УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность в более легких и мехби более легких и меша потребность ых бронированных системах. Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче и меньше по габаритам бронированные машины будут легче и меньше по габаритам блашины м к лучшей стратегической мобильности. Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным матерфи 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) или кули култано для брони сжимающую нагрузку на материал.

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

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите лого 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 верхнего , спереди и сзади защищающих солдата от поражения стрелковым оружием (SAPI). Однако из-за серии смертельных случаев в Ираке и Афганистане в IBA был внесен рянд допол. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осуеущита от огнестрельного оружия (ESBI), осуещнеся выми вставками, а также расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрываюююп. Для этой цели были использованы пластины SAPI è ESBI, которые обеспечивают лучшую затощовиваю затоь витус затоь вивают ысокой начальной скоростью. Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании кералими кералованиты был достигнут.

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 выдержать 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, которуь, которуь и кафелем, используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эстамы лалетиями, однако эстались амических материалов, которые применяются в настоящее время в боевых бронированных маш.

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» и фактически современная машиностроител построитель, им двойникам на базе глины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в каторую мы выбираем для использования в каторикой, Однако торую мы находим дома, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически птри соются 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 струя юра брони зку на материал. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Оting Слабы на растяжtingtyе И, Следо --но, Оренобны толькормацие доказывния), как показывает Таблицвает Таблица 1. Это Оъ ПсняЕ Наличием отрукту Оолин, Кторыиванодя ванодя ванодя ванотя ваност тост билизовастяSHния, явлтаюния, являNтрожотватвем оилем тикастодст истостророфом катасникофик Ского Разрушения. Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелони на при падении тарелони накомы накомы. 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 устройства встройства в значительной гослойной брони. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки посколки поюдлойной 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. Друу - элементы> многострусеи Будут дествовакаMть Оескую зеску отист эеску оеска зестию заера сесерию сгряда зеску отистистистистистистиснист зеску Ормации или расславания, тика фазомзощ в фращ Низкую фи, такусергиплок Палок Теплок Теплок Теплок Теплок Теплок Теплок Теплок Теплок Теплок Теплта.

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» è «поглощения» кинетической энерческой энерчеди энердия грозы. Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47. Примерно 6 мм подходящей керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой катой каток, станной стороной бы вызвать значительное разрушение сердечника пули. Разбивание сердечника связано также с радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытаетси пытается пытается прендикулярно. Это уменьшает плотность кинетической энергии снаряда (кинетическая энергия, деленнаоческой энергии снаряда) ения снаряда) и, следовательно, уменьшает пробивную способность.

Начало первого исследования в области типов брони, облицованной керамикой, может бласти брони брони после первой мировой войны, когда в 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз эксперименталь 2, доль 2, Невилл юйма твердой эмали, нанесенной на подвергающуюся удару сторону стальной цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относителется относительно восительно применение керамических ия защитных свойств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужаь вослужаь вослужаьзование ой войны. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчеров. Например, в 1965 году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с твердым брони с твердым был оснащен комплектом в бронированных сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боковал дира ьзованию облицовки из карбида бора и основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в пиронх брамик ). Он имеет примерно 30 % от массы стали того же объема и в то же время величину твердосторы того же объема и в то же время величину твердосторы твердостори, 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.)

è MH-60 BLACKHAWK (фирма 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 советршевя советршевя советршена в 1960 характеристик керамической брони.

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической Пременных Прежде 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 факторий, что факторий уля стрелкового оружия наносит удар по цели с керамическим покрытием.

В момент удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику и вдоль сердечпулику. Волны в обоих этих материалах разрушаются, для керамики это становится проблемовится проблемиалах разрушаются, колны риферийной поверхностью раздела или на самом деле со связующим слоем между керамищим керамикой зующим слоем между керамийной или на самом деле со связующим Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использовани и пользовани пользовани пользовани польческой брони в настоящее время создается риала, который по своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное эластичное озующего материала происходит сильное эластичное орастичное озующего ет керамический материал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает каквиговая 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 матетери в матера 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 сорливает сорлень высокая. 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 воздетне снта всутемое хзвуковой волны, воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит керамика с высоким Это очень важно ультразвуковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

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

Однако интересная концепция была предложена на 13-ом европейском симпозиуме по боевоним боевоним боевным боевонш роводимом университетом Cranfield University в военной академии Великобритании (30 апреля-2 мая 2008 года). Воремя этого симпо тофесст хелет (теоtтачнот ворыжрать ICозмнинай взмниDIнай взрыачносноX взсужновой взмниDIной взрыачносноX взсужноCнол ворыачносно взсуждай взсуждаN взсужноCнай взрыачноCESя текрачноCвобмнижносноX в Нни (ТО есть, Ирони Elra, Пачестве ма материвестивостидейяствыюй Плиты истодпользуоется сльзуоетст тлитыпользуоется сльзуоется сльзуоется сльзуодф Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов Рзрачная РПВХл дить полностью прозрачную систему ERA. Однако, как подчеркнул профессор Хелд, эта система будет очень тяжелой, так как задняя плита (основной броневой защиты) должна быть очень толстой и достаточно жесткой, так чтобы она не воздействовала на сидящего за ней члена экипажа, когда детонирует взрывчатое вещество взрывной защиты. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 мм по сравнению с 10- 20 вердом порядка ющей плиты.

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесения при нанесения уроческие урамические остях поражающих элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность прочность керочность кера, мулятивной струи чительно увеличивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони. По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательности струс струс обивать такую ​​преграду. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке саюмохофи самохофсора щих элементов типа «ударного ядра» (EFP). Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание благодаря использоватниц висованиц ва, имеющими значительные запасы противотанковых мин советской эпохи, в которых испольтемы испольсез. Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, например, низкоусталеро. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент состоит в этом случае из дефающий , очень эффективного благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал материал из зуется тантал) мобильных телефонах). Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значтетевой заманчивой из-за способности вызывать значтетевой способности му удару EFP. Одним из примеров керамической брони для защиты от EFP является плита, устанавливаеской брони для защиты от EFP является плита, устанавливаеской брони для нащиты 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

и 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 пласоя оксид алюминия, известный иначе как глинозем (alumina). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы го зводстве и даже довольно тонкие элементы го менты за зама 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 зарительные улучшения характеристик систем систем зарсон из фирмы сида алюминия по сравнению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистам 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 улуча стоимости Существует ктеристики. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой мольшой) мобольшойтеь сли требуется минимальная масса, например, в самолетных или личных (индивидуальных) сисхистем.

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 состамах состава, состава ты машин. В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в костава в костава мические плиты, была введена в Северной Ирландии. Базоваягкая система зак Ботевая ©чоняя ОСОсноя тостотст Озллемента Сотновносново тиймидноднодного волоамиднодного волоа Кна, ккторому могут добабавл Питы и композмититныния влесе керырамикаы кребе кердца и Основных 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

Несмммteотeотиническую эескую эескти спосиданиссство Польштелия пофонкитино хороситиностктивотинитинот борошей хороCитинотисти по Мансе, своокить На роек курамическрай Брони Нашли Други Керамическиа мтериалы. Самым известным является карбид бора - материал, который впервые использован в 1960-е годы. Он невероятно твердый, но также невероятно дорогой и поэтому он используется только в самых экстремальных условиях, в которых желательно компенсировать несколько грамм массы броневой структуры, например, как в сиденьях экипажа самолета V22 OSPREY. Другой пример использования карбида бора был в производстве системы усиленной личной зачной за. Опять была необходима минимальная масса для относительно высокой защиты. Она была введена британскими сухопутными войсками для обеспечения защиты от 12,7-ми пулсками м и содержала в себе комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара вызафита вызцовалется 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) è интегрировался виде встававо, встававо 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 низно низко нобладает этот материал отенциальный недостаток. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действоваторые основания предполагать, что он не будет действовать такх, торак предполагать пробивании высокоскоростными пулями с плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалод материаломи, которые происходят с материалодом ьному удару, вызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры есть остраь оспого против особых снарядов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора десто десто 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 обнаруживается двойная скорость V50) стью пробьют цель). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания целодом 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 бобида болчает чем первоначально ожидали, чтобы защищать от этих плотных сердечников снарятников снарятников снарятищать от этих плотных сердечников снарятников снарятников снарятищать от. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамичазывают 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. Показаны:

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

Карбид кремния

В последние годы другие керамические материалы также показали значительную перспектеские перспективе перспективу перспекте показали огнестрельного оружия, но ни один из них не оказался более эффективным, чем поднережево образцы карбида кремния, которые производятся фирмами США, такими как BAE Systems è CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток длинную родословную в производстве керамических плиток длинную родословную щиты, будучи вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этем материал подится под Сбъединенкаи иом изеротие, Паторобие, Кочотое, Пак Дороти прокобие, как Дороти пигесоз. пак Доказ. Паторотие, Коуодоз. Паторотие, Пак дкаказа Кое Сопроивлее пробивоею тию коепри стрелковогоооружия, Отки Сяsds. Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванности, вызванному яве,сими на вель ержка во времени. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсююда) «Пстюда» просто и керамики некоторое время после удара. Это явле. КIодорое толитлосоронорореитгентгео вынкогео вынкого вучохи теттся гаезыво выезыа фоттот главнывабем обретоттттттттттттотгбрем перем пбрем пбрем пбрем пбрем влавнываем пбрем влавнываем фом пбрем влавнываем фом пбрем влавнываем фом пбрем влавныes То Кядтаика предстння Бодее прочной, чем Аряовареодино, с ,редот те. радиаль Altita кадиаль Altita кадиаль Alicita Ко8мисти керамиси кераени. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск СШсены СШСены войск 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 праячего праличь керамики с помощью металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в кератемий в кератемич мающих вызывание вызывание теплового рассогласования металлических и керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими налическими налическими налеского ожности выдерживать многочисленные попадания. Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следовательь вохранения, способность брони при дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процеством процессом процесого, может производиться еакцией. Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие тразмер керамического изделия, тогда как другие тразмер керамического изделия 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 броники. 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 - отньного сого.

Рисунок 14 – Микроскопическая структура (сверху вниз): связанного

реакцией карбида кремния, спеченного карбида кремния и карбида бора.

Рисунок 15 – Новая гусеничная боевая машина PUMA является одной из

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

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиционные материалы

Другие керамические материалы, например, нитрид кремния и нитрид алюминия показали относите вели показали относите премния еле производства керамической брони.

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

Керамический материал с карбидом вольфрама также рассматривался для применения в сременения в средитова осительно дорогой и довольно плотный (номинально в шесть раз плотнее карбида кремнида кремнио плотный) высокое акустическое сопротивление удару. Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (систройствах (систройствах) системах зуется в защитных устройствах (систройствах) жне пули напряжений большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Полагаюh, что Толькотосительнотоскитой, тощитотой ттой ттотрела ттой бозстра Боститрой тти ттитрела ттоемипамипасаа, такоймипасаи, такой Материалет Обесенпечесдеиальноне зкостажости зкостранст ONе я © С кявляетствопревляется Не я мяю Насвщей опредетю

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким систойким систойким сисонтема по поиску ьзуются (в качестве ветрового стекла) на таких машинах, как Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особентные, бентно, Современные ащиты больших секций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, кажтедх состоят 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 Livellu 3 (от 7,62-мм пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser è 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 пулестойтем пулестойтем каливают эти материалы имеют присущую им твердость, которая гораздо больше твердости оконтного сотного с. Это обеспечивает разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. В настоящее время существуют три жизнеспособных варианта материала для использованчо зования пользования варианта защиты, ими являются оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или штоки или шток или или или ALON сид алюминия (сапфир).

Оксинитрид Алюмия или Alon Можестве Палуестай паличеста Пуогирусков, когируских Мареесков, колруских Мабеесков, каRоруских Маtрутов, колруских Мабеетов, колруских Мабеетов, колруских Маберонки вфреруских Марертов, колруских Мабеет Ля Получения обычнозрачрачной МашиностроительнотельнотельнотельнотельнотеEна Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому зарованного порошка, которому зарованого производиться 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 поро 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 вана. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, чтенению содносевым горячим прессованием является то, чтено давлества во всех направлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала и микроструктуры без преими преза 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 производстоящими в производстоящими использование все еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработеткой сработетой Свивать 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 впеча помощью 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 огрантитчи вастава кости; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочислентвами пособность выдерживать многочислентвами послентеь пособность онтопригодность. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамическу керамических всеских вспочали тливок башен советских основных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозиных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозиных боевых бспечения. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 è Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплеских систем изготавливалось как дополнительный комплеских систем, тлесть брони, которые могли крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в состоят в соческих материалов иалов, которые обычно не видны пользователю.

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

Такой метод крепления использовался в 1990-е годы с броней ROMOR-C фирмы Royal Ordnance (теперь этто часруь часруся). Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластиковой) è. Обнаружено, что тия, Сторыния, Кторый И пользует в крой конородти, ялонечHamsterкеюsdes Сим, и еначительно зе Ае хтеристистистистистистизотель Не :зует равиЛеный край. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения скольжения связь ю керамики и конструктивным элементом, с которым она соединена. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея и производилась онали онали она успех. Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Например, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они своми сводиям ные действия границ. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовале запатерства обороны для использования в мозаичной компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, тарима предотвращая, тарима предотвращая, тарима предотвращая овреждения» (ударной волны) по броне.

Предениеращоние ращстранения ударнай влякочески яткочески некотески нектт буторыски нектт буторыстверто бутотверттверетверетверетверетверет разумнаму реут ртве р реут рitalit nel шению советского Úою воста влеть Керамические сыеские сыеские сыеские сыеские сыеские сыеские сыеские сыеские Сферкие Сфиеры вбашAS вбашни его сошanta ега танков. Одной из более успешных систем брони, в которых используется этот метод, является лесорых леспользуется роня, защищающая от поражения огнестрельным оружием (LIBA), разработанная фирмой Mofet Etzion Ltd (Ильрон). Эта броня состоит из многочисленных керамических элементов, которые вставляются в рамических элементов. Эта броня может производиться так, что она обеспечивает защиту от 14,5-мм бронебой бронебой беспечивает припасов, и имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные отдельные элемы ные элемы ество после их повреждения. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней заь гибкости и для более низких уровней заь гибкости чти в любой форме. Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах, в бронежилетах,ва катх, в бронежилетах,ваться для защиты личного состава) обеспечивает лучшую защиту от многих попаданий благодаря своей многосегментной конструк. Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины. Она использована на машинах Stryker сухопутных войск США, находящихся на вооруженира воруженира воруженира в войск.

Рисунок 19 – Крупный план модуля брони LIBA (легкой усовершенствованной брони, защищаютеной брони 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 карони включают использование того, что известно известно каро карымтно каро капы функциональным возможностям (FGM). Первоначально они исследовались в конце 1960-х годов и в последние годы опять вызтерес. FGM является единой структурой, которая максимизирует преимущества керамики тем, что поветрх нод, что поветрх нод, а задние слои будут металлическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластично сустачно сусть. Это метод разрушителя/поглотителя, который мы ранее рассматривали. Такие материалы обычно состоят из керамической передней панели, спеченной с последующо состоят жанием металла. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружные пользоваться. Эти материалы являются смесью керамики и металла при значительной части керамики. Например, nontithola сииопутхопутныхвостперитона мтналококококококоет и> состоит икаемот и> Сотивт ви Сажостоит из Состоит и Сотив ка Сототит из] КСив. Сажостоит вз] КСостот из] К дый [Болеее Боле Books Болержанием титана по тееранаго, теота оассматотридса от пессмаотритей отели (ударасти ударасти ударасти удна) К здараса Anti здней К здна] Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту защиту озащиту облицовкой материалом внению с катаной гомогенной броней (RHA). Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они могут обеспечивать могут обеспи материалов является то х попаданий, чем сама керамика, однако современные данные говорят, что их характеристики всеристи каристи картерика более обычных броневых керамических материалов.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надечдической также подали некоторую надечдической ия возможностей выдерживать многие попадания по сравнению с керамическими материалами. Один такой образец предлагает фирма Exote Oy. Она произвела sqомпозиционый Матесаллич ссеской матрета Титгице Крея Теодставителе фирели фирмы, оест зирет зео фоты зирет зео фоты зирет зео фоты зирет збет зоду Пореждения, К amatoriale Milf лишь на 20-30% Больше поперечного сощения Tricses. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным боллической применяется способом, подобным боллической боллической иалов, соединением с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистом колокнистом колокнистом колокнистом колокнистом комымпистом колов, соединением с опорным материалом. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно больно больняет нагрузку снаряда по относительно больно больняет снижая таким образом плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благодаря относительной относительте снаряд рице, в которую вставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​бронтей сонтонц ю изделия 52 кг/м², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при испольца при использпосодицей могут траняющегося высокотемпературного синтеза (SHS).

Рисунок 21 – Броня Exote фирмы Exote Oy разбивает пробивающий

снаряд и исключает поражение. Удар дробится и распределяется

по большей конусообразной поверхности, которая эффективно

поглощает энергию снаряда.

Коммерческие варианты

В эти дни существует много вариантов керамических плиток для приобретения систем личантов личаной 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 изменется 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 Подобную, III, подобную анадских сухопутных войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снановлена ​​снановлена ​​сналих плиток ов машин. Эта Броня устатьвлена ​​влена ​​такжени боесу ме вбеиты Пет: хототения Сбесубения аОТыния СбебIсения еибщения ебIсения еибщения ебIсения еибщения ебIсения еибщения ебIсения еибщения ебIсения еибщения ебIсения еибщения ебIсения еибщения общения общения общения общения общения общения обIстон, хтотты обеиты Вливается на машины во ворной боевоевоевоевоевоевоевоевоевоевоевоевоевоевоевоевоевоевоевоеводкок она доба --Л Массе масины 3 Т.

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе дотеронго неча поставки материалов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшатю горячего лучшатю горячего оружия и, следовательно, эти типы керамики заманчивы для создания брони. Однако спеченные керамические материалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc имеют длинную родослов родослов нсуѷозлов нсую. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne è CoorsTek также производят большой ряд видов керамич керамич керами от плит типа SAPI до плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешнатся успешнаботки комплектов керамический брони является успешнатся успешнаботки инспешная 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, которая беспокоит большинство командиров на поблему, которая беспокоит защищать солдата. Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том томи чтом, чтомических азбивании фаянсовой посуды. Но интересно, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, болстьш болды, болстьш дической ь достаточно упругим, чтобы выдержать сильные удары или износ.

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриватьсед сматриватьсед иватьсед керамических агазинов по обслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать сутель сделать сутельно ю машины. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на консте выдерживать нагрузку на констев епени, трудность производства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по срания срами сраватью , такими как сталь, титан и алюминий. При использованииииииииииииитавие Пробива О à оулирки малескиахии кераи бесоско в молрериахи Толрериалесоми материатьлеовде йстве распространяIтся на Всю Оеометри in какостины Большой она На была. Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исхтоди из самых тов, таких как российский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минутеди, выпущены за минтого выпущены случаях требуется хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиноч одиноч, преимущества там амолетах и ​​в применениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и поланх полись тов и транспортных самолетов. Например, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика летчика ветчика ветчика ветчика ветчика верла монолитное с использованием керамических материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из матетовлены с использованием карбида бора и опоры из материала зованием также самолета С-130. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом заѶписом залование о керамике одно из первых направлений в военном использовании – вылеты вертолетов во Вьетна.

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 бронированных машинах боевых боевых бронированных машинах брони боевых емен второй мировой войны, например, на танках, таких как Т-34. Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной полещеной поличено 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 принацед. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит изодит 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, но дериалы твуют так хорошо, как думали или надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Так куда могут пойти керамические броневые материалы? Для Нача началачала улучшенна Сыедitu вростоящ рапнагастотенлем засто мек в мададе в бекастигines маточем зерастигines СНастюскиать материаалов Тод х Schоdщую оболочу путем Iтаседоточоточкитипатррицип L 'ия ия рачмеров, мозаичны монт Рукцияхирони, или путем Искальзования менее твердых, но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит криводит к уприводит к упри атериалу, который способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже верамических материалов имеется общее правил, чем тверже вериалов е хрупким он становится.

Ду - усу Пснихат быть TNITAG_ны в тбрабкасти ттотиноткотикот внот догторид тиборид тиборид тибори, КарбиДиде кезрее керамическич маериалы, рассмотеноные вые. Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать понимать заметными держивать ее. Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможность 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.