
据数据显示,2012年3D 打印机的全球销量同比增长了25%,其中38%产自美国,中国占8.5%。
同年全球3D 打印行业总产值增长了28%,达到21.5亿美元。
美国3D 打印行业龙头3D 系统公司2013年10月29日公布的财报显示,第三季度公司收入同比增长50%,至1.357亿美元,创历史新高,其中3D 打印机等产品收入同比大幅增长76%。
除3D 系统公司外,另一家美国3D 打印行业巨头Stratasys 也在持续并购扩张。
3D打印技术的发展及在军工领域的应用
3D打印(3D Printing)是增材制造(Additive Manufacturing)的主要实现方式,其原理与传统打印机类似,只不过其打印消耗材料不是墨粉,而是需要根据产品的不同,选用多种高技术的新材料和不同类型的“打印头”来快速“打印”出最终产品或零部件。
3D打印技术是典型的军民两用技术,其应用领域十分广泛,包括:航空航天、武器装备、工业设计与制造、模具、医疗以及时装、电影、建筑、创意设计等多个不同的行业。
近年来,3D打印在航空航天等军工领域的应用发展十分迅速,成为制造技术的热点,并受到广泛关注和重视。
2012年3月,为重振美国经济和美国制造,美国总统奥巴马提出建设全美制造业创新网络计划,并在国情咨文演讲中强调了3D打印技术的重要性,赋予其制造业复兴的重任。
美国《时代周刊》将3D打印产业列为“2012年美国十大增长最快的工业”。
美国国防部和商务部共同组建了国家3D打印创新机构,大力促进该项技术的研发及其在武器装备的快速设计制造和维修中的应用。
在我国,国家科技部于2013年公布《国家高技术研究发展计划(863计划)》和《国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》中,备受关注的3D 打印产业首次入选;工信部发布的《信息化和工业化深度融合专项行动计划(2013-2018年)》中,也包含了3D打印技术内容。
这充分显示了国家层面的重视程度。
根据技术成熟度及发展情况预测,未来2~5年3D 打印技术将到达生产力成熟期,并在军工制造领域得到广泛的应用。
一、3D打印技术的特点与原理3D打印技术的本质,是以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合的材料,通过逐层堆积融合的方式来构造物体。
其过程是从CAD三维模型生成的STL文件(立体光刻文件格式)中读取每一层数据,作为打印成型过程中的一个步骤,CAM系统根据所使用的材料、成型路径和制造参数通过3D打印头执行制造过程。
3D打印技术推动了制造业,至少是零部件制造业的变革,是对传统制造工艺的一种全新补充和完善。
碳纤维增强复合材料在军用舰船方面的应用及展望-推荐下载
碳纤维增强复合材料在军用舰船方面的应用及展望碳纤维增强复合材料(CFRP)自问世以来就一直在军事领域特别是航空航天领域中发挥着重要作用。
近年来随着应用研究的发展,国内外对其在海军舰艇上的应用越来越重视。
CFRP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;优良的声、磁、电性能(透波、透声性好,无磁性,介电性能优良);优良的设计、施工性;容易维护,维护费用远低于钢制舰艇。
早期CFRP仅仅应用在小型巡逻艇和登陆舰上。
相对差的制造质量和船体刚度限制了其长度不能超过15m,排水量不超过20t。
近年来随着低成本复合材料制造技术的提高,CFRP才开始应用在大型巡逻艇、气垫船、猎雷艇和护卫舰上。
近几年国外制造的新型舰艇中不乏大量使用CFRP的亮点之作。
美国制造的短剑号隐身快艇“短剑”高速快艇长24.4米,宽12.2米,吃水0.9米;排水量67吨;动力装置为4台“毛虫”柴油机,每台功率1650马力,由4具6叶螺旋桨推进,在载重37吨下航速可达50节。
艇体采用了比传统的钢材更结实、更轻巧的CFRP。
一次能够运载12名全副武装的“海豹”突击队员和1艘长11米的特种作战刚性充气艇。
同时,可搭载1架小型无人机。
目前,“短剑”是美国使用CFRP一次成型制造的最大船体,在整体制造成形过程中不用焊接,更无需铆接,因此船体外表十分光滑,重量也大为降低。
尽管目前的成本相对于普通的钢和铝合金偏高,但在这—技术成熟后,进行批量生产的成本将有较大的下降空间。
作为试验艇,“短剑”的单艘造价约为600万美元,试验总成本在1250万美元之内。
综合“短剑”艇体的这种设计,以及CFRP的使用,不但使其获得了高速,也使其行驶过程中的稳定性更高,高速行驶中的沉浮现象大大减轻,即使在高速回转时,依然可以保持平稳行驶,从而增加了艇员的舒适度,提高了艇的适航安全陛,扩大了在内河和地形复杂的浅海使用范围。
CVN21舰用结构钢的开发与应用研究的进展
万方数据研究与探讨焊缝.显示有良好的cVN(在—40℃下超过24.5J,海军水面战斗舰艇设定的性能指标要求)。
(8)对接和十字接头的高周疲劳性能处在高强度钢和HY80的分散度范围之内。
(9)用70系列焊接材料制成的HSLA一65板焊缝爆炸鼓胀试验的厚度减薄率超过HY一80钢.而且在裂缝源爆炸鼓胀试验也呈现良好的性能。
2.HSLA一65系统的认证对HSLA一65钢板和高强度钢焊接工艺.程序和焊接材料的焊件进行的检验和分析表明。
该材料系统的性能和特征是能够满足水面战斗舰艇结构要求的。
它与HSLA一80,HSLA—100性能和法(火工矫直,热/冷成型,焊后热(包括军用型钢板),诸如删特性的评定同时进行,并足以支应力消除)对HSLA一65钢及其焊HSLA-80或HSI.胴Y-100钢板。
持海军水面非主要结构件用件性能的影响。
本项目强调(3)采用高强度钢(DH一36,HSLA一65钢系统的认证。
然而,HSLA一65焊接材料和工序的最EH一36)建造舰船的方法,诸如冷要求进行结构疲劳,板扭曲,侧向佳化;焊接接头性能的分析以及成型,火工矫直,焊后应力消除等压力,局部不稳定性。
短柱和格子在苛刻工作条件下HSLA一65焊时,同样对加工温度有一定限制。
试验以验证设计标准和在主结构接接头性能的鉴定。
(4)大多数焊接材料规定的上利用HSLA一65高强度钢系统海军研究署和NNs对HSLA一强度比HsLA一65钢屈服强度要的全部优点。
(格子一般由纵向65钢材和焊件研究项目取得如低(低pE配屈服强度焊缝);然而,和横向加强的板连接而成)。
下研究成果:实际上,大多数破坏发生在3.检验结构用HSLA_65(1)美国国内有关钢厂生产HSLA一65钢板基体上。
HSLA一65钢结构性能和稳的钢板都满足ASTMA94565级(5)它的町焊性等于或优于定性的检验和评定集中6个方钢的化学成分、拉力性能和冲击高强度钢(DH一36,EH一36);面:①焊接结构压缩性能;②加强韧性的要求,全部钢板都满足或(6)该钢焊接结构件断裂韧件的局部稳定性;③板的扭曲;④者超过海军水面战斗舰艇结构规性试验呈现延性和大的裂缝允板的侧面变形;⑤疲劳强度;⑥格定的韧性要求,即,横向,在一400℃许量,在一29℃工作温度下显示子强度。
舰船与新材料1 (1)
舰船与新材料综述:自二战太平洋战场中的珍珠港海战,中途岛海战展现出对战局的重大影响,战舰的重要性就被诸多军事家注意到,而近几年来,我国的南海海域遭受诸多挑衅,与我国相比较较弱的海军实力有着较大的关系。
美国海上力量的快速发展也警示着我们这不是一个乐享其成的时代,诸多的挑战与机遇共存,要想具备强大的海上力量,技术的革新将是关键的一步。
而在海军建设过程中如何生产出具有优良性能的战舰则是制约我们军事力量的一大瓶颈。
传统的材料难以适应现代化战争,而与此同时各国的军舰制造逐渐在新材料的应用上投资加多,这一切都是对我国的国家安定有着极大的影响。
接下来我将对各国战舰制造过程中对新材料应用及其优化的方面作出简单的介绍,主要涉及新材料舰船轻量化的应用等方面。
当前,舰船的高新技术发展主要集中在新武器的开发,舰船的隐身性,新船型的研究,新动力系统的采用诸多方面。
舰船上采用的高新技术已成为其战斗力以及国家军事实力和综合国力的一种标志 , 而高分子材料以其优异的性能,多种特殊的功能成为了舰船上高新技术实现的重要物质基础,如以石墨纤维、玻璃纤维,碳纤维等增强的塑料具有吸波透波的性能。
在海湾战争中。
英国舰艇的上层建筑和武器装备就使用了吸波材料,以减弱雷回波。
虽然就用量而言 , 高分子新材料在目前舰船建造中所占的比例未超过其它材料,但就其功能而言,它却占有重要的位置。
而美国海军首次为军舰配备激光武器,这种试验性武器已被部署装在“庞塞”号大型登陆舰上。
据悉,这艘“庞塞”号舰艇已改装成特种部队的母船。
按照计划,“庞塞”号舰艇配备的海上作战激光束将用于应对所谓的非对称威胁,包括无人机和快艇。
“庞塞”号目前在海盗猖獗的波斯湾服役。
这种新型武器的应用,极大的增加海上舰船的攻击力。
隐身技术作为二十一世纪以来的热点话题,在军舰的制造中被重点突破研究。
目前纳米材料作为隐身技术的关键技术之一,由于具有很大的比表面积,能吸收电磁波,同时纳米材料尺寸远小于红外及雷达波波长,对波的透过率很大,易于实现高吸收、涂层薄、重量轻、吸收频带宽、红外微波吸收兼容等要求,是一种极具发展前景的高性能多功能材料,由它制成的纳米隐身涂料在很宽的频带范围内可以躲避雷达波的侦察,同时能很好地吸收可见光和红外线,具有红外隐身作用,涂敷于舰船表面,可显著改善其隐身性能。
3D打印技术在武器装备维修中的应用研究
3D打印技术在武器装备维修中的应用研究引言随着科技的不断进步,3D打印技术在各个领域得到了广泛的应用。
在军事装备维修领域,3D打印技术也开始逐渐发挥重要的作用。
特别是在武器装备维修中,3D打印技术可以为军队提供更加灵活、快速、有效的维修方案。
本文将重点探讨3D打印技术在武器装备维修中的应用研究。
一、3D打印技术概述3D打印技术又称增材制造技术,是一种通过逐层堆叠材料来制造物体的先进制造技术。
相比传统的加工制造方法,3D打印技术具有以下优势:1. 自由度高:可以实现复杂结构、多样化的产品设计和制造;2. 制造速度快:可以直接从设计文件到制造,无需额外的模具制造和装配过程;3. 精度高:可以实现微米级甚至纳米级的精度;4. 材料多样性:可以使用多种材料进行打印,包括塑料、金属、陶瓷等;5. 节约材料:可以减少废料产生,节约原材料。
二、3D打印技术在武器装备维修中的优势1. 快速制造备件:对于一些特种武器装备,备件可能会比较罕见,传统的采购和制造周期较长。
而利用3D打印技术,可以根据数字化设计文件直接制造备件,缩短了维修周期。
2. 灵活应用:武器装备种类繁多,不同型号的武器装备可能需要不同的备件。
而3D打印技术可以根据具体需求进行定制化制造,满足多样化的维修需求。
3. 降低成本:传统的备件采购和制造需要大量人力物力以及时间成本,在某些情况下甚至需要向国外采购,风险较高。
而使用3D打印技术可以在本地快速、精准地进行制造,降低了维修成本。
三、3D打印技术在武器装备维修中的应用案例1. 美国海军陆战队在海外战区采用3D打印技术制造备件:在美国海军陆战队的实验中,他们使用了3D打印技术在阿富汗和太平洋地区快速制造了多种战斗装备备件,包括机枪零件、越野车零部件等。
这些备件在实际作战中发挥了重要的作用。
2. 俄罗斯军队利用3D打印技术维修武器装备:俄罗斯军队在维修武器装备时,也开始运用3D打印技术。
他们将3D打印技术应用于坦克零件、飞机零部件等方面,提高了维修效率和灵活性。
美国舰船非金属复合材料研究应用进展
化和低成 本要求不 断提高 ,非金属 复合 材料在各 国海军舰 船 上的应用 也 日 渐广泛 。
本 文分 析 了美 国海 军 复合 材料 制 造技 术 中心 近期 开展 的部分 非金属复 合材料研 发项 目 ,跟踪 了非金 属复合材料 在 美 国海 军舰船上应 用和发展情 况 。
承受性 ,降低武 器装备 采办 风险做 出 了巨大贡 献 。M a n T e c h
美 国海军 复合材料制 造技术 中心负责解决 所有与海 军相关 的
复合材料制 造技术需 求 ,并负责 相关 的具体研 发项 目实施 。
该 中 心 近 期 的研 究 项 目分 为 以下 三 个 部 分 : ( 1 )现 行 项 目
一
段 )
一
E / A一 1 8 G,非对称 天线罩制 造技术
降低 当前和未来 平 台的采 购和维护成 本 。 美 国海军 复合 材 料制造 技 术 中心成 立于 2 0 0 0年 ,位于
且还在设备减 震基座 、泵阀 、通 风管道 系统 、内部舱 壁 、舱 口等 中得到 了应用 。 美 国海 军很 早 就开 展舰 艇 结构 和非 结 构部 件上 使 用非
非 金 属 复 合 材 料 在 国外 海 军 大 型水 面 舰 艇 的 上 层 建
筑 、封闭式桅杆 、武器 系统外罩 、前指挥室 、烟 囱、直 升机
和研 究 热点 。 《 2 0 1 0 年海 军 国 防制 造 规划 计划 书 》显示 ,
美 国海 军复合材 料制造技 术 中心近期 负责开 展的许多 非金属
库等部位已得到应用 ;在 国外海军潜艇中的应用也 日 益广
泛 :不仅应用在 指挥 台围壳 、声纳 导流罩 、桅 杆 、螺旋 桨 、
美国海军协同作战能力的几项关键技术
美国海军协同作战能力的几项关键技术美国海军一直致力于提高其协同作战能力,以应对现代化战争的需要。
为此,美国海军不断进行科技创新,研发新技术,提高其协同作战能力。
本文将探讨美国海军协同作战能力的几项关键技术。
第一项关键技术是通信技术。
现代作战需要频繁的信息交换和沟通,要提高协同作战能力,必须有强大的通信技术支持。
美国海军一直在开发和改进通信技术,尤其是对于海上通信的需求。
例如,美国海军研发了一种新型的卫星通信系统,可以在海上提供更快、更稳定的通信服务,并保证通信的安全性。
此外,美国海军还在开发智能通信技术,可以自动识别并过滤军队之间的通信,以便更高效地进行协同作战。
第二项关键技术是船舶协同控制系统。
现代舰队由多艘战舰组成,要想实现协同作战,需要一种高效的控制系统。
美国海军正在研发一种新型的船舶协同控制系统,可以将多艘舰船组合成一个整体,实现联合作战。
这种系统基于先进的无线传感器网络和通信技术,可以实时监测船舶的位置、速度、航线等信息,并将其整合在一起,以便更加高效地实现作战任务。
第三项关键技术是无人机技术。
无人机是一种高效的战术武器,可以大大提高作战效率。
美国海军正在不断研发新型无人机技术,以应对现代化战争的需要。
例如,美国海军正在研发一种超音速无人机,可以以超音速速度巡航,快速侦查敌情,并进行精确打击。
此外,美国海军还在开发垂直起降无人机技术,可以在狭小的区域内快速展开作战。
第四项关键技术是人工智能技术。
人工智能可以帮助军队进行更快、更准确的决策,并提高作战效率。
美国海军正在不断研发新型人工智能技术,以应对现代化战争的需要。
例如,美国海军正在研发一种自主编队技术,可以让舰队中的多艘船舶自主控制,以便更加高效地进行作战任务。
此外,美国海军还在开发一种新型的战术指挥软件,可以通过自然语言交互来实现战斗指挥。
总之,美国海军协同作战能力的提高需要依靠先进的技术支持。
通过通信技术、船舶协同控制系统、无人机技术和人工智能技术等关键技术的不断创新和发展,可以使美国海军在现代化战争中保持领先地位,确保其国家安全和利益。
美国海军应用增材制造技术降低舰船建造成本等
2015.0404军事文摘 据美国海军金属加工中心网站2015年2月3日报道,增材制造正迅速成为降低制造成本的多功能工具。
为支持美海军舰艇平台建造,海军金属加工中心目前正开展ManTech项目,将增材制造技术应用于制造视觉教具和辅助工具等,以验证和展示增材制造的成本与时间收益。
据预计,该技术将为英格尔斯造船厂每年节省约80万美元成本,为每艘“弗吉尼亚”级潜艇节省约20万美元成本。
美国海军应用增材制造技术降低舰船建造成本据中国国防科技信息网2015年2月6日报道,洛克希德·马丁公司正在帮助韩国、印度尼西亚、卡塔尔和新加坡四国军队装备“海尔法”机载导弹发射器。
该发射器可携带并发射4枚不同型号的“海尔法”导弹,并可用于AH-64D “长弓阿帕奇”攻击直升机以及其他种类的军用有人和无人机。
发射器能够提供导弹和发射器所需的电子功能,通过MIL-STD-1760和MIL-STD-1553数据总线接口与飞机进行通信。
洛克希德·马丁公司为亚洲四国提供“海尔法”机载导弹发射器防 务 纵 览日本试飞新型电动飞机据美国航空周刊与空间技术网站2015年2月2日报道,日本航宇开发机构(JAXA)最近试飞了一架基于电动滑翔机改进的电动飞机。
这架由奥地利钻石飞机公司生产的两座HK36TTC飞机,安装了JAXA研制的电力推进系统,一次充电可使飞机飞行15分钟,包括爬升阶段的2分钟。
在全功率起飞、爬升和巡航状态下,飞行速度为101.75~148千米/小时。
该试飞属于JAXA的电动飞机技术和谐生态环境解决方案的飞行演示验证项目,主要目的是开发电动推进技术。
据俄罗斯航空新闻网2015年1月23日报道,位于阿赫图宾斯克的俄罗斯国防部契卡洛夫国家飞行测试中心,将在2015年开始A-100“主角”印度“加尔各答”号驱逐舰将配备“巴拉克”-8导弹据美国海军技术网2015年2月6日报道,印度海军近期服役的“加尔各答”号驱逐舰将配备“巴拉克”-8远程防空导弹。
美军装备保障领域新兴技术发展现状及趋势
美军装备保障领域新兴技术发展现状及趋势作者:袁田王辉来源:《科学与财富》2020年第11期摘要:随着数字战争的不断发展,以美国为首的各国军队都在加速装备保障的信息化建设与发展。
传统保障装备配合人工智能技术,引领装备保障模式朝着信息化、智能化、网络化发展,将对保障装备的研发产生重要作用,也必将给未来战场装备保障工作带来重大影响。
本文通过梳理和分析美军装备保障领域新兴技术的发展趋势,旨在对我军新时期装备保障体系建设提供参考。
关键词:装备保障;新兴技术;现状及趋势一、新兴技术快速发展(一)增材制造技术4D打印技术,是在3D打印的基础上,进一步发展成为的物体能在外界激励下发生形状或结构改变的技术,按其属性分类有形状记忆型、压电反馈型、电致活性型、光驱动型和水驱动型等。
基于环境驱动4D打印的防护服,可实现不同环境下的自适应隐身。
将此技术应用在车辆轮胎后,可随路面、承重的不同自适应变形以改变贴地面积,增强平台和车辆运动的平稳性和机动性。
洛克希德?马丁公司以形状记忆聚合物打印出飞机的机翼和尾翼,可根据气压、温度、速度等变化,自适应调节机翼和尾翼形状,保持战机最佳气动特性。
美国犹他大学使用离子交换膜金属复合材料(IPMC)打印出固态飞行器,在安装电池后,可直接实现飞行功能。
将该技术应用在无人机、电子设备可更换模组等方面,可缩短前线保障物资运输所需成本。
(二)通用一体化测试技术随着作战装备种类日益增多,外军探索构建检测装备通用化的规范程序,减少保障装备专项专用的现象,促进检测设备通用化、多功能化发展。
美海军电子综合自动化保障系统(eCASS)可对750多种航电、舰船或维修基地的电子设备进行故障检查与维修,从而大幅减少部署所需测试设备总量,并高效地恢复作战状态。
美军的三军通用型智能万用表是一套通用检测设备,具有即时的全球范围跨军种保障能力。
使用人员能够在45分钟的时间内做完一个子系统的全部诊断修理工作。
(三)无人系统蜂群技术无人机组群平台成本低、可大量组网、覆盖范围大、使用灵活等特点,将蜂群技术与电子战设备结合可以进一步提升装备保障的空间灵活性,大量低成本无人机搭载电子战设备组成干扰体系,实现协同对抗与保障,显然具备更好的反导和抗毁伤能力。
海军装备领域人因工程研究现状及发展
海军装备领域人因工程研究现状及发展随着现代科技的飞速发展,海军装备领域不断涌现出一系列新的装备和技术。
这些新型装备和技术的研发主要依赖于人因工程领域的研究。
人因工程研究是将人类的生理特征、心理特点以及行为习惯融入到设计和功能开发中的一个学科。
在海军装备领域,人因工程的应用将决定装备的品质和效率,而同时也能够保证士兵们的安全和健康。
本文将主要在海军装备领域人因工程研究现状及发展问题上详述。
当前的研究现状在海军装备领域,人因工程考虑的主要是优化士兵的工作效率,维持士兵的健康和降低使用成本。
为了实现这些目标,人因工程专家们需要进行大量的研究和实验。
这些研究和实验的主要内容如下:1.人体生理特征研究海军士兵需要在艰苦的环境下工作,例如高温、低温、高海拔等情况下。
人因工程专家们通过研究士兵在不同环境下的生理特征,可以更好地设计适合的装备以保障士兵的工作效率和健康。
2.人机交互研究人机交互在现代海军装备中至关重要。
人因工程专家需要研究如何使士兵更方便地使用装备,以及如何使士兵更有效地与装备交互。
3.任务分配和配合研究士兵需要在团队中协同作战。
人因工程专家需要研究如何更好地分配任务和使士兵协同作战,以提高作战效率。
发展空间尽管海军装备领域的人因工程研究已经取得了很多成果,但仍有一些问题亟待解决。
随着技术的不断发展,人因工程研究将在以下几个方面取得更多进展:1.智能化装备随着人工智能技术的不断发展,智能化装备将会在海军装备领域得到更广泛的应用。
利用人因工程的研究成果,未来的智能装备将可以更好地适应不同的士兵和不同的环境,以保障士兵和装备的安全和高效使用。
2.虚拟仿真技术虚拟仿真技术可以为人因工程专家提供一个更真实的实验环境。
使用虚拟仿真技术,人因工程专家可以更好地评估装备的性能和士兵的工作效率,同时也可以更好地预测装备在不同环境下的性能表现。
3.可穿戴设备可穿戴设备在未来将成为海军装备领域的重要发展方向。
这些装置可以通过传感器收集士兵的实时健康状况,帮助士兵更好地掌握自己的健康情况并预防疾病的发生。
盘点增材制造在国防领域的15个应用
盘点增材制造在国防领域的15个应用导读:一直以来,增材制造技术凭借强大的功能被广泛应用于许多领域,包括海洋、航空航天和汽车。
当然,它也越来越多地被全球各地的国防部门采用。
事实上,预计到2027年,军用3D打印行业的价值将达到17亿美元。
考虑到军用产品对更快的速度、更轻的重量和更低的成本的需求,选择增材制造技术来实现这些功能无疑是最为合适的。
本期文章列举了一些3D打印技术在世界各国国防领域中应用的案例,从这些实际案例当中我们也可以进一步看出该项技术在国防上的重要性。
#Vol.19米长的金属3D打印机美国军方对增材制造的好处深信不疑,在2021年他们已经宣布将建造世界上最大的金属3D打印机。
美国DEVCOM陆军地面车辆系统中心正在ASTRO America、Ingersoll Machine Tool、西门子和位于Rock Island Arsenal 的MELD Manufacturing联合制造和技术中心的帮助下制造这款巨型打印机。
这台打印机将成为无接缝车体项目的一部分,最终任务是为战车打印一体式车体。
据悉,项目预计需要大约14个月的时间,最终打印机将能够打印30英尺长、20英尺宽、12英尺高(约9米×6米×3.6米)的金属部件。
#Vol.23D打印跑道军事和国防领域的另一个应用来自ITAMCO(印第安纳技术和制造公司),这家公司使用增材制造为军事远征机场开发了一条跑道。
这些跑道垫是远征机场(EAF) 的重要组成部分。
它们的功能是在较弱的地面上实施,以允许军用飞机着陆和起飞。
在此之前,使用的是由铝板制成的便携式跑道,但随着它变得过时,军队需要找到一种创新的解决方案。
德国公司EOS的M290 3D打印机被用于为美国空军的军事装备制造更轻、更耐用的模型。
#Vol.3ExOne及其军用吊舱为了加速开发强大而坚固的3D打印工厂吊舱,ExOne在与多个合作伙伴合作后参与了这项任务的实施。
新型智能材料可能开辟全新的研究领域
科学家发现铀化合物的新特性俄罗斯科学家通过实验确定了新的铀氢化物,并预测了它们的超导性。
俄罗斯斯科尔理工学院、莫斯科物理与技术学院教授奥加诺夫领导的一组物理学家预测,在大约5万大气压的条件下可以产生14种新的铀氢化物。
除了已知的UH3,还包含如UH7和UH8等富氢化合物,科学家们预测这些化合物也具有超导性。
计算结果表明,超导温度最高是UH7,它在-219℃时显示出超导能力,且通过掺杂可进一步提高超导温度。
奥加诺夫表示,实验产生的铀氢化物大部分都不符合经典化学理论,并且这些铀氢化物实际上可以在非常低的压力下制备并成为超导物质,甚至在大气压下也是如此。
(中国核科技信息与经济研究院)美国海军批准首个金属3D打印零部件安装于“杜鲁门”号航母美国海军海上系统司令部(N A V S E A)宣布已批准首个增材制造(3D打印)金属部件上舰使用。
该部件为一个排水过滤孔原型件,将于2019年安装于“哈利·S·杜鲁门”号航母(C V N 75),并进行为期1年的测试和鉴定。
此排水过滤孔属于蒸汽系统零部件,主要用途是通过蒸汽管道进行排水。
纽波特纽斯船厂负责“杜鲁门”号的建造,并且提出在航母上安装此模型以进行测试评估。
此试验样品已经通过了功能和环境测试,包括材料、焊接、振动、冲击、静压排气和运转排气,它将在安装期间在低温低压饱和蒸汽系统中继续进行评估。
在此之后,此部件将被移除以进行分析检测。
美国海军近年来一直使用增材制造技术,此次在舰船系统中使用金属部件是一次新尝试,此次零部件的设计、生产、使用传统机械测试法的检验进一步明确了要求和验收标准,最终的要求和标准仍在审查中。
(中国船舶工业综合技术经济研究院)新型智能材料可能开辟全新的研究领域美国德州农工大学的研究人员与合作伙伴合作发现了一种新型智能材料。
这种材料有可能显著提高喷气发动机的燃油效率,降低飞行成本。
此外,利用这类材料还可降低住宅区域内飞机产生的噪音,并在其他行业中都有潜在应用。
碳纤维增强复合材料在军用舰船方面的应用及展望 (1)
碳纤维增强复合材料在军用舰船方面的应用及展望碳纤维增强复合材料(CFRP)自问世以来就一直在军事领域特别是航空航天领域中发挥着重要作用。
近年来随着应用研究的发展,国内外对其在海军舰艇上的应用越来越重视。
CFRP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;优良的声、磁、电性能(透波、透声性好,无磁性,介电性能优良);优良的设计、施工性;容易维护,维护费用远低于钢制舰艇。
早期CFRP仅仅应用在小型巡逻艇和登陆舰上。
相对差的制造质量和船体刚度限制了其长度不能超过15m,排水量不超过20t。
近年来随着低成本复合材料制造技术的提高,CFRP才开始应用在大型巡逻艇、气垫船、猎雷艇和护卫舰上。
近几年国外制造的新型舰艇中不乏大量使用CFRP的亮点之作。
美国制造的短剑号隐身快艇“短剑”高速快艇长24.4米,宽12.2米,吃水0.9米;排水量67吨;动力装置为4台“毛虫”柴油机,每台功率1650马力,由4具6叶螺旋桨推进,在载重37吨下航速可达50节。
艇体采用了比传统的钢材更结实、更轻巧的CFRP。
一次能够运载12名全副武装的“海豹”突击队员和1艘长11米的特种作战刚性充气艇。
同时,可搭载1架小型无人机。
目前,“短剑”是美国使用CFRP一次成型制造的最大船体,在整体制造成形过程中不用焊接,更无需铆接,因此船体外表十分光滑,重量也大为降低。
尽管目前的成本相对于普通的钢和铝合金偏高,但在这—技术成熟后,进行批量生产的成本将有较大的下降空间。
作为试验艇,“短剑”的单艘造价约为600万美元,试验总成本在1250万美元之内。
综合“短剑”艇体的这种设计,以及CFRP的使用,不但使其获得了高速,也使其行驶过程中的稳定性更高,高速行驶中的沉浮现象大大减轻,即使在高速回转时,依然可以保持平稳行驶,从而增加了艇员的舒适度,提高了艇的适航安全陛,扩大了在内河和地形复杂的浅海使用范围。
先进的嵌入式训练技术在美海军中的典型应用案例
先进的嵌入式训练技术在美海军中的典型应用案例张宝珍1.背景先进的嵌入训练系统(AETS)根植于20世纪50年代发展起来的程序教学(或称自动教学、机器教学)。
程序教学为美国行为主义心理学家斯金纳首创,开始主要应用于中小学教学实践。
程序教学的特点主要有小步子(将整个学习任务分解成可一步一步操作的步骤)、自定步调(学员自己确定学习的进度和速度)、及时反馈(学习或操作的结果可以立即得知,并及时改正错误),适用于确定知识或技能的严格养成性学习。
也就是说,初期程序教学的适宜对象是没有歧义、可具体分解、结论唯一的知识或技能,否则,实施起来会很困难。
这样一来,它的教学内容和教学方式都比较僵硬,也不利于培养学生的创造性。
这与人们当时对学生角色的认识以及技术发展水平有直接的关系。
最近20年来,随着学习观以及计算机技术的发展,人们更加强调在学习和训练过程要增强环境的动态性、促使学员掌握问题解决的知识和技能(以问题为基础的学习)、学习诊断要重视学员的内部知识状态而非学员的外在行为(学员建模和认知诊断)以及教学要适应学员不断变化的知识和能力状态(适应性教学)。
近几年,柯林斯等人又提出了“认知学徒”(cognition apprentice)训练理念。
认知学徒训练系统采用了传统学徒制中的许多策略,区别在于前者强调是认知技能,而后者强调是动手能力。
传统学徒制有3个主要组成部分:示范、辅导和隐退。
首先,师傅通过身体力行向学徒演示活应该怎么做,并解释为什么要这样做。
然后,师傅辅导学徒照着演示的方式方法试做几遍。
这时,师傅一边要指出学徒做得好或不好的地方,一边继续强调动作要领。
经过一段时间的反复练习,当学徒基本能够独立操作时,师傅就逐渐隐退到幕后了,只在学徒遇到繁难问题时才再次出场。
目前,新一代的“智能助教系统”(intelligent tutoring system, ITS)都属于认知学徒制的范畴,其中包括广为人知的LISP、SHERLOCK以及“物理助教”(physics tutor)等。
美国海军复合材料
1. 3海军用复合材料的应用和研发根据1988年美国海军的一份预研报告,许多年来,军队实际上一直在使用复合材料,并且增加了许多科研项目来进一步探索复合材料的应用[1-1]。
1946年,海军提供了两份合同来发展28 ft长的层合塑料建造的交通艇。
Winner工业公司使用的是袋子成型技术(Bag Molding Method) , Marco化学品公司使用的是注入成型方法。
海军使用的是第二种方法,但是很少获得成功。
直到1950年,海军签订了使用手工铺设生产的合同,才基本取得成功。
在1955-1962年间,海军用夹层模具技术生产了32艘33-55 ft长的船,但这种技术在后来被证明是不经济的,并且结构上不能令人满意[1-25]。
在20世纪60年代,海军主导了一系列纤维增强塑料扫雷艇的可行性研究。
在1969年,位于WI的Peterson公司在Sturgeon湾完成了34 ft长的船体中部测试区域的设计与建造,在这次实践中,研发了一整套设计方法和工艺流程。
虽然人们作出了极大的努力,但是关于建造中的经济性和材料性能问题却无法回答[1-26]。
1.3.1潜艇在冷战时期,海军有一个攻击型潜艇研究和发展计划,包括研究复合材料在潜艇内部和外部的应用。
在上述两种环境中,对复合材料皆有一整套独一无二的性能衡准要求,并且这些衡准经常达到了复合材料设计和制造的极限水平。
因此,潜艇复合材料的设计标准极其严格,可媲美美国最优秀的飞机生产商的标准。
如果按照生产飞机的标准来制造水面船舶,这显然是不经济的。
在潜艇上的应用各种各样的潜艇结构都是复合材料制作而成的,包括核潜艇上的潜望镜导流罩,战斗潜艇的艇艏声呐导流罩。
另外,用于三叉戟级潜艇压载舱的纤维缠绕空气瓶已经被论证了。
无人驾驶深潜器非常依赖复合材料作为结构和浮力材料。
通常,复合泡沫塑料用作浮力材料,厚壁复合材料被用作压力壳。
一艘可以在20000 ft水深工作的无人驾驶深海深潜器采用石墨复合材料作为结构材料,并采用预浸料技术进行建造[1-1]。
钛合金在舰船上的研究及应用进展
钛合金是以钛元素为基材加入其他元素组成的合金,具有密度小、比强度大、耐腐蚀性好、耐热耐低温性好、无磁性、抗冲击性好、焊接性能好等突出优点,广泛应用于化工、航空航天、电力、体育休闲、船舶、海洋工程、医药、冶金等领域[1]。
在船舶和海洋工程领域,由于构件要经受严峻海洋环境的考验,其制作船体构件的材料应具备良好的耐腐蚀性、耐热耐低温性和抗冲击性,同时其焊接性能要好,而钛合金材料在具备上述优点的同时,其密度小、比强度大的特点,也大大提升了装备的性能。
钛合金在舰船上的应用提高了舰船在海洋环境中的服役寿命和装备的性能。
因此,钛及钛合金被誉为“未来金属”、“第3种金属”、“海洋金属”等[2]。
由于钛合金的优异性能及其在海洋工程和军事领域中的重要应用,俄罗斯、美国、中国、法国、日本等多国均对钛合金的研究开发给予高度重视。
一、舰船用钛合金的研究进展舰船用钛合金的研究主要集中在俄罗斯、美国、中国等国,经过几十年的研究开发,都形成了适应本国发展需求和特色的船用钛合金体系。
1.俄罗斯俄罗斯是世界上最早开始研究舰船用钛合金的国家,并具有长期的钛合金实践经验。
经过多年的积累,俄罗斯已经研制出490 MPa、585MPa、686 MPa、785 MPa等多强度级别的船用钛合金,如钛(Ti)-0.3钼(Mo)-0.8镍(Ni)、Ti-3铝(Al)-2.5钒(V)、Ti-6Al-2铌(Nb)-1钽(Ta)-0.8Mo等。
俄罗斯主要的船用钛合金牌号有PT-3V、40、17,PT-7M、PT-1M、3M、5V,TL-3、TL-5、PT-7MW等。
不同类别的钛合金有不同的应用形式,如PT-3V应用于焊接件,而PT-7M则主要应用于管路。
多年的研发实践让俄罗斯在舰船用钛合金的研究和应用领域处于全球领先地位。
俄罗斯的船用钛合金体系是按照钛合金在舰船上的用途进行构建,主要分为船体用钛合金、船舶机械用钛合金、船舶动力工程用钛合金等。
如上述提到的PT-1M属于船体用钛合金,3M属于船舶机械用钛合金,钛合金40属于船舶动力工程用钛合金。
美国海军大力研发先进活性材料增强型弹头
美国海军大力研发先进活性材料增强型弹头
崔振邦
【期刊名称】《外国军事学术》
【年(卷),期】2003(000)001
【总页数】1页(P76)
【作者】崔振邦
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TJ760.31
【相关文献】
1.大力发展原创技术探索创新研发模式工程技术再造十项利器赶超国际先进水平[J], 薛梅;李妍楠
2.先进中程空空弹(AMRAAM)在速度,射程和弹头上又有新的改进 [J], 王德强
3.美国海军研制反化学生物战剂弹头 [J],
4.巴斯夫研发未来正极活性材料 [J],
5.宁波水星环保科技研发高效阻燃的多功能植物活性材料 [J],
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增 材 带1j造 带 来 的 最 直 接 的 效 益 是 减 少 了 部 件 安 和 系 统 重 新 投 入 所 需 的 时 间 , 从 而 降 低 成 本 、 提 舟 了
材 料 。
战 备 水 平 。
英 罔 海 为 提 高 舰 船 的 制 造 能 力 , 已经 积 极 开 发 该 技 术 航 空 母 舰 ,潜 艇 等 领 域 制 造 零 部 件 的 应
2.¥2608 船 用 增 材 制 造
用 研 究 , 将 朽 关 研 究 的 进 展 归 纳 如 下 :
该 项 目 宴 施 口 f :2014.1o 7-201 6.6.6,总
1.A2647 用 增 材 制 造 技 术 修复AV-8LPC密封件
该项 目宴 施 时 间 :2O1 5.9—2O17.12,总 投 资 :6O 万 美 元 。
该 项 目实 施 时 问 :20 l 2.9—20 l 5.的 增 材 制 造 技 术 , 如 电 子 束 直 接 制 造 (EBDM )被 认 为 比 传 统 制 造 技 术 生 产 的 零 件 质 更 高 ,并 日‘可 缩 短 交 货 周 期 。 洛 克 希 德 -马丁 航 天 公 司 先 进 发 展 计 划 (LM Addio ADP )正 存 考 虑 用 EBDM 工 艺 生 产 多 个 F一35联 合 攻 击 战 斗 机 (JSF)零 件 。将 增 材 制 造 的 零 件 引 入 F一35供 应 物 流 中 的 坡 重 要 的 是 制 定 适 当 的 无 损 检 测 方 法 和 验 收 标 准 ,以 确 保 产 品 符 合 质 量 和 设 计 要 求 。存 海 军 金 加 工 中 心 (NMC )项 目中 ,一 个 综 合 项 目小 组 评 估 了 传 统 和 先 进 的 无 损 检 测 (NDI)术 的 有 效 性 。 效益 该 项 目展 示 了 传 统 的 和 新 兴 的 NDI技 术 的 检 测 能 力 , 以 确 保 EBDM 零 件 的 质 的 可 性 。 估 计 1 006架 飞 机 上 每 架 4个 JSF零 件 可 节 约 费 用 达 4500 万 美 元 ,其 中 包 括20 1 6至 20 l 9年 的 低 速 率 初 始 生 产: (LRIP ); ̄1 52020至 2024年 问 的 前 年 全 速 率 生 产 的 机 。 实施 综 合 项 目 团队 开发 了 一个 多步 骤 的 NDI,包 括趟 声 、 计 算 机 断 层 扫 捕 、x射 线 和 荧 光 渗 透 检 测 等 方 法 检 查 EBDM零 件 。 洛 克 希 德 -马 丁 航 天 公 司 正 存 开 发 将 这 些 检 查 技 术 应 用 于 EBDM 材 料 的 专 用 程 序 , 并 将 这 些 程 序 提 交 空 军 和 海 军 NDI技 术 主 管 部 门 进 行
目 的 增 材 制 造 (AM )是 海 军 航 空 兵 司 令 部 认 可 的 一 种 维 修 手 段 。 这 项 技 术 给 海 军 直 接 更 换 、修 理 磨 损 或 腐 蚀 n勺部 件 提 供 巨 大 帮 助 。 美 国 海 军 在 应 用 该 技 术 之 前 ,必 须 开 发 和 证 明 使 用 涉 及 部 件 的 鉴 定 认 证 程 序 。 该项 目将 通 过 开 发 鉴 定 测 试 计 划 、合 适 的 修 复 工 艺 和 技 术 数 据 包 来 支 持 增 材 制 造 技 术 的 发 展 , 以用 于 支 持 东 部 舰 队 战 备 中心 (FRC )AM修 复 程 序 的 鉴 定 、修 复 和 实 施 。 这 些 程 序 将 优 先 解 决 AV一8B
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增 材 制 造 (Additive M anufacturing.AM )技 术 是 采 rH材 料 逐 渐 累 加 的 方 法 制 造 实 体 零 件 的 技
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3。A2506用无损检 测电子柬 增 材 制 造 技 术 生 产 的 钛 零 件
舰 船 建 造 活 动 中 使 用 的 增 材 带l-造 技 术 , 量 化 预 期 收 益 并 提 出 实 施 路 线 的 建 议 。 通 用 动 力 电 艇 公 司 (EB )的 综 合 项 目 团 队 将 开 发 和 演 示 工 艺 图 , 允 许 用 增 材 制 造 技 术 快 速 生 产 工 具 和 夹 具 。
背景 增 材 制 造 正 存 迅 速 成 为 制 造 业 的 多 功 能 技 术 , 冈 为 它 使 采 购 和 实 施 技 术 的 成 本 降 低 。 海 军 金 属 加 工 中 心 (NM C )正 存 进 行 一 个 项 目 ,用 增 材 制 造 技 术 支 持 海 军 平 台 的 建 造 可 降 低 成 本 并 节 省 时 间 。 技术途径 英格 尔 斯 造 船 厂 和 通 用 动 力 电 艇 公 司 在 几 种 潜 存 应 用 中 使 用 增 材 制 造 技 术 , 如 制 造 、 计 划 和 分 期 的 视 觉 辅 助 工 具 , 临 时 建 造 的 生 产 辅 助 工 具 。 存 这 些 应 用 中 增 材 制 造 技 术 将 带 来 成 本 和 时 问 效 益 , 并 提 高 舟几舟白建 造 质 量 。 存 通 用 动 力 电 艇 公 司 , 项 目 验 证 过 程 图 将 被 用 作 指 导 造 船 厂 人 员 使 用 增 材 制 造 技 术 快 速 部 署 新 工 具 /夹 具 程 序 的 依 据 。 效 益 据 英 格 尔 斯 船 厂 估 计 , 利 用 增 材 制 造 技 术 建 造 (导 弹 驱 逐 舰 )DDG、 (两 栖 攻 击 舰 )LHA和 两 栖 船 坞 运 输 舰 (LPD ),每 年 可 获 得 80万 美 元 的 最 低 购 成 本 。 通 用 动 力 电 艇 公 司 估 计 , 利 用 增 材 制 造 技 术 快 速 部 署 新 型 工 具 和 设 备 可 使 每 艘 维 吉 尼 亚 级 潜艇 节省 20万美 元 的 采 购 成 本 。
图 1舰 船 建 造 中 使 用 增 材 制 造 结 构
40 船舶物资与市场
MARlNE EQ UIPM ENT/MATERIALS & M ARKETlNG
82万美 元 。网 1示 出用增 材制 造生 产 的舰艇 结构 。 目的 英 格 尔 斯 船 厂 的 综 合 项 目团 队 将 评 估 和 演 示 存