CN112229272A - 一种轻质复合防护装甲 - Google Patents
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Abstract
本发明属于防护装备领域，具体涉及一种轻质复合防护装甲，包括碳化硼陶瓷面板、支撑层、过渡层及吸能层，实现直升机驾驶舱、弹舱、动力舱及重要设备舱等重要部位抗弹击装甲结构功能一体化的工程化应用，提高装甲防护性能。
Description
技术领域
本发明属于防护装备领域，具体涉及一种轻质复合防护装甲。
背景技术
现在军用直升机使用的装甲，是传统的B4C/PE纤维复合装甲，碳化硼为大面板，其密度远低于钢板，面密度等于42kg/m2的靶板能够防住12.7mm的穿甲弹。但同样也存在很明显的劣势，弹击后面板容易飞裂，纤维背板凸起，无法满足二次防护的要求，也难以满足曲面成型要求。
发明内容
本发明的目的：提供一种新型轻质复合防护装甲，包括碳化硼陶瓷面板、支撑层、过渡层及吸能层，实现直升机驾驶舱、弹舱、动力舱及重要设备舱等重要部位抗弹击装甲结构功能一体化的工程化应用，提高装甲防护性能。
本发明的技术方案：提供一种复合防护装甲，包括依次粘接的碳化硼陶瓷面板层、支撑层、过渡层和吸能层；
所述碳化硼陶瓷面板有多个多边形陶瓷片拼接而成，多边形陶瓷片远离支撑层的表面设置有多个圆弧凸起；所述多个多边形陶瓷片由聚乙烯纤维三维编制包覆后，拼接成整体；
所述支撑层和过渡层由Kevlar纤维预浸料或碳纤维预浸料铺设而成；
所述吸能层为蜂窝状泡沫铝；
所述碳化硼陶瓷面板层、支撑层、过渡层和吸能层通过热固性树脂胶粘接后，通过热压成型工艺得到所述复合防护装甲。
进一步地，多边形陶瓷片为正六边形B4C陶瓷片。
进一步地，多边形陶瓷片靠近支撑层的表面设置有多个深圆凹孔，所述圆弧凸起的高度大于深圆凹孔的深度。
进一步地，正六边形B4C陶瓷片的厚度为9.5-11mm，正六边形B4C陶瓷片的表面圆弧凸起的高度为3～4mm、深圆凹孔的深度为2～3mm。
进一步地，所述聚乙烯纤维的密度为0.95-0.99g/cm3，延伸率为300±20％，冲击韧性≥150KJ/m2。
进一步地，所述支撑层由高模量Kevlar纤维预浸料铺设而成或由高模量碳纤维预浸料铺设而成，高模量Kevlar纤维的弹性模量为150-165Gpa，高模量碳纤维的弹性模量为260-300Gpa；高模量纤维层，可以快速传递子弹冲击波，对陶瓷支撑作用大。
所述过渡层由低模量Kevlar纤维预浸料铺设而成或由低模量碳纤维预浸料铺设而成，低模量Kevlar纤维的弹性模量为125-131Gpa，低模量碳纤维的弹性模量为125-131Gpa；低模量纤维层，具有缓冲作用，提高吸能层吸能效果。
进一步地，所述热固性树脂胶为环氧树脂胶，热压成型工艺的温度为120-130℃、加热保温3-4h。
进一步地，热压成型得到所述复合防护装甲后，整个防护装甲前后表面均匀喷涂有聚脲涂层。
进一步地，所述复合防护装甲的面密度≤40kg/m2，厚度≤20mm。
本发明的技术效果：提供一种新型轻质复合防护装甲，其面密度≤40kg/m2，厚度≤20mm，作为功能结构一体化新型装甲地板应用到某型直升机上，起到地板的承载作用同时起到装甲的防护作用，代替原先的外挂式装甲，可极大地提升直升机的机动性能，提高直升机的战场生存能力。
附图说明
图1为陶瓷片结构包覆及拼接示意图；
图2为陶瓷片拼接示意图；
图3为防弹结构示意图；
图4为轻质复合装甲结构示意图。
具体实施方式
实施例1
图1为陶瓷片结构包覆及拼接示意图、图2陶瓷片拼接示意图、图4轻质复合装甲结构示意图，结合图1、图2和图4所示，本实施例，提供一种复合防护装甲，包括依次粘接的碳化硼陶瓷面板层、支撑层、过渡层和吸能层。其中图1中左图为陶瓷片结构俯视示意图、右图为陶瓷片结构截面示意图。
如图2所示，碳化硼陶瓷面板有多个多边形陶瓷片拼接而成，多边形陶瓷片远离支撑层的表面设置有多个圆弧凸起；多个多边形陶瓷片由聚乙烯纤维三维编制包覆后，拼接成整体。支撑层和过渡层由Kevlar纤维预浸料或碳纤维预浸料铺设而成；吸能层为蜂窝状泡沫铝；碳化硼陶瓷面板层、支撑层、过渡层和吸能层通过热固性树脂胶粘接后，通过热压成型工艺得到复合防护装甲。
本实施例，可以将陶瓷片嵌入三维预制体中，或将陶瓷片先拼接再用纤维编制，陶瓷是镶嵌于三维编制体中。吸能层为3mm泡沫铝。
如图3所示，图3防弹结构示意图，本实施例，陶瓷片设置异性凸起结构，在子弹侵彻陶瓷面板时，因冲击陶瓷面上的凹凸结构而发生偏转，非正侵彻有利于冲击能量的疏导。
本实施例，多边形陶瓷片为正六边形B4C陶瓷片；多边形陶瓷片靠近支撑层的表面设置有多个深圆凹孔，圆弧凸起的高度大于深圆凹孔的深度。其中，多边形陶瓷片靠近支撑层的表面设置有多个深圆凹孔，圆弧凸起的高度大于深圆凹孔的深度。具体地，碳化硼陶瓷面板由12块正六边形B4C陶瓷片拼接而成，正六边形B4C陶瓷片厚9.5～11mm，陶瓷片背面分布有12个2～3mm深圆凹孔，正面分布3～4mm高凸起。
本实施例，聚乙烯纤维的密度为0.95-0.99g/cm3，延伸率为300±20％，冲击韧性≥150KJ/m2。六边形陶瓷片由超高分子量聚乙烯纤维编织包覆，形成包覆止裂层。
进一步地，支撑层由高模量Kevlar纤维预浸料铺设而成或由高模量碳纤维浸料铺设而成，高模量Kevlar纤维的弹性模量为150-165Gpa，高模量碳纤维的弹性模量为260-300Gpa。高模量纤维层，可以快速传递子弹冲击波，对陶瓷支撑作用大，有利于陶瓷抗弹性能的最大发挥。如图2和图3所示，本实施例，选用高模量Kevlar纤维，支撑层由高模量Kevlar纤维预浸料铺贴成3mm厚。
过渡层由低模量Kevlar纤维预浸料铺设而成或由低模量碳纤维预浸料铺设而成，低模量Kevlar纤维的弹性模量为125-131Gpa，低模量碳纤维的弹性模量为125-131Gpa。低模量纤维层，韧性好，具有一定的缓冲作用，可提高吸能层吸能效果。本实施例，选用低模量Kevlar纤维，过渡层由低模量Kevlar纤维预浸料铺贴成2mm厚。
本实施例，热固性树脂胶为环氧树脂胶，热压成型工艺的温度为120-130℃、加热保温3-4h。本实施例，将碳化硼陶瓷面板、支撑层、过渡层及吸能层，依据图4结构顺序铺贴，各层之间均匀涂覆一层环氧树脂胶，真空压实后，进热压罐，温度为120～130℃，保温3～4h，出罐后得轻质复合防护装甲靶板，修整切边。
进一步地，热压成型得到所述复合防护装甲后，整个防护装甲前后表面均匀喷涂有聚脲涂层。本实施例，轻质复合防护装甲靶板表面整体均匀喷涂一层1mm厚聚脲涂料，作为防爆止裂层。最终得到的复合防护装甲的面密度≤40kg/m2，厚度≤20mm。
Claims (9)
1.一种轻质复合防护装甲，其特征在于，所述复合防护装甲包括依次粘接的碳化硼陶瓷面板层、支撑层、过渡层和吸能层；
所述碳化硼陶瓷面板有多个多边形陶瓷片拼接而成，多边形陶瓷片远离支撑层的表面设置有多个圆弧凸起；所述多个多边形陶瓷片由聚乙烯纤维三维编制包覆后，拼接成整体；
所述支撑层和过渡层由Kevlar纤维预浸料或碳纤维预浸料铺设而成；
所述吸能层为蜂窝状泡沫铝；
所述碳化硼陶瓷面板层、支撑层、过渡层和吸能层通过热固性树脂胶粘接后，通过热压成型工艺得到所述复合防护装甲。
2.根据权利要求1所述的复合防护装甲，其特征在于，多边形陶瓷片为正六边形B4C陶瓷片。
3.根据权利要求2所述的复合防护装甲，其特征在于，多边形陶瓷片靠近支撑层的表面设置有多个深圆凹孔，所述圆弧凸起的高度大于深圆凹孔的深度。
4.根据权利要求3所述的复合防护装甲，其特征在于，正六边形B4C陶瓷片的厚度为9.5-11mm，正六边形B4C陶瓷片的表面圆弧凸起的高度为3～4mm、深圆凹孔的深度为2～3mm。
5.根据权利要求3所述的复合防护装甲，其特征在于，所述聚乙烯纤维的密度为0.95-0.99g/cm3，延伸率为300±20％，冲击韧性≥150KJ/m2。
6.根据权利要求1所述的复合防护装甲，其特征在于，所述支撑层由高模量Kevlar纤维预浸料铺设而成或由高模量碳纤维预浸料铺设而成，高模量Kevlar纤维的弹性模量为150-165Gpa，高模量碳纤维的弹性模量为260-300Gpa。
所述过渡层由低模量Kevlar纤维预浸料铺设而成或由低模量碳纤维预浸料铺设而成，低模量Kevlar纤维的弹性模量为125-131Gpa，低模量碳纤维的弹性模量为125-131Gpa。
7.根据权利要求1所述的复合防护装甲，其特征在于，所述热固性树脂胶为环氧树脂胶，热压成型工艺的温度为120-130℃、加热保温3-4h。
8.根据权利要求1所述的复合防护装甲，其特征在于，热压成型得到所述复合防护装甲后，整个防护装甲前后表面均匀喷涂有聚脲涂层。
9.根据权利要求1所述的复合防护装甲，其特征在于，所述复合防护装甲的面密度≤40kg/m2，厚度≤20mm。
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