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一、復(fù)合材料在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

　　軍用新材料是軍用高技術(shù)的基礎(chǔ)，誰能更快地開發(fā)和應(yīng)用具有特定性能的新材料，誰就擁有最強(qiáng)大的技術(shù)潛力。因此世界各國軍事部門都把軍用新材料的研究開發(fā)放在特殊的地位，各國的軍用高技術(shù)計劃無不以新材料作為其重要的內(nèi)容之一。

　　當(dāng)前新材料的發(fā)展重點是具有優(yōu)異性能的結(jié)構(gòu)材料和具有特殊功能的功能材料。結(jié)構(gòu)材料包括金屬材料和復(fù)合材料。先進(jìn)復(fù)合材料是結(jié)構(gòu)材料的主要發(fā)展方向。這種材料的特點是強(qiáng)度大、比重小、具有良好的氣動彈性性能，并且能大批量生產(chǎn)。因復(fù)合材料具有可設(shè)計性的特點，已成為軍事工業(yè)的一支主力軍，復(fù)合材料技術(shù)是發(fā)展高技術(shù)武器的物質(zhì)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代精良武器裝備的關(guān)鍵。先進(jìn)復(fù)合材料已成功地應(yīng)用在F-16、F-18、“幻影”2000等軍用飛機(jī)、“民兵”、“三叉戟”、“株儒”等戰(zhàn)略導(dǎo)彈，以及M-l、T-72、“豹”-Ⅱ等坦克上，并取得了良好的效果。

　　功能復(fù)合材料是指除力學(xué)性能以外還提供其他物理性能并包括化學(xué)和生物性能的復(fù)合材料。功能復(fù)合材料將具有電、聲、光、熱、磁特性的材料，按不同的應(yīng)用進(jìn)行組合匹配，得到不僅保持原有特性，還產(chǎn)生一些新特性或具有比原來更優(yōu)越特性的材料。現(xiàn)代化高技術(shù)常規(guī)戰(zhàn)爭極大地提高了武器的對抗性、精確性，未來的智能武器、隱形武器、電子戰(zhàn)武器、激光武器以及新概念軟殺傷武器等的設(shè)防、跟蹤，使功能材料成為關(guān)鍵技術(shù)。目前，功能復(fù)合材料涉及面寬，下面就軍事領(lǐng)域較常用的功能復(fù)合材料做一簡單介紹。

二、隱身材料

　　隱身材料是實現(xiàn)武器隱身的物質(zhì)基礎(chǔ)。武器裝備如飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈等使用隱身材料后，可大大減少自身的信號特征，提高生存能力。聲隱身材料包括消聲材料、隔聲材料、吸聲材料及消聲、隔聲、吸聲的復(fù)合體，主要用于新一代潛艇。雷達(dá)隱身材料能吸收雷達(dá)波，使反射波減弱甚至不反射雷達(dá)波，從而達(dá)到隱身的目的。

　　另外，一些由硅、碳、硼、玻璃纖維，以及某些陶瓷與有機(jī)聚合物構(gòu)成的復(fù)合材料，有很高的機(jī)械強(qiáng)度，可用于制作部分結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)蒙皮、雷達(dá)天線罩等，同時又具有隱身功能。紅外隱身材料主要用于車輛、艦艇、軍用飛機(jī)及其他軍用設(shè)施，使這些裝備和設(shè)施的紅外輻射與背景基本達(dá)到一致，敵人的紅外探測器難以分辨。用鋁粉及含有二價鐵離子的材料作為填充料，加到能透過紅外線的粘結(jié)劑中，可構(gòu)成紅外隱身涂料。

　　可見光隱身材料通常由鋁粉、多金屬氧化物粉和有機(jī)物復(fù)合而成，或由摻雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，可形成與背景顏色相匹配的迷彩圖案，滿足可見光隱身的要求。激光隱身材料用來對抗激光制導(dǎo)武器、激光雷達(dá)和激光測距機(jī)，要求這些材料對激光的反射率低可吸收率高。對隱身材料來說，對某種探測手段的隱身性能好，往往對另一種探測手段的隱身性能就不好，即隱身材料的相容性問題。為解決這一問題，研制了兼容型隱身材料，如雷達(dá)波、紅外兼容隱身材料，紅外、激光兼容隱身材料，雷達(dá)波、紅外、激光等多種兼容的隱身材料，這是當(dāng)前隱身材料的發(fā)展方向。

　　應(yīng)用于隱身的現(xiàn)代隱身技術(shù)，除了熱紅外線和自身電磁隱身外，主要使用新型吸收波材料，即在飛機(jī)表面涂抹能大量吸收雷達(dá)波的新型介質(zhì)材料，將雷達(dá)電磁波吸收，使雷達(dá)無法發(fā)現(xiàn)，納米復(fù)合材料是隱身吸波材料研究的重要方向。為應(yīng)付不同雷達(dá)的不同工作方式，現(xiàn)在的隱身飛機(jī)已經(jīng)開始有選擇地使用吸收材料。

　　目前，美、英等國正進(jìn)行主動抵消技術(shù)的研究，即利用吸收材料先吸收大部分雷達(dá)波，剩下的少量的反射波再利用主動抵消技術(shù)將其全部抵消，雷達(dá)就會完全失去作用。美國的F-7戰(zhàn)斗機(jī)采用6種吸波材料，機(jī)身機(jī)翼和V型垂尾外表面貼吸波薄板或鐵氧體復(fù)合涂層，起到很好的隱身效果，在1991年的海灣戰(zhàn)爭中出動1000多架次而無一受損，在國際上引起了極大的反響，可見隱身材料在高技術(shù)戰(zhàn)爭中的地位。

　　隱形材料可以吸收大量的雷達(dá)波信號，從而達(dá)到防探測的目的。它可以涂復(fù)在飛行器外表上，也可作為飛行器的蒙皮構(gòu)件。好的吸波材料可以吸收雷達(dá)波99％以上的能量。海灣戰(zhàn)爭中使用的F-L17A隱形飛機(jī)，除了具有良好的隱形外形和進(jìn)氣道設(shè)計外，主要是涂復(fù)了良好吸波材料。美國最新研制的新一代戰(zhàn)斗機(jī)F-22，也大量采用丁吸波材料，因而具有良好的隱形性能。

三、智能材料

　　智能材料是把傳感器、致動器、光電器件和微型處理機(jī)等埋在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，具有感知周圍環(huán)境變化，針對這種變化具有自診斷功能、自適應(yīng)功能、自修復(fù)自愈合功能，且具有自決策功能的復(fù)合材料。智能材料成為當(dāng)前研究的新熱點。飛機(jī)上采用的智能結(jié)構(gòu)是由各種智能材料制成的傳感元件、處理元件和驅(qū)動元件組成的，而這3個組成部分相當(dāng)于人的神經(jīng)、大腦和肌肉。

　　格魯曼公司將光導(dǎo)纖維埋人樹脂基復(fù)合材料制成機(jī)翼以提高飛機(jī)效率，這些光導(dǎo)纖維能像神經(jīng)那樣感知機(jī)翼上因氣候條件變化而引起的壓力變化，根據(jù)光傳輸信號進(jìn)行處理后發(fā)出指令，通過驅(qū)動元件驅(qū)動機(jī)翼前緣和后線自行彎曲。驅(qū)動可通過電流由壓電陶瓷變形來實現(xiàn)，也可通過磁場由磁致伸縮材料變形來實現(xiàn)，或通過加熱由形狀記憶合金發(fā)生位移來實現(xiàn)，還可應(yīng)用于無人飛機(jī)上 。在磁致伸縮材料中，鐵稀土合金具有最大的磁致伸縮效應(yīng)。智能材料壓電陶瓷制成的傳感器和驅(qū)動器可解決機(jī)翼和尾翼的顫振問題，例如F/A—JSE/F垂尾的振動試驗表明，振動減少了80%。

　　智能材料還將在其他領(lǐng)域發(fā)揮它的聰明才智，例如美國正在制造一種小型智能炸彈?？墒挂患苤匦娃Z炸機(jī)同時精確攻擊數(shù)百個獨立目標(biāo)，還準(zhǔn)備給這種炸彈裝上智能引信，巧妙地做到“不見目標(biāo)不拉弦”。在地面作戰(zhàn)中，若要使坦克不被擊中，除提高機(jī)動性能外。更重要的是發(fā)展“主動裝甲”，即能預(yù)先識別目標(biāo)。并利用誘餌觸發(fā)和物理摧毀方法，破壞來襲兵器的由復(fù)合材料制成的合成系統(tǒng)，即在復(fù)合裝甲中引入敏感、傳感、微電子等材料和技術(shù)而構(gòu)成的多功能智能材料系統(tǒng)。將新的控爆材料，輕質(zhì)多孔隔熱、隔音、防火與防沖擊材料用于坦克裝甲車輛，就可以保證這些車輛中彈后能繼續(xù)戰(zhàn)斗?？傊?，智能材料雖然尚處于早期開發(fā)階段，但正孕育著新的突破和大的發(fā)展。設(shè)計和合成智能材料需要解決許多關(guān)鍵技術(shù)問題，智能材料這一復(fù)雜體系的材料復(fù)合應(yīng)能仿照生物模型，確保在設(shè)計的結(jié)構(gòu)層次上將多種功能集于一體，建立起傳感、驅(qū)動和控制網(wǎng)絡(luò)，通過建立數(shù)學(xué)或力學(xué)模型，進(jìn)一步優(yōu)化。

四、軍用復(fù)合材料的可設(shè)計性

　　復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、火箭、人造衛(wèi)星和國防等各個領(lǐng)域。但復(fù)合材料的設(shè)計是一個復(fù)雜的系統(tǒng)性問題，它涉及環(huán)境載荷、設(shè)計要求、材料選材、成型方法及工藝過程、力學(xué)分析、檢驗測試、維護(hù)與修補(bǔ)、安全性、可靠性及成本等諸多因素。

　　對于飛機(jī)、火箭等軍用材料減輕結(jié)構(gòu)重量、提高有效載荷是設(shè)計者追求的永恒主題。材料的設(shè)計應(yīng)從最大限度的安全性、可靠性出發(fā)來考慮經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)，同時材料的選擇應(yīng)該滿足復(fù)合材料設(shè)計中所提出的要求，符合軍事工業(yè)領(lǐng)域的規(guī)范和要求；在設(shè)計軍用復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)時，必須進(jìn)行系統(tǒng)的實驗工作，了解并掌握復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)在靜載荷、動載荷、疲勞載荷及沖擊載荷作用下，在室溫、高溫、低溫、濕熱、輻射和腐蝕等不同使用環(huán)境下的各種重要性能數(shù)據(jù)，為軍用復(fù)合材料的設(shè)計提供科學(xué)的依據(jù)。

　　在兵器高技術(shù)的迅速發(fā)展過程中，先進(jìn)軍用復(fù)合材料是國際兵器高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，應(yīng)是多種學(xué)科的綜合，復(fù)合材料整體化、優(yōu)選化、智能化是未來高技術(shù)兵器發(fā)展的必然趨勢。軍用復(fù)合材料正向著低成本、高性能、多功能和智能化方向發(fā)展，在未來的軍事高技術(shù)領(lǐng)域有著舉足輕重的地位，并具有十分良好的產(chǎn)業(yè)化前景。

　　(轉(zhuǎn)自：中國復(fù)合材料學(xué)會)