复合材料结构修补策略| “朝闻道”知识分享大赛

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这是我参加朝闻道知识分享大赛的第8篇文章

防弹机理在装甲轻量化是坦克装甲车辆现代化 发展的基本要求，其中轻型复合装甲的研究备受关注。 高性能纤维复合材料作为抗弹装甲的优廉选择，制造简 单且防护性能较高。多层复合材料相比单一金属防弹 材料，其防弹机理在于，不同介质层层叠加，有效消散和吸收弹丸冲击波，最终将冲击能量降至零。使用抗弹陶瓷材料作为面板，金属材料作为背板，夹层采用复材料形成的三明治装甲复合材料，其特点包括高硬度、 高防弹性能和低密度。修复复合装甲损伤时，通常会通 过用完好的结构代替受损部位的陶瓷面板来进行维修。 夹层的复合材料结构主要包括层合板和复合材料蜂窝 夹芯结构。对复合材料蜂窝夹芯结构的维修分为层合 板面板修理和芯材修理两个部分，层合板通常采用挖补 修补工艺，而芯材的修理则主要是将完好的蜂窝芯材替 换受损部位。金属背板的修补方法除了传统的金属修 复方式外，还可以采用复合材料修复方式。  车辆装备战场抢修特点及要求车辆装备战场抢修对保持车辆装备的技术状态以 及恢复使用功能具有重要的意义，同时对增强部队的战 斗力也具有明显的效能。车辆装备战场环境抢修特点有以下几个方面。①战场环境严酷，抢修难度大。在信息化背景下，使车辆装备的战损程度更加严重，车辆装备战场抢修任务更加艰巨，维修数量大幅增加；②战斗频率快，需要及时地进行抢修。现代战场的战争，战争 节奏更快，维修时间又十分紧迫，因此要求维修人员能 够在短时间内迅速做出反应，对车辆装备进行快速、及
时地进行维修；③车辆装备战场抢修面临新技术挑战。车辆装备的战场抢修正在面临着新技术的挑战，维修已 成为赢得局部战争的关键支撑，因此，必须更好地满足 未来战场维修的需求，率先建立起技术和战术之间的有 效衔接。
5.2    战场环境车辆装备复合材料修补技术应用的优势
①具有良好的可设计性，设计自由度大，可最大限 度地发挥修补材料的优势和效能；②修理时间短，修复 材料易于存储，修复工具少；③修理效率高，具有较长 的使用寿命和较大的破坏安全性；④修理时无需明火， 成形性好，修理更加安全；⑤对修理人员操作技术和水平要求较低，修复后可靠性更高，人力资源成本更为经济；⑥修复后结构增重，不为战场环境的车辆装备轻量机动增加负担。

   战场环境车辆装备复合材料修补技术应用的可行性战场损伤是战场车辆装备的主要破坏方式，具有独特的修理时间要求、标准和环境条件。因此，必须对车 辆装备在战场上受到的损伤模式以及对其执行作战任务的影响进行单独分析[8]。复合材料结构高效修补技术已成为发达国家快速修复的重点。新型胶粘剂在常温 下固化，修复部位的静强度和疲劳强度均优于铆接。快 速光敏固化补片可直接贴补破损孔洞，固化时间短，固化后剪切强度高，可用于现场应急修复[9]。此外，补片修补技术也广泛应用于装备金属结构的修理工作，由此表 明，补片技术已初步适应野战环境。随着复合材料补片 修补技术的不断完善，将逐步解决野战恶劣环境的适应 性问题，提高战场抢修的实际应用程度。
车辆装备复合材料结构高效修补技术的研究对提 升我军车辆装备的维修保障能力具有重要意义。通 过深入探索复合材料结构的先进维修方法和技术，能 为战场抢修提供强有力的技术支持。未来，随着复合 材料在车辆装备中的广泛应用，其修补技术将成为保障 装备完好性和战斗力的关键因素。因此，应加快推动 复合材料修补技术的创新发展，以适应复杂多变的战 场环境需求。

现代战争中，随着科技发展和军队战斗力标准的提 升，对我军武器装备的发展提出更高的要求。将复合材 料用于车辆装备，能够大幅度地减轻车辆质量，是解决 车辆装备轻量化与强防护矛盾的关键材料技术。车辆 装备在服役期间，不可避免地会产生一些损伤，若不及 时修补，则只能将其降级甚至报废，避免成为安全隐患。 而随着车辆装备技术含量和复杂程度的提升，迫切需要 探索先进的维修方法和技术，以提高维修效率、减轻部 队维修保障压力。
2 车辆装备复合材料结构修补技术现状纤维增强树脂基复合材料因其优异特性而广泛应用于各种常规武器装备。20世纪70年代初期，美国、英国、德国等国家开始重视复合材料结构维修工作，尤其 对修补技术进行了大量研究并采取了保密措施。我国
最早报道了对TU-145复合材料雷达罩损伤的修复情况。随着对复合材料的深入研究，越来越多新型复合材料被应用于军用车辆制造中，但也暴露出一些问题：
①复合材料车辆装备的结构设计和制造技术已相对成 熟，但相关修理研究却较为匮乏； ②我国对复合材料结
构修复技术的研究主要集中在飞机领域，且多处于实验 室阶段，对军用车辆复合材料结构的修补技术研究相对
滞后，存在空白；③对复合材料结构车辆装备的修理，目前还没有在实际结构上得到应用，缺乏可实用的复合材 料修补结构强度分析、优化设计和状态评估等方法车辆装备复合材料结构修补更缺乏相关的规范和标准；④在新型复合材料结构设计和维修层面，缺乏对车辆装备先进复合材料结构修补技术的战场抢修可行性研究， 目前也并未有公开文献报道，针对如何有效地解决战场 环境车辆装备复合材料结构的维修保障问题需要进一 步展开研究。