Al_2O_3陶瓷—石墨/超高分子量聚乙烯杂交纤维复合材料装甲抗弹性能研究

对以Al2 O3 陶瓷作面板、以石墨与超高分子量聚乙烯杂交纤维增强环氧树脂基复合材料为背板的复合装甲的抗弹性能进行了理论分析和实验研究 ,探讨了面板与背板的材料参数、几何参数等对复合装甲的抗弹性能的影响 ,得到了具有工程指导意义的结论。

基于空间滤波器的三明治装甲复合材料结构损伤监测研究

三明治装甲复合材料因其大厚度多层多种复合材料结构导致难以准确获得Lamb波在结构中的传播速度,给损伤监测的准确性带来较大难度,而基于空间滤波器的结构健康监测技术能够在不依赖Lamb波传播速度的情况下进行损伤定位。基于此,利用空间滤波器损伤定位的方法,针对由氧化铝陶瓷,T700碳纤维,TC4钛合金3种材料构成的5 mm厚度的三明治装甲复合材料,在表面布置两组压电传感器阵列获得损伤相对于传感器阵列的角度,再利用公式计算出损伤位置。实验结果表明,该方法能够实现对5 mm厚度的三明治装甲复合材料进行损伤定位,且定位误差在1 cm以内。

装甲钢/芳纶复合材料抗爆震性能研究

采用圆形炸药设计了平面波发生器,研究了不同结构的装甲钢/芳纶复合材料对冲击波的衰减效果。试验结果表明,在装甲钢上加装纤维复合材料板可提高其抗爆震性能,当材料按照波阻抗减小的顺序进行排列时,可更有效衰减冲击波,具有多层结构的材料比双层结构材料的衰减效果更优。

TiB_2/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料界面结构与防弹机理

为了不断提升装甲车辆的防护效能,采用超高重力场反应加工技术,实现Ti B2基陶瓷与Ti-6Al-4V的熔化连接,制备出Ti B2/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料。通过X射线衍射(XRD)与场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察、残余穿深(DOP)实验及数值理论分析,研究其界面结构对防弹性能的影响。XRD和FESEM结果表明,在Ti B2/Ti-6Al-4V的连接界面上,Ti B2、Ti B陶瓷相自陶瓷侧逐渐过渡至钛合金侧,呈现梯度复合特征。经对Ti B2基陶瓷与Ti B2/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料进行DOP试验,二者防护系数分别为3.05和7.30.相比于Ti B2基陶瓷,Ti B2/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料的防弹性能大幅提高。陶瓷与钛合金连接区的梯度复合结构缓解了Ti B2/Ti-6Al-4V之间声阻抗失配状况,提高其剪切强度,在表观上使防弹性能得以显著提升。

先进复合材料装甲车

未来要求装甲车的重量轻,生存力保持不变或有所提高。这就需要开发新材料及其加工技术。解决该问题的方法之一是采用复合材料,以增加车体结构和抗弹能力的有效性。复合材料具有许多优点,如可省去防崩落衬层而减轻重量,采取综合隐身防护降低目标特征。国防鉴定与研究局同维克斯防御系统公司联合生产了一辆全尺寸的复合材料装甲战车演示车,称作先进复合材料装甲车。先进复合材料装甲车的车体重约6000kg,是目前制造出来的最大的车体之一,并可能是高性能树脂改性铸模法生产的最厚的车体。先进复合材料装甲车项目的目的是验证未来装甲车采用复合材料的优越性。通过与传统材料制造的装甲战车进行比较,量化复合材料的优点,以达到上述目的。为了从国防鉴定与研究局所开发的新材料新铸模技术中获得最大的效益,这些技术将用于未来装甲战车的结构设计,以增加结构分析的精确性,并在辅助设计和诸如主炮及车辆悬挂系统等子部件的集成上,提供更多的资料。先进复合材料装甲演示车将用于验证国防鉴定与研究局开发的模型。本文论述了装甲战车所使用的复合材料,以及采用复合材料作为先进复合材料装甲演示车体和抗弹结构的详细设计和制造方法。本文也论述了新模型技术并验证了这些技术的潜在优点。

美国复合材料装甲车辆先进技术论证样车计划

美国《陆军研究、发展与采购》1993年1～2月刊登了一篇题为“陆军坦克-自动车辆司令部研究、发展工程中心进入复合材料时代”的文章。该文对正在进行的复合材料装甲车辆先进技术论证样车计划作了介绍。该文作者是机械工程学上和材料科学与工程硕士,现在该中心下属机动件技术中心复合材料结构室供职。

复合材料装甲车

如果美国陆军的未来复合材料装甲车(CAV)先进技术试范车在1995年11月能顺利通过关键设计审查的话,那么它将在1996年第四季度产生,并将接受为期两年的政府试验。在1992年,总承包商联合防务有限公司(UDLP)接受了两个并行的复合材料装甲车合同中的一个并于1993年12月签订了为期5年的先进技术论证合同。

高强度玻璃纤维装甲复合材料的研发与应用

阐述了高强度玻璃纤维复合装甲的防弹机理,研究表明:以陶瓷片等硬质材料做面板,高强度玻璃纤维装甲作背板,制造出高性能复合结构防护材料,当弹头击碎和穿透硬质面板,消耗并分散冲击载荷后,该装甲背板通过纤维伸长、断裂、纤维的拔出和分层来吸收动能,阻挡弹头和破片,从而起到防弹作用。同时,详细介绍了国内外对高强度玻璃纤维装甲的研发和应用状况。

改变子弹侵彻路径的装甲复合材料研究

综合利用陶瓷及纤维材料的抗弹特性,设计制造了一种由陶瓷柱体、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维及高强度树脂构成的新型装甲复合材料板。通过对子弹撞击陶瓷柱体进行受力分析,得出子弹侵彻靶板的两种工况,由于受到不对称力的作用,子弹会产生偏航,大大减弱了其侵彻能力。为验证新型装甲复合材料的防弹性能,还设计了一种由厚度相同的陶瓷板组成的装甲复合板,进行实弹对比试验,并探讨了靶板的损伤机理。结果表明,采用陶瓷柱结构的装甲复合板更有利于抵御穿甲弹的侵彻,且仅有最多两根陶瓷柱局部破碎,其它部分仍保持完好,能抗多发弹连续射击。

子弹斜侵彻阻尼复合装甲的数值模拟

为了研究复合材料阻尼结构的抗冲击性能,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟了12.7 mm的穿甲燃烧弹弹芯侵彻氧化铝/阻尼层/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合装甲的过程,分别计算了钨合金弹芯以不同角度及不同速度侵彻靶板时的吸收能量情况,并探究了不同位置阻尼层厚度对复合装甲吸能效果的影响。计算结果表明,随着复合装甲靶板斜置角度的增加,靶板吸收的能量逐渐增加。通过模拟不同速度的钨合金弹弹芯斜侵彻复合装甲的过程,发现在700 m/s~850 m/s速度范围内复合装甲展现出最佳的吸能效果,且在复合装甲中不同位置的阻尼层达到最佳吸能效果的厚度不同。本工作可为后续研究阻尼复合结构的抗中高速冲击性能提供参考。

石墨烯改性防弹材料研究进展

综述了国内外关于石墨烯改性防弹材料的研究进展,包括石墨烯改性陶瓷复合材料、石墨烯改性芳纶材料、石墨烯改性超高分子量聚乙烯等其它防弹材料,揭示了石墨烯对防弹材料各项性能的良好的改善效果及其在防弹领域的巨大应用潜力,尤其是在制备轻量化、高性能的防弹材料方面具有较好的应用前景。此外,简要介绍了石墨烯薄膜、多层石墨烯片、石墨烯纳米粒子等应用于防弹领域的理论研究情况,并提出了未来石墨烯改性防弹产品产业化研究的主要方向。

用于战斗车辆的复合材料

美国陆军研究人员和联合防务有限公司(著名的FMC和BMY公司)共同开发了一种采用复合材料的研究性车辆,以论证在战斗车辆结构中采用增强玻璃纤维塑料型复合材料所具有的减重潜力。 与常规的金属结构车辆相比。

装甲使用的高强度纤维材料

在美国进行复合材料装甲车辆研究工作(CAV)的同时,英国也进行了另外一种这样的车辆的探讨性研究工作,美国的车辆采用的是树脂粘接玻璃纤维。这两种车辆之间存在很大差别,作为欧洲的第一种采用复合材料车体的战斗车辆,它的意义是重大的。 这种车辆研究工作被称为先进的复合材料装甲车辆平台(ACAVP)。

塑料装甲战车成形

为欧洲第一辆使用先进的复合材料做车体的全地形装甲战车论证样车挑选子系统部件的工作目前正顺利进行。 这辆论证样车称为先进的复合材料装甲车辆平台(ACAVP),研制工作由英国国防研究机构(DRA)下属的战斗车辆与系统部门负责,有英国工业界参与,研制工作地点在切特西。

苏-39:“夕阳”超级攻击机

苏-39是俄罗斯苏霍伊设计局苏-25系列总设计师巴巴克的最新杰作,拥有超出其本身任务的特殊防卫能力和卓越的突防能力,被俄罗斯军方称为"超级攻击机"。自1991年问世以采,苏-39在每届莫斯科航展上均有参展,成为苏-25蛙足式多用途地面攻击机系列中的"空中骄子"。苏-39既是苏-25重新设计的大幅改良型,又是苏-25T的发展型,它继承了苏-25的24公分厚浴盆式钛合金防弹装甲和复合材料装甲,在分布上更趋合理;它抛弃了苏-25T的后座舱,加装了副油箱和众多新型机载号航电子设备。

M1A2的后继者——美陆军“未来作战系统”

在美国装甲决策委员会的指导下,位于美国肯塔基州诺克斯堡的装甲中心最近草拟了一份装甲现代化计划,其中心内容是:建议在2015年前研制出一种"未来作战系统"(FCS),用以替代M1和M1A2"艾布拉姆斯"系列坦克。同时,美陆军将继续改进M1A2坦克,直到陆军决定采购"未来作战系统"为止。不仅仅是先进的计划近年来,美国在关于陆军如何进行坦克改进的问题上存在着两种意见:一种是器材研制者协会支持的"渐进"观点,主张通过可靠的、不断改进的技术来追求新式坦克;另一种是需求协会坚持的更加革命的观点,认为最好的方法是放弃传统的坦克设计思路,为未来的武器系统发展基本的"跃进"技术。 1995年11月,美国装甲决策委员会就未来坦克的两种意见召开了第一次会议。1996年6月上旬。