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式自动和装甲战车也开始有应用,未来在武器装备上应用会不断创新,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,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,为了减少武器重量和节约木材,中国从60年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、63式自动均使用玻璃钢制成,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。
我队主流制式武器为95式自动,火力强劲外形美观,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式自动中除承力部件以及运动部件为金属,其余地方包括均为工程塑料,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自动外,92式的握把,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,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为金属,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。如何在和枪械重量上做文章,已经成为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的研制复合材料(弹壳采用复合材料),该技术目前十分成熟。
美国GLOCK公司注塑在美国已经进入民用市场,在美国普及率非常高,目前也有使用聚合物外壳的PCA弹,PCA弹具有良好的热绝缘性,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塑壳弹已经进入了SAAMI标准。塑料的热绝缘性使弹壳显著减少了枪口闪光特征,可以使用更少的火药。
工程塑料在枪械上应用方面优势显著,但并不代表毫无缺陷,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,在使用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,这是因为在工程塑料改性能力差和增强纤维含量过多,以及结构应力不均等,由于长时间的摩擦,导致纤维外露,出现磨毛发白现象。
为了解决上述问题,使得枪械上的塑料构件能在较苛刻的化学、物理环境中长期使用,对工程塑料进行改性以及制备工程塑料复合材料是最为常见的方法,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非常明显的优势,可以由直升机快速运往战场,且可以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腐蚀能力,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,飞行装备一直是各事重要发展方向,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,具有良好的隐蔽性和机动性。
在军事训练中需要进行实战演练,一枚导弹通常有控制系统、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,为了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、低热膨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、机械臂和压力容器等,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),目前已经得到了某些应用。在21世纪,军用复合材料的发展方向是低成本、高性能、多功能和智能化。