一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托及其制备方法与流程

本发明属于复合材料模压，具体涉及一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托及其制备方法。

背景技术：

1、弹托作为尾翼稳定脱壳穿甲弹的重要组成部分，在炮弹发射时，即起到支撑炮弹的作用，又将火药气体的内能转换为炮弹的动能，其出膛后在火药燃气的后效作用和迎面气流的阻力的共同作用下与弹药分离。研究表明，弹托的质量越大，弹药的初始飞行速度就会降低，进而影响炮弹的威力。因此，弹托的质量又称消极质量，减小弹托的质量对于提高炮弹的射程和威力具有重要的意义。

2、传统法生产的铝合金弹托，满足推进穿甲弹所需的剪切应力，且其耐久性没有问题，但与复合弹托相比，相对较高的重量会导致穿甲弹的重要性能出现问题，如飞行速度，射击目标的穿透强度和系统的其他整体性能。为减小弹托质量，逐渐开发出了密度小，强度高，摩擦系数小，成型工艺便捷，性能范围宽等优点的复合材料弹托，可以在相同能量下提高弹芯的速度，从而提高穿甲弹的穿透能力。因此，人们在该领域开展了广泛的研究。而目前制作复合材料弹托存在的主要问题在于复合材料弹托的齿部强度较低或在推进穿甲弹的过程中弹托易分层，进而引起炸膛或者影响穿甲弹的推进力。

3、目前，已有多项验证和理论基础表明，采用轴向或周向的传统层压方法无法获得齿部所需的机械强度。大部分国外研究也表明(国内无相关报道)，例如美国专利编号640054(模压法制备弹托的成型设备和成型方法研究)、美国专利编号第5789699号(复合材料弹托的层结构研究)和美国专利编号6125764(简化定制复合结构)，使用单向纤维或织物纤维/树脂制成的预浸料进行径向层压，与上述轴向或周向上的传统层压方法相比，提供了更高的剪切强度。

4、然而，虽然通过径向层压法获得了与穿甲弹接触的表面相同或垂直方向上所需的机械强度，但在预浸料层压方向上仍然存在复合材料层间结合强度低的问题，从而使得产品在使用过程中容易出现开裂的现象。如何寻找一种使得弹托既在与穿甲弹接触的表面相同或垂直方向上有所需的机械强度，同时也能减少产品在使用过程中容易出现分层现象的方案成为现今亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的及其制备方法，用以解决现有技术中弹托使用过程中容易出现分层等技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的制备方法，包括以下步骤：

4、s1：将预浸料按照设定的尺寸和厚度进行裁剪，形成子模块，随后将若干个子模块通过铺层预压形成i模块；

5、s2：将若干个i模块按照设定的尺寸和厚度通过叠加预压形成ii模块；

6、s3：将若干层预浸料按照外轮廓造型面的尺寸进行裁切，随后进行叠加预压得到iii模块；

7、s4：将ii模块均匀放置在弹托成型模具下模中，通过叠加预压形成预压模块；

8、s5：将若干个iii模块按照预先设定的铺放顺序叠加在弹托成型模具下模的料胚上，随后将弹托成型模具上模和弹托成型模具下模合模，进行固化后得到截面形状为120°扇形的复合材料卡瓣；

9、s6：重复s1～s5，的得到3个截面形状为120°扇形的复合材料卡瓣。

10、进一步地，所述预浸料为碳纤维、石墨纤维或玻璃纤维；所述预浸料的树脂体系为热固性树脂或热塑性树脂。

11、进一步地，所述预浸料中的树脂质量含量为28～45±3％。

12、进一步地，所述预浸料包括碳纤维平纹预浸料或碳纤维单向预浸料。

13、进一步地，s1中，所述若干个子模块铺层的角度为0°、±30°、±45°和90°中的一种或多种。

14、进一步地，s1中，所述若干个子模块的尺寸和厚度不同；所述形成i模块所采用的子模块的数量不少于四个。

15、进一步地，s2中，采用至少四个i模块按照设定的尺寸和厚度通过叠加预压形成ii模块。

16、进一步地，s3中，形成iii模块时，若干层预浸料按照0°(90°)/90°(0°)的铺层角度进行叠加预压形成。

17、进一步地，s4中，所述固化的参数为：以1～1.5℃/min的速率从室温升温至70℃，再将弹托成型模具放在压机上，从70℃升温至90℃，并在90℃下保温30min，之后加压为5～18mpa，以1～1.5℃/min的速率从90℃升温至135℃，并在135℃下保温1h。

18、本发明还公开了采用上述制备方法制备得到的尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托，所述尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托由三个截面形状为120°扇形的复合材料卡瓣组成，三个截面形状为120°扇形的复合材料卡瓣通过金属抱箍与穿甲弹体的环形齿锁紧配合，其中每个扇形的复合材料卡瓣均为一体成型、三个扇形的复合材料卡瓣之间的位置无顺序性。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明公开了一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的制备方法，采用真空预压形成需要的i模块、ii模块和iii模块，其中，iii模块的形成抵抗了产品在使用过程中出现开裂的现象；本发明制备工艺简单，二次机械加工量较小，且制备获得的弹托质量轻，根据本发明制备的纤维增强复合材料弹托重量比传统铝弹托减轻30％，与金属材料的弹托相比，在相同的工况下，使得穿甲弹的初速度更高，射程更远。本发明弹托的整体为连续碳纤维成型工艺，齿芽强度高，一致性较好，在膛内发射时，可更好的支撑弹芯，具有可靠性更高的优势。

技术特征：

1.一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的制备方法，其特征在于，所述预浸料为碳纤维、石墨纤维或玻璃纤维；所述预浸料的树脂体系为热固性树脂或热塑性树脂。

3.根据权利要求2所述的一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的制备方法，其特征在于，所述预浸料中的树脂质量含量为28～45±3％。

4.根据权利要求2所述的一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的制备方法，其特征在于，所述预浸料包括碳纤维平纹预浸料或碳纤维单向预浸料。

5.根据权利要求1所述的一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的制备方法，其特征在于，s1中，所述若干个子模块铺层的角度为0°、±30°、±45°和±90°中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的制备方法，其特征在于，s1中，所述若干个子模块的尺寸和厚度不同；所述形成i模块所采用的子模块的数量不少于四个。

7.根据权利要求1所述的一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的制备方法，其特征在于，s2中，采用至少四个i模块按照设定的尺寸和厚度通过叠加预压形成ii模块。

8.根据权利要求1所述的一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的制备方法，其特征在于，s3中，形成iii模块时，若干层预浸料按照0°(90°)/90°(0°)的铺层角度进行叠加预压形成。

9.根据权利要求1所述的一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的制备方法，其特征在于，s4中，所述固化的参数为：以1～1.5℃/min的速率从室温升温至70℃，再将弹托成型模具放在压机上，从70℃升温至90℃，并在90℃下保温30min，之后加压为5～18mpa，以1～1.5℃/min的速率从90℃升温至135℃，并在135℃下保温1h。

10.一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托，其特征在于，采用权利要求1～9中任意一项所述的一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托的制备方法制备得到，所述尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托由三个截面形状为120°扇形的复合材料卡瓣组成，三个截面形状为120°扇形的复合材料卡瓣通过金属抱箍与穿甲弹体的环形齿锁紧配合，其中每个扇形的复合材料卡瓣均为一体成型、三个扇形的复合材料卡瓣之间的位置无顺序性。

技术总结
本发明公开了一种尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托及其制备方法，属于复合材料模压技术领域。本发明采用真空预压形成需要的I模块、II模块和III模块，制备工艺简单，二次机械加工量较小，且制备获得的弹托质量轻，根据本发明制备的纤维增强复合材料弹托重量比传统铝弹托减轻30％，与金属材料的弹托相比，在相同的工况下，使得穿甲弹的初速度更高，射程更远。

技术研发人员：陈跃,万勤勤,代伟,张尊宇,王华
受保护的技术使用者：北方长龙新材料技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15