近几年，各国在对坦克装甲车辆进行深入研究的过程中，逐渐向坦克装甲车辆轻量化发展。复合材料在实际应用中，能够有效降低塔克装甲车辆自身质量，完善坦克装甲车辆性能，有效降低坦克装甲车成本。特别是近几年，坦克装甲车数量及类型显著增加。复合材料在坦克装甲车辆上的应用，使坦克装甲车辆与传统坦克装甲车辆相比质量降低1/3左右，发动机体积有效减少。复合材料在坦克装甲车辆上应用取得了显著研究成果，这也表示复合材料在坦克装甲车辆轻量化发展中已奠定坚实基础。
1 坦克装甲车辆发展现状
在现代战争中，坦克装甲车辆不仅具有良好抗弹性，性能优越，同时坦克装甲车辆逐渐向轻量化发展，有效提高了坦克装甲车辆的灵活机动性。为了满足现代战争对坦克装甲车辆的实际要求，研究人员逐渐对坦克装甲车辆进行改造。为了降低坦克装甲车辆生产成本，复合材料逐渐在坦克装甲车辆中得以应用。按照坦克装甲车辆发展实际情况，坦克装甲车辆逐渐向智能化、轻量化、大破坏力方向发展，特别是轻量化已经成为坦克装甲车辆发展必然趋势。这也就表示复合材料在坦克装甲车辆上应用，具有良好发展前景。
2 常见的复合材料及其发展
铝合金复合材料是目前国际上常用语坦克装甲车辆的应用型复合材料，与其他类型的复合材料相比，铝合金原材料来源丰富，制备工艺简单，有更强的坚固性和耐腐蚀性，受到各国军事工业的推崇。
本文在对铝合金材料进行研究的过程中，发现自1960年代以来，世界各国所生产的坦克装甲车辆，大部分都采用铝合金复合材料，但是具体的材料合金方式却表现得颇有不同。最早应用铝合金符合材料的是1959年的美国，美国在其军工试制的5083以及5456两种抗弹测试后表示铝合金复合材料符合军用标准，并将其纳入M113装甲车的生产材料当中。作为第一代装甲材料，铝合金的主要合金构成为镁铝锰合金。这种合金方式能够通过冷轧来提升强度，但是由于其无法进行热处理强化，使其在面对小口径弹丸和穿甲弹时效果极差，被迅速淘汰。取而代之的是新型的铝锌锰合金，这种合金最早应用于布雷德利步战车中，该合金通过轧制、锻造、挤压等生产工艺提高强度，同时简化了制造工艺。在20世纪60年代末至20世纪70年代初，英国、美国的装甲车辆都采用这种合金。
随着工业的发展，铝锌锰合金取得了重大突破，其所采用的铝合金板焊接炮塔的工艺被多国采用，并于1980年代初引入我国，7A25系铝合金复合材料成为我国装甲车制造的重要材料。但是由于其耐侵蚀能力较弱，最终也退出了历史舞台。与此同时，各种新型的复合材料涌现出来，复合型的轻量化非金属材料成为现代及以后的坦克装甲车辆应用材料。
3 轻量化非金属材料
复合材料在坦克装甲车辆上的应用具有十分显著的优势，例如降低坦克装甲车辆生产成本、提高坦克装甲车辆强度、降低坦克装甲车辆密度等。树脂基复合材料所具有的密度大约控制在2.0g/cm3，合金钢密度大约控制在1/6左右，工程塑料密度大约控制在1.2g/cm3左右。由此可知，坦克装甲车辆体积在相同情况下，应用复合材料质量要比应用钢件的低65%左右，比铝合金低40%左右，同时坦克装甲车辆成产成本大约减少了25%。正是由于复合材料在坦克装甲车上的应用具有十分显著的优势，所以对轻量化坦克装甲车辆进行研究具有重要意义，具有良好应用前景。坦克装甲车辆在未来发展过程中，需要增加复合材料应用数量。
4 复合材料在坦克装甲车辆上的应用研究进展
4.1 复合装甲
复合装甲结构主要分为三种类别，分别为夹层结构、蜂窝结构、模块或者是曲面体结构。在这三种类别复合装甲结构内，在面板上面都采取均质钢及高强度钢，在结构中间部位上采取抗弹陶瓷体，利用树脂基复合材料制造复合装甲。但是薄板装甲正常情况下由抗弹性陶瓷及复合材料交替制造形成，部分薄板装甲直接应用复合材料。
坦克装甲车辆在产生复合装甲之后，有效提高了坦克装甲车辆防护性能，为复合材料在坦克装甲车辆上的应用提供良好发展机遇。经过研究人员共同努力后，复合装甲有关技术越加成熟，目前已经成为较多类别及形式的复合装甲。
为了满足现代战争对坦克装甲车辆防护的实际需求，各国在复合装甲上加大了研究力度。复合材料在坦克装甲车辆上的应用，为提升坦克装甲车辆防护性能提供了有效手段。
4.2 车体
近几年，在各国军事领域研究中，坦克装甲车辆车体逐渐向轻量化、隐身化方向发展，美国及英国在坦克装甲车辆车体研发上面已经取得了显著成果。在对坦克装甲车辆车体研究中，美国及英国都选择了树脂基复合材料作为坦克装甲车辆车体主要材料，主要原因是由于树脂基复合材料在实际应用中能够有效降低雷达反射面积，同时降低坦克装甲车辆质量。根据有关不同调查统计，复合材料在坦克装甲车辆上应用之后，坦克装甲车辆体积大约降低了40%。
4.3 发动机
发动机作为坦克装甲车辆动力源头，发动机在长期高温状态下运行，运行条件十分严苛，这就需要发动机在具有运行功率情况下，扩大新型材料应用面积。各国军事在对发动机研究中，逐渐对高技术陶瓷发动机进行研究，希望能够有效提高发动机运行功利，利用树脂基复合材料及塑料材料，逐渐替代传统发动机金属制件，降低坦克装甲车辆质量及效率。
为了有效降低坦克装甲车辆重量，国外研究人员正在对动力传动机组结构进行简化。在对动力传动机组的分析研究中，法国首先在勒克莱尔坦克装甲车辆上进行了改进设计，研究人员在勒克莱尔坦克装甲车辆上面安装了全新动力传动机组，坦克装甲车辆车辆长度缩短了1m左右，车辆重量大约降低了3t左右。
4.4 零部件
为了有效满足现代战争对坦克装甲车辆需求，坦克装夹车辆需要在恶劣的战争环境内具有良好生存能力、持续作战，并且具有良好机动能力。各国军事逐渐应用复合材料及非金属材料替代传统金属材料，进而对塔克装甲车辆上面零部件进行制造，进一步降低坦克装甲车辆质量及体积。
各国研究人员在对复合材料替代金属零件分析研究中，开展了大量研究工作，尤其是美国、俄罗斯等。其中，美国最早开始对复合材料零部件进行分析研究，目前已经生产出各种形式的零部件。美国陆军在对坦克装甲车辆零部件分析研究中进行了22个实验，并且决定在2005年正式投入应用。复合材料在坦克装甲车辆零部件进行应用，坦克装甲车辆体积能够减少1.4t左右，坦克装甲车辆成本有效减少30%左右。
5 复合材料的加工方法
在复合材料的应用过程中，复合材料在坦克装甲车辆中的加工方法是复合材料能否实现效能的关键。本文将以工程陶瓷材料为例，对坦克装甲车辆的材料加工技术进行简述。
5.1 工程陶瓷钻孔
工程陶瓷作为重要的装甲复合材料具有极高的强度和耐受性，其中，氮化硅基陶瓷的抗弯程度能达到1300MPa，硬度达到2200HV，而抗压强度则接近5000MPa，因此对其进行钻孔加工时一般选用聚晶金刚石等超硬刀具材料。金刚石切削工具首先需要完成磨粒切削，通过细小的磨粒充当压头，引发材料的微裂纹和裂纹的扩展。最终利用金刚石切削工具转速的不断提升，实现针对工程陶瓷的钻孔。
5.2 蚀除加工
工程陶瓷材料的熔点和绝缘性极高，因此在进行蚀除加工时可以采用低频脉冲的方式来实现。通常来说，低频脉冲由于具有低电流幅值能够在工程陶瓷的表面产生电热效应，从而使材料表面发生熔化或气化，最终将固体成分抛除。在常见的技术手段中，工程师会采用UGEECM来实现电压力波的增加，从而将气膜在一定厚度上强迫出现规律变化。随后，通过电流的导入增大电火花，使放电的瞬时强度和放点概率得到电点的分布优化和提升，最终通过对液膜的压缩和泵吸，导致导电液膜拥有加工区条件，完成蚀除加工。在加工工艺当中，除了要具备瞬时火花和击穿爆炸力，还要具有陡峭的脉冲前沿以及合适的脉冲宽度，使峰值电流和峰值电压达到较高的水平，从而有利于电蚀产物的抛出、电解液进入，使放电所具有的稳定性得到充分提高，保障加工过程人员安全。
6 结论
简而言之，复合材料在坦克装甲车辆上的应用取得了显著成效，在结构件、零部件、发动机等关键零件制造等方面均有涉及。现阶段，复合材料在坦克装甲车辆上的应用能够有效推动坦克装甲车辆向轻量化及多功能化方向发展。坦克装甲车辆整体结构显著降低，体积减少，逐渐向全塑化趋势建设，复合材料在坦克装甲车辆上具有良好的应用前景。
参考文献
[1]李文超，董丽．从专利分析角度看碳纤维复合材料在轨道车辆上的应用[J]．中国发明与专利，2016，（3）.
[2]毛占稳，李炜，刘宇强．复合材料在电动车辆电池包中的应用及分析[J]．电源技术，2016，（5）.
[3]石小富，陈源．轻质复合防弹材料在车辆上的应用[J]．新技术新工艺，2017，（2）.
[4]张君智．复合材料在汽车包装设计上的应用探析[J]．中国包装工业，2016，（6）.
收稿日期：2017-11-09
作者简介：付华彪（1996-），男，陕西澄城人，陆军装甲兵学院学生，研究方向：车辆工程。
