現(xiàn)代戰(zhàn)爭具有的突發(fā)性、速?zèng)Q性和多維性特點(diǎn)，使得武器裝備的靈活機(jī)動(dòng)、快速部署能力成為搶占先機(jī)，贏得勝利的關(guān)鍵條件。迫擊炮作為一種支援和伴隨步兵作戰(zhàn)的有效壓制武器，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中仍具有不可替代的地位。而我軍現(xiàn)役迫擊炮的身管絕大部分仍采用炮鋼材料，戰(zhàn)斗全重較大，攜行不便，身管作為迫擊炮的重要組成部分，其重量約占總重的一半，亟需進(jìn)行輕量化改造。
例如，美國貝尼特實(shí)驗(yàn)室對碳纖維復(fù)合材料身管技術(shù)進(jìn)行了深入探索，相繼開發(fā)了105mm加農(nóng)炮身管和120mm坦克滑膛炮身管。英國某型超輕榴彈炮復(fù)合身管，以高模量碳纖維作為縱向?qū)樱灾心Ａ刻祭w維作為環(huán)向?qū)?，采用高拉張力工藝，將碳纖維束纏繞在鋼制內(nèi)襯上，獲得了強(qiáng)度和剛度可同時(shí)比擬原身管的輕質(zhì)復(fù)合身管，榴彈炮總重從4.08t降至2.27t，減重達(dá)40%。
為進(jìn)一步探索采用不同碳纖維對身管承壓性能的影響，分別對采用T300、T700和M46等級碳纖維纏繞的復(fù)合圓筒進(jìn)行水壓試驗(yàn)，T300、T700和M46等級碳纖維復(fù)合身管的最終爆破載荷為48MPa、63MPa和81MPa。T700試樣與T300試樣相比，其模量相同，因此內(nèi)襯屈服載荷近乎相同，這與NOL試樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致；而T700試樣的強(qiáng)度高于T300試樣，因此對于復(fù)合圓筒最終爆破壓力，T700試樣大于T300試樣，復(fù)合碳纖維強(qiáng)度越高，爆破壓力越高的規(guī)律；M46試樣的強(qiáng)度介于T300和T700試樣中間，但拉伸模量約為T700和T300試樣的兩倍，M46試樣的內(nèi)襯屈服載荷約為31MPa，爆破壓力高達(dá)81MPa，遠(yuǎn)高于T300和T700試樣。以內(nèi)襯材料的彈性模量為標(biāo)準(zhǔn)，外部纖維層的彈性模量越高，則纖維層承擔(dān)的載荷越多，相同載荷下內(nèi)襯的應(yīng)力更低，內(nèi)襯的屈服載荷就越高，越能凸顯碳纖維高強(qiáng)的優(yōu)勢。因此用高模量碳纖維做外部增強(qiáng)層，內(nèi)襯厚度可以做得更薄，輕量化效益更高。
為了研究纏繞張力對迫擊炮身管最終承壓性能的影響，分別采用30N、50N、70N、90N的纏繞張力進(jìn)行迫擊炮身管的纏繞加工，并對不同纏繞張力的迫擊炮身管進(jìn)行了承壓試驗(yàn)，其爆破壓力依次為48MPa、49MPa、49.5MPa和43MPa?？梢娎p繞張力在70N之前，隨著纏繞張力的增加，復(fù)合圓筒的爆破壓力逐漸升高，當(dāng)纏繞張力為90N時(shí)，承壓性能顯著降低。這是由于適當(dāng)?shù)靥岣呃p繞張力可以使纖維層之間結(jié)合更緊密，排出多余的樹脂減少氣泡等缺陷，相當(dāng)于提高了纖維層的纏繞質(zhì)量。纏繞張力為90N時(shí)，復(fù)合材料圓筒過早破壞，綜上可知：適當(dāng)?shù)靥岣呃p繞張力可以提高纖維層纏繞質(zhì)量，增強(qiáng)金屬內(nèi)襯預(yù)應(yīng)力，提高復(fù)合身管的承壓性能；但纏繞張力過大會(huì)降低其承壓性能。（來源于：搜狐號、博實(shí)碳纖維、嚴(yán)說一點(diǎn)）
版權(quán)聲明：復(fù)材云集尊重版權(quán)并感謝每一位作者的辛苦付出與創(chuàng)作；除無法溯源的文章，我們均在文末備注了來源；如文章視頻、圖片、文字涉及版權(quán)問題，請第一時(shí)間聯(lián)系我們，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容！
