美國陸軍：復合材料是制造輕質(zhì)高強武器裝備的關鍵

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在4月21日舉辦的美國國防工業(yè)協(xié)會（NDIA）2015年武器系統(tǒng)論壇上，美國陸軍武器裝備研究發(fā)展與工程中心的機械工程師Andrew Littlefield博士，發(fā)表了名為“大口徑武器輕量化的現(xiàn)狀與未來趨勢”的演講。

一個多世紀以來，大多數(shù)的武器裝備幾乎完全由鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，Littlefield博士說。而對復合材料的研究表明，它們不僅更為輕量化，還能承載在過去可能損毀系統(tǒng)的過多熱量。使用復合材料最大的問題之一，便是如何將材料與必須使用鋼結(jié)構(gòu)制備的槍支部件（例如槍管）粘合在一起。在早期的測試中，復合材料部分被包裹在一支榴彈炮的鋼制炮管外部，就像一件夾克外套?！霸诘谝淮伟l(fā)射測試中，炮管因為后坐力向后彈，而復合材料部分沒有。”


據(jù)介紹，首先槍支需要具備“硬挺”的屬性（即不易彎曲），這對減少震動、確保目標精準十分必要，而一些種類的復合材料硬度可以達到鋼鐵的兩到三倍。另一個需要控制的因素是動態(tài)應變，這個指的是材料開裂的可能性。復合材料在設計上具備可修整性，這就意味著在槍體的不同部位可以采用不同配方制備的復合材料，一些較為關鍵的部件可以采用更為昂貴且堅硬的復合材料，而在其他的部件上可以采用便宜、柔韌的材料。
         
XM360 120MM加農(nóng)炮，作為已經(jīng)取消了的美國未來作戰(zhàn)系統(tǒng)的一份子，是復合材料發(fā)展歷程中最為成熟的案例之一。
        
為了確保復合材料外殼與XM360的炮管穩(wěn)固地結(jié)合在一起，鋼制炮管首先經(jīng)干冰冷卻，然后將熱塑性復合材料緊緊地包裹在其外部，隨著炮管升溫，最終二者牢牢地結(jié)合在了一起。研究人員最終采用這個方法制備了14個炮管，并逐一進行測試，在經(jīng)過上百枚炮彈測試后，測試取得圓滿成功，驗證了這項技術(shù)的可行性。


在班組支援武器（重武器）方面，研究人員為81mm迫擊炮的炮管和底座進行了復合材料集成研究。
         
Littlefield博士介紹說，研究人員為工作中會產(chǎn)生過熱的迫擊炮炮管測試了金屬基和陶瓷基復合材料，這些復合材料還可以為炮管減重，武器整體將由90磅減重至50磅，以求減輕士兵的負擔。
         
而針對M109A6/M284“帕拉丁”加農(nóng)炮的炮膛抽氣裝置的減重研究工作也已經(jīng)完成（由200磅減重至78磅），采用的是艾布蘭坦克的M256加農(nóng)炮上類似的復合材料技術(shù)。新的復合材料部件將在五年內(nèi)開始使用，并且也有可能被應用到155mm榴彈炮上。

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