[发明专利]轻质复合材料弹托及其制造方法

说明书

本发明公开了一种轻质复合材料弹托及其制造方法，该弹托包括由n块加强筋与n+1块泡沫板交替粘结并加工制成的弹托夹心结构，以及铺覆在弹托夹心结构表面的蒙皮。该方法包括如下步骤：1)设置蒙皮厚度及加强筋、泡沫板的厚度与数量；2)采用纤维材料A铺层制作加强筋；3)用胶粘剂将泡沫板与加强筋交替粘接在一起，加热固化成型得到夹心结构坯料板；4)机加成所需结构尺寸的弹托夹心结构；5)采用纤维材料B铺层制作蒙皮，将涂有定型剂的纤维材料B逐层铺覆在涂有胶粘剂的弹托夹心结构表面得到弹托预成型体；6)采用树脂传递模塑工艺进行产品成型，得到弹托产品。本发明减重效果显著，在相同使用工况下，弹药的速度更高，威力更大。

技术领域

本发明涉及一种弹托，特别是指一种轻质复合材料弹托及其制造方法。

背景技术

炮弹发射时，弹托的作用主要是承受火药气体压力，赋予弹药一定初速飞行，出膛后弹托在火药燃气的后效作用和迎面气流的共同作用下与弹药分离。弹托在弹药上是消极质量，为获得更高的初速飞行，提高炮弹威力，要求弹托的质量尽可能小。

传统的弹托采用铝合金材料，消极质量大。新材料和新技术的高速发展，为弹药的发展和性能的完善提供了技术上的可能。为减小弹托质量，逐渐开发出了复合材料弹托。复合材料具有密度小，强度高，摩擦系数小，成型工艺便捷，性能范围宽等优点，所以复合材料已成为弹托材料发展的主流趋势。

先进武器系统的发展，要求在保证弹托发射强度的前提下，最大限度减轻其质量，复合材料虽然具有比金属材料密度低的优点，但仍然具有一定的质量，因此，如何进一步降低复合材料弹托的消极质量显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消极质量低且可保证弹托发射强度的轻质复合材料弹托及其制造方法。

为实现上述目的，本发明所设计的轻质复合材料弹托，包括由n块加强筋与n+1块泡沫板交替粘结并加工制成的弹托夹心结构，以及铺覆在弹托夹心结构表面的蒙皮，n为不小于3的整数，所述加强筋由多层碳纤维预浸料或多层玻璃纤维预浸料构成，所述蒙皮由多层碳纤维布或多层玻璃纤维布构成。

优选地，所述加强筋由多层碳纤维预浸料构成，所述蒙皮由多层碳纤维布构成。碳纤维具有强度高、密度低、比性能高、耐高温、可加工性佳等优势，适合作为无绝缘要求情况下的弹托材料。碳纤维纱或碳纤维布浸润树脂得到碳纤维预浸料，用来铺层制作加强筋具有操作简单，工艺性能优良的特点。碳纤维布不含树脂，与碳纤维预浸料相比，具有柔软、变形性好的特点，弹托蒙皮的形状较为复杂，更适合采用碳纤维布进行铺覆。

优选地，所述加强筋、蒙皮的各层布之间按照纤维长度方向0°/90°的顺序交替铺层，铺至所需厚度。

优选地，所述加强筋的单块厚度为蒙皮厚度的1～3倍，所述泡沫板的总厚度为加强筋的总厚度的2～5倍。该比例能够保证弹托具有较佳的强度和较低的密度。

本发明同时提供了前述轻质复合材料弹托的制造方法，包括如下步骤：

1)根据弹托产品的质量、外形尺寸及工况要求，设置弹托的蒙皮厚度、加强筋厚度与数量，以及泡沫板的厚度与数量；

2)采用纤维材料A铺层制作加强筋，根据加强筋厚度及单层纤维材料A的厚度计算铺层层数，然后按照纤维长度方向0°/90°的顺序交替铺层，铺至所需层数；

3)用胶粘剂将泡沫板与加强筋交替粘接在一起，直至其分别达到步骤1)中设置的数量，然后加热固化成型得到夹心结构坯料板；

4)将夹心结构坯料板机加成所需结构尺寸的弹托夹心结构(即弹托去掉表面蒙皮后的结构)；

5)采用纤维材料B铺层制作蒙皮，根据蒙皮厚度及单层纤维材料B的厚度计算铺层层数，裁剪至所需形状和层数，再在裁剪好的纤维材料B的表面涂刷定型剂，并在弹托夹心结构表面涂刷胶粘剂，最后将涂有定型剂的纤维材料B逐层铺覆在弹托夹心结构表面得到弹托预成型体；