[發明專利]含金屬內襯碳纖維復合材料的身管的冷裝配方法

有效

• 申請號: 201611182905.0
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106705748B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 朱元林;劉禮華;張春雷;李智
• 申請（專利權）人: 江蘇法爾勝技術開發中心有限公司
• 主分類號: F41A21/04
• 分類號: F41A21/04;F41A21/20;B23P15/00
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所(普通合伙) 32210
• 代理人: 孫燕波

本發明涉及一種含金屬內襯碳纖維復合材料的身管及其冷裝配制造方法，身管包括金屬內襯、金屬尾管、金屬端管和碳纖維復合材料層，金屬尾管、金屬端管分別銜接金屬內襯的首尾末端，所述碳纖維復合材料層穿套在所述金屬內襯外周，并且所述碳纖維復合材料層具有環向壓緊該金屬內襯的趨勢。上述結構的身管采用了分段組裝的設計方式，可減輕身管每段的重量，便于戰士攜帶。另外，碳纖維復合材料層對金屬內襯產生環向預應力，碳纖維復合材料層受到一個環向拉應力，而金屬內襯受到一個環向壓應力，從而使兩者接觸更加緊密，提高了身管的承壓負荷能力。

技術領域

本發明涉及一種含有金屬內襯碳纖維復合材料承壓身管結構及相應的制造方法。

背景技術

現代軍事技術的發展要求未來武器裝備具有輕便、機動、靈活快速反應等特點，因此必須大力開發新型結構和功能材料。其中纖維復合材料具有輕質、高強、不銹蝕、耐腐蝕、耐疲勞及可設計性好等優點，是目前應用最為廣泛的一類新型材料。但纖維復合材料的抗燒蝕能力和密閉性較差，所以一般在纖維復合材料發射筒的內壁附加一層金屬材料，這種含金屬內襯的纖維復合材料發射筒不僅質量輕、可設計性強，還具有很好的密封性，可滿足各種武器平臺對發射筒的使用要求，具有廣泛的應用前景。目前我國部隊采用的發射筒身管仍采用全金屬制作，過重的發射筒不方便戰士攜帶，作戰的靈活機動性也較差。

如果直接在金屬內襯外表面纏繞碳纖維復合材料來制作身管，也存在一些技術上的不足:

其一：金屬內襯外表面纏繞的復合材料層需要高溫固化，如果采用熱固性聚酰亞胺樹脂，固化溫度達三百度以上，在這么高的固化溫度下，金屬內襯發生膨脹，而外表面的碳纖維復合材料層對溫度不敏感，高溫下基本不發生膨脹，金屬內襯熱膨脹后將外表面纏繞的碳纖維復合材料層撐開，固化冷卻后，金屬內襯發生收縮，容易在復合材料層與金屬內襯界面產生間隙，發生結合不緊密的情況，導致碳纖維復合材料層無法起到加固身管環向強度的作用。

其二：金屬內襯的模量一般為200GPa，屈服強度為1280MPa，而碳纖維(T800)復合材料層環向模量一般小于金屬的模量，一般為180GPa，強度為3000MPa左右，因為復合材料的環向模量小于金屬內襯，所以在實彈發射時，復合材料層上的環向應力小于金屬內襯上的環向應力更遠遠低于其自身強度，造成材料的浪費。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種含金屬內襯碳纖維復合材料的身管結構及其冷裝配制造方法，提高金屬內襯與作為加固件的碳纖維復合材料層之間的接觸緊密性。利用特殊的冷加工工藝使碳纖維復合材料層對金屬內襯產生環向壓應力，而碳纖維復合材料層環向產生拉應力。當發射產生高膛壓時，金屬內襯的環向壓應力將抵消部分火藥氣體帶來的巨大拉應力，從而改善金屬內襯的受力狀況。如果內襯金屬中有細微裂紋存在，由于壓應力的存在，可延緩其發展過程，從而提高疲勞性能。

本發明解決上述問題所采用的技術方案為：一種含金屬內襯碳纖維復合材料的身管，包括金屬內襯、金屬端管、金屬連接管和碳纖維復合材料層，相鄰金屬內襯之間通過所述的金屬連接管連接，金屬端管分別銜接金屬內襯的首尾末端，所述碳纖維復合材料層穿套在所述金屬內襯外周，并且所述碳纖維復合材料層具有環向壓緊該金屬內襯的趨勢。

所述金屬內襯露于碳纖維復合材料層之外的兩端設置有連接螺紋，所述金屬內襯與無需碳纖維復合材料層加固的金屬連接管或者金屬端管之間螺紋連接。