在新形勢下,依據(jù)新時期軍事戰(zhàn)略方針,在各兵種聯(lián)合登陸作戰(zhàn)中,兩棲裝甲突擊部隊是近海突擊、 岸頭搶灘和登陸的核心力量,具有其他兵種或武器裝備不可替代的作用,為此,裝甲車輛必須具有輕量化特征和高機動、高生存能力,對整車減重的要求更高,大量應(yīng)用高性能輕質(zhì)新材料是必然選擇。因此在進行車體設(shè)計時,一方面需要增加車體的強度,以支撐武器、防護等其他系統(tǒng)在高機動環(huán)境下的可靠工作;另一方面,車體需要大幅度減重,為更先進的武器、防護等系統(tǒng)的設(shè)計留出更多的重量空間。在這種大背景下,占整車重量約1/3的車體的減重和防護性能增強的要求十分迫切,傳統(tǒng)的裝甲鋁已不能滿足,尋找新型兼具高比強度和比抗彈性能的替代材料迫在眉睫。
鈦合金(TC4)的比強度為199N·m/kg,合金結(jié)構(gòu)鋼(38CrSi)的比強度為124N·m/kg,裝甲鋁合金的比強度為146N·m/kg,鈦合金的比強度最高,在制造相同強度要求的結(jié)構(gòu)與零件時,鈦合金比合金結(jié)構(gòu)鋼及鋁合金均要輕,同時鈦合金具備優(yōu)異的防腐性能。
綜合分析,鈦合金因其較低的密度、較高的比強度和優(yōu)異的抗疲勞性能等,成為了裝甲車輛車體輕量化設(shè)計的理想材料。因此,本文以鈦合金工程化樣車車體為研究對象,通過加工性能、加工效率兩方面開展鈦合金工藝性分析,并通過數(shù)值分析、靶試試驗、研制及試驗,分別從抗彈性能、結(jié)構(gòu)性能、耐腐蝕性能等方面,綜合分析鈦合金材料的工程化應(yīng)用性能。
1 國外應(yīng)用概況
國外坦克裝甲車輛上已大量應(yīng)用鈦合金,并有逐漸增加的趨勢。例如,美國鈦合金已應(yīng)用在 M1 “艾布拉姆斯”主戰(zhàn)坦克、M2“布萊德雷”戰(zhàn)車上的鈦合金炮塔、履帶等,俄羅斯 T-80主戰(zhàn)坦克上的發(fā)動機外殼門、炮塔回轉(zhuǎn)支架等,法國陸軍新型步兵戰(zhàn)車 (VBCI)無人炮塔掛裝鈦合金附加裝甲,英國研制的改進型“武士”步兵戰(zhàn)車的鋁合金雙人炮塔掛裝一層鈦合金間隔裝甲。通過鈦合金在坦克裝甲車輛上的應(yīng)用,為坦克裝甲車輛輕量化提供有效途徑。“艾布拉姆斯”主戰(zhàn)坦克鈦合金部件減重效果如圖1 所示。

圖1 “艾布拉姆斯”主戰(zhàn)坦克鈦合金部件減重效果
2 國內(nèi)應(yīng)用概況
國內(nèi)坦克裝甲車輛領(lǐng)域鈦合金的應(yīng)用研究起步較晚,發(fā)展也落后于世界各主要軍事大國,長期以來居高不下的價格成本及制造技術(shù)瓶頸是制約鈦合金裝甲車輛應(yīng)用的主要因素。目前,國內(nèi)已在坦克裝 甲車輛上成熟應(yīng)用的主要為復(fù)合裝甲與小型結(jié)構(gòu)件。