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復(fù)合材料使裝甲真正做到輕與堅固兼得
發(fā)布時間:2017-06-02
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裝甲的概念在數(shù)千年前就已經(jīng)存在,最早出現(xiàn)在約3600年前的中國商朝,以皮革和龜殼制成,但并不算得上是真正的復(fù)合材料裝甲。希臘的青銅裝甲較之更加先進,可追溯到3500年前。當然盾牌在技術(shù)上也算的上是裝甲的另一種形式,并于同時期出現(xiàn)。
 
考慮到成本和重量兩個因素,木材和皮革是當時用來制作盾牌的最主要材料。之后,在中世紀出現(xiàn)了鋼鐵制造的鏈甲以及全套盔甲。重量一直是是裝甲設(shè)計中的一個關(guān)鍵要素。19世紀早期的戰(zhàn)船裝甲厚度達18英寸,重達數(shù)千噸,這給戰(zhàn)船設(shè)計帶來極大限制。直到今天,重量仍然是裝甲的要素之一,而這正是復(fù)合材料的優(yōu)點所在。
 
裝甲的不同設(shè)計形式使其可在很多場合得到應(yīng)用,而其中的一些設(shè)計樣式被沿用了好幾個世紀:針對弓箭、子彈及彈片的防彈保護;令刀刃砍擊和爆炸沖擊發(fā)生偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)保護;針對熱能武器(例如燃燒彈)的隔熱保護。如今,特殊設(shè)計的裝甲甚至能防御激光武器。
 
值得注意的是:不是所有裝甲都是用于軍事目的或者用于防御敵對勢力,它們也可以被和平利用。舉個例子,電纜上的復(fù)合材料“裝甲”可以保護其免受意外損傷。
 
裝甲在今天仍舊十分重要。雖然說到裝甲我們想到的大多數(shù)是單兵盔甲、軍用載具、戰(zhàn)機和戰(zhàn)船,但是它們同樣可以用在建筑物和重要的基礎(chǔ)設(shè)施上。
 
強化混凝土是一種經(jīng)常用作保護材料的復(fù)合物,但還有更新型的復(fù)合材料,這些新型材料的用量沒有結(jié)構(gòu)性防護材料那么大,通常是作為覆層起防彈和偏轉(zhuǎn)沖擊波的作用。其它防護概念材料,包括防彈窗簾等,也被用于保護會議室、辦公場所、大使館、機房和其他重要場所。此外,可碎性地毯也是一種簡易便攜的防手榴彈設(shè)施。
 
人用裝甲(盔甲)
 
現(xiàn)在大部分防彈背心和防刺背心采用了先進的芳綸復(fù)合纖維材料(Kevlar™, Twaron™)。頭盔則采用Kevlar/環(huán)氧樹脂復(fù)合物。這些背心通常帶有為人體的胸部和脊椎提供額外保護的“防彈層”,一般以鋼或鈦制成,但如今已經(jīng)用極高分子量聚乙烯泡沫層和陶瓷復(fù)合材料代替。
 
拆除IEDs(簡易爆破設(shè)備)和其他爆炸物的拆彈專家裝備著最好的盔甲。這些新型盔甲用到的設(shè)計理念是:不用整塊大的防彈層,轉(zhuǎn)用覆蓋全身的大量細小的防彈層。坦克上用到的陶瓷復(fù)合物裝甲也遵循著相同的設(shè)計理念。
 
載具裝甲
 
運用最尖端的裝甲科技,能使陶瓷復(fù)合裝甲有效地阻擋高爆反坦克武器,以及來自底盤部位的穿刺。常規(guī)的復(fù)合材料裝甲已經(jīng)被在設(shè)計中被整合到軍事載具上,例如“爆炸釋放煙囪”,其實用性已得到證實,其原理是把來自底部的爆炸沖擊波通過一個有裝甲保護的通道導(dǎo)向外部。
 
鑒于復(fù)合材料的輕量性和易加工性,裝甲可以在不損失性能的情況下提高其防護能力。值得留意的是,對于軍用載具而言,快速逃離伏擊現(xiàn)場和防御火力打擊具有同等的重要性,采用復(fù)合材料是能同時兼顧兩個方面的唯一解決途徑。
 
前景:
 
面對傳統(tǒng)武器,復(fù)合材料也有一席之地。利用其低密度和易加工的物理特性,通過從簡單堆疊到加壓注模等各種加工方式,復(fù)合材料可以被塑造成各種構(gòu)件。這直接導(dǎo)致復(fù)合材料裝甲板成為軍事物資,以大宗貨品的形式流通并可被靈活調(diào)度,而以鋼材為主體的裝甲則做不到這一點。所以說復(fù)合材料正在改變裝甲配送的形式,其所起到的作用像“貨柜運輸”對軍事后勤補給產(chǎn)生的影響一樣深刻。
 
還有碳納米管和納米復(fù)合材料,它們能為防彈層和防彈織物提供更加廣闊的可能性,而它們將在不久的未來被應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。裝甲的發(fā)展必須跟上于武器技術(shù)發(fā)展的步伐,但是能被實際運用的先進武器(激光武器、中子武器)單兵防御裝甲,還離我們很遠。(來源:材料牛)

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