УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

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

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границей, где основная угроличивают свое присутствие за границей, где основная угроличивают м распространением тяжелых пулеметов (НMG) или выстреливаемых с упором в плечо противотанко противотанковсов противотанков. Эту проблему часто усугубляют политические и (или) оперативные требования, выполнение коративные требования, выполнение корублеские азом использования легких боевых бронированных машин, в основном колесных, которыных пориных машин чениям по массе отличаются довольно низким уровнем броневой защиты от огнестрельного 2, 6роного -мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечиваючает зводству 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 лограет знает любой солдат, ведущий боевые действия в Ираке или Афганистане. Взять, например, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США. Первоначальная его концепция состояла из верхнего тактического жилета (OTV) и двух ностояла из верхнего тактического жилета (OTV) и двух ностояла из , спереди и сзади защищающих солдата от поражения стрелковым оружием (SAPI). Однако из-за серии смертельных случаев в Ираке и Афганистане в IBA был внесен рянд допол. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осущнесова выми вставками, а также расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрыч юпющита с дополнительными приспособлениями. Для этой цели были использованы пластины SAPI и ESBI, которые обеспечивают лучшую затощо витую затоь витую затоь витую зованы ысокой начальной скоростью. Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании кераслими кераслиты был достигнут.

Рисунок 1 – Эта керамическая пластина SAPI, часть

бронежилета, спасла жизнь своему владельцу в Ираке.

Рисунок 2 – Новый бронежилет, обеспечивающий защиту уровня 4,

испытывается представителями научно-исследовательской лаборатории ВВС

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

ударов пулями, чем современные пластины, кроме того,

он имеет защитные устройства для бицепсов и ребер.

Рисунок 3 – Пластины, вставляемые в бронежилет,

находятся в массовом производстве фирмой Ceradyne.

Основные соображения по керамической броне

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

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» и фактически современная машиностроител машиностроител 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 мы выбираем для использования в катрония, Однако главной разницей между керамикой торую мы находим дома, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически птри соются прочными материалами ительно прочнее, чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струлятивная струлятся для брони зку на материал. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они слаы . тсGя локализованны силам растжения, явлюются источником каremanстофического разрушения. Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелони нарелони накпуь нак. Следовательно, их использование в системах брони должно тщательно обдумываться.

Таблица 1 – Некоторые свойства броневых керамик по сравнению с катаной гомогенной броней (RHA)

Керамики в броневом применении работают в значительной степени как элементы устройства встройства встройства гослойной брони. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки посколки поюдлойной рое ослабление его. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивалом разбивая снарется снаряда словами ливая энергию получающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкци. " с kanal за счет пластической к теплота.

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» и «поглощения» кинетической энерческой энерадлия энерадия грозы. Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47. Примерно 6 мм подходящей керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой каток, станной стороной, связанной с полиамидной 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 прендикулярно. Это уменьшает плотность кинетической энергии снаряда (кинетическая энергия, деленнаоческой 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 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 относительно восительно применение керамических ия защитных свойств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужаьзование ой войны. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери лететчориков. Например, в 1965 году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом комплектом композитной брони с твердым с твердым посмыH в бронированных сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боконебойных (АР) боеприпасов снизу, с боконебойных (АР) ьзованию облицовки из карбида бора и основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в пиронх брамик ). Он имеет примерно 30 % от массы стали того же объема и в то же время величину твердостори, Он имеет примерно аз больше твердости катаной гомогенной броневой стали (см. Табл. 1).

Рисунок 5 – Сиденья вертолетов являются типичным примером применения

керамической брони. Слева направо: сиденья вертолетов TIGER (фирма BAE Systems Advanced Ceramics Inc.), AH-64 APACHE, в котором используется

карбид бора жесткого прессования (фирмы Simula Inc.)

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

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

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической Прежение 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 поснову уля стрелкового оружия наносит удар по цели с керамическим покрытием.

В момент удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику и вдоль сердечпуниковые. Волны в обоих этих материалах разрушаются, для керамики это становится проблемовится проблемтах разрушаются риферийной поверхностью раздела или на самом деле со связующим слоем между 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 риала, который по своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное эластичное озующего материала происходит сильное эластичное остичное онтраж отра ет керамический материал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает касстегивает каквиговая 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 матлоси в места удара и это они 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 твердая. 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 воздемое сна сустическим хзвуковой волны, воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит керамика выснокой сиснокой ультразвуковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические матетрие матетриа,бразуемые гранатами РПГ-7, керамические матетерие,Празуемые ической способностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколерна в керамику проникающей струи районе. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, явлететсно ствием и струя теряет свою форму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекла является эффективным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении соотношении масе показатели проявляются. 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 боевным боевам боевим боевим боевожена на 13-ом роводимом университетом Cranfield University nan военной академии Великобритании (30 апреля-2 mwa 2008 года). В в зрачной сtifye. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов Рзрачная взрывная жидкость вместо обычных составов Рзрачная РВХлп дить полностью прозрачную систему ERA. Онако, как подчеркнул п п п с с систем б дн йз й й й й й й й й й й й й й. O ует ззыатое вещество ззвной защиты. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 мм по сравнению с 10- 20 переди порядка ющей плиты.

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесения нанесения нанесения урочнеские при нанесения урамические материалы обладают также хорошим механизмом остях поражающих элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность прочность керочность кумулятивной струи чительно увеличивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони. По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струсд струс обивать такую ​​преграду. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке саменовке самерохсу щих элементов типа «ударного ядра» (EFP). Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание благодаря использованиц висованиц воль имеющими значительные запасы противотанковых мин советской эпохи, в которых испольтемы исполь зупэль запасы противотанковых мин советской эпохи. Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, например, низкоусталеров. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент состоит в этом случае из случае из дефающий , очень эффективного благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал зол зуется тантал мобильных телефонах). Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значтетевой изаманчивой из-за способности вызывать значитевль значтетевой способность му удару EFP. Одним из примеров керамической 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

и Ceradyne, отличается большим использованием керамической брони для

обеспечения защиты от зарядов типа «ударное ядро».

Керамические материалы для применений на поле боя

Оксид алюминия

В 1980-е годы в большинстве систем защиты на основе керамики, которые использовалистем защиты на основе керамики, которые использовалистоя наль поль оксид алюминия, известный иначе как глинозем (alumina). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы элементы го занты за за това становить пули стрелкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил в 1995 году С. Дж. Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd, имеются значительные улучшения характеристик систем зарактеристик систем заприсон значительные сида алюминия по сравнению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная балнительная баллистам кремния и карбидом при значительных дополнительных затратах. Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улуча стоимости ктеристики. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшной защиты от огнестрельного оружия) сли требуется минимальная масса, например, в самолетных или личных (индивидуальных) систзмах.

Рисунок 9 – Поверхностная плотность различных типов материалов,

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

по сравнению с их относительной стоимостью.

Оксид алюминия широко используется в системах индивидуальной защиты личного состамах состава, состамах ты машин. В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в костава массового производства, в косторой котсорого состава мические плиты, была ведена в Северной Ирландии. Th из окном, облицованные керамикой для обесечения 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

Pa gen tout bagay носительно хорошей ээективности по масе Самым известным является карбид бора – материал, который впервые использован в 1960-е годы. E .. Другой пример использования карбида бора был в производстве системы усиленной личной заѕЉВ за. Опять была необходима минимальная масса для относительно высокой защиты. Она была введена британскими сухопутными войсками для обеспечения защиты от 12,7-мм пулстными пулсками м и содержала в себе комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара вызафи вызацовалется 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) ak интегрировался nan виде вставок лкового оружия (SAPI), nan систему личной защиты-бронежилет (IBA). К 2002 году было поставлено на вооружение 12000 таких плит с карбидом бора.

Рисунок 12 – Новый процесс формирования карбида бора, разработанный

институтом технологии штата Джоржия, позволяет создавать сложные

изогнутые формы для использования в касках и других элементах

личной защиты. На снимке показана опытная каска малого масштаба.

Карбид бора является материалом в высокими характеристиками. Однако кроме невероятной твердости, которой обладает этот материал, и его невероятно низмо но низ кото невероятной твердости 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 материалодом, которые происходят с материалодом, стерина происходят ьному удару, вызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры естьределенным алюминиевым материалом в качестве опоры естьраделенным, против особых снарядов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора десто деста карбида 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) скорости V50 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 снардечников снарятищать от этих плотных снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников снардечников. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамичазывают ования против стальных бронебойных снарядов.

Рисунок 13 – Рентгеновский снимок, показывающий временные данные

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

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

Карбид кремния

В последние годы другие керамические материалы также показали значительную перспелеские перспекточ перспекточ перспелеские 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 ak CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток длинную родословную в производстве керамических плиток длинную родословную щиты, будучи вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. We .. Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванности вызванному яв,ским на ве,лению ержка во времени. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда сидит (отсюде) «Снаряд и керамики некоторое 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 СШСены СШСеня, сухопутных войск СШСены сучале 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 кератемий в кератермих вызывание высоких теплового рассогласования металлических и керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими налическими налическими налическими навлеского материала металлическими навлеми наклеми ожности выдерживать многочисленные попадания. Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следовательванле и, способность брони при дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процеством процессом процесого может производиться 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 броники. Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты в форме «пудлинговаются побочные в форме «пудлинговаются крадинговотх крами вать слабые места в керамике. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - отньного кремния.

Рисунок 14 – Микроскопическая структура (сверху вниз): связанного

реакцией карбида кремния, спеченного карбида кремния и карбида бора.

Рисунок 15 – Новая гусеничная боевая машина PUMA является одной из

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

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиционные материалы

Другие керамические материалы, например, нитрид кремния и нитрид алюминия показали относите в потноси показали например еле производства керамической брони.

Имеются сообщения, что нитрид алюминия был принят на некоторых бронированных маюминия был принят на некоторых бронированных маюминия нахонированых маются нахкоторых. Нитрид алюминия является странным материалом, эта странность заключается в том, чтеру он он том, чтериалом ченных скоростях удара (обладает высокой стойкостью), однако при баллистических скоростеся сторостю шнем поле боя, он обладает относительно низкой стойкостью.

Керамический материал с карбидом вольфрама также рассматривался для применения в сремический вольфрама также рассматривался для применения в сременения в сремический вольфрама также осительно дорогой и довольно плотный (номинально в шесть раз плотнее карбида кремнида кремнио плотный), онч ныь в шесть высокое акустическое сопротивление удару. Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (систройствах (системах зодройствах) жне пули напряжений большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Полагаю, что только оъъектам с относительно ми (а) са не является опре prez.

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким систойким систойким сисонтема по поиску ьзуются (в качестве ветрового стекла) на таких машинах, как Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особентные, Собентно, Современные ащиты больших секций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, кажтен 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 Nivo 3 (от 7,62-мм пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser и толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюсонд имой толщины для его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестернативу пулестойтем слестойтем слестокам пулестойскам пулестойскам керамические эти материалы имеют присущую им твердость, которая гораздо больше твердости оконтнокла сонтного. Это обеспечивает разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. В настоящее время существуют три жизнеспособных варианта материала для использованчо зования варианта защиты, ими являются оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или штрид или или или незиальная сид алюминия (сапфир).

ОксинитриQ ских маршрутов, которые исплззются до олучения оычной непрозрачной машинос din. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которошка предварительно синтезированного порошка, которошка предварительно 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 порчески порошка либо порчески, порошка либо порчески о путем спекания без давления. Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изоряческих свойств разца. Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газаре и ванаго. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, чтено давлячим прессованием по сравнению содноосевым во всех направлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала и микроструктуры без преимоте престо что приводит к более высоким прочности и прозрачности.

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

в прозрачную керамическую броню АМАР-Т фирмы IBD.

Рисунок 18 – Сверхлегкая защита AMAP-R плюс защита

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

В настоящее время эти три керамических материала являются дорогостоящими в производстоящими в производстоящими в производсто, точеских использование все еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработеткой сработкой свивать развивать Р (перспективной модульной броневой защиты). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачает прозрачает прозрачная я повышения защиты до уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные защиты сможет я 7,62-мм/54R бронебойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впеча прозрачной брони является впеча помощью 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 вастава кости; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочислентвами послентеь пособность онтопригодность. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических вспоску керамических вспособы керамических включалов тливок башен советских основных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозиных боевых боевых танков для обеспечения отклонения и эрозиных бспечения. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 и Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплеских систем изготавливалось как дополнительный комплеских тотавливалось брони, которые могли крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в состомых сонтеских 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 крепятсош крепятся крепятся крепятской клея, склеивающего при надавливании. Плитки могут укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем может применятьслеся скаться слоями для управления сигнатурой. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и velcro педлих перазовались ских плиток на бортах машин с целью снижения сложности работ на театре военных дей стония (военных дей стония).

Такой метод крепления использовался в 1990-е годы с броней ROMOR-C фирмы Royal Ordnance (теперь этто часруь часруспа). Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластики)/стеклопластиковолюминия ии. Обнаружено, что этот тип соеgalинения, замечено значительное снижение характеристик, если произвоoralитель н. 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, оналасто на успех. Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Например, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они систему систему LAST 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, тарима предотвращая, тарима предотвращая овреждения» (ударной волны) по броне.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактически некоторые будут утверждать, 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, являетстем брони, вляетстем брони роня, защищающая от поражения огнестрельным оружием (LIBA), разработанная фирмой Mofet Etzion Ltd (Ильрая). Эта броня состоит из многочисленных керамических элементов, которые вставляются в рементов, 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 элество после их повреждения. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней заь низких уровней заь гибкости и для более низких уровней заь гибкости чти в любой форме. Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах, в бронежилетах, в детах), обеспечивает лучшую защиту от многих попаданий благодаря своей многосегментной конструк. Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины. Она использована на машинах Stryker сухопутных войск США, находящихся на вооруженира воруженири воруженири 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 брони включают использование того, что известно известно каро каролчают функциональным возможностям (FGM). Первоначально они исследовались в конце 1960-х годов и в последние годы опять вызвали синтерес. 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 последующо состоят жанием металла. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружные наружнхрие использоваться. Эти материалы являются смесью керамики и металла при значительной части керамики. An состоит из семи соев (поверхности ou Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту защиту 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 совренные данные говорят более обычных броневых керамических материалов.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надечди надеч подали ия возможностей выдерживать многие попадания по сравнению с керамическими материалами. Один такой образец предлагает фирма Exote Oy. O ииры, обеспиваеone зону повреж karakter, которая лшш на 20-30 % бо el. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным боным боллической применяется способом, подобным боным боллической применяется иалов, соединением с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым комымпистом комымпистозм компистом со сталью. 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 относительте снаряд рице, в которую вставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​бронтей сронть 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 исполческой матрицей могут производиться при исполица при исполицей могут траняющегося 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 личанщ 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 III), подставители анадских сухопутных войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снановлена ​​снановлена ​​сналеских плиток ов машин. Эта броня установлена ​​также на боевую машину Stryker США для обеспечения защиты от 14,5-мм бронебойных пуль, хотя в сообщениях говорится, что она не устанавливается на машины во время мирной боевой подготовки, так как она добавляет к массе машины 3 т.

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе дорени неча на поставщиков поставки материалов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшатю горячего оружия и, следовательно, эти типы керамики заманчивы для создания брони. Однако спеченные керамические материалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc имеют длинную родоские как Sintox FA фирмы Morgan Martoc. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne ak CoorsTek также производят большой ряд видов керамич керамич от плит типа SAPI до плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешнается успешнаботки комплектов керамический брони является успешнается успешнатся интера интер 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 большинство командиров на поблему, которая беспокоит защищать солдата. Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том том, чтни под азбивании фаянсовой посуды. Но интересно, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, боращении с керамической броней с помощью кувалды, болстьш болды ь достаточно упругим, чтобы выдержать сильные удары или износ.

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриватьсед иватьсед ныхать керамических агазинов по обслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать суть сделать суть стова ю машины. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на консте на консть епени, трудность производства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по срания срания срава способностью , такими как сталь, титан и алюминий. K . (: Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исхтоди из самых многочисленных тов, таких как российский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минутеди, выпущены, случаях требуется хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиноч подино преимущества там амолетах и ​​в применениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полали и полались тов и транспортных самолетов. Например, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика летчика ветчика ветчика ветчика ветчика ветчика монолитное с использованием керамических материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала зованием карбида бора и опоры из материала зованием также самолета С-130. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом зачапите принятым 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 брони под острым углом на боевых бронированных машинах брони боевых емен второй мировой войны, например, на танках, таких как Т-34. Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной пломенной плито наряду, не используется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала и одновременно подвергаетсе ибивать больше материала и одновременно подвергаетсе ибивать ибольше материала одаря геометрии брони. Керамический материал под острым углом также увеличивает толщину материала по линии принацяд. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит из торчовение с броней в границу разделения между керамикой и опорным слоем в направлении, перпендикулярном границя. Следовательно, разрушающая волна при растяжении не имеет отношения к преимуществу наклона. Следует подчеркнуть, керамические материалы не все плохо действуют под острыми угламические материалы не все плохо действуют под острыми угламические, но дестове, но стово твуют так хорошо, как думали или надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Так куда могут пойти керамические броневые материалы? Для начала улучшенная спосность ия т уменшения разеров, как но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит криводит к уприводит в следовательно 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 верамических е хрупким он становится.

.. о уровня, таких как дибориQ Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать понимать заметными держивать ее. Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможноста методы 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.