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罗益锋:决胜陆海空的“幕后推手”

来源:科技日报 作者:华 凌 2017年03月22日 08:28
[导读] 

战略性新兴材料的出现和应用为国防安全提供了有力保障。有人称,将新材料注入到海、陆、空的军队装备之中,如同“幕后推手”刷新了战争规则。那么,它们是如何“亮大招”的呢?就相关话题,科技日报记者近日专访了全国特种合成纤维信息中心主任、北京新材料技术协会名誉会长、国家级有突出贡献专家罗益锋。

陆军:轻装蓄载超强战斗力

“地面部队车辆轻量化、远程化和节能,以及综合运载能力等,是陆军为之努力提升的目标。”罗益锋首先指出。

他说,不同的运载对象,将采用不同的新材料。对于运送部队来说,车辆的轻量化、安全性和隐蔽性至关重要;对于运载战略导弹等庞大的武器系统而言,要求运载工具的平台除了具有足够的运载能力外,还要有抗冲击、耐高低温、阻燃和隐身等特性。其轮胎可采用芳纶等作为骨架材料,取代通用的钢丝胎。

同时,可采用中国独有的发明专利“中空微纳米陶瓷粉体”掺入轮胎的橡胶中,全面提升轮胎的抗冲击、耐磨、阻燃和耐高低温等特性,而且可进一步实现轻量化和降低成本。

对军用车辆来说,提高安全性和延长续驶距离相当关键。未来的军车可采用新型动力电池,如媒体报道的石墨烯电池,在研发阶段就可实现充电8—10分钟,可跑1000公里;还有固体钒动力电池,车辆跑1000公里,这种电池体积只有78立升,质量仅176公斤左右,而采用现在最先进的锂离子电池达到同样的里程,体积需要1340立升,且质量为1080公斤,而且更换钒粉的时间只需三五分钟,就可以继续行驶。这对部队战车的现代化至关重要。

罗益锋强调,有一种超高性能碳纤维,其强度和模量比T1000碳纤维提高10倍,改变了过去碳纤维的脆性缺点,当其复合材料用作坦克和装甲车的结构材料时,防穿甲弹能力可提高6倍。

海军:潜艇变身静隐“黑鱼”

为应对日益复杂的濒海作战环境,许多军事强国不断强化材料的综合性能,以提升舰船、潜艇的作战和防御能力。

罗益锋介绍,目前航母正向大型化方向发展,如美国新一代10万吨级福特号航母,大量使用各种新材料、新型武器装备和电子系统。它可装载更多的舰载机,因此其夹板和船体需采用特种钢材、复合钢板等新材料,达到防弹、抗冲击、阻燃、耐高低温和耐磨等综合要求。

对潜艇而言,所用结构材料,既要耐深海的水压,又要防海底声呐、鱼雷、水雷及反潜武器的攻击,又要尽可能轻量化、节能。因此,美国的先进试验潜艇在特种钢制艇身的表面,先缠绕轻量而又防弹的超高分子量聚乙烯纤维预浸料,再用碳纤维缠绕包裹。

为了让潜艇能长期潜伏海底,其动力系统都使用核动力,那么,其发动机叶片和壳体要求耐高温、抗辐射的碳化硅纤维等复合材料。士兵的军服也需要防辐射的面料。

而为了不被雷达反射和探测到,潜艇就得如同一条安静又隐蔽的“黑鱼”,这需要采用特殊的隐身涂层。我国研究人员成功研发了一种类似变色龙的陶瓷型材料,能够巧妙地处理与之发生接触的声波。这就意味着,负责分析潜艇声波图的声呐操作员,会误以为目标潜艇是一条鲨鱼,或是庞大的鱼群,甚至是友方潜艇。

为了提高军船耐海水腐蚀,航母、舰队及潜艇都须采用重防腐涂料。若采用添加石墨烯、碳纳米管及纳米氧化锆等涂料,造价昂贵,而选择中空微纳米陶瓷粉体也可达到上述目的,因为其自身可耐高温达1500℃,耐低温和保温性也良好。当两只船相遇擦边时,耐划伤性优良。更重要的是,这种涂料可以避免船体附着贝壳类等海上生物。

空军:战斗机隐身防弹样样行

“现在的空军,作为性能优良的战斗机、歼击机,要兼备攻击型和防御性。在空中格斗,上下翻滚,要做到机动性强、轻量化、远程化,还要具有隐身、防弹和屏蔽电磁波的性能。”罗益锋说。

他说,为了达此目的,军用飞机上采用的碳纤维复合材料越来越多,例如,美国的F16、F12、F35这些数字代表碳纤维复合材料在军机身上所占的大体比例,碳纤维用量越大,就越轻质高强,可实现远程化、机动化和节能等。军用无人机、侦察机等也是采用碳纤维复合材料。并且,动力系统的发动机周边要采用耐高温氧化性的碳化硅纤维复合材料,而它的喷气口需用耐高温烧蚀材料。

与此同时,其机身外表为达到隐身目的,采用超材料或特殊的吸波及透波涂料。

他指出,在信息化战争条件下,为防止敌方破坏卫星指挥系统,可在距离地面20万—40万米高的平流层,用“空中飞龙”或飞艇代替卫星进行数据传输、卫星定位、侦察等,在作战情况下,还可携带武器攻击敌方的军事设施,而在和平时期,可以定点投放救灾物资。当然,对它的膜材料要求非常高,首先要气密性好,防止里面比空气还轻的氦气散逸。其次要耐高低温差,从白天50℃到晚上-60℃,其热膨胀系数要非常小,而其骨架采取碳纤维复合材料,确保这些飞艇有足够的驻空时间和携带足够多的仪器装备,而且,可通过遥控返回地面。

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[责任编辑:xiangzheng]
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