何為復(fù)合材料?就是把兩種或多種不同性質(zhì)的材料(如高強(qiáng)度纖維和韌性基體)“組合”在一起，創(chuàng)造出性能遠(yuǎn)超其中一種單一材料的新材料，達(dá)到“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”的效果。復(fù)合材料的核心優(yōu)勢(shì)在于“性能可設(shè)計(jì)性”，通過(guò)調(diào)整纖維的種類(如碳纖維、芳綸纖維和玻璃纖維等)、排布方式和基體材料(樹(shù)脂、金屬和陶瓷)，同時(shí)采用復(fù)合工藝，精準(zhǔn)定制滿足特定需求的“超級(jí)材料”，在輕量化、高強(qiáng)度、耐腐蝕、低可探測(cè)性(隱身)、抗電磁干擾等方面具有突出表現(xiàn)。
縱觀復(fù)合材料在海軍艦艇上的應(yīng)用，其走出了一條從“配角”到“主角”的進(jìn)階之路。早期探索：非承力結(jié)構(gòu)替代。復(fù)合材料在海軍艦艇上的應(yīng)用，始于雷達(dá)罩、煙囪外罩、艙壁板等非關(guān)鍵或低承力部位，目的是利用其輕質(zhì)(比鋼輕50%至70%)和耐腐蝕特性，減輕艦體重量，延長(zhǎng)艦艇使用壽命并降低維護(hù)成本。
功能拓展：次承力結(jié)構(gòu)應(yīng)用。21世紀(jì)初，隨著材料性能提升和連接技術(shù)發(fā)展，復(fù)合材料逐漸應(yīng)用于桅桿、上層建筑模塊等次承力結(jié)構(gòu)。美國(guó)獨(dú)立級(jí)瀕海戰(zhàn)斗艦的三體船型結(jié)構(gòu)中使用大量復(fù)合材料(占比超過(guò)50%)，使得艦體大幅降重，雷達(dá)反射截面積明顯減小。英國(guó)23型護(hù)衛(wèi)艦的上層建筑采用復(fù)合材料，減重約30%。法國(guó)拉斐特級(jí)護(hù)衛(wèi)艦也大量采用復(fù)合材料，隱身性能大幅提升。
多功能集成：主承力結(jié)構(gòu)+功能一體化。當(dāng)前，技術(shù)發(fā)展已經(jīng)指向艦艇主承力結(jié)構(gòu)(如船體、甲板)的復(fù)合材料化，同時(shí)追求結(jié)構(gòu)承載與隱身、傳感、電磁等多維功能的高度集成。英國(guó)正在研發(fā)的26型、31型護(hù)衛(wèi)艦，俄羅斯“戈?duì)柺部品蚝＼娫獛洝碧?hào)護(hù)衛(wèi)艦等，都在探索復(fù)合材料的集成化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)艦艇平臺(tái)“質(zhì)”的飛躍。
由此可見(jiàn)，復(fù)合材料在艦艇上的應(yīng)用，從早期單一性能替代，發(fā)展到結(jié)構(gòu)與功能一體化多維耦合與協(xié)同優(yōu)化，是一個(gè)逐漸進(jìn)化的過(guò)程。
現(xiàn)代海戰(zhàn)強(qiáng)調(diào)體系化對(duì)抗，復(fù)合材料憑借獨(dú)特的性能，為艦艇構(gòu)筑起多道“復(fù)合防線”。第一道隱身防線，包括雷達(dá)隱身、紅外隱身和聲學(xué)隱身。雷達(dá)隱身方面，復(fù)合材料可設(shè)計(jì)為電磁波吸收結(jié)構(gòu)，使艦艇的雷達(dá)反射信號(hào)銳減。
例如，美軍朱姆沃爾特級(jí)驅(qū)逐艦使用復(fù)合材料制成的一體化上層建筑具有極低的可探測(cè)性。紅外隱身方面，復(fù)合材料的導(dǎo)熱性遠(yuǎn)低于金屬，可一定程度減少主機(jī)艙、排煙系統(tǒng)等高溫部位的熱量向外擴(kuò)散，從而降低紅外信號(hào)特征。聲學(xué)隱身方面，復(fù)合材料具有優(yōu)異的阻尼減振降噪特性，可有效抑制艦艇機(jī)械振動(dòng)噪聲向水中輻射，提升靜音性能。
第二道結(jié)構(gòu)防線，不僅打造“輕甲”，還構(gòu)筑“韌盾”。在同等承載能力條件下，一些先進(jìn)復(fù)合材料比高強(qiáng)度鋼輕50%以上，比鋁合金輕20%左右。這種輕量化材料應(yīng)用于艦艇制造中，意味著更快的航速、更遠(yuǎn)的航程和更小的動(dòng)力需求。這對(duì)于追求高速、高機(jī)動(dòng)性、長(zhǎng)航時(shí)的艦艇和小型/無(wú)人平臺(tái)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。
另外，復(fù)合材料具有天然抗腐蝕功能，避免了鋼鐵艦體的銹蝕問(wèn)題，大幅降低艦體維護(hù)成本。同時(shí)，復(fù)合材料的抗疲勞性能優(yōu)于金屬，延長(zhǎng)了艦體結(jié)構(gòu)壽命。一些復(fù)合材料如玻璃纖維、芳綸纖維等本身不導(dǎo)磁，是制造掃雷艦的理想材料，可避免自身磁場(chǎng)干擾探測(cè)或觸發(fā)水雷。此外，通過(guò)特殊設(shè)計(jì)(如夾層結(jié)構(gòu)、能量吸收芯材)，復(fù)合材料可展現(xiàn)出優(yōu)異的抗爆炸沖擊能力，提升艦艇在遭受攻擊時(shí)的生存力。
第三道電磁防線。特定復(fù)合材料(如玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基)，具有優(yōu)異的電磁波穿透性，是雷達(dá)罩、通信天線罩的理想材料，能保證內(nèi)部精密電子設(shè)備正常工作不受遮擋?？稍O(shè)計(jì)復(fù)合材料能實(shí)現(xiàn)特定頻段的電磁屏蔽，用于保護(hù)敏感設(shè)備免受干擾。另外，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)還為天線、傳感器等電子設(shè)備的嵌入式安裝提供便利，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能一體化。
第四道裝備防線。由復(fù)合材料制造的聲吶導(dǎo)流罩，如大型球鼻艏聲吶罩，聲學(xué)透波性能優(yōu)異且強(qiáng)度高，是現(xiàn)代反潛艦艇的核心裝備之一。復(fù)合材料制成的發(fā)射箱/筒具有輕質(zhì)、低信號(hào)特征，已廣泛應(yīng)用于垂直發(fā)射系統(tǒng)。此外，復(fù)合材料還用于制造艦載無(wú)人機(jī)、無(wú)人艇和無(wú)人潛航器，其輕質(zhì)、高強(qiáng)等特性，契合無(wú)人平臺(tái)對(duì)續(xù)航力、載荷能力和機(jī)動(dòng)性的要求。
復(fù)合材料技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，將深刻影響未來(lái)海戰(zhàn)形態(tài)。一方面，未來(lái)復(fù)合材料艦體將不僅是承力平臺(tái)，還是集感知、驅(qū)動(dòng)、自診斷甚至自修復(fù)功能于一體的智能平臺(tái)，從而提升艦艇的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力和維護(hù)效率。另一方面，諸如結(jié)構(gòu)承載、能量存儲(chǔ)、電磁調(diào)控、隱身等功能，將在單一復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)深度集成。如此一來(lái)，艦艇平臺(tái)將從“搭載設(shè)備”進(jìn)化為“有機(jī)生命體”。
不僅如此，更多先進(jìn)智能材料將應(yīng)用于艦艇制造領(lǐng)域。例如，耐超高溫、抗燒蝕的陶瓷復(fù)合材料，是高能武器發(fā)射平臺(tái)、高超音速飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)的理想材料。復(fù)合材料3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)大型、復(fù)雜、高度定制化艦艇構(gòu)件的高效、低成本制造，尤其適用于維修保障和分布式小批量無(wú)人平臺(tái)生產(chǎn)，加速裝備迭代和部署。
從維斯比級(jí)護(hù)衛(wèi)艦的碳纖維復(fù)合材料艦體，到研制中的復(fù)合材料3D打印技術(shù)，復(fù)合材料帶來(lái)的不僅是艦艇平臺(tái)的輕量化、隱身化發(fā)展，還有海戰(zhàn)模式的加速演進(jìn)。
來(lái)源：中國(guó)軍網(wǎng)、解放軍報(bào)、中國(guó)國(guó)防報(bào)等綜合
