美国海军复合材料

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1、1.3海军用复合材料的应用和研发根据1988年美国海军的一份预研报告，许多年来，军队实际上一玄在使用复合材料，并且增加了许多科研项目來进一步探索复合材料的应用⑴1]01946年，海军提供了两份合同來发展28ft长的层合塑料建造的交通艇。Winner_E业公司使用的是袋子成烈技术(BagMoldingMethod),Marco化学品公司使用的是注入成型方法。海军使用的是第二种方法，但是很少获得成功。直到1950年，海军签订了使用手工铺设生产的合同，才基本取得成功。在1955-1962年间，海军用夹层模具技术生产了32艘33-55ft长的船，但这种技术在后来被证明是不经济

2、的，并H•结构上不能令人满意⑴旳。在20世纪60年代，海军主导了一系列纤维增强塑料扫雷艇的可行性研究。在1969年，位于WI的Peterson公司在Sturgeon湾完成了34ft长的船体屮部测试区域的设计与建造，在这次实践中，研发了一整套设计方法和工艺流程。虽然人们作出了极人的努力，但是关于建造中的经济性和材料性能问题却无法回答⑴绚。1.3.1潜艇在冷战时期，海军有一个攻击型潜艇研究和发展计划，包括研究复合材料在潜艇内部和外部的应用。在上述两种环境中，对复合材料皆有一•整套独一无二的性能衡准要求，并且这些衡准经常达到了复介材料设计和制造的极限水平。因此潜艇复合材料的

3、设计标准极其严格，可媲羌美国最优秀的飞机生产商的标准。如果按照生产飞机的标准来制造水面船舶，这显然是不经济的。在潜艇上的应用各种各样的潜艇结构都是复合材料制作而成的，包括核潜艇上的潜望镜导流罩，战斗潜艇的艇艄i声呐导流罩。另外，用于三叉戟级潜艇压载舱的纤维缠绕空气瓶已经被论证了。无人驾驶深潜器非常依赖复合材料作为结构和浮力材料。通常，复合泡沫塑料用作浮力材料,厚壁复合材料被用作压力壳。一艘可以在20000ft水深工作的无人驾驶深海深潜器采用石黑复合材料作为结构材料，并采用预浸料技术进行建造⑴現20世纪60年代早期，LunnIndustries就已经用纤维增强塑料材料制

4、作潜望镜导流罩。压热器固化的部件可以被精密加工到满足潜望镜轴承系统的紧密配介公差精度要求。这些导流罩均使用玻璃增强材料制成，最近改用环氧树脂替代聚酯作为基体树脂。两片导流罩通过金属的“工字梁”钏接形成潜望镜升降桅。RTM制逍商，位于Chester,PA的ARDC()现在正研究使用RTM整体制造导流罩的可能性。这样，I型梁和钏接部分就消除了。单向碳纤维会被加到层合材料上以增加结构的纵向刚度。WetSub号项目是海军另外一个使用复合材料的项II。它的复合材料构件已经被证明其可靠性超过15年。其升降机和舵都釆用合成泡沫为夹层，用玻璃纤维和聚酯作为外层。WetSub号的外壳、

5、舱口、昵部和固定的昵翅都是山复合材料做成的。海军的遥控潜水器和水雷搜索项H使用复合材料作为结构、外売和浮力应川。目前的遥控潜水器都是使用真空袋工艺，用金属模具建造复合材料外売和框架。MK46鱼雷的螺旋桨使用的是复合材料。模塑复合材料螺旋桨已经取代了铝铸螺旋桨。复合材料螺旋桨是由玻璃纤维增强聚酯树脂压缩模合制造而成的。浙的复合材料螺旋桨的优点包括重量轻、化学性质不活泼和更加良好的声学特性，而金属部件的消除明显减少了可被侦测性。这种变化己经为这个项目节省了大量的经费。潜艇发射导弹用的密封舱模块是山复合材料制成的。该密封舱的设计包括一个山石墨、纤维缠绕的夹层结构、金属蜂窝状

6、芯层和凯夫拉纤维增强。一些鱼雷项H正在研究使用复合材料建造外壳，包括纤堆缠绕的碳纤维复合材料的夹层结构，其屮外壳艄部采用合成泡沫为夹层，碳纤维增强的环氧树脂预浸料为表皮建造。测试结果显示，与传统的铝制头部壳体相比，重量和噪声都有所减少。由位于Annapolis的美国海军水面作战屮心的研究情况，以及StructuralComposites公司的实施情况来看，采用材料选择、方向性以及铺设的顺序登方法，使得复合材料的方向性机械阻尼特性的优化有极大的灵活性⑴U。潜艇研发项目虽然一些原型结构还无法在船舶屮应用，但美国海军水面作战中心Carderock分部的人量研究提高了人们对在

7、海洋环境中使用复合材料的认识。作为内部应用，为保证质量，最近公布的火灾中复合材料性能的军用标准给出了进行严格的测试和评佔过程的提纲。对于结构单元，追求潜艇部件的极限性能，对提高人们设计和分析能力起到了促进作用。先进项目研究部(AEPA)最近赞助的一个多年项目，用热塑性合成树脂建造T•甲板遮蔽部件。这个项目的目的是将这种高度专用的结构材料的价格从400美元/磅降到100美元/磅。从来白AEPA的JimKelly处得知，另外的研究目标还包括发展先进复合材料建造技术和嵌入式传感器技术。根据1990年美国国家科学院的报告“复合材料在受载船舶结构屮的便用”⑴均