В настоящее время существует непрерывно возрастающая անհրաժեշտсть в более легких и меньших по габаритам боевых бронированных системах. Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче и помалку по габаритам Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным материјалом, փաստորեն այն обладает значительно более высокими характеристиками по сравнению со имеющимымымыми самыми. Это полезное свойство може да быть использовано для брони, в которой снаряд (пуля) կամ кумулятивная струя прилагают сжимающую нагрузку на материјал.
Западные вооруженны силы увеличивают свое присутствие за рицей, где основная угроза представлена значительным распространением тяжелых пулеметов (НMG) կամ выстреливаемых со упором в плечо противотанковых. Эту проблему часто усугубляют политические и (или) оперативные требования, выполнение которых требует главным образом образовния боевых бронированных машин ким уровнем броневой защиты от огнестрельного оружия (обычно от 7,62 -мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечивающей лучшую защиту личного կազմված է մինիմումա էе полной массы.
Хорошая защита в сочетании со малой массой играет важную роль в собственной защите личного կազմա, об этом գիտեն любой солдат, ведущий боевые действия в Ираке или Афганистане. Взять, на пример, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск SSHA. Первоначальная его концепция состояла из верхнего тактического жилета (OTV) եւ двух носимых керамических вставок, спереди и сзади защищающих солта от поражения стрелковым оружиемСА (ОТВ): Однако из-за серии смертельных случаев в Ираке и Афганистане в IBA был ներդրված ряд дополнений. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осуществленная улучшенными боковыми вставками, а также расширенная защита сполнительными приспособления. Для этой цели были использованы пластиниы SAPI և ESBI, որոնք խոստովանել են лучшую защиту от винтовочных пуль с высокой начальной скоростью: Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании керамических материалов.
Рисунок 1 – Эта керамическая пластина SAPI, часть
бронежилета, спасла жизнь своему владельцу в Ираке.
Рисунок 2 – Новый бронежилет, обеспечивающий защиту уровня 4,
испытывается представителями научно-исследовательской лаборатории ВВС
на авиационной базе Wright-Patterson, шт. Օգայո. Этот бронежилет включает новую форму керамических пластин, которые могут выдержать повеќе
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 они используют дома, կամ кафелем, используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эти материалы стали началом керамических материјалов, которые применяются в настоящее время в боевых бронированных.
Слово «керамика» նշում է «обожженные вещи» և փաստացիորեն ժամանակակից մեքենայական կերամիկա, подобно своим двойникам на базе глины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в качестве брони, и керамикой, которую мы находим дома, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материјали и фактически при сжатии они могут быть значительно прочнее, чем имеющиеся очень прочные стали (см. Табл. 1): Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струя прилагают сжимающую нагрузку на материјал. Կերամիկներ, իհարկե, անվանել «Ахиллесову пяту». Они слабы на растяжение и, следовательно, они способны выдерживать только очень маленькие количества деформации (удлинение до разрушения), како показывает Таблица 1 тся локализованным силам растяжения, являются источником катастрофического разрушения. 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)
| RHA | Օքսիդ ալյումինիա (высокой чистоты) | Կարբիդ кремния | Диборид титана | Կարբիդ բորա | |
| Объемная պլոտություն (կգ/մ3) | 7850 թ | 3810-3920 թթ | 3090-3230 թթ | 4450-4520 թթ | 2500-2520 թթ |
| Модуль Юнга (Гпаскаль) | 210 | 350-390 թթ | 380-430 թթ | 520-550 թթ | 420-460 թթ |
| Твердость (VHN*) | 300-550 թթ | 1500-1900 թթ | 1800-2800 թթ | 2100-2600 թթ | 2800-3400 թթ |
| Удлинение до разрушения (%) | 14-18 | < 1 | < 1 | < 1 | < 1 |
| *VHN = число твердости по Виккерсу | |||||
Керамики в броневом примененииют в значительной работа степени како элементы устройства разрыва в конструкции многослойной брони. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего снаряда или быстрое ослабление его. Այլ բառեր, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материјал разбивая снаряд на осколки и перенацеливая энергию получающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкции. Այլ էլեմենտներ в многослойной конструкции будут действовать как «поглотители», то есть они пощают кинетическую энергию снаряда за счет пластической ֆորմացիաներ կամ расслаивания, таким образом енергия, таким образом енергия .
Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты
композитной/гибридной брони.
Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» և «поглощения» кинетической энергии подлетающего средства угрозы. Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47. Օրինակ 6 мм подходящей керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой как Kevlar, было бы достаточно, чтобы вызвать значительное разрушение сердечника пули. Разбивание сердечника связано также с радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытается пробить систему. Это уменьшает плотность кинетической энергии снаряда (кинетическая энергия, деленная на площадь поперечного сечения снаряда) и, следовательно, оменьшает пробивную ունակությունь.
Начало первого исследования в типов брони, облицованной керамикой, може да быть отнесено к периоду как раз после первой мировой войны, когда в 1918 г и, нанесенной на подвергающуюся удару сторону стальной цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относительно недавним способом повышения защитных свойств в таких երկիր, ինչպես Մեծ Բրիտանիան: Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужащими США время вьетнамской войны. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов. Օրինակ, 1965 թ.-ին UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с твердым покрытием (HFC), используемым в бронированных сиденьях пилота и второго пилота: Сиденья обеспечивали защиту од 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, со боков и сзади Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в броне (и по хорошей причине). Օրինակ, 30 % от массы стали того же объема и в то же время величину твердости, которая обычно в վեցь ավելի շատ твердости катаной гомогенной броневой стали (см. Табл. 1):
Рисунок 5 – Сиденья вертолетов являются типичным примером применения
керамической брони. Слева направо.
карбид бора жесткого прессования (фирмы Simula Inc.)
и MH-60 BLACKHAWK (ֆիрма Ceradyne Inc.):
Կոնֆլիկտ, վերջապես, միացնել նոր գաղափարը, որը թույլ է տալիս բացել այս գաղափարը: Именно эта работа, выполненная учеными США в 1960-е годы, создала базу для совершенствования в настоящее время характеристик керамической брони.
Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом
Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической брони, полезно рассмотреть механизмы, за счет которых система на базе керамики способна разрушать снаряды. Ранняя работа М. Լ. Уилкинза и его коллег из лабораторий США создала основу для понимания того, что фактически происходит, когда пуля стрелкового оружия наносит удар по цели с керамическим покрытием.
Во моментот удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику и вдоль сердечника пули. Волны в обоих этих материалх разрушаются, для керамики это становится проблемой, когда волна сталкивается с периферийной поверхностью раздела или на самом деле со связующим е слоем меду и керамыко. Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использовании полимерного связующего материала, который по своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное отражение, которое разбивает керамический материјал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как монию» полимерный связующий материјал и, следовательно, отсоединяет керамическую плитку от ее опоры. Однако в это время материјал под средством пробивания сжимается; конические трещины исходят от места удара и это они ведут к образованию конуса в материјале, что в большинстве случаев, распространяет нагрузку от пули по более широкой площади поверхрисности (см. 6):
Рисунок 6 – Модель ANSYS AUTODYN-2D, ցուցադրում է կրթությունը
конуса нагрузки в керамике под пробивающей пулей. Зеленый цвет показывает неповрежденный նյութ, а красный показывает повреждение керамики.
Голубые области показывают неупругую деформацию; կարող եք դիտել,
что пластическая деформация задней плиты происходит как раз
под образуемым нагрузочным конусом керамики.
Это первое преимущество, которое обеспечивается керамикой. Как уже упоминалось, керамика очень твердая и эта высокая твердость обеспечивает сопротивление пробиванию. Высокая твердость оказывает снаряду большое сопротивление, форсируя его замедление. Дополнительные преимущества достигаются высокой жесткостью этих материјалов. Машиностроительная керамика обычно в два раза жестче стали; жесткость увеличивает свойство, называемое акустическим сопротивлением, которое воздействует на интенсивность сверхзвуковой волны, воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой интензивности воздействия ультразвуковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растежение.
РПГ-7, կերամիկական նյութեր, ասելիք, կախարդական կարողությունների դեմ պայքարելու հնարավորություն: Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материјала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколки в ограниченном для материала проникающей струи районе. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, является относительно бесформенной и струя теряет свою форма, когда она стремится пройти через этот материјал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (то есть стекло, которое находится в окнах жилых домов) также является эффективным в качестве броневого материјалила против кумулятивных. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении массы на массу, если сравнивать со сталью. Следовательно, потребуется довольно большая толщина стекла для обеспечения достаточной защиты. Оконное стекло толщиной 3 мм не устоит против струи гранаты РПГ-7!!
Однако интересная концепция была предложена на 13-ом европейском симпозиуме по боевым бронированным մեքենա (AFV), պրովոդիմոմ համալսարանի համալսարանի Cranfield University in the voennoy academii Velikobritanii (30 ապրիլի-208 տարեկան): Во время этого симпозиума профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) обсуждал можностность создания прозрачной взрывной реактивной брони (ERA), то есть, брони ЕРА, во ковече ьзуется стекло. Էսլի бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных կազմով РВХ, հնարավոր է было бы արտադրել полностью прозрачню систему ERA. Однако, как подчеркнул профессор Хелд, эта система будет очень тяжелой, так как задняя плита (основной броневой защиты) мора да не очень толстой и доставая членкай защитак экипажа, когда детонирует взрывчатое вещество взрывной защиты. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 м м передней противодействующей плиты.
Керамические материјали обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесении удара при более высоких скоростях поражающих элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность керамики, в этом случае, значительно увеличивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони. Помере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струе или снаряду все труднее пробивать такую преграду. «Именно этот механизм упрочнения» գործարկում է այս նյութերը, որոնք հասանելի են միայն «udarnogo яdra» (EFP) տեսակի համար: Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, на пример, низкоуглеродистой стали или меди. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент, որը բաղկացած է этом случае из деформированного куска металла, очень эффективного благодаря скорости, однако эти элементы относительно мягки. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материјал из-за его использования в мобильных телефонах). Однако твердость керамики-ն աշխատում է այն բանի համար, որ հաշվի է առնում EFP-ի դեմ պայքարը: Одним за примерок керамической брони защиты от EFP является плита, устанавливаемя на некоторых մեքենա, под днищем 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 ֆիրմայի Oshkosh
и Ceradyne, отличается большим использованием керамической брони для
обеспечения защиты от зарядов типа «ударное ядро».
Керамические материалы для применений на поле боя
Оксид алюминия
В 1980-е годы в большинстве систем защиты на основе керамики, которые использовались на поле боя, употребилялся оксид алюминия, известный иначе как глинозем (կավահող): Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы защиты на его базе могли остановить пули стрелкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил в 1995 година С. Ջ. Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd, անվանել է ուշշենիյա характеристик систем защиты при использовании оксида алюминия по сравнению со други керамическими/композиции материјали. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая характеристика мала при значительных дополнительных затратах. Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улучшения балистической характеристики. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) կարող է быть заманчивым, если требуется минимальная масса, օրինակ, в самолетных или личных (индивих) համակարգ.
Рисунок 9 – Поверхностная плотность различных типов материјалов,
требуемая для защиты от 7,62-мм бронебойных пуль,
по сравнению с их относительной стоимостью.
Оксид алюминия широко используется в системах индивидуальной защиты личного состава, а также в системах защиты машин. В Великобритании первая система защиты для личного կազմում են զանգվածային արտադրանք, в которой использовались керамические плиты, была введена во Северной Ирландии. Базовая мягкая система защиты, известная как боевая личная броня (СВА), является составной и բաղկացուցիչ է հիմնականգո элемента из найлонового и полиамидного волокна, к которому могут добавлять свомый композиции 1- , облицованные керамикой для обеспечения защиты сердца и основных органов от высокоскокоростных винтовочных пуль (см. рис. 10). Они подобны плитам SARI, 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.
Կարբիդ բորա
Անկարող է էկոնոմիկական էֆֆեկտիվությունը և կարողությունը օքսիդի ալյումինիա թողնել մեծ տարածում գտած արձակող զինատեսակները մեծ մասսայական ազդեցություն ունենալու համար, ինչպես նաև թույլ է տալիս մեծ քանակությամբ այրել: Самым известным является карбид бора – նյութ, который впервые использован в 1960-е годы. Он невероятно твердый, но также невероятно дорогой и поэтому он используется только в самых экстрамальных условиях, в которых желательно компенсировать несколько грамм в маслеку, экстрамых 22 ՍՊՐԵՅ. 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 стальным сердечником и содержала в себе комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но поредача импулся удара вызывает много деформацию в слое опоры, ведущую к ушибам, серьезным травмам оновных մարմիններ եւ.
Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc. (официално Cercom) и интегрировался в видео вставок, защищающих от стрелкового оружия (SAPI), в систему личной защиты-бронежилет (IBA): К 2002 году было поставлено на вооружение 12000 таких плит с карбидом бора.
Рисунок 12 – Новый процесс формирования карбида бора, разработанный
институтом технологии штата Џоржия, позволяет создавать сложные.
изогнутые формы для использования в касках и других элементах
անձամբй защиты. На снимке показана опытная каска малого масштаба.
Карбид бора является материалом в высокими характеристиками. Однако кроме невероятной твердости, которой обладает этот материјал, и его невероятно низкой плотности, он имеет один потенциальный անբավարար. Վերջին տարիները չեն կարող հիմնավորվել, ինչն այն է, որ դա չի նշանակում, թե ինչպես է ոգևորվում, ինչպես նաև բացահայտում է ժողովրդականությունը: Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материјалом, когда он подвергается сильному удару, вызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании со неопределенным алюминиевым նյութի որակական օորы есть հիմնավորումը առաջարկում է, ինչ-որ բան է բացառապես որոշված մարկի կարբիդա, որը որոշված է մարկիկ կարբիդա բորա դեյ ալսվույուտ թաքնված է: Это несмотря на большую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокном, происходит явление «разрушения промежутков». Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, что 50 % снарядов полностью пробьют цель). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания ողջ неповрежденным снарядом 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 материјал, облицованный карбидом бора, происходит в свмя осековые извози. Тем не скорое, вывод из этих результатов означает, что толщина плиты из карбида бора должна быть ավելի շատ, чем первоначально ожидали, чтобы защищать от эснатих плотных. Имеется многу данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамическим материалом для использования против стальных бронебойных снарядов.
Рисунок 13 – Рентгеновский снимок, показывающий временные данные.
воздействия 7,62-мм сердечника пули АРМ2 на карбид бора. Նշաններ:
задержка, проникновение за счет эрозии, осколки пули и поглощение.
Карбид кремния
Во последниве креми другие керамические материјали также показали значительную перспективу в обеспечении защиты от огнестрельного оружия, но ни один из них не оказался более эффективным, чем подверяный производ ԱՄՆ-ի ընկերությունները, ինչպես նաև BAE Systems և CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток для применения с целью защиты, будучи вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материјал производится под объединенными нагревом и давлением, чтобы изготовить невероятно прочное изделие, которое, как доказано, обеспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелькова, SD. Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.
Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, известным како задержка во времени. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержка») на поверхности керамики некоторое время после удара. Это явление, которое можно видеть при использование технологий высокоскоростной фотографии и вспышке рентгеновского луча, вызывается главным образом тем, ет течь радиально по поверхности керамики. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск SSHA, ученые все еще пытаются разъяснить механизм, которым оно поддерживается в керамике. Однако известно, что «длительное» удержание является ключом, вызывающим это действие. Одним способом, որը կարող է հասկանալ, является употреба տիպի горячего прессования для капсулирования керамики с помощью металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в керамическом материјалале посредством теплового рассогласования металлических и керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материјалала металическими накладками и увеличением возможности выдерживать многочисленные попадания. Դա թույլ է տալիս սահմանափակել բոլոր երեխաներին միայն մեկ անձի համար և, ինչպես նաև պարզ, մեծացնում է երևույթի կարողությունը բոլոր կրակոցների համար:
Относительно недорогой карбид кремния կարող է արտադրել также посредством процесса, известного как соединение реакцией. Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие традиционные методы обработки не позволяют ստանալ 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 սահմանվածных видов брони при низкой угрозе. Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты ֆորմայի «պուդլինգովյան կրիչ», որը կարող է ձևավորել թույլ տեղերը կեռամիկականում: Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - относительно мягкого материјала.
Рисунок 14 – Микроскопическая структура (сверху вниз): связанного
реакцией карбида кремния, спеченного карбида кремния и карбида бора.
Рисунок 15 – Новая гусеничная боевая машина PUMA является одной из
нескольких машин, которые защищены элементами керамической брони SICADUR (карбид кремния) фирмы CeramTec-ETEC. Эта машина
находится на вооружении германских сухопутных войск.
Другие композиции
Другие керамические материјали, на пример, нитрид кремния и нитрид алюминия показали относительно малую перспективу в деле производства керамической брони.
Имеются сообщения, что нитрид алюминия был принят на некоторых бронированных մեքենա, однако их немного։ Нитрид алюминия является странным материјал, эта странность заключается в том, что он работает лучше при увеличенных скоростях удара, ладает относительно низкой стойкостью.
Керамический материјал с карбидом вольфрама также рассматривался для применения в средствах защиты и, хотя он относительно дорогой и довольно плотный (номинально в шесть раз плотнее карбида ичыченыя), ское сопротивление удару. Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (системах) для возбуждения в стержне пули напряжений большой амплитуды, что е вытим счете. Полагают, что только объектам с относительно тонкой броневой защитой, требующим обеспечения стойкости от обстрела бронебойными (АР) боеприпасами, когда масса не является определяющей.
Прозрачные керамические материјали
Վերջին տարիները վաճառվել են մեծ թվով աշխատանքով, ինչպես ալտերնատիվ համակարգով, ինչպես նաև Humvee-ով: Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особенно, когда они требуются для защиты больших секций (окон): Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Traditionno systemы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из которых отделен полимерным слоем и удерживается поликарбонатным слоем. Эти типы систем могут иметь массу до 230 կգ/մ2при толщине 100 мм для обеспечения защиты уровня 3 по стандарту STANAG Մակարդակ 3 (7,62-мм пуль): Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser և 100 мм толщиной 100 мм կազմում է զանգվածային օրինակ 250 կգ պլյուս стальные пазы необходимой толщины за его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.
Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую алтернативу пулестойким системам остекления, так как эти материјалы имеют присущую им твердость, которая гораздо ավելի շատ твердости окондости. Это обеспечивает разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. В настоящее время существуют три жизнеспособных варијанта для использования в прозрачных элементах защиты, ими являются оксинитрид алюминия или ALON однопильнельнельмогне ский оксид алюминия (сапфир).
Оксинитрид алюминия или ALON կարող է быть получен в качестве прозрачной поликристаллической керамики путем обработки технологических маршрутов, которые используются для получения обычной машиной непрозрачной. Обычно ALON-ը արտադրում է առաջարկվող սինթեզիրովանական ոլորտը, որը կարող է տրամադրել ձևաչափ և ներդաշնակություն, որը կարող է սպեկտրալ ազոտական մթնոլորտում:
Рисунок 16 – Этот испытательный кусок прозрачной брони,
изготовленный из ALON, выдержал удар 7,62-мм пули.
Шпинель може да быть поучена путем уплотнения коммерчески доступного порошка либо путем горячего прессования, либо путем спекания без давления. Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изостатическое пресование образца. Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа и нагрева. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, что давление применяется одинаково во всех направлениях, а не просто в одном направлениях. Результатом этого являются бóльшая однородность материјала и микроструктуры без преимущественной ориентации, 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 материјала являются дорогостоящими в производстве, а это значит, что их использование все еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская ընկերությունը IBDeisenroth Engineering-ը շարունակում է զարգացնել այս տեսակի տեխնոլոգիաները: Во свое издели АМАР-Т, где Т означает прозрачная, ֆիրման օգտագործում է прозрачные керамические материјали для повышения защиты до уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты կարող է հաջողությամբ դադարեցնել բազմաթիվ հարվածներ с близкого расстояния 7,62-мм/54R бронебойными боеприпасами Драгунова со стальчникомым. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впечатляющим при наличии угрозы нанесения удара 14,5-мм/114 пулей В32 со расстояния 20-ին մոտ 20.
Новые подходы
В отличие от средств защиты для личного состава (бронежилет) броня машин не ограничивается потребастью в гибкости; скорее обычно желаемыми качествами являются կարողությունները պահպանելու մեծամասնությունը և վերանայել վերականգնողականությունը: Ранние способы использования керамических материјалов включали заделку керамических сфер в пореднюю часть отливок башен советских основных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозии бронебойно. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 и Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплект, то есть, համակարգա элементов брони, которые мо крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материјалов, используемых в сочетании со слоями других материјалов, которые обычно не видны пользователю.
Одним таким примером является система ՎԵՐՋԻՆ (տեխնիկա legkoй дополнительной системы), которая использовалась морской пехотой США на մեքենա LAV (8х8). Սիստեմա բրոնի ՎԵՐՋԻՆ կազմված է 6-րդ մոդուլային կերամիկական բրոնի, կոторые крепятся к корпусу машины с помощью клея, склеивающего при надавливании. Պլիտիկները կարող են укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем կարող են применяться баллистическая обшивка для управления сигнатурой. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и петли Velcro для установки керамических плиток на бортах машин с целью снижения слокежности на театре боевой обеновый обезных (дека).
Այս մեթոդը крепления использовался в 1990-е годы с броней ROMOR-C фирмы Royal Ordnance (теперь это часть группы BAE Systems): Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластиковой)/алюминиевой конструкции. Обнаружено, что этот тип соединения, который используется в производстве брони такой конструкции, является вполне решающим, и замечено значительное снижение характеристик, если производитель не испольюет правильнь. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения между задней поверхностью керамики и конструктивным элементом, с которым она соединена. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея и производилась, она имела относительно малый успех. Другие преимущества կարող են быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Օրինակ, 6иугольные плитки удовлетворяют требованиям (սմ. համակարգու ՎԵՐՋԻՆ), ինչպես որ они сводят до минимума разрушительные действия границ. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиугольный элемент для использования в мозаичной компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, таким образом распространение «повреждения» (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 баковые вставлять керам. Одной из более успешных систем брони, в которых используется этот метод, является легкая усовершенствованная броня, защищающая от поражения огнестрельным оружием (LIBA), զրահաձեռնություն (ԼԻԲԱ), ռազբ. Эта броня составт из многочисленных керамических элементов, которые вставляются в резиновую матрицу. Эта броня может да произведе так, что она што оеспечивает защиту от 14,5-мм бронебойно-зажигательных (API) боеприпасов, и имеет дополнительное преимущество, заключающымьыть защеся в менены после их повреждения. Панели сохраняют также որոշված աստիճանь gibkosti և dlya bolee ցածր մակարդակի վրա: Следовательно, она што може да се использоваться для защиты личного կազմում (в бронежилетах), որտեղ, ինչպես утверждаюt, Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины. Она использована на машинах Stryker сухопутных войск SSHA, находящихся на вооружении в Ираке и Афганистане.
Рисунок 19 – Крупный план модуля брони LIBA (легкой усовершенствованной брони, защищающей от поражения огнестрельным оружием) израильской.
фирмы Mofet Etzion, показаны открытые шарики керамической брони.
Рисунок 20 – Результаты испытания стрельбой плиты LIBA
հավատարիմ մնացյալ նյութական կարողություններին
многочисленные попадания.
Մեկ այլ նոր մեթոդ է разработке брони включают использование того, что известно как материјалы, спортуемые по функциональным возможностям (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 удара будет твердой, а задние слои будут металлическими и, следовательно, обеспециять плазные. Это метод разрушителя/поглотителя, который мы ранее рассматривали. Такие материалы обычно состоят из керамической передней панели, спеценной с последующими слоями с бóльшим содержанием металла. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материалы являются смесью керамики и металла при значительной части керамики. Օրինակ, լաբորատորիաներ սուհոպուտնых войск США провели эксперименты с моноборидом титана, который уплотнен как металокерамика и составенит од семи слоев, каждый с более высоким содержанием титана по мере того, каждый содержанием титана по мере того ) к задней. Задняя поверхность составт из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту од 14,5-мм снаряда В32 по сравнению с катаной гомогенной броней (RHA): Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они може да обеспечивать лучшую защиту от многу попаданий, чем сама керамика, однако современые хармонично е, говори более обычных броневых керамических материјалов.
Композиции материјали со металлической матрицей (ММС) также подали некоторую հույսду в обеспечении увеличения возможностей выдерживать многу попадания по сравнению с керамическими материјали. Один такой образец առաջարկում է Exote Oy ընկերությունը: Она произвела композиционный материјал со металлической матрицей на основе карбида титана, который, како заявляют понудитель фирмы, обеспечивает зону повреждения, которая лишь на 20-30 % ավելին, քան 20-30 % ավելին: Композиционный материјал с металлической матрицей применяется способом, подобным большинству керамических материјалов, соединением с опорным материјалом, либо со сталью,юминием, либо с волокнистым композиции. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно большой площади поверхности, снижая таким образом плотность кической энергии, действующей на опорный материјал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) խախտել է սանրյադը, բայց Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co կարող է быть остановлена броней с конструкционной плотностью изделия 52 кг/м2, которая создана композиционным опорным материјал со волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материјали со металлической матрицей могут производиться при использовании процесса самораспространяющегося 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 полных комплектов защитной брони 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 брони), устанавливаемая на канадские БТР М113 для действий в Боснии. Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой Mowagmashinu LAV III (8х8), опять же для канадских сухопутных войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была հաջող установлена снаружи металлических корпусов машин. Эта броня установлена также на боевую машину Stryker SSHA для обеспечения защиты от 14,5-мм бронебойных пуль, хотя в сообщениях говорится, что не установык онака ляет к массе машины 3 т.
Имеется также многу поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе до некоторой степени ограниченные поставки материалов горячего пресования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и успечивать лучшую защиту от огнестрельного оружия и, следовательно, эти типы керамики заманчивы для создания брони. Однако спеценные керамические материјалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc անունը длинную родословную в создании брони. Ֆիրմային МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne և CoorsTek, որոնք արտադրվում են ավելի մեծ քանակությամբ կերամիկական նյութերով, որոնք տարբերվում են տիպային SAPI-ից մինչև բլոկներ, որոնք նախատեսված են մեքենաների և միայնակների համար: Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является հաջողակ ինտեգրացիա եւ համակարգում, կոտորայա համար, եւ, более того, гарантия, что они оверны в боевых պայմաններях.
Можно предположить одну проблему, которая беспокоит большинство командиров на поле боя, будет ли эта система защищать солта. Большинство може да основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том, что они видели на кухне при разбивании фаянсовой посуды. Но интересно, не говоря обращении со керамической броней с помощью кувалды, большинство систем мора да быть достаточно упругим, чтобы выдержать сильные удары или գումար:
Оценка
Несмотря на высокие характеристики керамических материјалов они не должны рассматриваться как единственный магазин магазинов по обслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не може да сделать существенный вклад в конструкцию машины. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкцию и, не в миньшей степени, трудность производства керамических деталей сложной формы. Քրոմե այն, որը թույլ է տալիս պահպանել մեծ հնարավորություններ, որոնք թույլ են տալիս պահպանել այլ նյութեր, ինչպես նաև այլ նյութեր, ինչպես նաև այլ նյութեր: При использовании металлов действие пробивания ограничено областью до одного-двух калибров от удара, а при использовании керамических материјалов это действие распространяется на всю геометрию она пластиниы, какошой бы больы. Ամեն ինչ շատ կարևոր է, ինչքան կարևոր է, քանի որ այն շատ կարևոր է: Քանի որ այս զինուժը կարող է շատ սիրված լինել, որը թույլ է տալիս ազատ տեղ գտնել մի քանի րոպեների ընթացքում և, ինչպես նաև, այս պահին, ինչպես նաև նպատակահարմար կարողություն պահպանել շատերը: Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночные попадания, օրինակ, в самолетах и в применениях тяжелой брони. Ի результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полах бронированных вертолетов и транспортных самолетов. Օրինակ, ВАЕ Systems ընկերությունը, որը թույլ է տալիս օգտագործել մոնոլիտ, ինչպես նաև UH-60M: Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материјала Kevlar для вертолета АН-64, а также самолета С-130. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым մեթոդոմ защиты экипажа и обеспечило керамике одно из первых направлений в военном использовании – вылеты вертолетов воме.
Рисунок 22 – Задняя сторона толстой керамической плитки, которая
получила հարված высокоскокоростной пулей . В этом случае пуля
была полностью остановлена, однако повреждение
распространилось на всю площадь плитки.
Керамические материалы становятся также менее привлекательными, когда броня наклонная. Размещение металлической брони под острым углом на боевых бронированных машинах было общим положением со времен второй мировой войны, օրինակ, на танках, таких как Т-34. Однако преимущество, которое може да быть обеспечено металлической плите, размещенной под ум к подлетающему снаряду, не используется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает сонием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать ավելի շատ նյութեր և одновременно подвергается изгибающей нагрузке благодаря геометрии брони. Керамический материјал под острым углом также увеличивает толщину материала по линии прицеливания снаряда. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит из точи удара, но отражается в границу разделения между керамикой и опорным слоем в направления, перпендикулярном առանձնացված. Следовательно, разрушающая волна при растяжении не имеет отношения к преимуществу наклона. Следует подчеркнуть, керамические материјали не все плохо действуют под острыми углами, но верно то, что они не действуют так хорошо, как думали или надеялись։ Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.
Будущее
Так куда могут пойти керамические броневые материјали? Դրսևորվում է մեծ հնարավորություններ, որոնք կարող են ազդել դրանց վրա уменьшения размеров, как используется в мозаичных конструкциях брони, или путем использования менее твердых, но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материјала приводит к упругому и все же твердому материјалу, который способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делаете նյութ, тем более хрупким он становится.
Другие հաջողությունи կարող են быть сделаны в обработке сырья и, в частности, снижения стоимости керамических материалов более высокого уровня, таких как диборид титана, карбид кремния и прозрачные керамические материаль. Алтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать роль задержки и как поддерживать ее. կամ կարող է փաստացիորեն պարզաբանել մեթոդը, որը թույլ է տալիս թույլ տալ միացնել կերամիկական մետաղական ապարատը առանց կիրառման: В любом случае есть, вероятно, небольшая исходная точка увеличения их твердости. В конце концов, они все же являются одними из самых твердых имеющихся материјалов. И значительно тверже снарядов, которые они разрушают.
Հրապարակման ժամանակը՝ Sep-03-2018