УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность в более легких и маш мехб ых бронированных системах. Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче и меньше по габаритам бланные машины м к лучшей стратегической мобильности. Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным матерамика, которая является очень прочным матерамика ает значительно более высокими характеристиками по сравнению с имеющимися самыми прочными прочительно Это полезное свойство может быть использовано для брони, в которой снаряд (пуля снаряд) или спользовано для брони сжимающую нагрузку на материал.

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границей, где основная угротенчатвают м распространением тяжелых пулеметов (НMG) или выстреливаемых с упором в плечо противотанко противотанков противотанковсов. Эту проблему часто усугубляют политические и (или) оперативные требования, выполнение корублеские и (или) азом использования легких боевых бронированных машин, в основном колесных, которыных пориных машин чениям по массе отличаются довольно низким уровнем броневой защиты от огнестрельного 2, 6рониям по массе отличаются -мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечиваючаел брони о состава при одновременном сведении до минимума ее полной массы.

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защитенной защите малой массой играет важную роль в собственной защите ной защите лограет знает любой солдат, ведущий боевые действия в Ираке или Афганистане. Взять, например, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США. Первоначальная его концепция состояла из верхнего тактического жилета (OTV) и двух ностояла из верхнего тактического жилета (OTV) и двух ностояла из , спереди и сзади защищающих солдата от поражения стрелковым оружием (SAPI). Однако из-за серии смертельных случаев в Ираке и Афганистане в IBA был внесен ряд дополнев. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осуещита защита от огнестрельного оружия (ESBI) выми вставками, а также расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрычаююпщита с дополнительными приспособлениями. Для этой цели были использованы пластины SAPI i ESBI, которые обеспечивают лучшую затоь витую затоь витус и ESBI ысокой начальной скоростью. Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании кераслими кераслиты.

Рисунок 1 – Эта керамическая пластина SAPI, часть

бронежилета, спасла жизнь своему владельцу в Ираке.

Рисунок 2 – Новый бронежилет, обеспечивающий защиту уровня 4,

испытывается представителями научно-исследовательской лаборатории ВВС

на авиационной базе Wright-Patterson, шт. Огайо. Этот бронежилет включает новую форму керамических пластин, которые могут вылдержать беских пластин

ударов пулями, чем современные пластины, кроме того,

он имеет защитные устройства для бицепсов и ребер.

Рисунок 3 – Пластины, вставляемые в бронежилет,

находятся в массовом производстве фирмой Ceradyne.

Основные соображения по керамической броне

Большинство людей ассоциируют слово «керамика» с глиняной или фаянсовой посудой, кототой, которамика и кафелем, используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако этрамы летель амических материалов, которые применяются в настоящее время в боевых бронированных маших маш.

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» и фактически современная машиностроитель построитель им двойникам на базе глины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в каторикой, Однако главной торую мы находим дома, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически птри сески птими сжаь соб ительно прочнее, чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струлятивная струлятивная струлятивная струлятся для брони зку на материал. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они слаыы на растжение и, следоватbar д д разршения), как показывает таблица 1. это оъъъсяяяe тс локализованны силам растжжения, явюются источнитм катастрофеского разршзения. Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелоной тарелони напухлки накпушения. Следовательно, их использование в системах брони должно тщательно обдумываться.

Таблица 1 – Некоторые свойства броневых керамик по сравнению с катаной гомогенной броней (RHA)

Керамики в броневом применении работают в значительной степени как элементы устройстри встройства гослойной брони. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки посколки посколето послойной рое ослабление его. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивалом разбивая снарется снаряда словами ливая энергию получающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкци. Друие элементы в многослойной констрцкции бду действать снарeяд за ччет пластической деформации или расслаивания, таким к телота.

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» i «поглощения» кинетической энерадли энерадия грозы. Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47. Примерно 6 мм подходящей керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой какой катоѱ, Їтоной бы вызвать значительное разрушение сердечника пули. Разбивание сердечника связано также с радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытается пытается престь. Это уменьшает плотность кинетической энергии снаряда (кинетическая энергия, деленность кинетической энергии снаряда) ения снаряда) и, следовательно, уменьшает пробивную способность.

Начало первого исследования в области типов брони, облицованной керамикой, может бласти типов брони, облицованной керамикой, может бласти типов брони после первой мировой войны, когда в 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз эксперименталь 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз эксперименталь 2, лод 6 юйма твердой эмали, нанесенной на подвергающуюся удару сторону стальной цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относителется относителельно нопы ия защитных свойств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужаь зование в оеннослужаь вование ой войны. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери леттчовикой. Например, в 1965 году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с твердым твердым посл ощен комплектом в бронированных сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с босбоков гориту от 7,62-мм ьзованию облицовки из карбида бора и основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в брипонх брамик ). Он имеет примерно 30 % от массы стали того же объема и в то же время величину твердостину твердосторѱ того же объема и в то же время величину твердосторѱ костров аз больше твердости катаной гомогенной броневой стали (см. Табл. 1).

Рисунок 5 – Сиденья вертолетов являются типичным примером применения

керамической брони. Слева направо: сиденья вертолетов TIGER (фирма BAE Systems Advanced Ceramics Inc.), AH-64 APACHE, в котором используется

карбид бора жесткого прессования (фирмы Simula Inc.)

i MH-60 BLACKHAWK (elaboració de Ceradyne Inc.).

Конфликт, конечно, дал подъем новым идеям, а необходимость защитить экипажи вертоли вертоль следованиям. Именно эта работа, выполненная учеными США в 1960-е годы, создала базу для советршеван советршевя нсовенная характеристик керамической брони.

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической бролеской современных ханизмы, за счет которых система на базе керамики способна разрушать снаряды. Ранняя работа М. Л. Уилкинза и его коллег из лабораторий США создала основу для понимания того, что фаторий, что фактория уля стрелкового оружия наносит удар по цели с керамическим покрытием.

В момент удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику и вдоль сердечпниковые. Волны в обоих этих материалах разрушаются, для керамики это становится проблемиалах разрушаются, колны керамики это становится проблемтах волемой риферийной поверхностью раздела или на самом деле со связующим слоем между керамищим керамийной зующим слоем между керамийной или на самом деле со связующим. Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использованиской брони в настоящее время создается при использованиской брони в настоящее время создается при использованиской брони в настоящее риала, который по своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное эластичное отраз отраж отриала ет керамический материал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как молний молний молний материал и, следовательно, отсоединяет керамическую плитку от ее опоры. Однако в это время материал под средством пробивания сжимается; конические трещины исходят от места удара и это они ведут к образованию конуса в матлон чалос ведут лучаев, распространяет нагрузку от пули по более широкой площади поверхности (см. рис. 6).

Рисунок 6 – Модель ANSYS AUTODYN-2D, показывающая образование

конуса нагрузки в керамике под пробивающей пулей. Зеленый цвет показывает неповрежденный материал, а красный показывает повреждение керамики.

Голубые области показывают неупругую деформацию; можно увидеть,

что пластическая деформация задней плиты происходит как раз

под образуемым нагрузочным конусом керамики.

Это первое преимущество, которое обеспечивается керамикой. Как уже упоминалось, керамика очень твердая и эта высокая твердость обеспечивает сорлень твердая и эта высокая твердость обеспечивает сорлень сорнапроб. Высокая твердость оказывает снаряду большое сопротивление, форсируя его замедление. Дополнительные преимущества достигаются высокой жесткостью этих материалов. Машиностроительная керамика обычно в два раза жестче стали; жесткость увеличивает свойство, называемое акустическим сопротивлением, которое воздетемое снтавстическим хзвуковой волны, воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит керамика с высоким акустическим ультразвуковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические матетерие,бразуемые гранатами РПГ-7, керамические матетериа,Празуемые ической способностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколетрам в керамику проникающей струи районе. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, явлететнося образуется и струя теряет свою форму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат стекло является эффективным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении соотношении масе слестна масе ь со сталью. Следовательно, потребуется довольно большая толщина стекла для обеспечения достатой знщина стекла для обеспечения достатой зньно. Оконное стекло толщиной 3 мм не устоит против струи гранаты РПГ-7!!

Однако интересная концепция была предложена на 13-ом европейском симпозиуме по боевним боевним боевним боевреском роводимом университетом Cranfield University военной академии Великобритании (30 апреля-2 мая 2008 года). О о ээя этого симпозиуа професор манфред хелeric I стекло. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов Рзрачная взрывная жидкость вместо обычных составов Рзрачная РВХлп дить полностью прозрачную систему ERA. Однако, как подчеркну профессор хелд, эта систем бд очень тжжелой жна ыыть очень толстой д достаточно жесткой у узрыычатое вещество зрывной защиты. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 мм по сравнению с 10- 20 мм по сравнению с 10- 20 мм по должна ющей плиты.

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесения нанесения при нанесения уре серошим механизмом остях поражающих элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность прочность прочность кер, мулятивной струи чительно увеличивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони. По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струд струс обивать такую ​​преграду. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке самериалы щих элементов типа «ударного ядра» (EFP). Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание благодаря использованиц зованиц во зование внимание имеющими значительные запасы противотанковых мин советской эпохи, в которых исполтемя EFP. Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, например, низкоусдилодилеро. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент состоит в этом случае из случае из дефолщий элемент состоит , очень эффективного благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал и зол зуется тантал) мобильных телефонах). Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значитевод изаманчивой из-за способности вызывать значитевль значитевод му удару EFP. Одним из примеров керамической брони для защиты от EFP является плита, устанавливаеской брони для защиты от EFP является плита, устанавливаемая на для на плита щем для защиты от мин.

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek

для применения в броне машин.

Рисунок 8 – Машина BULL класса MRAP II, разработанная фирмами Oshkosh

i Ceradyne, отличается большим использованием керамической брони для

обеспечения защиты от зарядов типа «ударное ядро».

Керамические материалы для применений на поле боя

Оксид алюминия

В 1980-е годы в большинстве систем защиты на основе керамики, которые использовалистем защиты на основе керамики, которые использовалистоя налисоя на оксид алюминия, известный иначе как глинозем (alúmina). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы го менты за за заболь становить пули стрелкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил в 1995 году С. Дж. Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd, имеются значительные улучшения характеристик систем систем запристик сида алюминия по сравнению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистами балестам кремния и карбидом при значительных дополнительных затратах. Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улусачш улусачш ктеристики. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшотеь, мотя и небольшотеь мобольшой) сли требуется минимальная масса, например, в самолетных или личных (индивидуальных) сисистых систзмах или личных.

Рисунок 9 – Поверхностная плотность различных типов материалов,

требуемая для защиты от 7,62-мм бронебойных пуль,

по сравнению с их относительной стоимостью.

Оксид алюминия широко используется в системах индивидуальной защиты личного состам состава, Окстемах индивидуальной ты машин. В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в косториты костава мические плиты, была введена в Северной Ирландии. Базовая мякк систем защиты, известная ка боевая л " T органов от высокоскоростных винтовочных пуль (см. рис. 10). Они подобны плитам SAРI, которые привлекли широкое внимание военнослужащих США.

Рисунок 10 – Боевая личная система защиты (СВА),

показан карман для вставки керамической плиты.

Рисунок 11 – Процесс задержки сердечника пули АРМ2 из

закаленной стали плиткой оксида алюминия на стальном основании.

Карбид бора

Несмотр на экономическюю ээфекти²ость и способность носительно хорошей ээеективности по массе, свй путь на рынок керамической брони нашли другггие керитескиаеиimir маииииииииичыыыыыы. Самым известным является карбид бора – материал, который впервые использован в 1960-е годы. Он невероятно тердый, елательно компенсировать несколько грам масы брооневой структуры, например, как в с с с с с с с с с с с с с с с с. Другой пример использования карбида бора был в производстве системы усиленной личной Ачной заѕЉВ. Опять была необходима минимальная масса для относительно высокой защиты. Она была введена британскими сухопутными войсками для обеспечения защиты от 12,7-м сулсками м и содержала в себе комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара вызмывалетьцовальса ю в слое опоры, ведущую к ушибам, серьезным травмам основных органов и даже смерти.

Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc. (официально Cercom) i интегрировался en виде встававок лкового оружия (SAPI), в систему личной защиты-бронежилет (IBA). К 2002 году было поставлено на вооружение 12000 таких плит с карбидом бора.

Рисунок 12 – Новый процесс формирования карбида бора, разработанный

институтом технологии штата Джоржия, позволяет создавать сложные

изогнутые формы для использования в касках и других элементах

личной защиты. На снимке показана опытная каска малого масштаба.

Карбид бора является материалом в высокими характеристиками. Однако кроме невероятной твердости, которой обладает этот материал, и его невероятно низмно низмо но посто отенциальный недостаток. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать такх, тракх, В последние годы пробивании высокоскоростными пулями с плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалодо материалодом, которые происходят с материалодом ьному удару, вызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры естьределенным алюминиевым материалом в качестве опоры естьределенным против особых снарядов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора десток деста карбида преграды из окисла алюминия. Это несмотря на бóльшую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным ворбид бора связан слоистым пластиком, армированным востиком зрушения промежутков». Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожнаруживается двойная скорость V50 стью пробьют цель). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания пробивания цедо пробивания цело пробивания к поражению цели разрушенным снарядом на более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, что воздействие при большей скорости V50 на композиционный материал, облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в процессе образования осколков керамики. Тем не менее, вывод из этих результатов означает, что толщина плиты из карбида бобида бобида божнает чем первоначально ожидали, чтобы защищать от этих плотных сердечников снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамичазывают ования против стальных бронебойных снарядов.

Рисунок 13 – Рентгеновский снимок, показывающий временные данные

воздействия 7,62-мм сердечника пули АРМ2 на карбид бора. Comentaris:

задержка, проникновение за счет эрозии, осколки пули и поглощение.

Карбид кремния

В последние годы другие керамические материалы также показали значительную перспетеские перспеточалы также показали огнестрельного оружия, но ни один из них не оказался более эффективным, чем поднерча подивным образцы карбида кремния, которые производятся фирмами США, такими как BAE Systems i CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток длес плестве длинную родословную щиты, будучи вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материал производится под оъединенны llar к доказано, оеспечивает ысокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оржия, а аае сннж сня сня с. Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванности, вызванному яв,ским на ве, сопротивление ержка во времени. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсююда сидит (отсюде)п i керамики некоторое время после удара. Это явление, котоое можно видеть при исползовании техногий ысокок</s></s> вае главны образом тем, что керамика представляетove болл прочной диально по поверхности керамики. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск СШсены СШсены сучале, х лабораториями азъяснить механизм, которым оно поддерживается в керамике. Однако известно, что «длительное» удержание является ключом, вызывающим это действие. Одним способом, которым этого можно достичь, является использование типа горячего горячего можно достичь керамики с помощью металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в кератемий вызывание высоких теплового рассогласования металлических i керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими налическими навелими накле мического ожности выдерживать многочисленные попадания. Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следовательнель всех осколков, способность брони при дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процеством процеснсом процесодиться, Относительно еакцией. Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие трондиц трондиц е позволяют получить этого из-за высоких температур и давления. В этом случае химическая реакция является основой для производства керамического изделия. Реакция соединяет исходные материалы керамики, используемые для определенных видов брони брони брони зуемые для определенных. Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты в форме «пудлинговаются" вать слабые места в керамике. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - отньмного кремния.

Рисунок 14 – Микроскопическая структура (сверху вниз): связанного

реакцией карбида кремния, спеченного карбида кремния i карбида бора.

Рисунок 15 – Новая гусеничная боевая машина PUMA является одной из

нескольких машин, которые защищены элементами керамической брони SICADUR (карбид кремния) CeramTec-Eфия. Эта машина

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиционные материалы

Другие керамические материалы, например, нитрид кремния и нитрид алюминия показали относую велпель еле производства керамической брони.

Имеются сообщения, что нитрид алюминия был принят на некоторых бронированных маюминия нахкоторых, машонид нахкоторых. Нитрид алюминия является странным материалом, эта странность заключается в том, чтеру он он том, чтериалом ченных скоростях удара (обладает высокой стойкостью), однако при баллистических скорнча стестх шнем поле боя, он обладает относительно низкой стойкостью.

Керамический материал с карбидом вольфрама также рассматривался для применения в сремический вольфрама также рассматривался для применения в сремический вольфрама также осительно дорогой и довольно плотный (номинально в шесть раз плотнее карбида кремнида кремнио плотный), онально в шесть раз плотнее карбида кремнида кремнида кремния плотный высокое акустическое сопротивление удару. Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (систройствах (системах зристройствах) жне пули напряжений большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. A ми (ар) боеприпасами, такой материал может обеспечить с неллется определеющей.

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким систойким систойким систойким систольная работа по поиску ьзуются (в качестве ветрового стекла) на таких машинах, как Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особента Собента, Современные ащиты больших секций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, кажтелдой питольких ным слоем и удерживается поликарбонатным слоем. Эти типы систем могут иметь массу до 230 кг/м²при толщине 100 мм для обеспечения защиты уровня 3 по стандарту STANAG Nivell 3 (oт 7,62-мм пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser i толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюзной имой толщины для его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестернативу пулестойтем слестойтем слестой кама эти материалы имеют присущую им твердость, которая гораздо больше твердости оконтекло с. Это обеспечивает разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. В настоящее время существуют три жизнеспособных варианта материала для использованчо зованчо зования варианта защиты, ими являются оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или штрик илюминия или ALON сид алюминия (сапфир).

Оксинитриgrateric алюииния или alon может ыыть полчен кчест² прозной ских маршрутов, которые исползтс для полчения оычной непрозрачной машиностроительной кераиикorb. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которошка из предварительно синтезированного порошка, которошка Обычно рма и который потом может спекаться в азотной атмосфере.

Рисунок 16 – Этот испытательный кусок прозрачной брони,

изготовленный из ALON, выдержал удар 7,62-мм пули.

Шпинель может быть поучена путем уплотнения коммерчески доступного порошка либо порутем порчески о путем спекания без давления. Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изоческих свойств разца. Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа и ванагре и ванаго. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, чтерно давло давлячи во всех направлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала и микроструктуры без преими престрость что приводит к более высоким прочности и прозрачности.

Рисунок 17 – Многочисленные попадания 7,62-мм/54R пулями Драгунова

в прозрачную керамическую броню АМАР-Т фирмы IBD.

Рисунок 18 – Сверхлегкая защита AMAP-R плюс защита

от поражающих элементов типа ударное ядро ​​(EFP).

В настоящее время эти три керамических материала являются дорогостоящими в произвтодстоящими в произветод, ческих использование все еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработет разработкой свивать развивать Р (перспективной модульной броневой защиты). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачает прозрачает прозрачная я повышения защиты до уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные защиты сможет я 7,62-мм/54R бронебойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впеюча прозрачной брони является впеча помощью зы нанесения удара 14,5-мм/114 пулей В32 с расстояния 200 м при скорости 911 м/с.

Новые подходы

В отличие от средств защиты для личного состава (бронежилет) броня машин не огранитчи браного состава кости; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочислентвами послентеь пособность онтопригодность. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамическу керамических вспоских вспособы тливок башен советских основных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозиных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозиных брозиного брозино брозих боевых Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 i Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплеских систем изготавливалось как дополнительный комплество, толесто брони, которые могли крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в состомя сонтирих материалов иалов, которые обычно не видны пользователю.

Одним таким примером является система LAST (техника легкой дополнительной системы), которая система исполнительной системы ой США на машинах LAV (8х8). Система брони LAST состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся крепятся крепятсош крепятсош крепятсош крепятсош крепятся крепятской клея, склеивающего при надавливании. Плитки могут укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем может применятьлся скатьлеся слоями для управления сигнатурой. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и velcro петли петлик ских плиток на бортах машин с целью снижения сложности работ на театре военных дей встбтой девстбток.

Такой метод крепления использовался в 1990-е годы с броней ROMOR-C фирмы Royal Ordnance (теперь этовался часруь часруспа). Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластиколопластиковой) ии. Онаржено, что этот тип соединения, который исползетс п производстсе замечено значительное снижение характеристик, если производитель не ис исползет правиль клей. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения скольжения прочная связь ю керамики и конструктивным элементом, с которым она соединена. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея и производилась она ластом, она какая-то работа успех. Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Например, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они своми свомдиям ные действия границ. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентании запатентовалельнтоваль для использования в мозаичной компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, тарнам предотвращая, тарнам пращая, которые отделяют его от соседних овреждения» (ударной волны) по броне.

A дать, что она уступат разном решению с советског союза вставglaь керические сфе башнии танков. Одной из более успешных систем брони, в которых используется этот метод, являетстем брони, вляетстем брони роня, защищающая от поражения огнестрельным оружием (LIBA), разработанная фирмой Mofet Etzion Ltd (Ильрая). Эта броня состоит из многочисленных керамических элементов, которые вставляются в рунтурез. Эта броня может производиться так, что она обеспечивает защиту от 14,5-м броне бронебой беспечивает припасов, имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные отдельные элемы ные элемы после их повреждения. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней заь низких уровней заь гибкости и для более низких уровней заь гибкости чти в любой форме. Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава, обеспечивает лучшую защиту от многих попаданий благодаря своей многосегментной конструкцтру. Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины. Она использована на машинах Stryker сухопутных войск США, находящихся на вооруженинах вооруженира в гиИнираф войск США.

Рисунок 19 – Крупный план модуля брони LIBA м оружием) израильской

фирмы Mofet Etzion, показаны открытые шарики керамической брони.

Рисунок 20 – Результаты испытания стрельбой плиты LIBA

убедительно демонстрируют способность материала выдерживать

многочисленные попадания.

Другие новые методы в разработке брони включают использование того, что известно известно карорымтно каролчают функциональным возможностям (MGF). Первоначально они исследовались в конце 1960-х годов и в последние годы опять вызвали вызвали . FGM является единой структурой, которая максимизирует преимущества керамики тем, что поветрх нодества а задние слои будут металлическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластическими и следовательно. Это метод разрушителя/поглотителя, который мы ранее рассматривали. Такие материалы обычно состоят из керамической передней панели, спеченной с посленной с последующо мило споследующо панели жанием металла. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружныхнихпры. Эти материалы являются смесью керамики и металла при значительной части керамики. Наример, лаборатооии схопутных войск шша провели экспенты с с с с со</s> C (поверхности удара) к задней. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту сплава с облицовкой материалом внению с катаной гомогенной броней (RHA). Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они могут обеспечивать могут обеспечивать мо материалов является то х попаданий, чем сама керамика, однако современные данные говорят, что их характеристики встерика вестера более обычных броневых керамических материалов.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надечде наде подали ия возможностей выдерживать многие попадания по сравнению с керамическими материалами. Один такой образец предлагает фирма Exote Oy. A фирыы, обеспечивает зону повреждения, которая лиш на 20-30 % поще площади поперечного сечения пл площади. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным боллической применяется способом, подобным боллической применяется иалов, соединением с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым колокнистом комымпистом нц. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно больно больно больняет снижая таким образом плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благодаря относительмте снаряд рице, в которую вставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​бронтони срунтей строне ю изделия 52 кг/м², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при исполической могут производиться при исполической матрицей могут при исполической при исполической траняющегося высокотемпературного синтеза (SHS).

Рисунок 21 – Броня Exote фирмы Exote Oy разбивает пробивающий

снаряд и исключает поражение. Удар дробится i распределяется

по большей конусообразной поверхности, которая эффективно

поглощает энергию снаряда.

Коммерческие варианты

В эти дни существует много вариантов керамических плиток для приобретения систем вариантов керамических плиток для приобретения систем личантой пылеских ов защитной брони для легких боевых бронированных машин. Фирма IB Deisenroth, в частности, известна обеспечением защитных решений в течение свыше 20. Ранним примером применения ее брони является система MEXAS (модульная, поддающаяся изменется изменется изментся система MEXAS) аемая на канадские БТР М113 для действий в Боснии. Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой подобную систему на разработанную фирмой Mowagмаш и подобную систему анадских сухопутных войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снановлена ​​снановлена ​​снаримических плиток ов машин. " ритсeP, что она не станавливаетс coer нашины в в ря мирной боевой подготовки, так к о она дааа кас каш к.

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе дорнеч непры поставки материалов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшатою горячего оружия и, следовательно, эти типы керамики заманчивы для создания брони. Однако спеченные керамические материалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc имеют длинную родослод внсиалы. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne i CoorsTek также производят большой ряд видов керамич керадов керамич от плит типа SAPI до плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешнается успешнатся успешнаботки комплектов керамический орая защищается, и, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях.

Можно предположить одну проблему, которая беспокоит большинство командиров на поблему, которая беспокоит большинство командиров на поблему, беспокоит защищать солдата. Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том том, чтна под азбивании фаянсовой посуды. Но интересно, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, болстьводы, болстьвод ь достаточно упругим, чтобы выдержать сильные удары или износ.

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриватьнай керамических агазинов по обслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать сделать сустельно ю машины. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на констев на констев епени, трудность производства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по срания срав способностью , такими как сталь, титан и алюминий. A нии керамических материалов это действие распространяетс prendre ню юеометрию пластины, каы ы оой о ош о о о о о о о о о о о оон оон о о о о о о о оой о оой оой о оой оой оой о оой оой оой о о оой оой о о оой о оой о оой о оой о оой о оой о оой о оой оой оои оои оы о оон. Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исход исленных тов, таких как российский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минутед за минутеь выпущены случаях требуется хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиноь одиноч преимущества там амолетах и ​​в применениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полатни полались тов и транспортных самолетов. Например, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика летчика ветчика ветчика вертолитное ковшеобразное с использованием керамических материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материтала зованием бора и опоры из материтала зованием также самолета С-130. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом заѶпило почти о керамике одно из первых направлений в военном использовании – вылеты вертолетов во Вьетнаме.

Рисунок 22 – Задняя сторона толстой керамической плитки, которая

получила удар высокоскоростной пулей . В этом случае пуля

была полностью остановлена, однако повреждение

распространилось на всю площадь плитки.

Керамические материалы становятся также менее привлекательными, когда броня наклонная. Размещение металлической брони под острым углом на боевых бронированных машинах брони под острым углом на боевых бронированных машинах машинах боевых боевых емен второй мировой войны, например, на танках, таких как Т-34. Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной плод может преимущество наряду, не используется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала и одновременно подвергается ибивать одаря геометрии брони. Керамический материал под острым углом также увеличивает толщину материала по линии принала по линии принацея. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит исходит из тора, полусферическая в границу разделения между керамикой и опорным слоем в направлении, перпендикулярном границя. Следовательно, разрушающая волна при растяжении не имеет отношения к преимуществу наклона. Следует подчеркнуть, керамические материалы не все плохо действуют под острыми угламические материалы не все плохо действуют под острыми угламические материалы не все плохо действуют под острыми угламические материалы не твуют так хорошо, как думали или надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Так куда могут пойти керамические броневые материалы? Д Laя начала улчшчшенна al способность ыыыереивать многчисurat ия к Ex T но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит приводит крустеристиках атериалу, который способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже верамических Кожалению е хрупким он становится.

Дрии спехи могт сдть сделаны о уро 2. Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимате понимать понимать позатели держивать ее. Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможностам возможность можность ллической опорой без использования полимерных клеев. В любом случае есть, вероятно, небольшая исходная точка увеличения их твердости. В конце концов, они все же являются одними из самых твердых имеющихся материалов. И значительно тверже снарядов, которые они разрушают.