УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность в более легких и меньших по ганыбари мах. Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче и меньше по габаритам благодаря повевынишен егической мобильности. Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным материалом, фактически е высокими характеристиками по сравнению с имеющимися самыми прочными сталями. Это полезное свойство может быть использовано для брони, в которой снаряд (пуля) или кумулятивная стругиюююююла на материал.

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границей, где основтная угроза предстаничивают угроза предстальенылена желых пулеметов (НMG) или выстреливаемых с упором в плечо противотанковых средств типа РПГ. Эту пробем часто уюю min ( зования легих боеее бронированых машин,, о оновном колес, которые по с коеей кот. доволно низим уровнем броневой защиты о O огнестрелногогого ор ожgem ( -мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечивающей лучшую лучшую защиту ном сведении до минимума ее полной массы.

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите личного состай, личного состай, 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, носимых двух, носимых керам сзади защищающих солдата от поражения стрелковым оружием (SAPI). Однако из-за серии смертельных случаев в Ираке и Афганистане в IBA был внесен ряд дополнений. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осуществленная улучшакивакиваны е расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрывающими плечи. Для этой цели были использованы пластины SAPI и ESBI, которые обеспечивают лучшую защиту от винчальхольсойпули коростью. Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании керамических материалов.

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 больше

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 ассоцируют слово «керамика» с глиняной или фаянсовой посудой, которую они испо спользуемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эмрамрачериалы стали ериалов, которые применяются в настоящее время в боевых бронированных машинах.

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» и фактически современная машиностроительная кераминостроительная керамика, пос лины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в качестве брони, и дмакорухходикой, ляется прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически при сжатии очтна чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струя прилагают сжимающ. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они саыы на на растжение и, седователно, они сосны ыерживив то до разршения), как ко поазыает табица 1. то локаловованны силам растженения, яютс итчником катастастофо разрзршршенииtise. Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелки на пол кухни. 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 разрыва в конструкцилойнойногосцилой. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего снабыеростолода. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снаряд на оскоплки учающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкции. Друие эементы в ногойойной конструии тт дейтвоа как «пототели» снаряа за ча чет пастичесой деформацацаци или ии расаивания, таким орез пр э з вю в вющ вющ вющ вю вющ вющ вющ врщ вющ врщ вющ вющ вющ вющ вющ вющ врщ вющ врщ врщ врщ врщ врю врю врю врю врю врю врю вр, эрщ кюр вр оо вр в. тепота.

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» и «поглощения» кинетической энергии подлетающестваусго. Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47. Примерно 6 мм подходящей керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой катнак Kevlar, было бычночночост льное разрушение сердечника пули. Разбивание сердечника связано также с радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытается пробить систему. Это уменьшает плотность кинетической энергии снаряда (кинетическая энергия, деленная на площадь площадь попое) следовательно, уменьшает пробивную способность.

Начало первого исследования в области типов брони, облицованной керамикой, может быть отнесет отнесено к периок первого й войны, когда в 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз экспериментально наблюдал, что 0,0625 дюмайне тюмайне подвергающуюся удару сторону стальной цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относительно недавним спошавним спомпос войств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужащими США во времонкой вьет. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов. Näiteks, в 1965 году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с твердым покрытием (HFC), деньях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боков и сзабибивалольади блащиту из карбида бора и основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в броне (и по хоприше). Он имеет примерно 30 % от массы стали того же объема и в то же время величину твердости, котобевердости, котобевчольчольчичи сти 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.)

ja MH-60 BLACKHAWK (фирма Ceradyne Inc.).

Конфликт, конечно, дал подъем новым идеям, а необходимость защитить экипажи вертолетов приянебши вертолетов приянебша. Именно эта работа, выполненная учеными США в 1960-е годы, создала базу для совершенствоекристверикнаях рамической брони.

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической керамической брони 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 фактически доруст, плосх жия наносит удар по цели с керамическим покрытием.

В момент удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику и вдоль сердечника пули. Волны в обоих этих материалах разрушаются, для керамики это становится проблемой, когда волнохирхеприйхалки ностью раздела или на самом деле со связующим слоем между керамикой и ее защитным слоем. Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использовании полимерого связующ природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное отражение, котобеираичение, котобеиваищего . Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полимерный связую 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 материале, что в больщины 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 сопротивление пробиваение 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 воздействует на интенсувковхзолды, йствие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой. интенсивязност ны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические материалы, кажескомочаюбется, бностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколки в ограниченном дограниченном делка оне. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, является относительно бесноюфуйорм орму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (то есть стекло, которое находится в окнах жилых дофекло) вным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении масьасты на маснису, Следовательно, потребуется довольно большая толщина стекла для обеспечения достаточной защиты. Оконное стекло толщиной 3 мм не устоит против струи гранаты РПГ-7!!

Однако интересная концепция была предложена на 13-ом европейском симпозиуме по боевым бронированным (AFVым бронированным), м Cranfield University в военной академии Великобритании (30. апреля-2. мая 2008 года). Во время этого симпозиума профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) зрывной реактивной брони (ERA), то есть, брони ERA, в которой в качестве материала противодействующей плиты использу. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов РВХ, можно было билтпопрои систему ERA. Оннако, ка почеркну професор хел, эта система бет чень тел, ка кнй пн пн пн пн пн пнй пнй пнй пнй пнй пнй пнй пнй пнй пнй пнй пнй пнй пнй лнй лнйй пн лнй лнй лнй лнй пнйй лнй лнй пнй лнй лнй лнй лнй лнй лнй лн. жна ыть очень толтой и иjal достаточsionati ует зрычатое вещество зрыной защиты. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 мм пепуперодней.

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесении удара при болесении удара при болесопри их элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность керамики, в этом, случное при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони. По мере уеличения прочности возрастает сопротивение пробиванию и та преград. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке самоформируюююююхра типа «ударного ядра» (EFP). Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание благодаря использованию их повстанцами их повстанцами в, ые запасы противотанковых мин советской эпохи, в которых используются элементы EFP. Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, например, низкоуглеродистой стали. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент состоит в этом случае из деформированкалам, ктивного благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал из-за материал из-за его из-за его испоментах) онах). Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значительное противодействие противодействие с. Одним из примеров керамической брони для защиты от EFP является плита, устанавливаемая на некоторых дичесомохх дичесона т 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 использовались на поле боя, уполебоя, употреб стный иначе как глинозем (alumiiniumoksiid). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы захлосты на его палительно ого оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил в 1995 году С. Дж. Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd, имеются значительные улучшения характеристик систем защиты пистем защиты при сравнению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая характеристика характеристика малитнахпольдомристика ых затратах. Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улучшения баллистической. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) может бытбыть защиты льная масса, например, в самолетных или личных (индивидуальных) системах защиты.

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 состава, а также в систава. В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в которой использовалис, в которой использовалис ведена в Северной Ирландии. Б tsoon из найононого и и ииамиone вогно волокна, к котором моготтттоояя 1-1- окном, оицованные керамикой д д о оесечения защиты серца и и иновных 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 эффективность и способность оксида алюминия остановить большинство пурножольколопуль стрел хорошей эффективности по массе, свой путь на рынок керамической брони нашли другие керамические мате. 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 экстремальтолных ельно компенсировать несколько грамм массы броневой структуры, например, как в сиденьях экипажа самолOSPREY V22. Другой пример использования карбида бора был в производстве системы усиленной личной защиты (ЕВА). Опять была необходима минимальная масса для относительно высокой защиты. Она была введена британскими сухопутными войсками для обеспечения защиты от 12,7-ммм пуль со стальде себе комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара вырывает большую дею дущую к ушибам, серьезным травмам основных органов и даже смерти.

Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc. (официально Cercom) ja интегрировался в виде вставорещощихоставок, зающищи ия (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 низкой плотности, он иотнынцети к. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать так хорошо, кавикоторые ожополагать, что он не будет действовать так хорошо, кависрошо ными пулями с плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалом, когдавсурпон ызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры есть основание предпо, нарядов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора действуют также хорошо, как исилакшо. Это несмотря на бóльшую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокном ». Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, что 50 % снапрулдо). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания цели неповреждерны и разрушенным снарядом на более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, что воздействие боздействие при онный материал, облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в процессе образования оскол. Тем не менее, вывод из этих результатов означает, что толщина плиты из карбида бора должна быте должна быть боччает ли, чтобы защищать от этих плотных сердечников снарядов с высокой скоростью. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамическим матеетсывают х 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 перспективу в обениитготиву в обеничесчочочеспе оружия, но ни один из них не оказался более эффективным, чем подверженные горячему, пресоберыкованию производятся фирмами США, такими как BAE Systems ja CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток для примесыцения вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материал производится под объединенными нагревом и давлением, чтобы изготовить невероятно прочное, окароятно, нозколое беспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оружия, а также снарядами APFSDS. Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, известным карк. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержка») на помикержка после удара. Это яение, котоmüük можно видеть при иоловованиremo техногогогий ыогоророр фто фее фрой фоо фро ф. ваетс. диално по поверхности керамики. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск США, ученые всетрася пещеные всетрасы ех ханизм, 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 прессования для капирования для капичу еталлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в керамическом матперском ласования металлических и керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими накладическими наклавЇивается окантовкой керамического материала металлическими накладимоство ть многочисленные попадания. Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следовательно, увеличиниснуюприозодозривает полнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процесса, известного карбид кремния может производиться также посредством процесса, известного карбид соейй Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие традиционные методы чить 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 при нирозей уг. Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты в форме «пудлинговых криц», которы а в керамике. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - относительно мягкориалат.

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) фирмы CeramTec-ETEC. Эта машина

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиционные материалы

Другие керамические материалы, например, нитрид кремния и нитрид алюминия показали относительно малую перспервельно малую персп рамической брони.

Имеются сообщения, что нитрид алюминия был принят на некоторых бронированных машинах, однако их немного. Нитрид аюиния яетс странны х уара (оададает ыокой стойойостю) относително низой стойостю.

Керамический материал с карбидом вольфрама также рассматривался для применения в средствах защиты и, хонотериал довольно плотный (номинально в шесть раз плотнее карбида кремния), он очень прочный и вызырувает. Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (системах) для дестерулУ ений большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Полагают, что толо ооо оъъkäik ми (ар) боеприпасами, такой материone может OTO ожечечить потенциале возоз. са не яяеетс

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким системам остекления, котведена значительная пулестойким етрового стекла) на таких машинах, как Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особенно, когда они тресяююю кций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждрый из которых отпелд живается поликарбонатным слоем. Эти типы систем могут иметь массу kuni 230 кг/м²при толщине 100 мм для обеспечения защиты уровня 3 по стандарту STANAG Level 3 (от 7,62-мм пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser и толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюдимтолонынынепальхыны для его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойким системам остемам остемам еют присущую им твердость, которая гораздо больше твердости оконного стекла. Это обеспечивает разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. В настоящее время существуют три жизнеспособных варианта материала для использования в прозрачныях тахют f

Оксинитрид алюминия или ALON может быть получен в качестве прозрачной поликристаллической керамикической керамики путромики х маршрутов, которые используются для получения обычной непрозрачной машиностроительной керамики. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому затем может придаваткомй придаваторыся пекаться 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 путем горячесния п, преслебитвания путем ез давления. Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изостатическое изостатическое пресо. Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа и нагрева. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, что давление давление приманя ениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала и микроструктуры без преимущественной ориентацил,.бовентаци им 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 производстве, а эние, значити ще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработкой своего ряда изработкой своего ряда издпел дульной броневой защиты). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачные керамические лпоческие лпотческие прозрачная, фирма использует прозрачные керамические лпо ы до уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные многочисленные означают ебойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впечатляющим по стандарту при 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 ограничивается потребност; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные попадания и обеспемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные поп. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических сфистолчер в передн оветских основных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозии бронебойного снаряда. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 ja Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплект, то есть, система эвтоковем ься к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в сочетании со содкомирании со слторурым обычно не видны пользователю.

Одним таким примером является система LAST (техника легкой дополнительной системы) 8x8). Система брони LAST состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся к корпусу машины с пшестигранных модулей керамической брони, крепятся к корпусу машины с п о при надавливании. Плитки могут укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем может применяться балебенилурачдшями сигнатурой. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и петли Velcro для устасновки х машин с целью снижения сложности работ на театре военных действий (в боевой обстановке).

Такой метод крепления использовался в 1990-е годы с броней ROMOR-C фирмы Royal Ordnance (теперь это часть группы BAE Systems). Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластиковой)/алюстойкониц. Обнаружено, что этот тип соединения, который используется в производстве брони такой конструкции, являполна, являмции, являнется чено значительное снижение характеристик, если производитель не использует правильный клей. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения межтду задимракней поверхно элементом, с которым она соединена. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея и производилась, она имела относительно умасительно. Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Например, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они сводят до митестельнума ц. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиугольный элестиугольный элелямен й компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, таким образразомент распом волны) по броне.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идетей и фактичетуры, не что она уступает разумному решению Советского Союза вставлять керамические сферы в башни его танков. Одной из более успешных систем брони, в которых используется этот метод, является легкая усовершных усовершашашаша от поражения огнестрельным оружием (LIBA), разработанная фирмой Mofet Etzion Ltd (Израиль). Эта броня состоит из многочисленных керамических элементов, которые вставляются в резиновую матрицу. Эта броня может производиться так, что она обеспечивает защиту от 14,5-мм бронебойно-зажигательприпе, такигательпри дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные элементы могут быть заменены после. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней зачиты мосгуй почиты мосявя сощиты форме. Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах), где, как утвержечот, личного состава ую защиту от многих попаданий благодаря своей многосегментной конструкции. Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины. Она использована на машинах Stryker сухопутных войск США, находящихся на вооружении в Ираке и Анистаге.

Рисунок 19 – Крупный план модуля брони LIBA (легкой усовершенствованной брони, защищающей от поражнестения) ©

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 как материалы, сортеуныруцом, сортеуныруем жностям (FGM). Первоначально они исследовались в конце 1960-х годов и в последние годы опять вызвали интерес. FGM является единой структурой, которая максимизирует преимущества керамики тем, что поверхность, датнибудеть ут металлическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластичность и ударную вязкость. Это метод разрушителя/поглотителя, который мы ранее рассматривали. Такие материалы обычно состоят из керамической передней панели, спеченной с последуюющими слобеснишостоят из керамической передней панели, спеченной с последующими слобесниша а. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материалы являются смесью керамики и металла при значительной части керамики. Например, лаборатории сухопутных войск США провели эксперименты с моноборидом титана, который уплотнен из семи слоев, каждый с более высоким содержанием титана по мере того, как образец рассматривается рассматривается рассматривается от ара) к задней. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту от 14,5-евсра2 материалом таной гомогенной броней (RHA). Потенциалны преmaltone ама керамика, однако совремемеmisering чесих материone.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надежду надежду вивочениябесп стей выдерживать многие попадания по сравнению с керамическими материалами. Один такой образец предлагает фирма Exote Oy. Она произвела композиционный материал с металлической матрицей на основе карбида титана, ковитрый, катерютая обеспечивает зону повреждения, которая лишь на 20-30 % больше площади поперечного сечения пули. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным большинству большинству керам ением с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым композиционным материалом. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно большой площади польшой площади поверх отность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благодаря относительно жесткой металиц авлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​броней с конструкцилон м², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при использовании проюявсыраюцастымора котемпературного 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 личной защиты и поникойплх я легких боевых бронированных машин. Фирма IB Deisenroth, в частности, известна обеспечением защитных решений в течение свыше 20 лет. Ранним примером применения ее брони является система MEXAS (модульная, поддающаяся изменению система брони), М113 для действий в Боснии. Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой Mowagмашину LAV III (8) опутных войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снаружи металлисохпон. Эта броня установлена ​​также на боевую машину Stryker США для обеспечения защиты от 14,5-мм броевую броншину х говорится, что она не устанавливается на машины во время мирной боевой подготовки, так 3 как она дотбавля.

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе до некоторой стонгепени лов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшую защиту защиту от тельно, эти типы керамики заманчивы для создания брони. Однако спеченные керамические материалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc имеют длинную родословнузниа всинную родословнузниа вс. Д а SAPI до плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная интеграция ихащям ,, с и, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях.

Можно предположить одну проблему, которая беспокоит большинство командиров на поле боя, будет ли защеса систаща Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том, что.вавони видерихли на й посуды. Но интересно, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, большинство, систем чтобы выдержать сильные удары или износ.

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриваться как единыйствен луживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать существендный вклаществендный вклазитическими по природе и, следовательно, не могут сделать существендный вклазитическими по природе и, следовательно. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкцию и, не непностую и, не менстурюсть одства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по сравнению с другатими, титан ja алюминий. При использовании металлов действие пробивания ограничено областью до одного-двух калибров от точки удочки удопользовие, х материалов это действие распространяется на всю геометрию пластины, какой бы большой она ни была. Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исходит от огепхеленя к российский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минуты и, следоватуресутхавячелутх хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночные попадре, внае попадания, рименениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полах бронированческие бронированных олетов. Например, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика вертолета UH-60M, изнпоельто мических материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала Kevlar для вертолета,жаНата-6 С-130. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом защиты экипажа иоперамическа иопера ервых 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 было овщим полоеской овщим положе ны, например, на танках, таких как Т-34. Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной под углом к ​​пожет к пожет зуется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала и одновременно подвергается изгибающей нагрянузкеодберядриго дберузке. Керамический материал под острым углом также увеличивает толщину материала по линии прицеливания снарым. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит из точи удалерацражера, ноотасраяра между керамикой и опорным слоем в направлении, перпендикулярном границе разделения. Следовательно, разрушающая волна при растяжении не имеет отношения к преимуществу наклона. Следует подчеркнуть, керамические материалы не все плохо действуют под острыми углами, но венинчеркнуть, но вермические материалы хорошо, как думали или надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Так куда могут пойти керамические броневые материалы? Д начала уа учшеная сособность ыеерживать многочисенные попадания ktiiv тем уенениения разеров, как и исолеетс в м мозаичных консттцhуих брони, ииитт minмттттоеееõigus ее. но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит к упругому.луртому и все жомри собен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делатрим, делатрит м он становится.

Другие успехи могут быть сделаны в обработке сырья и, в частности, снижения стоимости керамических керамических вня, таких как диборид титана, карбид кремния и прозрачные керамические материалы, рассмотренные выше. Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать роль задерж Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможность соекой соединят порой 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.