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碳纖維復(fù)合材料在軍工領(lǐng)域的作用
- 作者：admin
- 發(fā)布時間：2023-03-18 16:21
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碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、質(zhì)量輕、耐高溫等一系列優(yōu)異性能，可以通過與金屬、陶瓷、樹脂等材料復(fù)合加工制成具有不同特性、不同用途的復(fù)合材料。目前碳纖維材料已被廣泛應(yīng)用于航空航天、國防軍事、交通運(yùn)輸、建筑、體育休閑等領(lǐng)域。
碳纖維具有質(zhì)輕、高強(qiáng)度、高模量、耐腐蝕、耐高溫等特點(diǎn)，碳纖維及其復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于火箭、導(dǎo)彈、裝甲防護(hù)等軍工領(lǐng)域，使軍事裝備性能不斷提高。碳纖維及其復(fù)合材料已成為現(xiàn)代國防軍工武器裝備的重要戰(zhàn)略物資。
1、吸波隱身。普通碳纖維對電磁波是反射體，不具備吸波功能，通過對碳纖維進(jìn)行表面改性（如鍍鎳、涂覆碳化硅涂層等）、研制新型碳纖維（如異形截面碳纖維、螺旋碳纖維、多孔碳纖維、碳納米管等），能顯著改善其電磁性能。
2、特種碳纖維用于制造隱身飛機(jī)，如B-2隱身轟炸機(jī)，其整體機(jī)身除了主梁和發(fā)動機(jī)機(jī)艙采用鈦復(fù)合材料外，其余部分均采用碳纖維復(fù)合材料。美國隱身戰(zhàn)機(jī)F-22，CFRP用量達(dá)到24%，英國Typhoon戰(zhàn)機(jī)復(fù)合材料用量高達(dá)40%。結(jié)構(gòu)型碳纖維吸波復(fù)合材料結(jié)合了復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢和吸波特性，是雷達(dá)隱身材料的重要發(fā)展方向。碳纖維吸波材料屬于功能和結(jié)構(gòu)一體化的優(yōu)良吸波材料，隨著隱身結(jié)構(gòu)材料的完善和提高，碳纖維復(fù)合材料的需求還將持續(xù)增長。
3、導(dǎo)彈火箭。碳纖維憑借耐燒蝕和輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于火箭的助推器、防護(hù)罩、發(fā)動機(jī)罩和導(dǎo)彈殼體、發(fā)射筒等結(jié)構(gòu)。碳纖維復(fù)合材料可有效減輕火箭和導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，加大火箭和導(dǎo)彈的射程，提高落點(diǎn)的精度，如戰(zhàn)略導(dǎo)彈固體火箭發(fā)動機(jī)第三級結(jié)構(gòu)質(zhì)量減少1kg，可增加射程16km，彈頭質(zhì)量減少1kg，可以增程20km，碳纖維復(fù)合材料的使用能提高有效載荷的運(yùn)載能力。
碳/碳纖維復(fù)合材料C/CFRP是用來制造洲際彈道導(dǎo)彈的鼻錐、發(fā)動機(jī)噴管和殼體的最好選材。其不僅具有優(yōu)異的熱力學(xué)性能，而且在燒蝕過程中燒蝕率低、燒蝕均勻和對稱，能夠保持良好的氣動外形，有利于減少非制導(dǎo)誤差。C/CFRP在美國民兵、三叉戟、MK等戰(zhàn)略導(dǎo)彈上均已成熟應(yīng)用。碳纖維復(fù)合材料還應(yīng)用于固體發(fā)動機(jī)殼體，如美國戰(zhàn)斧式巡航導(dǎo)彈、大力神-4火箭、法國的阿里安-2火箭改型、日本的M-5火箭等。
4、裝甲防護(hù)。由于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的輕質(zhì)、高強(qiáng)等優(yōu)異性能，在裝甲防護(hù)領(lǐng)域如防護(hù)服、裝甲艦艇、裝甲車輛等均有應(yīng)用。CFRP用于制造裝甲車輛、艦艇，除裝甲防護(hù)外，還能提高速度、節(jié)省燃料。如，美國的“短劍”高速快艇是使用CFRP一次成型制造的船體，船體外表光滑，重量大大降低，同時其磁信號特征也非常小，不易觸發(fā)水雷。即使被魚雷和導(dǎo)彈擊中后，碳纖維船體很難完全解體，可避免毀滅性后果。
5、其他。碳纖維材料還因其導(dǎo)電、高強(qiáng)度、耐腐蝕等性能，被應(yīng)用在炸彈：石墨炸彈、軍用機(jī)架箱、壓力容器、潛艇、魚雷等的外壓力容器等軍事領(lǐng)域。
碳纖維具有質(zhì)輕、高強(qiáng)度、高模量、耐腐蝕、耐高溫等特點(diǎn)，碳纖維及其復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于火箭、導(dǎo)彈、裝甲防護(hù)等軍工領(lǐng)域，使軍事裝備性能不斷提高。碳纖維及其復(fù)合材料已成為現(xiàn)代國防軍工武器裝備的重要戰(zhàn)略物資。
2、特種碳纖維用于制造隱身飛機(jī)，如B-2隱身轟炸機(jī)，其整體機(jī)身除了主梁和發(fā)動機(jī)機(jī)艙采用鈦復(fù)合材料外，其余部分均采用碳纖維復(fù)合材料。美國隱身戰(zhàn)機(jī)F-22，CFRP用量達(dá)到24%，英國Typhoon戰(zhàn)機(jī)復(fù)合材料用量高達(dá)40%。結(jié)構(gòu)型碳纖維吸波復(fù)合材料結(jié)合了復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢和吸波特性，是雷達(dá)隱身材料的重要發(fā)展方向。碳纖維吸波材料屬于功能和結(jié)構(gòu)一體化的優(yōu)良吸波材料，隨著隱身結(jié)構(gòu)材料的完善和提高，碳纖維復(fù)合材料的需求還將持續(xù)增長。
3、導(dǎo)彈火箭。碳纖維憑借耐燒蝕和輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于火箭的助推器、防護(hù)罩、發(fā)動機(jī)罩和導(dǎo)彈殼體、發(fā)射筒等結(jié)構(gòu)。碳纖維復(fù)合材料可有效減輕火箭和導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，加大火箭和導(dǎo)彈的射程，提高落點(diǎn)的精度，如戰(zhàn)略導(dǎo)彈固體火箭發(fā)動機(jī)第三級結(jié)構(gòu)質(zhì)量減少1kg，可增加射程16km，彈頭質(zhì)量減少1kg，可以增程20km，碳纖維復(fù)合材料的使用能提高有效載荷的運(yùn)載能力。
4、裝甲防護(hù)。由于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的輕質(zhì)、高強(qiáng)等優(yōu)異性能，在裝甲防護(hù)領(lǐng)域如防護(hù)服、裝甲艦艇、裝甲車輛等均有應(yīng)用。CFRP用于制造裝甲車輛、艦艇，除裝甲防護(hù)外，還能提高速度、節(jié)省燃料。如，美國的“短劍”高速快艇是使用CFRP一次成型制造的船體，船體外表光滑，重量大大降低，同時其磁信號特征也非常小，不易觸發(fā)水雷。即使被魚雷和導(dǎo)彈擊中后，碳纖維船體很難完全解體，可避免毀滅性后果。
5、其他。碳纖維材料還因其導(dǎo)電、高強(qiáng)度、耐腐蝕等性能，被應(yīng)用在炸彈：石墨炸彈、軍用機(jī)架箱、壓力容器、潛艇、魚雷等的外壓力容器等軍事領(lǐng)域。
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