今年的国庆阅兵,你真的看懂了吗?
发布时间:2019-11-22 15:57:24
作者:况杰
2019年10月1日,是中华人民共和国成立70周年的日子。这一天,北京天安门广场上举行了隆重的阅兵仪式。这次阅兵,规模宏大,共有59个方(梯)队接受检阅,其中徒步方队共15个,装备方队共32个,空中梯队共12个。受阅官兵总人数达1.5万人,各型装备580台套,飞机160余架。其中,有一系列新装备是首次在世人面前亮相,极为引人关注。
大国重器也是强国利器。本次阅兵不仅充分展现了我国国防建设的斐然成绩,也展现了我国科技创新的最新成果。而材料工业是工业的基础,任何一种新式武器的诞生,都离不开新型材料的研制和发展。 主战坦克99A已经不是第一次参加阅兵了,而本次阅兵中紧随99A之后的,是我国新研制的15式轻型坦克。无论是99A,还是15式,坦克的一个重要性能就是防护性,而提高坦克的防护性,除了在坦克设计布局上下功夫以外,最为关键的还是防护材料。 一般来说,防护性能越高,材料的厚度、重量就越大,但这不利于坦克的机动性。所以,强防护性能和高机动性能就构成了一对看似不可调和的矛盾。这个矛盾的存在就意味着传统的“钢铁堡垒”不能再用普通的钢材做防护装甲,而必须采用更轻、强度和韧性更好的复合装甲。复合装甲指的是由两层以上不同性能的防护材料组成的非均质坦克装甲,是由几种物理性能不同的材料,按照一定的层次比例复合而成,依靠各个层次之间物理性能的差异来干扰来袭弹丸(射流)的穿透,消耗其能量,并最终达到阻止弹丸(射流)穿透的目的。其中,精细陶瓷起到了不可替代的作用。 精细陶瓷是利用高纯度的天然无机物及人工合成的无机化合物,采用多种先进制造工艺生产出的高性能陶瓷,是继钢铁、塑料之后的又一种工程材料,具有高强度、高硬度、低密度的特性。陶瓷装甲的维氏硬度值高达1500~3500HV,常用的碳化硼陶瓷其密度只有装甲钢的1/3左右,在达到同样的防护面积的条件下,坦克质量(重量)却可大大减小。精细陶瓷还具有比传统金属材料高得多的动力学弹性极限,可用来提高坦克的防护能力。其中,氧化铝和硼化物基陶瓷在坦克防护装甲上的应用最多,而硼化物基材料的抗弹丸侵彻性能最好,但是熔点高、烧结困难,加工起来难度也最大。硼化物基陶瓷结构复杂,金属、共价和离子型键相互作用,制备方法复杂且制造成本高昂。 其实,现在的陶瓷装甲并不是常规意义上的陶瓷,而是一种复合材料。我国科学家提出以碳化硼基陶瓷为骨架,以A1合金为金属填充物的三维微观结构复合的新概念。这类新型装甲材料硬度高,韧性也能满足需求,成为集结构与功能于一体的新型陶瓷基装甲材料。 这次国庆阅兵的空中编队令人惊喜,直20、运20、歼20同时出现。歼20作为我国独立研制的一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性等能力的第五代隐形战机,自问世以来就受到全球瞩目。歼20大量使用高性能碳纤维。碳纤维是指由碳元素组成的一种特种纤维,具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性。由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向,故而沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维可以作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及碳等复合,制成先进复合材料,其在军工领域已被广泛的应用。 正因如此,碳纤维材料研发一直是国外对我国进行技术封锁的技术领域,我国也曾经一度远远落后于美国、日本等发达国家的水平。但近年来,经过我国科学家和相关企业的持续技术研发,T700、T800这样的高强中模碳纤维材料已经基本能够做到自给自足,并且正在开发更高模量、更高强度的碳纤维材料。碳纤维材料的另一个性能是吸收雷达波,这也是制造隐身战机的必要条件。 东风41洲际导弹,作为这次国庆阅兵新亮相的“压轴”重器,最为引人关注。据报道,东风41在最后阶段的速度高达25马赫,这对部件和壳体材料的性能提出了苛刻的要求。壳体材料需要耐高温、高压和化学腐蚀,且必须同时具有“高能、轻质、可控”的特点。碳纤维比传统的芳纶纤维的性能更好,可以使壳体材料的重量再降低30%,且比模量高、热胀系数小,是导弹壳体材料的最好选择。 有了导弹,还要有弹头。现在的洲际导弹一般都是核常一体,必须具有核打击能力,才能真正起到威慑作用。而核弹头的储存和保护,同样需要高性能的材料作为保证。在这个领域,我国科技人员近年来也取得了重大研发突破。中国工程院院士武胜带领的科研团队,攻克了高性能铀合金部件研制的关键技术,研制出热核部件防潮解保护涂层的薄膜材料,显著地延长了热核部件的寿命。 和平的年代,需要先进的武器作为保障。先进的武器,离不开先进的材料工业的支撑。新型材料的研究是永无止境的。目前我国材料行业还存在需求端与科研端脱节、科研端与项目端脱节、项目端与产业端脱节、产业端与资本端脱节的问题。特别是民营高科技企业的作用还没有能得到很好的发挥。很多民营高科技企业对军工技术和产品的需求还了解不多,无法做到有序进行新技术研制开发,而且在研制初期也比较少能够得到资本力量的助推。这些,都是今后我国材料工业进一步发展需要解决的问题。 本文刊登于《科技与金融》杂志2019年11月刊。
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