碳纖維復合材料在坦克與裝甲車中的應用

01、前言復合材料是軍用新材料發(fā)展的重點，它既是優(yōu)良的結構材料，也是理想的功能材料。采用先進的復合材料可以大大減輕武器裝備的重量，提高戰(zhàn)術與技術指標，在軍事上具有重要的實用價值。

裝甲防護能力是檢驗裝甲車輛性能最關鍵的因素之一，防護材料就是裝甲防護的基礎。為了提高裝甲車輛的防護性能和輕量化的要求，國內(nèi)外推出了一系列新型非金屬復合材料。目前，已經(jīng)成功應用到裝甲車上的復合材料有：高性能玻纖復合材料、芳綸纖維、陶瓷聚合物復合材料、高效多功能防中子內(nèi)襯材料、碳纖維等等。02、坦克和裝甲車坦克裝甲車輛使用樹脂基復合材料的主要目的是利用其密度低、比強度高、比模量高、耐腐蝕和制造成本低等優(yōu)點，與裝甲鋼、高硬度陶瓷等材料一起制備高防護輕質(zhì)量的復合裝甲。在同體積戰(zhàn)車上使用樹脂基復合材料要比鋼件減輕60%~70%，比鋁合金減輕30%且制造成本降低20%~30%。美國的M1主戰(zhàn)坦克的主裝甲是用貧鈾合金/Kevlar-29纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料，同時還采用輕質(zhì)空隙陶瓷板連接前后結構單元，緩沖穿甲彈的沖擊，吸收和分散能量。蘇T-72、T-80主戰(zhàn)坦克也使用了復合裝甲。T-72坦克的復合裝甲是用兩塊均質(zhì)鋼板夾一層104mm的酚醛樹脂基復合材料，而T-80克的主裝甲是以均質(zhì)鋼為面板，中間為抗彈陶瓷和酚醛樹脂基復合材料，背板為均質(zhì)鋼另外T-72主戰(zhàn)坦克頂部披掛了30m~50mm的凱夫拉纖維增強樹脂基復合材料制作的輕型復合裝甲，大幅度提高了頂部防護能力。T-80坦克車體正面采用復合裝甲，前上裝甲板由多層組成。其中外層為鋼板、中間層為玻璃纖維和鋼板、內(nèi)襯層為非金屬材料。碳纖維復合材料主要用于制造火炮身管、大架、搖架、熱護套等部件，能夠進一步降低火炮質(zhì)量，提高火炮的性能。德國豹1主戰(zhàn)坦克的坦克炮采用兩段玻璃鋼熱護套，防止火炮身管因受陽光或射擊熱量而出現(xiàn)身管彎曲，提高命中率。03、采用復合材料以滿足坦克隱形的要求

提高坦克戰(zhàn)場生存能力還必須合理設計坦克外形，采用圓滑過渡的外表面，減少平面結合處的棱角，從而減少雷達波的有效反射面積。坦克金屬裝甲的固有的弱點是雷達信號特征明顯，易被敵方的紅外、雷達等光電探測器材發(fā)現(xiàn)。

復合材料不僅比重小，強度高，防彈性能好，還具有下述特點：對光波和雷達波反射比金屬弱并可吸收部分雷達波；具有材料性能和結構外形的可設計性，以制成具有最佳隱形結構外形；可減少各發(fā)熱部位的紅外輻射和抑制車輛的推進噪聲，使坦克的各種主、被動信號減少到最低限度。近年來，一些國家研制成功可以吸收屏蔽雷達的凱夫拉纖維復合材料。美國研制的高強度S-2型玻璃纖維增強模壓熱固性復合材料、荷蘭新近研究的超高強度聚乙烯纖維復合材料，都具有上述特點，是一種可供裝甲車輛外形使用的很有前途的隱形材料。04、采用三維織物復合材料

三維織物復合材料具有高強度、高剛度抗沖擊性能好的特點，因此將其用于坦克裝甲材料不僅具有一般復合材料的特點，還可進一步提