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復(fù)合材料使裝甲真正做到輕與堅(jiān)固兼得
發(fā)布時(shí)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(guó)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(jìn),可追溯到3500年前。當(dāng)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(shí)期出現(xiàn)。
 
考慮到成本和重量?jī)蓚€(gè)因素,木材和皮革是當(dāng)時(shí)用來(lái)制作盾牌的最主要材料。之后,在中世紀(jì)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(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵要素。19世紀(jì)早期的戰(zhàn)船裝甲厚度達(dá)18英寸,重達(dá)數(shù)千噸,這給戰(zhàn)船設(shè)計(jì)帶來(lái)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(diǎn)所在。
 
裝甲的不同設(shè)計(jì)形式使其可在很多場(chǎng)合得到應(yīng)用,而其中的一些設(shè)計(jì)樣式被沿用了好幾個(gè)世紀(jì):針對(duì)弓箭、子彈及彈片的防彈保護(hù);令刀刃砍擊和爆炸沖擊發(fā)生偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)保護(hù);針對(duì)熱能武器(例如燃燒彈)的隔熱保護(hù)。如今,特殊設(shè)計(jì)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(duì)勢(shì)力,它們也可以被和平利用。舉個(gè)例子,電纜上的復(fù)合材料“裝甲”可以保護(hù)其免受意外損傷。
 
裝甲在今天仍舊十分重要。雖然說(shuō)到裝甲我們想到的大多數(shù)是單兵盔甲、軍用載具、戰(zhàn)機(jī)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(qiáng)化混凝土是一種經(jīng)常用作保護(hù)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(hù)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(hù)概念材料,包括防彈窗簾等,也被用于保護(hù)會(huì)議室、辦公場(chǎng)所、大使館、機(jī)房和其他重要場(chǎng)所。此外,可碎性地毯也是一種簡(jiǎn)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(jìn)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(hù)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(jiǎn)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(jì)理念是:不用整塊大的防彈層,轉(zhuǎn)用覆蓋全身的大量細(xì)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(jì)理念。
 
載具裝甲
 
運(yùn)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(lái)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(jì)中被整合到軍事載具上,例如“爆炸釋放煙囪”,其實(shí)用性已得到證實(shí),其原理是把來(lái)自底部的爆炸沖擊波通過(guò)一個(gè)有裝甲保護(hù)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(hù)能力。值得留意的是,對(duì)于軍用載具而言,快速逃離伏擊現(xiàn)場(chǎng)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(shí)兼顧兩個(gè)方面的唯一解決途徑。
 
前景:
 
面對(duì)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(guò)從簡(jiǎn)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(diǎn)。所以說(shuō)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(yùn)輸”對(duì)軍事后勤補(bǔ)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(lái)被應(yīng)用于實(shí)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(shí)際運(yùn)用的先進(jìn)武器(激光武器、中子武器)單兵防御裝甲,還離我們很遠(yuǎn)。(來(lái)源:材料牛)

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