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军用舰船领域碳纤维复合材料的发展方向

文章来源：未知更新时间：2019-08-05 15:38:07

碳纤维的发展国防军工和国民经济的重要物资，属于技术密集型的关键材料，碳纤维产业也是国家重点发展的战略性新兴产业。碳纤维复合材料具有极高的比强度和比刚度，是大型整体化结构的理想材料，在军用飞机、军用舰船等方面都有重要的应用意义。

1、碳纤维上层建筑

60年代中期以来巡逻炮艇上的炮艇甲板室就开始采用复合材料，70年代早期，猎雷艇的上层建筑也开始采用复合材料。芬兰皇家海军的快速巡逻艇Rauma的上层建筑也采用复合材料夹层结构，船体采用铝合金。

与钢和铝相比，碳纤维上层建筑存在很多缺点，如制造成本高，因为其和钢甲板的连接处花费昂贵，对于中型护卫舰来说，上层建筑采用碳纤维复合材料代替钢会给建筑成本增加50%—150%，尽管如此，许多舰船制造者和海军已开始接受更高的制造成本，因为可以节省使用周期成本，从而降低总体成本。
2、碳纤维螺旋桨
碳纤维螺旋桨系统的设计和性能高度机密，近年来的研究进展未见公开发表。不过众所周知，碳纤维叶片中的纤维可以承受主要的水动力和离心力。目前大批海军舰艇安装了碳纤维螺旋桨，如登陆舰和扫雷艇，此外碳纤维螺旋桨也用在鱼雷和小型船只上。
3、碳纤维桅杆
20世纪60年代复合材料首次应用在桅杆上。传统的钢桅杆采用开放式结构，突出在外，会干扰本舰的雷达和通讯系统且易于腐蚀。美国海军于1995年着手研制先进全封闭式桅杆/传感器系统（AEM/S），整个结构高28m，直径达10.7m，是美国海军舰艇上最大的碳纤维水上结构。
4、碳纤维推进轴

在减轻船体重量的趋势中，推进系统的动力传输部件的减重也提到了议事日程。典型的是在2或4台高速柴油机通过减速齿轮箱驱动喷水推进器的高速船上，无论柴油机与齿轮箱之间，还是齿轮箱和喷水推进装置之间的距离都缩短了。
5、其他部件

许多海军正考虑将碳纤维复合材料应用在武器外罩和甲板防护板上，及作为导弹冲击遮护板，以免受高速射弹和榴散弹的冲击；还有一些专家正在研制将碳纤维复合材料应用在舰舱壁、舱门以及甲板等部件中。