近10年来，开发复合材料炮管及工艺技术一直是火炮领域的热门研究课题。针对未来大口径火炮炮管，国外重点发展高强钢内衬复合炮管技术和陶瓷内衬复合炮管技术，为减轻火炮重量并提高火炮炮管性能，美国和英国均对钢内衬/碳纤维复合材料炮管技术进行了研究。

　　其中，美国陆军贝尼特实验室研发的高强度钢内衬和碳纤维热塑性复合材料外护套技术，是为未来战斗系统XM360式120mm直瞄/非瞄准线火炮的开发提供技术支持。与全钢炮管相比，这种钢内衬/碳纤维热塑性复合材料外护套复合炮管具有重量轻、能提高火炮射击精度、隐身性能好、并可减小由高速弹丸引起的动态应变等优点。该项目所选择的炮钢为屈服强度190KSI的M47-2C钢，复合材料是IM7碳纤维增强聚醚醚酮（PEEK）复合材料。与热固性材料以及其它热塑性材料相比，这种复合材料具有高强度（2.07GPa,纤维方向）、高模量（138GPa,纤维方向）、高韧性、具有很高的抗化学腐蚀性能等优点。

　　该材料成本比热固性材料成本约高20%，但是它不需要进行高压二次固化，因此抵消了其高成本所带来的不利因素。炮钢采用常规工艺制造，热塑性复合材料采用原位固化技术制造，并利用拉伸缠绕工艺在钢炮管的外层缠绕热塑性复合材料，使缠绕层与钢管之间紧密配合，并使炮管获得有益的预应力，能够承受火炮发射时所产生的极大的应力和热冲击。

　　贝尼特实验室对这种复合炮管进行了96发射击试验，证明炮管没有任何损坏。最终的炮管设计重量减小93kg,减轻了35%，炮钢屈服强度增加20%，其刚性与横截面与M256全钢炮管的类似。目前，美国陆军ManTech已对该项目进行投资，开发能提高量产能力的制造高强度钢内衬/缠绕碳纤维热塑性复合材料炮管的低成本工艺技术，现已交付、安装了能够生产热塑性复合材料缠绕层的制造样机，并已验证在中压条件下的热塑性材料能够成功用于120mm XM360 MCS火炮炮管。

　　预计新型工艺的开发将使锻钢的成本从每磅8.29美元减少到每磅4.50美元，炮管的复合材料缠绕层成本从2.5万美元减少到1万美元。英国国防鉴定与研究局研发的钢内衬复合炮管将用于155mm榴弹炮。该技术通过把传统的39倍口径155mm炮管壁厚减薄60%，并加装碳纤维复合材料缠绕层构成的外套管，可使火炮炮管重量减轻40%，并通过在缠绕层上再增加一个轴向布置的中等模量碳纤维复合材料外套管，以进一步提高火炮炮管的抗拉强度。

　　阅读延伸：《碳纤维复合材料炮管管身的制造技术》