稀土元素、国防军工和资源战略的重要意义(二)

  • 2016-10-25 09:56
  • 来源: 上海有色网

   “爱国者”导弹打败“飞毛腿”,得益于其制导系统中使用了大约4公斤的钐钴磁体和钕铁硼磁体,用于电子束聚焦;“猛禽”战斗机超音速巡航功能,依托的是使用特种稀土材料制造的强大发动机;“艾布拉姆斯”坦克导航系统、“宙斯盾”系统的SPY-1雷达用了钐钴磁铁;DDG-51驱逐舰的混合电驱动系统用了钕磁铁......M1A1完胜T72的坦克之战,从一定意义上讲已经成为稀土之战。  

陆军

  稀土元素可用于装甲用钢,中国早在上个世纪60年代,就设计出了稀土碳钢,由其制成的装甲钢抗击力提高了70%左右。而包含稀土元素的可延展性球磨铸铁制造的迫击炮炮弹杀伤力大大提高。  稀土元素还可以用在火控瞄准系统中,美国M1A2坦克装的激光测距仪,用到稀土金属钇元素,做到先发制敌。  稀土金属镧元素的夜视仪,增加晚上的作战能力。  

空军

  17种稀土元素在航空维修领域都有用途,其中,镝、钕、铽、铕、钇是飞机上最重要的5种稀土金属元素,它们可用于飞机的热障涂层、有色荧光材料和电机永磁材料。  稀土金属的高强度和高耐用性,不仅实现了超音速飞行,还大大减轻了飞机的自重;含有钐、钴稀土元素的永磁发动机则在武器的操控中起着至关重要的作用。  战斗机用多电发动机是在传统的航空燃气涡轮发动机上,用主动磁浮轴承系统代替传统的机械轴承系统,用安装在主轴上的大功率内置式整体起动/发电机为飞机提供所需电力,用全电气化传动附件取代机械液压式传动附件,实现发动机和飞机的全电气化传动,同时,发动机的控制系统改为分布式控制系统,发动机的燃油泵和作动器也改为电力驱动。高温磁体是新型多电发动机的核心部件大功率内置式整体起动/发动机、主动磁浮轴承系统、电力作动器等的关键材料。  

海军

  电驱动于船舰,能提供更强劲动力、节约燃料、供电等优点。在潜艇方面,具有静音、体积小等突出优势。西方国家的多个型号已装备了电驱动动力系统,如美国的DDG-51驱逐舰的先进混合电驱动系统使用两吨以上钕铁硼磁体,德国U212和U214级静音潜艇的永磁推进电机使用一吨多的钐钻。  

航空

  在卫星、飞船的姿态控制、轨道控制系统中,稀土永磁材料主要用于各类闭锁阀门。在这类阀门中,靠永磁材料产生的磁力锁闭在一定的位置,靠地面控制的脉冲磁场改变锁闭位置,主要用于控制空间飞行器推进剂的供给,从而进行姿态控制和轨道控制。永磁闭锁阀门具有重量轻、可靠性高节约燃料等突出优势,是载人航天、空间探测以及各类卫星的微动力推进系统的关键器件。  对于空间探测来说,离子推进具有比冲高、能重复启动、质量轻、体积小、消耗工质少和寿命长等特点,因此受到各航天大国的高度重视。据计算,一颗2000kg的卫星,若采用离子推进器将它从350km高度的轨道提高到500km,并进行5年的轨道保持,仅需工质25kg。离子推进器中,稀土永磁体在电离室中产生轴向磁场,使氙离子在高压静电场的作用下加速,产生推力推动航天器前进。1998年10月发射的空间探测器“深空-1”号率先实现了以离子推进系统为主推进。休斯公司也首次在泛美卫星一商业通信卫星上使用此技术。欧洲空间局已经将离子推进作为未来十大尖端技术之一。俄罗斯和日本也在加紧离子推进技术的研究。  

精确制导

  永磁材料主要用于惯导系统的各类陀螺仪、加速度计,力矩电机等核心惯性测量元件,这些测量元件的量程、精度很大程度上是由永磁材料的性能和稳定性决定的。世界上先进的作战飞机、潜·艇、中远程弹道导弹、巡肮导弹以及精确制导炸弹等武器大多数采用惯性导肮。  

电子控制

  永磁材料主要应用于行波管、磁控管、调速管等器件。脉冲行波管用于地面固定和移动式雷达、机载火控雷达、电子对抗设备等;小型行波管体积小、重量轻,适合于用量大的场合,如相空阵雷达;空间行波管是空间应用的专用管型,特点是可靠性高、寿命长和效率高。  永磁材料主要应用于行波管的电子聚焦系统,产生均匀磁场或周期磁场。磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件。脉冲磁控管广泛用于引导、火控、测高、机载、舰载、气象等各种雷达中;连续波磁控管主要用于电子对抗。稀土永磁材料为磁控管提供很强的恒定磁场。高性能永磁材料可使器件的性能和稳定性显著提高,器件实现小型化。  稀土永磁材料还有高轨预警卫星的高压自锁阀、扫雷艇的遥控扫雷具,声学武器的声波发生器,各类武器的引爆系统等等。  显然,稀土于国防军工应用,广泛而关键。各国对稀土资源的政策,尤其是在供给侧倍加重视,主要表现为实现稀土资源供给渠道多元化、也包含想摆脱对中国稀土依赖的因素。  地上没有去海里找,海里没有上天上找。各国对海洋稀土的发掘和其他星球稀土元素的探索,更加表明了稀土元素的重要意义。(上海有色网)

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责任编辑:王宇

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