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国际冲突未尽浅聊下工程塑料在军工武器上的应用

发布时间: 2024-08-09 01:05:40 |   作者: 通用工程塑料

  巴以冲突不断加剧,对塑料人而言,除了时刻紧盯原油和原材料价格变化,也不免吃一些双方武器装备的“瓜”,例如铁穹与火箭弹的价格差。

  用于军事领域的新材料技术是发展高新技术武器的物质基础,也是一个国家国防力量最重要的物质基础。工程塑料传统应用领域在汽车,电子科技类产品,但是军工以及航空航天领域应用也非常普遍,在我国95式自动步枪和装甲战车也开始有应用,未来在武器装备上应用会不停地改进革新,通过减轻重量,有效节省士兵体力,提高机动性和效率。

  不论是从成本还是减重的角度,塑料日益成为武器装备选材的一份子。下面让我们来看看塑料高分子材料在国内外军工方面的应用。

  在20世纪初期,塑料高分子材料就进入了大众的视野,随即被应用于手枪,二战时期在中国战场知名的“胶把撸子”或“胶把匣子”就是典型的应用实例。

  新中国成立之初,很快完成了第一代装备体系,并将目光放在了工程塑料在轻武器上的应用。工程塑料的来源广泛,成型加工简单,强度高,质量轻,为减少武器重量和节约木材,中国从60年代开始了高分子材料在轻武器上的应用研究,逐渐走过了以塑代木,以塑代金属制备受力构件、次受大构件、高频受力构件等关键零部件的道路。

  中国研制的56式冲锋枪、56式半自动步枪、63式自动步枪均使用玻璃钢制成,油壶使用了高强度工程塑料。在5.8mm系列步枪研制中,中国开始了全面的自主研制,使用热塑性好、强度高的工程塑料整体握把结构代替传统的金属枪底把,加工工艺简单,注塑一次成型,一致性、经济性好,5.8mm一代、二代自动步枪的枪托、护木、握把、弹匣等11个零部件均由玻璃纤维增强改性尼龙66和尼龙610制备而来。

  我国军队主流制式武器为95式自动步枪,火力强劲外形好看,其外壳就是由工程塑料一体注塑而成,外壳使用塑料优点显著:

  1、耐磨、耐腐蚀、热绝缘好,满足多数环境下的战斗需求,寿命也有明显增加,同时避免了高温的枪膛对和使用者的伤害;

  95式自动步枪中除承力部件以及运动部件为金属,其余地方包括弹夹均为工程塑料,外表面有X光无法穿过的涂层,避免了之前猜测不法分子藏匿无法安检出的问题。除95自动步枪外,92式手枪的握把,05式微型冲锋枪的外壳均为工程塑料制作。

  自从工程塑料在枪械上应用后,枪械的轻量化得到空前进步,掀起了一场新的军事革命,各国先后换装了广泛应用工程塑料的枪械,在提高武器轻量化、功能化和高性能化的同时,对下一代新型武器的研发与设计也有着全面而深刻的影响。

  考虑到目前装备的枪械所使用的子弹为金属子弹,在未来会给携行士兵增加一定的重量,继而影响携带其他装备,以及单兵的机动速度。如何在子弹和枪械重量上做文章,慢慢的变成了了众多国家急需解决的问题。比如美国,早先提出了“轻量化武器技术(LSAT)”计划。该计划涵盖范围十分广泛,比如看上去更像塑料子弹的研制复合材料子弹(弹壳采用复合材料),该技术目前十分成熟。

  美国GLOCK公司注塑手枪在美国已确定进入民用市场,在美国普及率非常高,目前也有使用聚合物外壳的PCA弹,PCA弹拥有非常良好的热绝缘性,避免枪弹自燃和弹出的高温弹壳烫伤使用者的可能,但由于支持有限,并未得到大范围使用。

  True velocity公司也已展出了他们的一系列塑料壳弹,并声称他们为美军NGSW(下一代班组武器)项目开发的6.8mm塑壳弹已确定进入了SAAMI标准。塑料的热绝缘性使弹壳子弹显著减少了枪口闪光特征,能够正常的使用更少的火药。

  工程塑料在枪械上应用方面优势显著,但并不意味着毫无缺陷,在成为强势主流材料的过程中,也暴露出了一系列缺陷。例如,中国第一次大面积使用工程塑料的95式步枪,在使用的过程中会出现摩擦后发白、受潮后发霉或防护油浸泡变形等状况,是因为在工程塑料改性能力差和增强纤维含量过多,及结构应力不均等,由于长时间的摩擦,导致纤维外露,出现磨毛发白现象。

  为了解决以上问题,使得枪械上的塑料构件能在较苛刻的化学、物理环境中经常使用,对工程塑料进行改性以及制备工程塑料复合材料是最常见的方法,也是当前技术进步的主要方向。通过不断尝试,改性技术得以进步,使工程塑料在各方面的性能迎合枪械设计的基本要求,使其在枪械的应用更加可靠。

  未来战争中,单兵部队的作用将会逐渐减小,在国际战争中战略型武装将起到决定胜负的作用,目前世界主流坦克重量为50-75吨,运输难度和速度都会收到极大限制,2017年由英国维克斯研发,通过电动机驱动,重量相较普通坦克有很明显的优势,可以由直升机快速运往战场,且能更加有效地规避雷达的探测,在战争中夺取先机。

  目前在搜救以及侦察等多个领域塑料履带的应用相当广泛,相比较传统履带,塑料坦克链有更好的摩擦力和耐侵蚀的能力,在特定环境下有更好的表现效果。

  在战场中速度快的一方往往可以掌握战局的主导权,飞行装备一直是各国军事重要发展趋势,除战斗机和导弹外,无人机等设备在当今战争中也会起到关键作用,战斗机为了能够更好的保证在高空中保持良好的机动性以及保护飞行员的生命,运用塑料尚有一定局限性,目前仅有俄国疑似正在研发使用塑料机身的战斗机,且为了进一步“隐形”使用方形的导弹。

  现今的技术更多使用塑料为主要材质的是无人机,用于侦察或者传送物资,由于体积小且多为高强度塑料或者新型材料如碳纤维,很难被雷达发现,可以在任何地形进行飞行作业,拥有非常良好的隐蔽性和机动性。

  在军事训练中有必要进行实战演练,一枚导弹通常有控制管理系统、发动机装置和弹体等组成。造价较为昂贵,在平时的小规模军事演习中多为测试军队配合能力,一枚真实的机载导弹造价动辄几十万,为减少不必要的军事费用,塑料导弹成为完美的替代品,只需推进系统便可达到相同的演戏效果,且可多次使用。

  军事高技术的发展要求材料不再是单一的结构材料,在这种条件下,军用复合材料应运而生。先进的复合材料具有高强度、高模量、耐烧蚀、抗侵蚀、抗核、抗粒子云、透波、吸波、隐身、抗高速撞击等一系列优点,是国防工业发展中最重要的一类工程材料,其中就包括了树脂基(塑料)复合材料等。高性能聚合物基复合材料在航空航天工业的用量占其全部用量的80%。

  由于碳纤维具有高比强度、比模量、低热线胀系数和高导热性等独特性能,因而由其增强的复合材料用作航空航天结构材料,减重效果十分显著,显示出无可比拟的巨大应用潜力。

  例如,碳纤维增强树脂基复合材料用做航天飞机舱门、机械臂和能承受压力的容器等,此外,还将其在火箭与导弹的减重、飞机的主承力结构,在雷达波隐身材料方面,除涂层外,复合材料作为结构隐身材料正日益引起人们的关注,主要为碳纤维增强热固性树脂基复合材料(如C/EP、C/PI或C/BMI)和热塑性树脂基复合材料(C/PEEK,C/PPS),目前已得到了某些应用。在21世纪,军用复合材料的发展趋势是低成本、高性能、多功能和智能化。