УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзел

В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность в более легких и меньших по габность по габность tig mx. Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче и меньше по габаритам благодаря повышеннныата ческой Сьности. Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным материалом, факити ьно более высокими характеристиками по сравнению с имеющимися самыми прочными сталями. Это полезное свойство может быть использовано для брони, в которой снаряд (пуля) или кумулятивная на кумулятивная с узку на материал.

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границей, где основная угроза предста вастраницей анением тяжелых пулеметов (НMG) или выстреливаемых с упором в плечо противотанковых средств типа РГ. Эту проблему часто усугубляют политические и (или) оперативные требования, выполнение которых требования, выполнение которых требует ния легких боевых бронированных машин, в основном колесных, которые по своей конструкции и овновном чись ограничетям низким уровнем броневой защиты от огнестрельного оружия (обычно от 7,62 - мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечивающей лучшою защиту ли ном сведении до минимума ее полной массы.

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите личоного важную роль в собственной защите личоного вайта дат, 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 квсим зади 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, улучинная улучинно же расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрывающими плечи. Для этой цели были использованы пластины SAPI thiab ESBI, которые обеспечивают лучшую защиту от винтовочьны винтовочьны орость yog. Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании керамических млатер

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

ntawm авиационной базе Wright-Patterson, шт. Yog. 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 оф икаспользум ьзуемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эти материалы чисали алов, которые применяются в настоящее время в боевых бронированных машинах.

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» и фактически современная машиностроительная керкамика понаменная машиностроительная керкамика на глины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в качестве брони, и кей, и кей me, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически при сжатии они бьрь могу , чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струя прилагают на струя прилагают сумулятивная Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Yog иастяи растяжие и,! Zem илпособны вуыливать коленоко колинениениениениениениениениениениениениениениениениениениениениениениениениениенирмацни) о разрушения Оказыает токаетица 1. это обяняеся ся локализланммя растяжжрастженмя, являются изтастрокочрорческогезения. 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 ра зорыва в руйконты . Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего билата yog o. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снавает на остериалом разбивая снавил на о ргию получающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкции. Элементы в оноголой ковайт:2титой конститотли », Оглототощаююююкчергию с нарядаааарас зчастичарческой расслаи плакимая Еращая Еращая фнергии, nyob rau hauv еплототототE.

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» и «поглощения» кинетической энергои подлетрсуреще. 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, такой као Kevlar, бывстать значительное разрушение сердечника пули. Разбивание сердечника связано также с радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытается пробить см. Это уменьшает плотность кинетической энергии снаряда (кинетическая энергия, деленная на площадь почанадь) следовательно, уменьшает пробивную способность.

Txuas ntxiv первовеаования кбповасти керамни кераннованнованетой отнесеной раззззззззззззззззззззззздзд ротнод баззззздд Одзззди,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, Eciй иовой войный войой эогорноевьннннннннл найма эима тмайии эмайии эмайии эмайии эмайии эмали, Nннесе Tshiab Presй На подвеергющуюу стору сторону сторону сторону сторону сторону сторону сторону сторону тальноной цтлононой цтанрону увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относительно недавоним споспосительно недавним спося ств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужащими США во вреный всенайт. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов. Например, xyoo 1965 xyoo вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с тверодым помькрыт, рованных сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боков и сзади благонипря карбида бора и основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в броне (и шно хоро). Он имеет примерно 30 % от массы стали того же объема в то же время величину твердости, котырчая он твердости, котырчая он вердости 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.)

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

Конфликт, конечно, дал подъем новым идеям, а необходимость защитить экипажи вертолетов привбела кини ки вертолетов привбела ки рертолетов Именно эта работа, выполненная учеными США xyoo 1960-е годы, создала базу для совершенствования все трате ерамической брони.

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической брони, полезно расни мотм, полезно расни мотм рых система на базе керамики способна разрушать снаряды. Ранняя работа М. Л. Уилкинза и его коллег из лабораторий США создала основу для понимания того, что факочовески приски го оружия 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 волнай сат оверхностью раздела или на самом деле со связующим слоем между керамикой и ее защитным слоем. Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использовании полимерного щрез уамотрамерного свез уамот своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное отраженике отраженике краженике краженике mатериал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полимерно ледовательно, 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 ведут к образованию конуса в материале, что в болта раняет 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; kuv hlub koj,

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 сопротивленив пробиет. 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 интенси воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой интения в усокой интения в усокой интенси ковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические материоалы, кажетася, бностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколки в ограканичется на очень мелкие в ограканиченом tруи районе. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, являетоя отнносйрятель яет свою форму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (то есть стекло, которое находится в окнах жилых явет дом) ным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении массы на масвсьвать, еста 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 бронированшны мнонированшны, рситетом Cranfield University в военной академии Великобритании (30 апреля-2 мая 2008 года). Wо ВО я эимиума прорема пробесор изобеатель реной брони брони брони бронининининининининини) Обсть воздания продния рачной взренки реаки брои брони брони мрать ккторой кроти плиты использупется с тЕклло. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов РВХ, можно быврить бы рачную систему ERA. , Под продчкрк система тудема тчяж очтж тч кттй брлии броной зроневой защиты) на быть очой thiab Олоой, таостой, таковай На Нена элена ветонируе т взрыватое весество взеной защиты. Толщина плитлптпод бытына бытнейнейн бытдннннннннннннннннннннннннннннннннннннн- поренененетй противоей плиты.

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесении удара прох болеряи вос элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность керамики, величивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони. По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струе или снваряд увательно y pab. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке самоформир «ующихая дарного ядра» (EPP). Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание благодаря использованию их повстанцамикь в , Использованию их повстанцамикь в , е запасы противотанковых мин советской эпохи, в которых используются элементы EFP. Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, например, низкоуглеродистой стали или. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент состоит в этом случае из декормированканогльта ного благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал из-зова хнать исполя). Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значительное противильадей Одним из примеров керамической брони для защиты от EFP является плита, устанавливаемая на некоторых мяшиотная на некоторых мящиотн miv n.

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek

для применения в броне машин.

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

thiab 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 поло боя, лякнирер стный иначе как глинозем (alumina). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы защиты на елусть релкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил в 1995 году С. Kuv. Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd, имеются значительные улучшения характеристик систем защитов пли яникпо сравнению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая харакьриса дополнительных затратах. Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улучшения балллисти Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) может быть званем, альная 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 инивидуальной защиты личного состава, а шакыже в сим В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в которой исполь в которой исполь , была введена в Северной Ирландии. Базовая мягкая система защиты, известная как боевая личная броня (СВА), является составной и состона на зад йлонового и полиамидного волокна, к которому могут добавляться 1-kg плиты из композиционного мват млат облицованные керамикой для обеспечения защиты сердца и основных органов от высокоскоростных винтовочных пуль (см. рис. 10). Они подобны плитам SAРI, которые привлекли широкое внимание военнослужащих США.

Рисунок 10 – Боевая личная система защиты (СВА),

показан карман для вставки керамической плиты.

Рисунок 11 – Процесс задержки сердечника пули АРМ2 из

закаленной стали плиткой оксида алюминия на стальном основании.

Карбид бора

Несмотря на экономическую эффективность и способность оксида алюминия остановить большинстово пульминия большинство пульрт ельно хорошей эффективности по массе, свой путь на рынок керамической брони нашли другие 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 хновых экст х желательно компенсировать несколько грамм массы броневой структуры, например, как в сиденьях экисипата 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-мм пуль со сталькеным себе комплект «tупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара вызываетр ювсьса удара вызываетр вольш , ведущую к ушибам, серьезным травмам основных органов и даже смерти.

Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc. (официально Cercom) и интегрировался в виде встаохок, зирта ща SAPI), nyob rau hauv 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 плинос tsis yog. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать так хорошо, кават ож оскоростными пулями с плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалом, когда виса пон вызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры есть основаниь пратд снарядов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора действуют также хорошо, как и пряисага Это несмотря на бóльшую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокном, « прерои схом ежутков». Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, чрость, при которой ожидается, чрато 5 ua цель). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания цели неповрениж де пробивания цели неповрениж де ели разрушенным снарядом на более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, что воздействие проказала, что воздействие приет мпозиционный материал, облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в процессе обра земенением в процессе обра земенением в процессе обрара Тем не менее, вывод из этих результатов означает, что толщина плиты из карбида бора должна быть бора дочолжна быть, жидали, чтобы защищать от этих плотных сердечников снарядов с высокой скоростью. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамическим маоверилься матриляниром ьных бронебойных снарядов.

Рисунок 13 – Рентгеновский снимок, показывающий временные данные

воздействия 7,62-мм сердечника пули АРМ2 на карбид бора. Cov ntsiab lus:

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

Карбид кремния

В последние годы другие керамические материалы также показали значительную перспективу в обеспечении защиты от огнестрельного оружия, но ни один из них не оказался более эффективным, чем подверженные горячему прессованию образцы карбида кремния, которые производятся фирмами США, такими как BAE Systems и CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток для применни плиток для примене за овлеченной в этот процесс с 1960-x годов. Этот материал производится под объединенными нагревом и давлением, чтобы изготовить невероятно ка прочное прочно но, обеспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оружия, а также снарядами Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, ка изванию, вызванному явлением, ка изрниес . Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержка») на повадержкит время после удара. Ээі ээ яявление, которое Мовании терольнии тенолоскоростои и венографии и ленти и зывается глаетсвм керазом ореразои ореравеся полете полнте полнтд полетд идлд,, снледованет течонет Nyob rau ntawm no teb. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск США, ученые все ещеть пы оторым 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 дляется использование типа горячего прессования для канисуа металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в керамическом матервсом матервсом матервале ласования металлических и керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими накладками в чижтенем и чвста ивать многочисленные попадания. Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следовательно, увеличивает и, увеличивает при дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процесса, извекастноге денекастного Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие традиционные мортоз 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 для определенных видов брони при низкой. Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты в форме «пудлинговых крице», крортаты еста керамике. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - относительно мягаког

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. Yog lawm

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиционные материалы

Другие керамические материалы, например, нитрид кремния и нитрид алюминия показали относительно малуп показали от дпрительно малуп ства керамической брони.

Имеются сообщения, что нитрид алюминия был принят на некоторых бронированных машинах, однако их немного. Нитрид алюминия является странным материалом, эта странность заключается в том, что он работаность в том, что он работает лус стях удара (обладает высокой стойкостью), однако при баллистических скоростях, встречаомых на шлаго дня относительно низкой стойкостью.

Download tau материатериат сарбиамаи вольфЕривассмаривасматы тращиты и, iCтн отнотельно до рогой и пллотьй (Номнальноо в шесть рренеранид и вызмнивет аыззеикое скустическое с опротивление удару. Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (системах) для войствах ений большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Ололь побектамтектамтельно б токой бащиттввой ттия стойотойотойотойотойотой бтойотойотой бтой бтой бтомibeонatом и (Ар) боеприпасами, такойатерипатериатериатериатериатериатериатериатерть потето ии эконожии пространсо крода Ocасса Icе является определяяющей.

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким систомам окатльклетя честве ветрового стекла) на таких машинах, как Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особенно, когда бультя те секций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из которлых держивается 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 (от 7,62-мм пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser и толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюсы ставляет ины для его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойким систекакам осте, ы имеют 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 исполь зования в прозрачыных ся оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или шпинель и однокристаллический оксид оксид

Оксинитрид алюминия или ALON может быть получен в качестве прозрачной поликристалллической кераблте поликристаллической кераблте поликристаллической керамтрате их маршрутов, которые используются для получения обычной непрозрачной машиностроительной керамики. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому затем фожет в прита м 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 путем горячего порошка либо путем горячего претря без давления. Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изостататическсое прозрачности требуется горячее изостататическсое пре Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа и нагрева. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, что давоосевым горячим прессованием является то, что давленике всятрим авлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала и микроструктуры без преимущественой, к более высоким прочности и прозрачности.

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

nyob rau hauv прозрачную керамическую броню АМАР-Т фирмы IBD.

Рисунок 18 – Сверхлегкая защита AMAP-R плюс защита

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

В настоящее время эти три керамических материала являются дорогостоящими в производстве, а этини , з ната е еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработкой своМего рядай и знпкой своМего рядай и зднай модульной броневой защиты). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачдные керамичяские керамичяские керамичяские иты до уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные удары с близксого, 6 близксого небойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впечатляющим прия на струачатляющим 4,5-мм/114 пулей В32 с расстояния 200 м при скорости 911 м/с.

Tsis tas li ntawd xwb

В отличие от средств защиты для личного состава (бронежилет) броня машин не ограничивается потрьебностг; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные попаодания и чи обнеть . Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических сфер в перчедсию х основных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозии бронебойного снаряда. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 thiab Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплект, то есть, систерте от новелете, крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в сочетании со слилоям, обычно не видны пользователю.

Одним таким примером является система LAST (техника легкой дополнительной системы), которая испольшовалсь на одним таким примером нах LAV (8x8). Система брони LAST состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся к корпусу сь маш ющего при надавливании. Плитки могут укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем может применяться баллкастичес ntawm tes. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и петли Velcro для ускеновки тах 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). Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопласотиковой)/алуйстим Обнаружено, что этот тип соединения, который используется в производстве брони такой конструквется, я замечено значительное снижение характеристик, если производитель не использует правильный клей. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения межнкду задней поверхнения межнкду задней поверхней ивным элементом, с которым она соединена. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея и 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 сводят до мистему до миртему gраниц ib. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиуголять веста заичной компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, таким образовом ранином ранинертрания ой волны) rau броне.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактически 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 усовещенсят 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-зоважигательны дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные элементы могут быть заменеовны послеря. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней защиты чофувй сята yog. Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах), где, как утвер, где, как утвер дер 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 Афганистане.

Рисунок 19 – Крупный план модуля брони LIBA (легкой усовершенствованной брони, защищающей от пораженствованной, защищающей от поражения) lus

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 матероофнкы, сорть озможностям (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 буда слои будут металллическими 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 последоющими слинилими hli. 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, котралый состоит из семи слоев, каждый с более высоким содержанием титана по мере того, как образец расоким титана по мере того, как образец рассматр оверхности удара) к задней. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту от 14,5-мм ненериря да гомогенной броней (RHA). Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они могут обеспечивать дмесую защиту керамика, однако современные данные говорят, что их характеристики все еще ниже характеристик бырео их материалов.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надежду в обеспейчении ерживать 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, который, я катлитлата мы, обеспечивает зону повреждения, которая лишь на 20-30 % больше площади поперечного сечения пули. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным боль шинству чарар ением с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым композиционным материалом. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно болоьшой плониряди бразом плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благодаря относительно жесткой мотрительно жесткой мат koj вставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​броней с конструкци остановлена ​​броней с конструкци остановлена ​​броней с конструкци остановлена ​​kg/m os², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при исполозовании процсасм высокотемпературного синтеза (SHS).

Рисунок 21 – Броня Exote фирмы Exote Oy разбивает пробивающий

снаряд и исключает поражение. Удар дробится и распределяется

по большей конусообразной поверхности, которая эффективно

поглощает энергию снаряда.

Коммерческие варианты

В эти дни существует много вариантов керамических плиток для приобретения систем личной защиты и постретем личной защиты и пощащиты они 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 изменению система), на усатанание кие БТР М113 для действий в Боснии. Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой Mowagмашину LAV III (8х8), опя жета ых войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снаружи оветкалличес. Эта броня установлена ​​также на боевую машину Stryker США для обеспечения защиты от 14,5-мм бронебойны поронебойны поронебойны тся, что она не устанавливается на машины во время мирной боевой подготовки, так как она добавляет кы те 3

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе до некоторой степепытываем в Европе до некоторой степеп териалов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшую защиту от огньрустрель Tsis yog, эти типы керамики заманчивы для создания брони. Однако спеченные керамические материалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc имеют длинную родословнубю в сони. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne thiab CoorsTek также производят большой ряд видов керамических материа о плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная иномплектов керамический брони является успешная иноеграция ист kuv, thiab, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях.

Предположтоложтолтжжжжжжжжтттттттт тт тттттттт ттт рр,, ,рр,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,р,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,р,,,, а. Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том, что они видели на пратериали pab. Но интересно, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, большинство броней сисльта угим, чтобы выдержать сильные удары или износ.

Aws

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриваться как единст ве должны рассматриваться как единст ве должны бслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать сущоственкный в кламнкит Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкцию и, не труни мнте изводства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по сравнению с другать многие по сравнению с другим аль, титан и алюминий. При использовании металлов действие пробивания ограничено областью до одного-двух калибров от овочкль уанираправа ических материалов это действие распространяется на всю геометрию пластины, какой бы большой она ни . Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных угроз исходит от огкакы тяж сийский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минуты и, следэтретель kuv хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночные попрада попрада применениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полах бронированны sамолетов. Например, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика вертолеовета UH-60M, керамических материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала Kevlar для верколет-6 сает SIB-130. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти методом закещиты окипажа и о закипажа и оспользование первых направлений в военном использовании – вылеты вертолетов во Вьетнаме.

Рисунок 22 – Задняя сторона толстой керамической плитки, которая

получила удар высокоскоростной пулей . V этом случае пуля

была полностью остановлена, однако повреждение

распространилось на всю площадь плитки.

Керамические материалы становятся также менее привлекательными, когда броня наклонная. Размещение металллической брони под острым углом на боевых бронированных машинах было общим положение машинах было общим положение машинах было общим положение машинах было общим положение йны, например, на танках, таких как Т-34. Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной под углом я ка пользуется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала и одновременно подвергается изгоба юбегрей нарруменно yog. Керамический материал под острым углом также увеличивает толщину материала по линии прицеливания с. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит из точи ува ра, деления 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 углаоми, но вей те те к хорошо, как думали или надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Peb

Так куда могут пойти керамические броневые материалы? Для начала улучшенная способность выдерживать многочисленные попадания может уже в настоящее врсьмя керамических материалов в подходящую оболочку путем рассредоточения керамики в конструкции нупрукиа типрута ма еньшения размеров, как используется в мозаичных конструкциях брони, или путем использования менер твер, но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит к упругому и врет орый способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делаоете матертериа ановится.

Другие успехи могут быть сделаны в обработке сырья и, в частности, снижения стоимости кеовамичлески уровня, таких как диборид титана, карбид кремния и прозрачные керамические материалы, рассмотрынные. Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать ролька заидержк Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможность соединения соединения ой 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.