[实用新型]一种复合结构身管

说明书

本实用新型公开了一种轻质高强高耐热复合结构身管。该复合结构身管包括内衬层、碳纤维预紧结构和铝合金连续结合层，所述碳纤维预紧结构是通过将碳纤维缠绕编织在内衬层的外壁而形成的，所述铝合金连续结合层通过铝合金挤压铸造方式浸渗结合在碳纤维预紧结构的外壁。该复合结构身管重量轻，电渣重熔合金钢或陶瓷内衬材料满足身管的强度和耐烧蚀性能；碳纤维预紧结构对身管内层进行预紧，显著降低身管重量的同时能够提高身管强度；铝合金连续结合层可以实现碳纤维预紧结构的固化，同时挤压铸造铝合金将内衬材料和外层碳纤维进行较好的紧密结合，减小间隙和热阻，提高散热性能。

技术领域

本实用新型涉及一种复合结构身管，主要用于轻型火炮等装备，属于身管结构设计与制造技术领域。

背景技术

身管是各种火炮的重要组成部件，在复杂的火炮结构中，炮身是最重要的组成部分。炮身又由身管、炮尾、炮闩等部件组成，其中身管是重中之重。火炮射击时，身管的工作环境极为恶劣。首先是高温烧蚀，火药燃气让身管的温度高达3000℃以上，高温不仅会严重烧蚀身管，而且可能引起身管变形；其次是高膛压，火炮炮膛内壁的压强可高达500-700兆帕，因此身管必须要有足够的强度和韧性。高温、高压、摩擦、腐蚀是火炮身管设计和制造过程必须直面和解决的四大难题。

早期的火炮身管主要是青铜或铁铸造而成的，随着火炮射程、精度和寿命的提高，同时伴随材料及其成形技术的进步，目前的火炮身管主要采用电渣重熔合金钢制成。虽然目前的电渣重熔合金钢身管一定程度上满足高温、高压、摩擦和腐蚀的要求，但是合金钢身管自重非常大，严重影响轻型火炮和装甲车辆的机动性。

目前国外已经采用新的身管材料、结构和制备工艺，包括树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷、碳纤维及其复合结构等等，实现了火炮身管的高性能和轻量化，研制的身管已经得到使用；国内也对新型身管进行了设计、研发和制备，内层钢制内衬的身管力学、热力学和碳纤维预紧等方面的研究和设计都比较成熟，但是复合结构身管的外层复合材料耐热、散热和内外层结合间隙等问题一直没有得到较好的解决，存在外层复合材料及其固化剂耐热度和散热性较差，复合结构身管内外层结合存在间隙，进一步提高了热阻，身管整体散热性能明显下降，所以在复合结构身管的设计及其成形技术还需要做深入研究。

实用新型内容

基于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种轻质高强高耐热的新型复合结构身管，以减小复合结构身管内存在的间隙和热阻，提高复合结构身管的耐热性和散热性。

本实用新型的另一目的在于提供一种所述复合结构身管的成形方法。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种复合结构身管，其特征在于，包括电渣重熔合金钢或陶瓷材质的内衬层、碳纤维预紧结构和铝合金连续结合层，所述碳纤维预紧结构是通过将碳纤维缠绕编织在内衬层的外壁而形成的，所述铝合金连续结合层通过铝合金挤压铸造方式浸渗结合在碳纤维预紧结构的外壁。

其中，所述碳纤维预紧结构按照内衬层设定结构和预紧力通过环形缠绕或交叉缠绕的方式编织在内衬层的外壁。

本实用新型的优点在于：

本实用新型所述的复合结构身管，充分利用了内衬材料、碳纤维预紧结构和轻质高导热铝合金各自的优点，是一种轻质高强高耐热复合结构身管。该复合结构身管重量轻，电渣重熔合金钢或陶瓷内衬材料满足身管的强度和耐烧蚀性能；碳纤维预紧结构对身管内层进行预紧，显著降低身管重量的同时能够提高身管强度；铝合金连续结合层可以实现碳纤维预紧结构的固化，同时挤压铸造铝合金将内衬材料和外层碳纤维进行较好的紧密结合，减小间隙和热阻，提高散热性能。

附图说明

图1为本实用新型复合结构身管沿其轴向的截面图。

图2为图1的局部放大图。

图3为本实用新型复合结构身管沿其径向的截面图。