碳纖維復(fù)合材料在坦克與裝甲車中的應(yīng)用

01、前言復(fù)合材料是軍用新材料發(fā)展的重點，它既是優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料，也是理想的功能材料。采用先進的復(fù)合材料可以大大減輕武器裝備的重量，提高戰(zhàn)術(shù)與技術(shù)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(guān)鍵的因素之一，防護材料就是裝甲防護的基礎(chǔ)。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(fù)合材料。目前，已經(jīng)成功應(yīng)用到裝甲車上的復(fù)合材料有：高性能玻纖復(fù)合材料、芳綸纖維、陶瓷聚合物復(fù)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(fù)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(fù)合裝甲。在同體積戰(zhàn)車上使用樹脂基復(fù)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(fù)合材料，同時還采用輕質(zhì)空隙陶瓷板連接前后結(jié)構(gòu)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(fù)合裝甲。T-72坦克的復(fù)合裝甲是用兩塊均質(zhì)鋼板夾一層104mm的酚醛樹脂基復(fù)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(fù)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(fù)合材料制作的輕型復(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(shè)計坦克外形，采用圓滑過渡的外表面，減少平面結(jié)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(fù)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(jié)構(gòu)外形的可設(shè)計性，以制成具有最佳隱形結(jié)構(gòu)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(fù)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(fù)合材料、荷蘭新近研究的超高強度聚乙烯纖維復(fù)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(fù)合材料

三維織物復(fù)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(fù)合材料的特點，還可進一步提