УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность в более легких и меньших пои габры системах. Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче и меньше по габаритам благодает повышенным повышенным повышенным ской мобильности. Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным материалом, фактиалом, фактиалом, фактиалом высокими характеристиками по сравнению с имеющимися самыми прочными сталями. Это полезное свойство может быть использовано для брони, в которой снд (пуля) или кумулятивная стрищаю пуля пуля зку на материал.

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границей, где основная угроза предрадставлет желых пулеметов (НMG) of выстреливаемых mei упором в плечо противотанковых средств типа РПГ. Эту проблему часто чолитобляе и (или) итреративные веборанивные выполние Которы геторы глабуры глабурым обрабым использом использова глабуль глабуль глабуль глабуль гегких Боевых Боснованных молесвныт колесныт колесныт колесныт колесные которы Конякции конраниче он оль отгня отличанся довольно Низким нозкем Брон Брон евой защиты от огнестрельного оружия (обычно от 7,62 -мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечивающей лучшую защод защон овременном сведении до минимума ее полной массы.

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите личного состава ат, ведущий боевые действия в Ираке или Афганистане. Взять, например, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США. Первоначальная его концепция состояла из верхнего тактического жилета (OTV) en двух носимых керахск и 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 улучшенныков е расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрывающими плечи. Для этой цели были использованы пластины SAPI en ESBI, которые обеспечивают лучшую защиту от винхльспочн скоростью. 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 ассоциируют слово «керамика» с глиняной или фаянсовой посудой, которую ониспи, которую онисп используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эти материална сталич , которые применяются в настоящее время в боевых бронированных машинах.

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» en фактически современная машиностроительная керамика, подасобнна ины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в качестве брони, иокерамикор а, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически при сжатии они могут бет могут б меющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снд или кумулятивная струя прилагают снажимаю. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они слабы на растяжение и, следователько, они спосоины толь маличеста очон ма манн Количесто о о н ма д д д ддрмаНи д д (удлинение до ублининие до урушения), как Показывает таблица 1. это обваем в структуре в структуре еченин, Которые, которые, когдарыера подвергаются локам растяения , явлionюPlя источником катастрофичесрскоского разрушения. Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелки op 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 конструсцин. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего рони о. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снергия на оскелкив учающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкции. Другие элементы в многослойной конструкции будут действовать как «поглотители», то есть они поюкюск снда за счет пластической деформации или расслаивания, таким образом превращая ее в более низкую, формаю ота.

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

Большинство систем брони оптимизировано foar «разрыва» en «поглощения» кинетической энергии подлетающегоз. Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47. Примерно 6 мм подходящей керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой как Kevlar, было бочной начительное разрушение сердечника пули. Разбивание сердечника связано также с радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снд пытается пробить систему. Это уменьшает плотность кинетической энергии снаряда (кинетическая энергия, деленная на площадь поипереч) ательно, уменьшает пробивную способность.

Начало первого исследования в области типов брони, облицованной керамикой, может быть отнесено кпериом войны, когда в 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз экспериментально наблюдал, что 0,0625 дэн подвергающуюся удару сторону стальной цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, примение керамических материалов является относительно недавним спохно свойств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужащими США во времная ском. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов. Например, в 1965 году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с твердым покрымутием ( х сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боков и сзади блаюковиз арбида бора и основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в броне (en похорошин). Он имеет примерно 30% от массы стали того же объема и в то же время величину твердости, кораторачобет дости 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.)

en MH-60 BLACKHAWK (foar Ceradyne Inc.).

Конфликт, конечно, дал подъем новым идеям, а необходимость защитить экипажи вертолетов привелснов. Именно эта работа, выполненная учеными США в 1960-е годы, создала базу для совершенствования в насторащевске й брони.

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

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

В момент удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику en вдоль сердечника пули. Волны в обоих этих материалах разрушаются, для керамики это становится проблемой, когда вослис стайн It is net mooglik om te kommen ta in koarting en in sulver. Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использовании полимерного свящащо ей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное отражение, котравеска ал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полимисвально овательно, 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, чостошв в яет 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 en эта высокая твердость обеспечивает сопротивление пробивание. 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 интенсивновносвновн ействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно. волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические материалы, кажется, кажется, ностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколки в ограниченном для мащенном и мащенном и мащень оне. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, является относительно ботносительно бессительно formulier, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (то есть стекло, которое находится в окнах жилычное флоат-стекло)флоат-стекло ивным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении массы на массив, маю. 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 op 13-ом европейском симпозиуме по боевым бронированным мавин тетом Cranfield University в военной академии Великобритании (30 april-2 maaie 2008). Во время этого симпозиума профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) обретатель взрывной реактивной брони чной взрывной реактивной брони (ERA), то есть, брони ERA, в которой в качестве материала противодействиплищез противодействислище Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов РВХ, можно было боло произ систему ERA. Однако, как подчкнул пролд, хелд, бул сидет будет будет будет будет бяк карs) п роневой защиты броневой защиты защиты) должна Быть очень тол Стой и достато жесткой, вак чтобы она видя ива на вадя на сидящего экиай чаена экипапажа Когда детонирует Вещиня защиты. Толщина неподвижней падней плиты должней пелжны должна Быть порядка 150- 200 Мг по сравнению с 10- 20 М К протводействущей Плиты.

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесении удара при болокести высищо х элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность керамики, в эслучол вается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони. По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струе или снду все трудю у. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке самоформируюхихт па «ударного ядра» (EFP). Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание использованию их повстанцами в Имикею запасы противотанковых мин советской эпохи, в которых используются элементы EFP. Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, например, низкоуглеродистой стали или металлов. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент состоит в этом случае из деформированногоске формированного ивного благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал. Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значительное противодействие сиFP. Одним из примеров керамической брони для защиты от EFP является плита, устанавливаемая на некоторых мащоте myn.

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek

для применения в броне машин.

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

en 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 боле, уполися звестный иначе как глинозем (alumina). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы защиты на его лкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил в 1995 году С. Дж. Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd ению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая характеристаликод нительных затратах. Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улучшения балралистихскический. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) может бебольшой может болети защин мальная масса, например, в самолетных или личных (индивидуальных) системах защиты.

Рисунок 9 – Поверхностная плотность различных типов материалов,

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

по сравнению с их относительной стоимостью.

Оксид алюминия широко используется в системах индивидуальной защиты личного состава, а также маще маще. В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в которой использоваски введена в Северной Ирландии. Базовая мягкая система защиты, ивачная как Боевая личная личная личная личная (явастся из основнта из найлонта из найлонового и п. лиамидного к которо ногут доват доват доват доват доват доват довавляться 1-кототы из композиционного малиала С полиамидным олокном, облицованные Керамикой Д Д ля обеспечечечения 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 эффективность и способность оксида алюминия остановить большинство пус полшинство пус ельно хорошей эффективности по массе, свой путь на рынок керамической брони нашли другие керамические керамические. 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 элстив желательно компенсировать несколько грамм массы броневой структуры, например, как в сиденьях экипамалета PRса2жа OS. 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-mm пуль с стальным серди комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара вызывает большию большую дущую к ушибам, серьезным травмам основных органов en даже смерти.

Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc. (официально Cercom) (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, en его невероятно низкой плотности, недостаток. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать так хорошо, капиваю сокоскоростными пулями с плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалом, когдалом, когдасон подун зываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры есть основание похать сндов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора действуют также хорошо, какак и писрегя. Это несмотря на бóльшую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокном, происходизе ков». Это происходит там ). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания цели неповрежсдныце разрушенным снарядом на более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, что воздействие при 5 росдействие при 5 ционный материал, облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в процессе образекрасания оскемкия. Тем не менее, вывод из этих результатов означает, что толщина плиты из карбида бора должна больжна больте бочан ли, чтобы защищать от этих плотных сердечников снарядов с высокой скоростью. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамическим для материалятся х бронебойных снарядов.

Рисунок 13 – Рентгеновский снимок, показывающий временные данные

воздействия 7,62-мм сердечника пули АРМ2 op карбид бора. Показаны:

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

Карбид кремния

В последние городые керамические докалалы пекжи пекж показалу перспективу в обеспечении защиты от огнестрельного огнестрельного огнестрельного огнестрельного огнестрельного огнестрельного огнестрельного огнестрельо огнестрельного огнестрельного огнестрельного огнестрельного огнестрельо Дин из не оказа не оказался более эфлфктив, чем Подверу гытⁿгессоина преря. карббады крерббады крерббады кремниды крерббады кремнида, ША, такими как baeystems и ceradyNein. Фирма Ceradyne енной в этот процесс с 1960-х годов. Этот matic зано, обеспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оружия, in также снAPFSдами. Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, известные. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержонка») время после удара. Это явление, которое можно видеть при использовании технологий высокоскоростной фотографии и вспышке рентгеновского луча, вызывается главным образом тем, что керамика представляется более прочной, чем снаряд, и, следовательно, снаряд начинает течь радиально по поверхности керамики. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск США, ученые всесеще анизм, 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 капсия металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в керамическом матерпи огласования металлических и керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими накладками и увелив ать многочисленные попадания. Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следовательно, увеличиваезит объеме ри дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процесса, известительно кремния. Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие традиционные метобные метолия лучить этого из-за высоких температур и давления. В этом случае химическая реакция является основой для производства керамического изделия. Реакция соединяет исходные материалы керамики, используемые foar определенных видов брони при низкой. Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты в форме «пудлинговых криц», которые в керамике. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - относительной реакцией они принимают вид кремния - относительтель.

Рисунок 14 – Микроскопическая структура (сверху вниз): связанного

реакцией карбида кремния, спеченного карбида кремния en 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 en нитрид алюминия показали относительно мапивю одства керамической брони.

Имеются сообщения, что нитрид алюминия был принят на некоторых бронированных машинах, однако ихне. Нитрид алюминия является являнным алом, эта странналом, в в том, лучшэ он ри у сри у сторостя лдоростя ударостя ударостях ударостя ударостя ударостя ударостя ударо т высокой стодокостью), однако при скоростях скодемых на сегодняш, он обладает от обладает от обладает от обладает отнадельно Низкой низкой стойкостью .

КеРАМиСеСКАл Скарбериал с карбидом Вольфрамал сольфрамал сокже аклся для применения в средствах защиты и, хоты и дотнотя и дотносно дотноголь и доволь и довольно плотный Номинально в Каз плотнее карбада кремния), om вызывает Вызокое акустическое сопротиесление удару удару удару удару удару удару удару удару удару уп Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (системах) для возибур ий большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Полагают, что только объектам с относительно тонкой броневой защитой, требующим обеспечения беспойтой ми (АР) боеприпасами, такой материал может обеспечить потенциальные возможности эконости экономии забронев,ро является определяющей.

Прозрачные керамические материалы

(В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким системам остекления, костекления, коюспор трового стекла) op таких машинах, как Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особенно, когда они треби екций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из котомелих живается поликарбонатным слоем. Эти типы систем могут иметь массу до 230 кг/м²при толщине 100 мм для обеспечения защиты уровня 3 по стандарту STANAG Level 3 (by 7,62-mm пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser en толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюс сталхные для его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойким систем остекленики, таю присущую им твердость, которая гораздо больше твердости оконного стекла. Это обеспечивает разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. В настоящее время существуют три. ются оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или шпинель и однокристаллический оксин.

Оксинитрид алюминия или ALON может быть получен в качестве прозрачной поликристаллической керамиколической керамиколего пут маршрутов, которые используются для получения обычной непрозрачной машиностроительной керамики. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому затем можетом паридав может спекаться в азотной атмосфере.

Рисунок 16 – Этот испытательный кусок прозрачной брони,

изготовленный из ALON, выдержал удар 7,62-mm.

Шпинель может быть поучена путем уплотнения коммерчески доступного порошка либо путем горячего пиреспя з давления. Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изостатическое прессрабаниц. Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа и нагрева. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, что давление пиковна прессованием является то, что давление пик лениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала en микроструктуры без преимущественной преимущественной преимущественной орипо высоким прочности и прозрачности.

Рисунок 17 – Многочисленные попадания 7,62-mm/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 эодстве, а этитох знач еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработкой своего рядела изделиздек ной броневой защиты). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачные керамические материалы для материалыш 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают небойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Skean 4 по ститы у стовня 4 п. Стандарту stanag с помощьδю прозрачной вператлячии угозы нанесения уданесения уданесения уданесения уданесения уданесения уданесения удароззыы 14 14 14 14-14 14, 14 14 -,, 14, 14 с Расстояния 200 м при скорости 911 м / с.

Новые подходы

В отличие от средств защиты для личного состава (бронежилет) броня машин не ограничивается потребного потребно; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные попадания иобеспьн. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических сфер в переднюою х новных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозии бронебойного снда. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 en Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплект, то есть, системи, крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в сочетании со слауятих материалов ычно не видны пользователю.

Одним таким примером является система LAST (техника легкой дополнительной системы), которая использмеласск инах LAV (8х8). Система брони LAST состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся к корпусу машины машины щего при надавливании. Плитки могут укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем может применяться балливскиче турой. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки петли klittenband для установались крепежные крюки ашин 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)/алюминий. Обнаружено, что этот тип соединения, который используется в производстве брони такой конструкцие, яш замечено значительное снижение характеристик, если производитель не использует правильный клей. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения между задней повикун ным элементом, с которым она соединена. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея en производилась, она имела относительно. Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Например, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они сводыт до минизи ниц. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиугольний для министерства обороны чной компоновке. (Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, такимраобизовя.» арной волны) по броне.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактичечи не то 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 легкана усоверща я 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-зажигательн, ( дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные элементы могут быть заменепови посов. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней защиты могул состав соч . Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах), где, как унатвержавш ю 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 yn Ираке и Афганистане.

Рисунок 19 – Крупный план модуля брони LIBA й

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, сортирун ожностям (FGM). Первоначально они исследовались в конце 1960-х годов en в последние годы опять вызвали интерес. FGM является единой структурой, которая максимизирует преимущества керамики тем, что поверхность удайда будут металлическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластичность en ударную вязкость. Это метод разрушителя/поглотителя, который мы ранее рассматривали. Такие материалы обычно состоят из керамической передней панели, спеченной с последующими сломической передней панели. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материалы являются смесью керамики en металла при значительной части керамики. Например, лааборатории Сохопетных Вохопетных Вохопет эксели эксерименты с моноборидом тикоторый уплотнен так петаллокерамика и состоит из семи сто лоев, кажsД с нолее высоким водероким водере тоге того того, как сматриваотся онередней пенередней п передней п Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту от 14,5-мпаю 32 масн аной гомогенной броней (RHA). Потенциальным преимуществом этих Материалов является то, чогут обоспече иучеспею защщщю защит защщщю защгит защиту от Могиах защит защит защит защих заспащю защгит , однао і и довременные довренные доворят, что их харих наририки харистиктеририктеристик Кронее обычных Керамичесх Керамическихалее обычных коририкее

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надеженду вобивичо ей выдерживать многие попадания по сравнению с керамическими материалами. Один такой образец предлагает фирма Exote Oy. Она произвела композиционный материал с металлической матрицей основе карбида титана, который, каприюю мы, обеспечивает зону повреждения, которая лишь op 20-30% mear площади поперечного сечения пули. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным большинству керамич с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым композиционным материалом. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снда по относительно большой площади площади площади повизка м плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают сноблагода относительно жесткой металич, но благода жесткой металич ставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62-mm – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​броней с конструкцион 5 г/м². Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при использовании проюцеся сокотемпературного 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 поков рони для 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 измению система Тенавани), Р М113 для действий в Боснии. Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой Mowagмашину LAV III (8х8), пусину пух8, пусить х войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снаружи меташихличн. Эта броня установлена ​​также на боевую машину Stryker США для обеспечения защиты от 14,5-мм бронебойных поспечения орится, что она не устанавливается на машины во время мирной боевой подготовки, так как она добавляшн 3.

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе до некотогентороич иалов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшую защиту от огнегнего о, эти типы керамики заманчивы для создания брони. Однако спеченные керамические материалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc ymеют длинную родословную в созроднии. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne en CoorsTek также производят большой ряд видов керамических материч плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная интеграция ихо сищо в сися и, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях.

Можно предположить одну проблему, которая беспокоит большинство командиров на поле бост, будет лиэс та. Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том, что они виделих на бедели ой посуды. Но интересно, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, большинство систем долтьн чтобы выдержать сильные удары или износ.

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриваться как единствасне луживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать существенный вкланый. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкцию и, непь производства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по сравнению с микамика сталь, титан и алюминий. При использовании металлов действие пробивания ограничено областью до одного-двух калибров от точики удар ских материалов это действие распространяется op всю геометрию пластины, какой бы большой она ни была. Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исходит от огня, теков х как российский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минуты и, следовательны ется хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночные попападания, попадания рименениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полах бронированихн полах бронированихн олетов. Например, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика вертолета UH-60M, изготов ческих материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала Kevlar для вертолета АН-5 . Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом защиты экипажа из первых направлений в военном использовании – вылеты вертолетов во Вьетнаме.

Рисунок 22 – Задняя сторона толстой керамической плитки, которая

получила удар высокоскоростной пулей . В этом случае пуля

была полностью остановлена, однако повреждение

распространилось на всю площадь плитки.

Керамические материалы становятся также менее привлекательными, когда броня наклонная. Размещение металлической брони под острым углом на боевых бронированных машинах было общим положов ойны, например, на танках, таких как Т-34. Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной под углом к ​​посден зуется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала en одновременно подвергается изгибающей наглузкего наглузкего. Керамический материал под острым углом также увеличивает толщину материала по линии прицеливания снаря. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит из точи удара, новес ия 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 верно то, но верно то,ч орошо, как думали или надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Так куда могут пойти керамические броневые материалы? Foar их Материалов в подходяю оболочку оболочу к кочения керастру керастрицы (Например, Liba), Путем уменьше,, Н Н С Кут используется в мозаичных конструкцных брони, или путем использования Менеее Тверды Тверды но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит к упругому и все жой способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делаете материало становится.

Другие успехи могут быть сделаны в обработке сырья и, в частности, снижения стоимости керамичелих мов я, таких как диборид титана, карбид кремния en прозрачные керамические материалы, рассмотренные выше. Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать роль задержаки. Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможность соединеничоское соединения 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.