[發(fā)明專利]用于彈道應用的夾層纖維復合材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180059991.5
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN103261832A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設計）人: M·S·維綸斯基;M·P·庫扎
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: F41H5/04
• 分類號: F41H5/04;B32B17/10;B32B17/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;張全信

技術領域

本公開內容一般而言涉及復合材料，并且更具體地，涉及使用纖維增強復合材料用于增強彈道(ballistic)性能。

發(fā)明背景

當前已知的透明鎧裝板(armor?panel)可由各種材料的層壓片組成，所述材料包括由玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷組成的外層或撞擊面(strike?face)。外層或撞擊面可配置用于接受來自拋射體的沖擊。在嘗試改進鎧裝板彈道性能時，制造商可將材料添加到撞擊面的背面。例如，在嘗試增壓撞擊面強度時，制造商可將材料比如玻璃的固體整體板或層添加到撞擊面的背面用作撞擊面的背襯。

遺憾地，由于撞擊面的玻璃和陶瓷材料相對高的密度以及作為撞擊面背襯添加的整體玻璃材料的相對高的密度，將整體材料層添加到撞擊面可能產(chǎn)生相對重的鎧裝板。此外，將整體材料添加到撞擊面可提供鎧裝板的彈道性能方面相對較小的改進。

制造商還可將一個或多個固體整體聚碳酸酯材料層添加到陶瓷撞擊面的背面以便改進鎧裝板的彈道性能。遺憾地，聚碳酸酯材料對于撞擊面的變形提供最小的抵抗。另外，將聚碳酸酯背襯添加到撞擊面可產(chǎn)生由于陶瓷撞擊面相對大的厚度而相對較重的鎧裝板，所述陶瓷撞擊面可被要求于提供有效的鎧裝板的彈道性能。

可見，本領域中對于結構比如以最小重量提供改進的彈道性能的鎧裝板存在需求。

發(fā)明內容

上述與鎧裝板相關的需求通過本公開內容具體地解決和緩解，本公開內容提供具有第一外層和一個或多個聚合物纖維復合材料層的結構。第一外層可用作撞擊面并且可由陶瓷和/或玻璃材料形成。一個或多個聚合物纖維復合材料層可安裝在第一外層的一側上并且可具有小于第一外層勁度的勁度。

還公開了透明鎧裝板，其可包括由陶瓷和/或玻璃材料組成的第一外層和安裝到第一外層的夾層硬化結構。硬化結構可包括被聚合物纖維復合材料層分開的中間層和第二外層。中間層可安裝到第一外層。聚合物纖維復合材料層可安裝到中間層并且可包括多條嵌入基體內的聚合物纖維。第二外層可安裝到聚合物纖維復合材料層與中間層相對的一側上。中間層和第二外層可分別具有小于聚合物纖維復合材料層厚度的厚度。另外，中間層和第二外層可分別具有高于聚合物纖維復合材料層的勁度。在實施方式中，第一外層、中間層、聚合物纖維復合材料層和第二外層可分別是基本上光學透明的。

還公開了制造結構的方法，其可包括由陶瓷和/或玻璃材料形成第一外層和由多條嵌入基體內的纖維形成聚合物纖維復合材料層的步驟。可對聚合物纖維復合材料層提供小于第一外層勁度的勁度。所述方法可包括將聚合物纖維復合材料層安裝到第一外層。

在進一步的實施方式中，公開了制造透明鎧裝板的方法。所述方法可包括由基本上光學透明的陶瓷和/或玻璃材料形成第一外層。所述方法可進一步包括形成基本上光學透明的硬化結構，其可安裝到第一外層。可通過由嵌入基體內的多條聚合物纖維形成聚合物纖維復合材料層而制造硬化結構。中間層可由玻璃層形成或者中間層可形成為高勁度復合材料層。所述方法可進一步包括由一個或多個玻璃層形成第二外層，或者形成第二外層作為高勁度復合材料層。中間層和第二外層可分別具有大于聚合物纖維復合材料層勁度的勁度。所述方法可包括將中間層和第二外層安裝在聚合物纖維復合材料層的相對側上以便形成夾層硬化結構。硬化結構可安裝到處于中間層和第一外層之間界面處的第一外層。

已經(jīng)討論的特征、功能和優(yōu)勢可以單獨地在本公開內容的各實施方式中實現(xiàn)，或可以在另外其它實施方式中組合，其進一步的細節(jié)參考下面的描述和附圖可見。

附圖簡述

通過參考附圖本公開內容的這些和其它特征將更加顯而易見，其中同樣的數(shù)字在全部附圖中是指同樣的部件，并且其中：

圖1是實施方式中基本上光學透明的結構或鎧裝板的透視圖示，其包括陶瓷和/或玻璃第一外層和玻璃第二外層并且包括位于第一外層和第二外層之間的核心，其中核心包括聚合物纖維復合材料層；

圖2是沿圖1的線2獲取的圖1結構的示意性側視圖圖示，并且其圖解具有布置在第一外層和第二外層之間的聚合物纖維復合材料層的結構的實施方式，并且其中第二外層包括高勁度復合材料層；

圖3是實施方式中圖1結構的示意性側視圖圖示，其中第二外層包括一個或多個整體玻璃層；

圖4是圖1結構的展開透視圖示，其圖解布置在第一外層和第二外層之間的聚合物纖維復合材料層；

圖5是圖4結構的聚合物纖維復合材料層的展開透視圖示，并且其圖解在交叉層構型中排列的纖維層；