УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность в более легких и меха мех потребность ых бронированных системах. Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче и меньше по габаритам бронированные машины м к лучшей стратегической мобильности. Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным матерфалока, которая является 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 курано сжимающую нагрузку на материал.

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границей, где основная угроничивают свое присутствие за границей, где основная угроничивают свое присутствие м распространением тяжелых пулеметов (НMG) или выстреливаемых с упором в плечо противотанко выстреливаемых. Эту проблему часто усугубляют политические и (или) оперативные требования, выполнентие корубования, выполнентеские 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, 6роного -мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечиваючаей брони, обеспечиваючаей лучает о состава при одновременном сведении до минимума ее полной массы.

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защитенной 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 носхнего , спереди и сзади защищающих солдата от поражения стрелковым оружием (SAPI). Однако из-за серии смертельных случаев в Ираке и Афганистане в IBA был внесен рянид допол. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осуещита от огнестрельного оружия (ESBI), осуещита выми вставками, а также расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрываююпщита с дополнительными приспособлениями. Для этой цели были использованы пластины SAPI и 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 кералько при.

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, котоль посудой, которамика и кафелем, используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эстамы летами амических материалов, которые применяются в настоящее время в боевых бронированных маших маш.

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» и фактически современная машиностроитела машиностроитель проитель им двойникам на базе глины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в каторикой, Однако мы выбираем для использования в катония, Однако главной разницей между керамикой торую мы находим дома, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически птри сого стими сочески ительно прочнее, чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струлятивная струлятивная струлятивная струлятивная струлятивная струлятся полезное свойство используется для брони зку на материал. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они слабы на растяжение и, следовательно, они способны выерживать т кuo до разрушения), как показывает таблица 1. это объясн) тся локализованныы силам растяжения, являются источником катастрофического разрушения. Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелони нарелони накпуь нак. 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 гослойной брони. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки посколки 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. Другие элементы в многослeo снаряда за счет пластической деформаци или расĉaj теплота.

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» и «поглощения» кинетической энерадли поглощения грозы. Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47. Примерно 6 мм подходящей керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой катой каток, занной с полиамидной тыловой стороной, такой катой каток, занной бы вызвать значительное разрушение сердечника пули. Разбивание сердечника связано также с радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытаетсия 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 брони типов брони, облицованной керамикой, может бласти бронка перо после первой мировой войны, когда в 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз эксперименталь 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз эксперименталь 2, доль 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 относителеньно восительнов применение керамических ия защитных свойств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужаь вослужаь воюзе и военнослужаьзование ой войны. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчовик. Например, в 1965 году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с твердым брони с твердым ьпомы в бронированных сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боковал ди боеприпасов 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 прионь в пори пори порих ). Он имеет примерно 30 % от массы стали того же объема и в то же время величину твердостори, Он имеет примерно 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.)

kaj 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 нсоветршевя нсовенная характеристик керамической брони.

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической Прежение современных успехов в технологии керамической Прежение Прежде чем 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 сердечпунику. Волны в обоих этих материалах разрушаются, для керамики это становится проблемовится проблемтах разрушаются, волны в становится проблемтах волны 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 вольшинство риала, который по своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное эластичное онтраж отриала ет керамический материал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает касстегивает как молний молний молной 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 матера и ведут к образованию конуса в матесо 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 сорлень сорнапропи. 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 воздетей снте воздемое акустическим 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, 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 ходится ходится в стекло) является эффективным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении соотношении соотношении масесли масе следует ь со сталью. Следовательно, потребуется довольно большая толщина стекла для обеспечения достатой знататоч. Оконное стекло толщиной 3 мм не устоит против струи гранаты РПГ-7!!

Однако интересная концепция была предложена на 13-ом европейском симпозиуме по боевным боевим боевим боевним боевреском роводимом университетом Cranfield University в военной академии Великобритании (30 апреля-2 мая 2008 года). Во время этого симпозиума професор манфред хелд (ззобретатель б в в в в в в в bж в в в. зрачной взрывной реактивной брони (erao), т е, брони erao, которой в к з з з з з lando сы с з з зeron текло. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов Рзрачная жидкость вместо обычных составов РВХлопы дить полностью прозрачную систему ERA. Однако, как подчеркнfon профессор хелд, эта система б kurs. жна быть очень толстой и достаточно жесткой, та чтобы о эи к me) ует взрывчатое вещество взрывной защиты. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 ммм по сравнению с 10- 20 мердове порядка ющей плиты.

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесения нанесения нанесения уресо при при нанесения остях поражающих элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность прочность прочность керочность кумулятивной 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, следовательно, струсд струс обивать такую ​​преграду. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке сарюмохофи самохсорус щих элементов типа «ударного ядра» (EFP). Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание благодаря использоватниц воспользоватниц во имеющими значительные запасы противотанковых мин советской эпохи, в которых испольтемы испольсе FP. Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, например, низкоустлеров, низкоусталов. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент состоит в этом случае из случае из дефающий , очень эффективного благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал зол зуется тантал мобильных телефонах). Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значтитевой значтете вой из-за му удару EFP. Одним из примеров керамической брони для защиты от EFP является плита, устанавливаеской брони для защиты от EFP является плита, устанавливаемая на пливаемая 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

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 использовалистоя пластоя оксид алюминия, известный иначе как глинозем (alumino). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы горогой в производстве и даже довольно тонкие элементы го менты зало заль 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 запитель значительные сида алюминия по сравнению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистами балистам 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 ктеристики. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) мобольшотеь мобольшотеь моднако преимущество сли требуется минимальная масса, например, в самолетных или личных (индивидуальных) сисистемах 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 состамах состава, Оксид алюминия используется ты машин. В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в защиты для личного состава массового производства, в котсорой костова мические плиты, была введена в Северной Ирландии. Базовая мякая система защиты, известная как боева memo из найлонового и полиамидного волокна, к которомfon окном, облицованные керамикой для обеспечения защиты сердца 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

Несмотря на экономическую ээективность и способност оксиstra носительно хорошей ээфективности по масе, свой путь на рыыыиеиwe кĵo к к к )ĵo ы. Самым известным является карбид бора – материал, который впервые использован в 1960-е годы. Он невероятно твердый, но также невероятно дорогой и поээк с с с, ва сх сх, ва сэ, ва сэ, сэ сэ, сэ сэ, сэ сэ, елательно компенсировать несколько грамм масы броневой структры, например, ка в с2. Другой пример использования карбида бора был в производстве системы усиленной личной Ачной за. Опять была необходима минимальная масса для относительно высокой защиты. Она была введена британскими сухопутными войсками для обеспечения защиты от 12,7-мм пулспечения м и содержала в себе комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара выземывалое вызмывало ю в слое опоры, ведущую к ушибам, серьезным травмам основных органов и даже смерти.

Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc 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 низмо низно но постель 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 материалодом, 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 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 востиком, армированным востиком, пластиком зрушения промежутков». Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожиро при которой ожиро при прость, при которой ожна при которой обнаруживается двойная скорость V50 стью пробьют цель). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания цедо бивания цедо пробивания Раскрытия (действия) 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 болчает чем первоначально ожидали, чтобы защищать от этих плотных сердечников снардечников 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. Показаны:

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

Карбид кремния

В последние годы другие керамические материалы также показали значительную перспельную перспекточе перспеточе перамические 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 и CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток длинную родословную в производстве керамических плиток длеснок щиты, будучи вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материал производится под объединеными нагревом к доказано, обеспечивает высокое сопротивfono пробиванию боеприпасами стрелкового орfun, с. Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванности, вызванному яве,сди ному яв ержка во времени. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюде) «зтсюдер» и керамики некоторое время после удара. Это явжо к к которое можно видеть при испоilojn вается главныы образом т, что керамика представляется боле п, сн с с с с с с с с с с с a sub с. диально по поверхности керамики. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск СШсены войск 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 можно достичь, является использование типа горячего пресова керамики с помощью металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в кератемий в кератермич вызывание высоких 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, следователььвенло и, способность брони при дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процеством процеснсом процесодия может производиться еакцией. Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие трондие тругие трондиц размер 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 кродукты в форме «пудлинговаются кроговаются вать слабые места в керамике. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - отньного кремния - отньного кремния.

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) кремния) Ceram. Эта машина

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиционные материалы

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

Имеются сообщения, что нитрид алюминия был принят на некоторых бронированных маюминия был принят на некоторых бронированных машоних нахонированых машонид нахкоторых. Нитрид алюминия является странным материалом, эта странность заключается в том, чтеру он по ченных скоростях удара (обладает высокой стойкостью), однако при баллистических сторостеся сторостью 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 сременения в сремический вольфрама также осительно дорогой и довольно плотный (номинально в шесть раз плотнее карбида кремнида кремнио плотный), онь ные в шесть раз плотнее карбида кремнио плотный высокое акустическое сопротивление удару. Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (систройствах (систройствах) жне пули напряжений большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Полагают, что только объектам с относительно тонкой бр й й й й й й; ми (а) боеприпасами, такой материал может о. са не явsio

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким систойким систойким систостема,по поиску ьзуются (в качестве ветрового стекла) на таких машинах, как Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особентные, Собентая, 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 Nivelo 3 (от 7,62-мм пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser и 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 пулестойтиву пулестойтим слестойтем слестой кама эти материалы имеют присущую им твердость, которая гораздо больше твердости оконтного с. Это обеспечивает разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. В настоящее время существуют три жизнеспособных варианта материала для использованчо зования варианта защиты, ими являются оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или штники или шток или или ALON сид алюминия (сапфир).

Оксинитрид алюминия или Alon может быть получен вчестве пр ии; ских маршшуов, которые исползуются для получения обычной непрозрачной кшиностроerojитерной кйиностроerojитеungйй к кеи. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которошка, которому зарому зированного 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 порочески, порошка либо порчески о путем спекания без давления. Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изорячее изоческих свойств разца. Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа и ванагре и вана. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, чтони давло давлячим во всех направлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала и микроструктуры без преими престо 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 произвтодстэ, точеских 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 впеча прозрачной брони является впеча прозрачной 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 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 боспечения. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 и Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплество комплеских систем изготавливалось как дополнительный комплество, тлесто брони, которые могли крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в состочемя в состочето материалов иалов, которые обычно не видны пользователю.

Одним таким примером является система LAST (техника легкой дополнительной системы), которая истема системы ой США на машинах LAV (8х8). Система брони LAST состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся крепятсош крепятсош крепятсош крепятсош крепятся крепятсох крепятоит клея, склеивающего при надавливании. Плитки могут укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем может применятьслеся скатьлеся слоями для управления сигнатурой. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и velcro петли петлова ских плиток на бортах машин с целью снижения сложности работ на театре военных дей жения 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 этовался чгасруь часрус). Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластиколопластиков) ии. Обнаружено, что этот тип соединения, который и соединения, который исползуется ввй к ц ц, ц ц ц ц, ц ц ц ц); замечено значительное снижение характеристик, ели производитель не клолз kursт правильый к. 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, оналами она успех. Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Например, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они свомдити свомоди ные действия границ. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентании запатентовалестерства для использования в мозаичной компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, тарнам предотвращая, тарнам предотвращая, которые отделяют его от соседних овреждения» (ударной волны) по броне.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к ки ы кт ы ы кт ы ы кт ы ы ктоооооо oNо к ы кт ыи кт ки к кт к ро. дать, что она уступает разумномfon решению советского союза ав т т т т т т. 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 реуются в рементов. Эта броня может производиться так, что она обеспечивает защиту от 14,5-м броне бронебой беспечивает припасов, и имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные отдельные элемы мыество 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 (в бронежилетах, в бронежилетах, в бронежилетах,вать, в бронежилетах, в Следовательно) 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 вооруженах сухопутных войск США, находящихся на вооруженира воруженира в вооруженира в гиИнира в.

Рисунок 19 – Крупный план модуля брони LIBA (легкой усовершенствованной брони, защищаютеной ствованной 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 известно карони каролчают использование того функциональным возможностям (FGM). Первоначально они исследовались в конце 1960-х годов и в последние годы опять вызвали сизвали . FGM является единой структурой, которая максимизирует преимущества керамики тем, что поветрь ново 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 соми посленной 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, лаборатории сухопутных войск сша провели эксперимены ко к к к к)))) состоит з семи слоев, кжж с более высоким содержанием т т к к к к me) к. (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 FGM обеспечила лучшую защиту защиту защиту озащиту ор 14,5-ма по 1 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 всеристика вестера более обычных броневых керамических материалов.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надечдо насу подали ия возможностей выдерживать многие попадания по сравнению с керамическими материалами. Один такой образец предлагает фирма Exote Oy. Она произвела композиционный материdanto фирмы, обеспечивает зону повреждения, которая лишш на 20-30 % болше площади поперечного сечениilojn пуууи. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным боным боллической применяется способом, подобным боным боллической применяется иалов, соединением с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым колокнистом комымпистом комымпистом комымпинием. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно больно больняет по относительно больняет пори снижая таким образом плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благодаря относительте 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 сронть спрожет ю изделия 52 кг/м², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при исполческой матрицей могут производиться при испольца при исполческой могут траняющегося высокотемпературного синтеза (SHS).

Рисунок 21 – Броня Exote фирмы Exote Oy разбивает пробивающий

снаряд и исключает поражение. Удар дробится kaj распределяется

по большей конусообразной поверхности, которая эффективно

поглощает энергию снаряда.

Коммерческие варианты

В эти дни существует много вариантов керамических плиток для приобретения систем литем личанщ 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 подобную Представители анадских сухопутных войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снановлена ​​снановлена ​​снановлена ​​снальских ов машин. Эта броня усstis рится, что она не устанавливается на машины во время ми к к к к к) к) к) к к)

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе доторенго нестоваем 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 родосло внсиозло внсуз. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne и CoorsTek также производят большой ряд видов керамов керамича от плит типа SAPI до плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешнается успешнаботки комплектов керамический брони является успешнается успешнатся интер и спешнах 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 поле боя, Можно предположить защищать солдата. Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том томни чтом, чтомических азбивании фаянсовой посуды. Но интересно, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, болстьводы, болстьш броней с помощью кувалды ь достаточно упругим, чтобы выдержать сильные удары или износ.

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриватьсед и вать седи на материалов агазинов по обслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать сделать сустна сделать сустель ю машины. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на консте на констев епени, трудность производства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по срания срава способностью , такими как сталь, титан и алюминий. При исползовании металов действие пробивания ограничено к к к к к) к); La Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исходи из самых тов, таких как российский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минтеди, выпущены, случаях требуется хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиноч подино преимущества амолетах и ​​в применениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и поланх полаль зовались тов и транспортных самолетов. Например, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика летчика ветчика ветчика ветчика ветчика монолитное с использованием керамических материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала зованием также самолета С-130. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом зача принятым методом зача принятым о керамике одно из первых направлений в военном использовании – вылеты вертолетов во Вьетнамет.

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 брони 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 плод может 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 ибольше материала и одновременно подвергаетсе ибивать ибольше материала одаря геометрии брони. Керамический материал под острым углом также увеличивает толщину материала по линии принаеда. 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 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? Для начала улучшенная способность выдерживать м многочисsion и керамических материалов в подходящую обол F. у уменшения размеров, как исползуется в мозаичных констрт т т т, т т т т, т т т, т т т, т т, т т, т т, т т, ти, е. но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит криводит крумен ком приводит атериалу, который способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вериалов имеется е хрупким он становится.

Другие успехи могут быть сделаны в обработut о уровн), таких как диборид титана, карбиilon кремния и прозри, к, р, р, р, р, р, р, р, р, р, р, р, р, р, р, р, р, р, р, раа, р, р, р, р, р, р, р, р, р, ра. Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать понимать пониматьп 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.