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專題報告

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軍工領域復合材料發展

軍工領域復合材料發展

軍工領域復合材料發展
上圖:S-400防空導彈系統。下圖:某型飛機碳陶剎車盤。資料照片
樹脂基復合材料——
導彈發射筒的“捆扎帶”

運輸貨物過程中,為防止貨物因高速運動顛簸而脫落,司機常常會使用捆扎帶對貨物進行捆綁固定。

導彈發射瞬間,發射筒處于高溫和真空狀態,脆弱部位易撕裂或變形,造成導彈擾流,影響命中率。科研人員發現,在導彈發射筒連接處安裝“捆扎帶”,可以有效解決這一問題。

“捆扎帶”對發射筒可以起到加強保護作用,使其能夠承受導彈發射瞬間帶來的高溫、高壓和高強度沖擊力。導彈在發射筒的引導下,彈道軌跡不會發生改變,能夠按照預定軌跡準確命中目標。

“捆扎帶”分布在發射筒的不同位置,一般采用輕質材料制造。輕型化是先進導彈武器發展的一個重要趨勢,實現輕型化的主要措施是采用大量先進復合材料,建立導彈關鍵復合材料設計與制造技術體系。

科研人員在傳統發射筒設計基礎上,應用了一種新材料——樹脂基,這種材料是用短切或連續纖維及其織物,與增強熱固性或熱塑性的樹脂基體復合而成,具有良好的熱沖擊性和耐熱性。

與傳統金屬材料相比,樹脂基復合材料具有強度大、重量輕、密度均勻等優點,用其制成的“捆扎帶”具有良好的成型性和可設計性,可以承受相應載荷,實現減重。

“捆扎帶”成型性好,不僅可以減少組件所需緊固件和裝配,還能形成良好的熱屏蔽防護作用,使導彈整體獲得更高的可靠性。
碳陶剎車盤——
戰機降落的“最后保險”

生活中,遇到突發交通情況時,汽車駕駛員會通過松油門、踩腳剎實現短距離剎車。戰機也有類似功能,那就是機輪剎車系統。

機輪剎車系統啟動后,旋轉盤與定盤相互推壓,阻止機輪滾動,機輪與地面劇烈摩擦產生阻力,實現制動剎車。

隨著航空技術發展,戰機載重不斷增加,降落速度也隨之提高。在其他剎車系統出現故障的特殊情況下,機輪剎車系統可吸收超過300兆焦耳能量,溫度將在短時間內快速上升至上千攝氏度。

過去,機輪剎車系統常因溫度過高失去制動能力。因此,戰機對剎車盤材料耐高溫性、穩定性和減少變形等方面有著嚴格要求。在這種情況下,碳陶剎車盤應運而生。

相比金屬剎車盤,采用碳陶剎車盤的機輪剎車系統壽命更長、摩擦性能更好,可以承受2000℃左右的高溫,制動能力顯著提升。這是因為碳陶剎車盤引入適量陶瓷硬質材料作基體,材料的抗氧化性和摩擦系數都得到有效提高。碳陶剎車盤非摩擦面使用硼磷系涂層,在高溫環境下,可有效延緩氧氣在材料內部的擴散,提高材料使用壽命。疲勞試驗證明,一般的剎車盤在1000多次飛行起降后要求更換,而碳陶剎車盤可以達到2000多次飛行起降。

目前,碳陶剎車盤已成功應用到一些國家先進戰機制動系統,具有廣闊的發展前景。 (謝潤昌、劉席兵、黃思博撰文)

來源:解放軍報

此文由中國復合材料工業協會搜集整理編譯,文章不用于商業目的,僅供行業人士交流,引用請注明出處。



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