复合材料在军事上的应用
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
源自文库
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。
3.火炮
•鸭翼
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。
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。
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。
•钢制弹
•护木
•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％ 。
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。
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。
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。
增强纤维简介
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 。
8.防弹头盔与防弹衣
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
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 。
树脂基复合材料在武器装 备上•的枪械应用
•火箭发射器与无坐 力发射器 •火炮
•坦克与装甲车辆
•军用飞机
•导弹
•舰船
•防弹头盔与防弹衣
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。
•热护 套
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、高硬度陶瓷等材料一起制备高防 护轻质量的复合装甲。在同体积战车上使用树脂基复合 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 %。
树脂基复合材料在 武器上的应用
张权
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。
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。
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。
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。
3.火炮
•鸭翼
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。
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。
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。
•钢制弹
•护木
•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％ 。
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。
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。
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。
增强纤维简介
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 。
8.防弹头盔与防弹衣
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
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 。
树脂基复合材料在武器装 备上•的枪械应用
•火箭发射器与无坐 力发射器 •火炮
•坦克与装甲车辆
•军用飞机
•导弹
•舰船
•防弹头盔与防弹衣
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。
•热护 套
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、高硬度陶瓷等材料一起制备高防 护轻质量的复合装甲。在同体积战车上使用树脂基复合 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 %。
树脂基复合材料在 武器上的应用
张权
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。
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。
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。