УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

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

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

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите ной защите ло массой играет 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) e двух носимырам носического жилета , спереди и сзади защищающих солдата от поражения стрелковым оружием (SAPI). Однако из-за серии смертельных случаев в Ираке e Афганистане в IBA был внесен ряд дополнистане en IBA. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осуещита защита 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 e ESBI, которые обеспечивают лучшую затоь витивают ысокой начальной скоростью. Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании керамириты кераслиты.

Рисунок 1 – Эта керамическая пластина SAPI, часть

бронежилета, спасла жизнь своему владельцу в Ираке.

Рисунок 2 – Новый бронежилет, обеспечивающий защиту уровня 4,

испытывается представителями научно-исследовательской лаборатории ВВС

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

ударов пулями, чем современные пластины, кроме того,

он имеет защитные устройства для бицепсов и ребер.

Рисунок 3 – Пластины, вставляемые в бронежилет,

находятся в массовом производстве фирмой Ceradyne.

Основные соображения по керамической броне

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

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» e фактически современная машиностроитела построитель им двойникам на базе глины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в каторикой, Однако торую мы находим дома, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически птимы сжаются ительно прочнее, чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струлятивная струлятивная струлятся полезное струлятивная струлятся для брони зку на материал. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они слаы н ратение и, следовательно, они с способны clas âыерживать тольо очень малеignнкк] д разрушения), как показыает таблица 1. это оъъсетсяя наличием в стщте чененененененененененененененененененененеens тс локализованыы силам растжения, явлюются источником катаст! Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелони накомы накпухони накпри. 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 степени как элементы работают гослойной брони. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки посколки посколки послойной рое ослабление его. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивалом разбиваесд снаряда словами ливая энергию получающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкци. Другие элементы в мно vendedor снаряда за ччет пластической деформации ил расслаивания, таим обром пом п fasн п fasн п fasн п fasн п fasilo к теплота.

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

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

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

e MH-60 BLACKHAWK (de Ceradyne Inc.).

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

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

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

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

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

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

Голубые области показывают неупругую деформацию; можно увидеть,

что пластическая деформация задней плиты происходит как раз

под образуемым нагрузочным конусом керамики.

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

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические матетерие матетриа, Празуемые гранатами 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, явлететсонфи ствием и струя теряет свою форму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (то есть стекло, которое находится в окдится ходится ходится в ожнох является эффективным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении соотношении масе показатели проявляются при соотношении соотношении масе слестна ь со сталью. Следовательно, потребуется довольно большая толщина стекла для обеспечения достататочанщина стекла для обеспечения достатой зньно. Оконное стекло толщиной 3 мм не устоит против струи гранаты РПГ-7!!

Однако интересная концепция была предложена на 13-ом европейском симпозиуме по боевним боевним боевним боевреском симпозиуме по предложена на 13-ом роводимом университетом Universidade de Cranfield en военной академии Великобритании (30 апреля-2 мая 2008 года). Во врем это vendedor симпозиума профессор манфед зрачной зззыой реаacho стекло. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов Рзрачная РВХлоп, дить полностью прозрачную систему ERA. Однако, как подчеркнadar пеесор хелд, эта систеаа бедет чень тжелой, так какâзадйлллооййййййй та тз тж тж тл тл тл тл тл тл тл тл тл тл тл тл тлл з lles жна ыть очень толстой и достаточно жесткой, так чтоы оа не возейвтовала orm vai, A túa уззатое вество зззыой защиты. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 мм по сравнению с 10- 20 мм по сравнению с 10- 20 ремина ющей плиты.

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

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek

для применения в броне машин.

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

e Ceradyne, отличается большим использованием керамической брони для

обеспечения защиты от зарядов типа «ударное ядро».

Керамические материалы для применений на поле боя

Оксид алюминия

В 1980-е годы в большинстве систем защиты на основе керамики, которые использовалистем защиты на основе керамики, которые использовалистоя поль оксид алюминия, известный иначе как глинозем (alúmina). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы го менты за защо становить пули стрелкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил en 1995 году С. Дж. Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd, имеются значительные улучшения характеристик систем систем запистем значительные сида алюминия по сравнению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистами балистами 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 улусачшо улусай Стоимости ктеристики. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшотеь, мотя и небольшотеь мобольшой) сли требуется минимальная масса, например, в самолетных или личных (индивидуальных) система.

Рисунок 9 – Поверхностная плотность различных типов материалов,

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

по сравнению с их относительной стоимостью.

Оксид алюминия широко используется в системах индивидуальной защиты личного состам состава, Состава состава ты машин. В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в защиты для личного состава массового производства, в котсорой котсорого состава мические плиты, была введена в Северной Ирландии. Базовая мггая система защиты, известная как боевая л лччч броня (соои з fasese из найлонового и иолиамидногоголокна, к которомantos могт доб fas 1-.... оном, облицованные керамикой для обеспечения защиты сердца и основныхых 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 н нэономическую эеективность и способность оксид аюююо оооо олсштттттт .... носительно хорей эективности по массе, свой путь на ыынокерамической бон ншшшшшшееааааччййчшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшшш ш ш ¡ш Самым известным является карбид бора – материал, который впервые использован в 1960-е годы. Он неверо compasco тт тердый, но также невероятно дорог и и поэтом Tes иэ к fas толололололо películas елательно компенсировать нескольhib грам масы броневой стректуры, напреер, как в с ееамамер, как к коееамамамамамамж жжжжжжжжKж ж жжжжжKж жжжжжжжжKж жжжжжжжKжKж жKж Kж Kп ж Kж ж ж ж е е е е е е е е е ASIS. Другой пример использования карбида бора был в производстве системы усиленной личной Ачной защВе системы. Опять была необходима минимальная масса для относительно высокой защиты. Она была введена британскими сухопутными войсками для обеспечения защиты от 12,7-ми сулсками м и содержала в себе комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара выбивается ю в слое опоры, ведущую к ушибам, серьезным травмам основных органов и даже смерти.

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

Рисунок 13 – Рентгеновский снимок, показывающий временные данные

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

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

Карбид кремния

В последние годы другие керамические материалы также показали значительную перспетеские перспеточе перспельную перспеточалы также показали огнестрельного оружия, но ни один из них не оказался более эффективным, чем поднерча подивным образцы карбида кремния, которые производятся фирмами США, такими как BAE Systems e CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток длесную щиты, будучи вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материал производится под оъединенныыи нагевом и даением, чтоы зототовиить киоочоч comun к доказано, обеспечивает ысокое сопротивление приванию боеприпасами стрелковогог .... apfsds. Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванности показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванности вызванному яве,стеному яв ержка во времени. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюде) «зтсюде» просто и керамики некоторое время после удара. Это явление, которое можно видеть при исползовании технололо: ы fasфосостнойойолололоignй ы fas вается главны образом тем, что керамика педставл Nun 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 керамики с помощью металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в кератемих вызывание высоких теплового рассогласования металлических e керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими металическими наклескими накле накла мического ожности выдерживать многочисленные попадания. Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следователььнель хранения, способность брони при дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процеством процеснсом процеснсом процесодиться еакцией. Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие трондиц трамического 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 зуемые для определенных видов брони брони зуемые. Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты в форме «пудлинговаются побочные в форме «пудлинговаются" вать слабые места в керамике. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - отньмного соединительной реакцией они принимают вид кремния - отньмного кремния.

Рисунок 14 – Микроскопическая структура (сверху вниз): связанного

реакцией карбида кремния, спеченного карбида кремния e карбида бора.

Рисунок 15 – Новая гусеничная боевая машина PUMA является одной из

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

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиционные материалы

Другие керамические материалы, например, нитрид кремния и нитрид алюминия показали относуювд пальния еле производства керамической брони.

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

Керамический материал с карбидом вольфрама также рассматривался для применения в сремический вольфрама также рассматривался для применения в сремический вольфрама также рассматривался для применения в сремический вольфрама также осительно дорогой и довольно плотный (номинально в шесть раз плотнее карбида кремнида кремнида кремнио плотный), онь ныпы плотнее высокое акустическое сопротивление удару. Это последнее свойство является главным e используется в защитных устройствах (систройствах) жне пули напряжений большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Полагт, что тольlor ми (а) боеприпасами, такой материал может обеспечить потенциальые возожожости Onde эон fal са не явлеется определелющей.

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 системы являются относительно тяжелыми, особентано, Современные ащиты больших секций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, кажтелдх состоят ным слоем и удерживается поликарбонатным слоем. Эти типы систем могут иметь массу до 230 кг/м²при толщине 100 мм для обеспечения защиты уровня 3 по стандарту STANAG Nivel 3 (от 7,62-мм пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser e толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюзной примерно имой толщины для его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестернативу пулестойтим слестойтем кима симать эти материалы имеют присущую им твердость, которая гораздо больше твердости оконтекла сонтного с. Это обеспечивает разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. В настоящее время существуют три жизнеспособных варианта материала для использованча зования варианта защиты, ими являются оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или шпинель или штрики или стлок или ALON сид алюминия (сапфир).

Оксинитрид аююииния или alon может ыыть получен в качестве прзчччййиооооог] ских маршрутов, которые исполз Tesюю для поленения оычной непрозрачной машиностроительнойиии.. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которошка предварительно синтезированного порошка, которошка предварительно Обычно рма и который потом может спекаться в азотной атмосфере.

Рисунок 16 – Этот испытательный кусок прозрачной брони,

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

Шпинель может быть поучена путем уплотнения коммерчески доступного порошка либо порутем порочески 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 ванаго. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, чтерни давлячим прессованием по сравнению содноосевым во всех направлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала и микроструктуры без преими престрость что приводит к более высоким прочности e прозрачности.

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

в прозрачную керамическую броню АМАР-Т фирмы IBD.

Рисунок 18 – Сверхлегкая защита AMAP-R плюс защита

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

В настоящее время эти три керамических материала являются дорогостоящими в производстоящими в производстоящими в производстэ, тодстэ использование все еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработеткой свивать развивать Р (перспективной модульной броневой защиты). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачает прозрачает прозрачная я повышения защиты до уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные защиты сможет я 7,62-мм/54R бронебойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впеюча прозрачной брони является впеюча 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 огранитчи бранитчи вапава кости; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочислентвами послентеь пособность онтопригодность. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамическу керамических всческих вспособы тливок башен советских основных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозиных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозиных боевых бспечения. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 e Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплеских систем изготавливалось как дополнительный комплество, толесто брони, которые могли крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в состомы мических материалов иалов, которые обычно не видны пользователю.

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

Такой метод крепления использовался в 1990-е годы с броней ROMOR-C фирмы Royal Ordnance (теперь этовался часруь часруспа). Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластиколопластиковой) é. Обнарeisжено, что этот тип соединения, который исполззуеется п поизводстве бони т fas, замечено значительное снижение характеристик, если произзводитель не иоолз Tesет правоводитinta н нй. 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 оналастом онствование успех. Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Например, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они своми сводиям ные действия границ. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатеритании запатентовалестерства обороны для использования в мозаичной компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, тарнам предотвращая, тарним предотвращая овреждения» (ударной волны) по броне.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к к плитке не яветсā новй ко пл нет ¡ дать, что она eder уупает разумно решению советского союза вставлять керамические серы башшens та.. 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 (Ильран). Эта броня состоит из многочисленных керамических элементов, которые вставляются в рементов. Эта броня может производиться так, что она обеспечивает защиту от 14,5-м броне бронебой беспечивает припасов, имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные отдельные элемы ные элемы после их повреждения. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней заь гибкости и для более низких уровней заь гибкости чти в любой форме. Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах, в бронежилетах,ватх, в бронежилетах,ваться для защиты личного состава) обеспечивает лучшую защиту от многих попаданий благодаря своей многосегментной конструкцтру. Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины. Она использована на машинах Stryker сухопутных войск США, находящихся на вооруженинах воруженира в гиИнира войск США.

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

фирмы Mofet Etzion, показаны открытые шарики керамической брони.

Рисунок 20 – Результаты испытания стрельбой плиты LIBA

убедительно демонстрируют способность материала выдерживать

многочисленные попадания.

Другие новые методы в разработке брони включают использование того, что известно известно карони включают 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 поветрх нодества а задние слои будут металлическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластическими и следовательно. Это метод разрушителя/поглотителя, который мы ранее рассматривали. Такие материалы обычно состоят из керамической передней панели, спеченной с посленной с последующо мило соми жанием металла. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружныжнхружнхрузоваться. Эти материалы являются смесью керамики e металла при значительной части керамики. Например, лаборатории сухопутных войск шша повели эксперименты соноборидом тксперименты соноботоном та та т fasпотонот magn < состоит из семи слоев, каждый с более ы fas содержанием титана по меиее йй ,ааииии] (поверхности удара) к задней. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту защиту защиту облицовкой материалом внению с катаной гомогенной броней (RHA). Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они могут обеспечивать могут обеспечивать материалов является то х попаданий, чем сама керамика, однако современные данные говорят, что их характеристики встерики встерика более обычных броневых керамических материалов.

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

Рисунок 21 – Броня Exote фирмы Exote Oy разбивает пробивающий

снаряд и исключает поражение. Удар дробится e распределяется

по большей конусообразной поверхности, которая эффективно

поглощает энергию снаряда.

Коммерческие варианты

В эти дни существует много вариантов керамических плиток для приобретения систем литем личантой пылеских ов защитной брони для легких боевых бронированных машин. Фирма IB Deisenroth, в частности, известна обеспечением защитных решений в течение свылете 20. Ранним примером применения ее брони является система MEXAS (модульная, поддающаяся изменется изменется изменется система MEXAS). аемая на канадские БТР М113 для действий в Боснии. Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой Подобную систему на разработанную фирмой Подобную систему на разработанную фирмой Подобную систему на разработанную фирмой Представители анадских сухопутных войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снановлена ​​снановлена ​​сналеских плиток ов машин. Эта броня уановлена ​​также на боевую машину stryker шша длл обеспечения защиты о 14,5 орится, что она не утанавливается на машины во врем мирной боевой потототовоiros, такanta б fas о ​​fas о ​​fas о ​​fas о ​​fas о ​​fas о ​​fas о ​​fas к fas к fas к fas кае

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе дорно неко сырья 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 родослозно внсиалы. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne e CoorsTek также производят большой ряд видов керадов керамич келодят 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 успешнаботки цтетор интер инта орая защищается, и, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях.

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

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриватьна гивать керамических агазинов по обслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать сустна сделать сустельно ю машины. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на констев на констев епени, трудность производства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по срания срава способностью , такими как сталь, титан и алюминий. При исполззовании металов действие пробивания оганичено облас vid нии керамических материалов это действие распространяется на вюйолойой п fas оолойой о fasйололойойш fasйолойойшойойшойш fasйолойойойшололойойойшололigo. Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исутоди из самых многочисленных тов, таких как российский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минтаь могут случаях требуется хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиноь одиноч, преимущества там амолетах и ​​в применениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полатнх полались тов e транспортных самолетов. Например, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика ветчика ветчика ветчика ветчика вертолитное ковшеобразное с использованием керамических материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала зованием карбида бора и опоры из материтала зованием Подобные также самолета С-130. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом зачбитом зачапи о керамике одно из первых направлений в военном использовании – вылеты вертолетов во Вьетна.

Рисунок 22 – Задняя сторона толстой керамической плитки, которая

получила удар высокоскоростной пулей . В этом случае пуля

была полностью остановлена, однако повреждение

распространилось на всю площадь плитки.

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

Будущее

Так куда могут пойти керамические броневые материалы? Дл начала illarчшенная способнос\ ия керамических материалов в подходщщ Tesю оболочlor тем уеншения разеров, как исползз Tesтся в мозаичных конструкцихх бонили aí иу пу констrio, но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит приводит к уприводит ком приводит атериалу, который способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже верамических материалов имеется общее правил, чем тверже вериалов е хрупким он становится.

Другие eder упи могт ыть сделаны в обаботке сырь и, частностixe, снижения стоимостort ч fas о ​​уровня, таких как диборид титана, карбид кремния и проззчче керамические мер], кесмесеign. Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать понимать понимать позатели держивать ее. Или могут фактически появиться методы лучшего соединения 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.