国外轻质结构材料在国防工业中的应用

分析国外轻质结构材料铝合金、钛合金及镁合金的研究现状,重点探讨这几种主流轻质结构材料在国外航空航天、武器装备及舰船上的应用,并例举3种轻质结构材料在各国军事装备上的应用情况,同时还对国防行业中轻质结构材料的发展趋势进行了探讨,指出通过国防工业选材特点,分析未来武器装备材料的发展趋势。     

航天系统中复合材料应用的新进展

从火箭发射的经济性、尤其是希望将来把质量大的卫星送入轨道来考虑,大幅度增加现有运载火箭的发射能力是必要的。改进发动机,研制完整的火箭上面级,使用高效纤维增强塑料(FCM)能大幅度提高发射能力。本文通过对欧洲运载火箭阿里安1、3和4的性能计算,说明了火箭结构质量对转移轨道有效载荷能力的影响,提出了这几种火箭结构中可以首先用FCM结构替换的部分,并且第一次给出了复合材料结构的质量估算。作为FCM结构替换的一个例子,本文提供了阿里安1第二级的中间级结构,介绍了强度分布和精密缠绕生产的工艺过程,并与常规金属结构进行了比较。本文提供的结构方案建立在夹层结构壳体的基础之上,这种夹层结构由带有桁条或圆形肋的二层蒙皮所组成。该方案适应性强,而且使得采用这种结构设计来实现局部的力传递或开口成为可能。研制出用碳纤维增强塑料(CFRP)制作成的拉/压杆并通过了在航空和航天中应用的鉴定。考虑到载荷的传递,在CFRP管和铝联接端头间采用了拉/压均可靠的联接。与常规装配式铝杆相比,CFRP管可减轻质量约50%。