В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность ing более легких и меньших по габаритам бороханихров Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче и меньше по габаритам благодаря повышенным треболуния стратегической мобильности. Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным материалом, фактически она тельблада высокими характеристиками по сравнению с имеющимися самыми прочными сталями. Это полезное свойство может быть использовано для брони, ing которой снаряд (пуля) utawa кумулятивная струя прилагают нагрузку на материал.
Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие kanggo границей, где основная угроза представлена знамистраница тяжелых пулеметов (НMG) utawa выстреливаемых с упором в плечо противотанковых средств типа РПГ. Эту проблему часто усугубляют политические и (utawa) оперативные требования, выполнение которых требует главныльм от легких боевых бронированных машин, ing основном колесных, которые по своей конструкции и ограничениям по мотясных низким 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 смред сведении до минимума ее полной массы.
Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите личного состава, об это тлад ведущий боевые действия в Ираке или Афганистане. Взять, например, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США. Первоначальная его концепция состояла из верхнего тактического жилета (OTV) lan двух носимых керамическикд ,свиких 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 улучшеннымивка бомико,ставим расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрывающими плечи. Для этой цели были использованы пластины SAPI и ESBI, которые обеспечивают лучшую защиту от винтовочных пульс 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
ing авиационной базе Wright-Patterson, шт. Огайо. Этот бронежилет включает новую форму керамических пластин, которые могут выдержать больше
ударов пулями, чем современные пластины, кроме того,
он имеет защитные устройства для бицепсов и ребер.
Рисунок 3 – Пластины, вставляемые в бронежилет,
находятся в массовом производстве фирмой Ceradyne.
Основные соображения по керамической броне
Большинство людей ассоциируют слово «керамика» с глиняной или фаянсовой посудой, которую они ис,пользимю используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эти материалы стали начамлоимкачер которые применяются в настоящее время в боевых бронированных машинах.
Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» и фактически современная машиностроительная керамика, подобно зна сви глины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в качестве брони, которую мы выбираем для использования в качестве брони, ито керамикохурум, дома, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически при сжатии они могут быроть могут быроть имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, ing которой снаряд или кумулятивная струя прилагают сжимающузнакрина . Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они слабы на растяжение и, следовательно, они способны выдерживать только очень маленькие количества деформдалицие ( разрушения), как показывает Таблица 1. Это объясняется наличием в структуре очень маленьких трещин, котогверда 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.
Bab 1 – Некоторые свойства броневых керамик по сравнению с катаной гомогенной броней (RHA)
| RHA | Оксид алюминия (wisik чистоты) | Карбид кремния | Диборид титана | Карбид бора | |
| Объемная плотность (кг/м3) | 7850 | 3810-3920 | 3090-3230 | 4450-4520 | 2500-2520 |
| Модуль Юнга (Гпаскаль) | 210 | 350-390 | 380-430 | 520-550 | 420-460 |
| Твердость (VHN*) | 300-550 | 1500-1900 | 1800-2800 | 2100-2600 | 2800-3400 |
| Удлинение saka разрушения (%) | 14-18 | < 1 | < 1 | < 1 | < 1 |
| *VHN = число твердости по Виккерсу | |||||
Керамики в броневом применении работают в значительной степени как элементы устройства разрыва в конструкцгой бронийции мронийции Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего снарябда лили egо. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снаряд на осколеги и лин получающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкции. Другие элементы в многослойной конструкции будут действовать как «поглотители», dadi kaya они поглощают кинетич кинетич снаряда за счет пластической деформации utawa расслаивания, таким образом превращая ее в более низкую формгите ин.
Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты
композитной/гибридной брони.
Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» lan «поглощения» кинетической энергии подлетающего срезства угрезва . Так, возьмем 7,62-мм / 39 пулю АК-47. Tuladha 6 мм подходящей керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой как Kevlar, было былост, статочки 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 поперечноч) следовательно, уменьшает пробивную способность.
Начало первого исследования в области типов брони, облицованной керамикой, может быть отнесено к периоду каслок мировой войны, когда в 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз экспериментально наблюдал, что 0,062мал нанесенной на подвергающуюся удару сторону стальной цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относительно недавним способитом свойств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование ing Советском Союзе и военнослужащими США во время вскойм на. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов. Contone, ing taun 1965 году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом комплектом композитной брони с твердым покрытимым (HFC), измольмем бронированных сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боков и сзади благодаря благодаря испоници карбида бора и основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в броне (lan nganggo хорошей прин). Он имеет примерно 30 % saka массы стали того же объема и в то же время величину твердости, которая объема и в то же время величину твердости, которая обычсльшоть 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, ing котором используется
карбид бора жесткого прессования (фирмы Simula Inc.)
lan MH-60 BLACKHAWK (фирма Ceradyne Inc.).
Конфликт, конечно, дал подъем новым идеям, а необходимость защитить экипажи вертолетов привела к обшислямд. Именно эта работа, выполненная учеными США в 1960-е годы, создала базу для совершенствования в настоякрикрикрия керамической брони.
Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом
Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической брони, полезно рассмотреть мерски которых система на базе керамики способна разрушать снаряды. Ранняя работа М. Л. Уилкинза и его коллег из лабораторий США создала основу для понимания того, что фактически происходит, колкодит 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 волна сталкиваепется поверхностью 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 связующего связующего, тескрий природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное отражение, которое разбиивамич. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полимерный связилима 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 материале, что в больешинство 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 сопротивление пробиванию. 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 интенсивность сверность воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой интенсивности восисти ультразвуковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.
Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические материалы, кажется, обладагич обладагит способностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколки в ограниченном теля марой районе. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, является относительно бесрноствой струи свою форму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (то есть стекло, которое находится в окнах жилых домов) талэфкло в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении массы на массу, если сравнивать. 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 ing 13-ом европейском симпозиуме по боевым бронированным машимимро (AFV), AFV университетом Cranfield University в военной академии Великобритании (30 April-2 Mei 2008). Во время этого симпозиума профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) обсуждал возмоспрождрони взрывной реактивной брони (ERA), то есть, брони ERA, которой в качестве материала противодействующей плиты используется. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов РВХ, можно было бы произлодитьспоть ERA SISTEM. Однако, как подчеркнул профессор Хелд, эта система будет очень тяжелой, так как задняя плита (основновщой брод) быть очень толстой и достаточно жесткой, так чтобы она не воздействовала на сидящего kanggo ней члена экиптожа, ктониза вещество взрывной защиты. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 мм передней противюлистей
Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесении удара при более высороких спочих элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность керамики, в этом слунчие увеличивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони. По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струе или снаряду все трудивать преграду. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке самоформирующихся миражся «ударного ядра» (EFP). Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание благодаря использованию их повстанцами в Имираки значительные запасы противотанковых мин советской эпохи, ing которых используются элементы EFP. Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, contone, низкоуглеродистой стали или меди. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент состоит в этом случае из деформированного куфлого куфлого металефлат благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал из-за его его испольнывахифльв ). Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значительное противодействие сильномурус Одним из примеров керамической брони для защиты от EFP является плита, устанавливаемая на некоторых машинах щещдния min.
Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek
для применения в броне машин.
Рисунок 8 – Машина BULL класса MRAP II, разработанная фирмами Oshkosh
lan 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, употре блюляд известный иначе как глинозем (alumina). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы защиты на егости баливо стрелкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил в 1995 году С. Дж. Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd, имеются значительные улучшения характеристик систем защиты при использовании оксиди сравнению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая характеристика мала при тельных тельных затратах. Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улучшения баллистической харки. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) может быть заманчивлитым, минимальная масса, например, в самолетных или личных (индивидуальных) системах защиты.
Рисунок 9 – Поверхностная плотность различных типов материалов,
требуемая для защиты saka 7,62-mm бронебойных пуль,
по сравнению с их относительной стоимостью.
Оксид алюминия широко используется в системах индивидуальной защиты личного состава, а также в систащемах . Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, ing которой использовались кетрамик введена в Северной Ирландии. Базовая мягкая система защиты, известная как боевая личная броня (СВА), является составной и состоит изогоснов найлонового и полиамидного волокна, к которому могут добавляться 1-кг плиты из композиционного матерималамиллимид облицованные керамикой для обеспечения защиты сердца и основных органов от высокоскоростных винтовочных ( 1.0 мих). Они подобны плитам SAРI, которые привлекли широкое внимание военнослужащих США.
Рисунок 10 – Боевая личная система защиты (СВА),
показан карман для вставки керамической плиты.
Рисунок 11 – Процесс задержки сердечника пули АРМ2 из
закаленной стали плиткой оксида алюминия на стальном основании.
Карбид бора
Несмотря на экономическую эффективность и способность оксида алюминия остановить большинство пульвость пульвость относительно хорошей эффективности по массе, свой путь на рынок керамической брони нашли другие керамичестекие . Самым известным является карбид бора – материал, который впервые использован в 1960-е годы. Он невероятно твердый, но также невероятно дорогой и поэтому он используется только в самых экстремалхих желательно компенсировать несколько грамм массы броневой структуры, contone, как в сиденьях экипажа са2млет. 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 никлд себе комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара вызывает большую делю делю ведущую к ушибам, серьезным травмам основных органов и даже смерти.
Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc. в систему личной защиты-бронежилет (IBA). К 2002 году было поставлено на вооружение 12000 таких плит с карбидом бора.
Рисунок 12 – Новый процесс формирования карбида бора, разработанный
институтом технологии штата Джоржия, позволяет создавать сложные
изогнутые формы для использования в касках и других элементах
личной защиты. На снимке показана опытная каска малого масштаба.
Карбид бора является материалом в высокими характеристиками. Однако кроме невероятной твердости, которой обладает этот материал, и его невероятно низкой плотности, от имости недостаток. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать так хорошо, как ожидаюпрот, пивать высокоскоростными пулями с плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалом, когда онг подимуря удару, вызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры есть основание предвоплагать, предполагать снарядов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора действуют также хорошо, как и преградисимилам. Это несмотря на бóльшую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокном, происходие «явленит промежутков». Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, что 50 % снарядротьспою cil). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания цели неповрежденным снарюлюдим разрушенным снарядом на более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, что воздействие при болькоширое композиционный материал, облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в процессе образовалкикрам Тем не менее, вывод из этих результатов означает, что толщина плиты из карбида бора должна быть больше, чино чем чтобы защищать от этих плотных сердечников снарядов с высокой скоростью. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамическим материалом для изроив стальных бронебойных снарядов.
Рисунок 13 – Рентгеновский снимок, показывающий временные данные
воздействия 7,62-мм сердечника пули АРМ2 на карбид бора. Показаны:
задержка, проникновение kanggo счет эрозии, осколки пули и поглощение.
Карбид кремния
В последние годы другие керамические материалы также показали значительную перспективу в обеспечении защигносты т оружия, но ни один из них не оказался более эфффективным, чем подверженреные горячему прессованию образмицды казал производятся фирмами США, такими как BAE Systems lan CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток для применения с целю вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материал производится под объединенными нагревом и давлением, чтобы изготовить невероятно прочное, изделием обеспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оружия, lan также снарядами APFSDS. Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°C.
Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, известным какврево. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержка») ing повикрокрах время после удара. Это явление, которое можно видеть при использовании технологий высокоскоростной фотографии и вспышке ренстгено вызывается главным образом тем, что керамика представляется более прочной, чем снаряд, и, следовательно, тельчрад по поверхности керамики. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск США, ученые все езъще птять раю 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 прессования для капсулированикямя металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в керамическом материало помстрепство рассогласования металлических и керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими накладками и уветьчениеж возмист многочисленные попадания. Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следовательно, увеличивает эброзиспод при дополнительных выстрелах.
Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процесса, известного как соединкнице. Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие традиционные методы обраблотят 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 при низкой угрозе. Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты ing форме «пудлинговых криц», которые бомратус в керамике. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - относительно мягкориалам.
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 композиционные материалы
Другие керамические материалы, например, нитрид кремния и нитрид алюминия показали относительно малую персвепспидрод 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 работает лучше приченрохали (обладает высокой стойкостью), однако при баллистических скоростях, встречаемых на сегодняшнем поле боя, saka тельнот низкой стойкостью.
Керамический материал с карбидом вольфрама также рассматривался для применения в средствах защиты и, хотян отронд довольно плотный (номинально в шесть раз плотнее карбида кремния), saka очень прочный и вызывает высокостеч селікроти удару. Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (системах) для возбуждения возбуждения большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Полагают, что только объектам с относительно тонкой броневой защитой, требующим обеспечения стойкостельно тонкой броневой защитой, требующим обеспечения стойкостибел от бромрой (АР) боеприпасами, такой материал может обеспечить потенциальные возможности экономии заброневого пространста, пространста является определяющей.
Прозрачные керамические материалы
В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким системам остекления, которыз испочать ветрового стекла) на таких машинах, как Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особенно, когда они требтю больших секций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из которых отдемлен лин удерживается 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 (saka 7,62-мм пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser и толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюс столзьнод мид толщины для его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.
Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойким системам остекления, таки тикрию 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 использования в прозрачных элементах защит защит оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или шпинель и однокристаллический оксид алюминия ().
Оксинитрид алюминия utawa ALON может быть получен в качестве прозрачной поликристаллической керамики путем обрагочики путем маршрутов, которые используются для получения обычной непрозрачной машиностроительной керамики. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому затем может придаваться формат ми 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 прессования прессования, лим давления. Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изостатическое прессование прессование. Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа и нагрева. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, что давление применовихнат направлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются большая однородность материала и микроструктуры без преимущественной ориентатопи ориентатопит и микроструктуры 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 производстве, а это значит, чсто лих их резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработкой своего рятида издепрпей А модульной броневой защиты). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачные керамические материал по материал уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные удары с близкого расмсто 7/54 бронебойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впечатляющим при наличия угрод 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 ограничивается потребностью в гибкосто; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные попадания и отобеспечочить ремер. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических сфер в переднюю часеть часоть советских основных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозии бронебойного снаряда. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 и Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплект, то есть, систетомо элброгнивто крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в сочетании со слоями дмалурих обычно не видны пользователю.
Одним таким примером является система LAST (техника легкой дополнительной системы), которая использоваласто морской схахна LAV (8x8). Система брони LAST состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся к корпусу машины сюлещ склеивающего при надавливании. Плитки могут укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем может применяться баллистическая обшилипрад сигнатурой. Были разработаны подобные образцы, ing которых использовались крепежные крюки lan петли Velcro для установки керамихна лич 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 Systems). Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластиковойц. Обнаружено, что этот тип соединения, который используется в производстве брони такой конструкции, является миш замечено значительное снижение характеристик, если производитель не использует правильный клей. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения между задней поверхносмю конструктивным элементом, с которым она соединена. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея и производилась, она имела относительно малех. Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Tuladhane, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), lan как они сводят до минимумистилельрям границ. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиугольный элемент для изочия компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, таким образом расипростравер (ударной волны) по броне.
Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактичестки нетдудтов 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 усовершенствонсящан от поражения огнестрельным оружием (LIBA), разработанная фирмой Mofet Etzion Ltd (Израиль). Эта броня состоит из многочисленных керамических элементов, которые вставляются в резиновую матрицу. Эта броня может производиться так, что она обеспечивает защиту от 14,5-мм бронебойно-зажигательных (API) бсимеп дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные элементы могут быть заменены после их по. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней защиты могут составлять составлять составлять форме. Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах), где, каква утверждают, отлучот 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 израильской
фирмы Mofet Etzion, показаны открытые шарики керамической брони.
Рисунок 20 – Результати испытания стрельбой плиты LIBA
убедительно демонстрируют способность материала выдерживать
многочисленные попадания.
Другие новые методы в разработке брони включают использование того, что известно как материалы, сортируемльнье возможностям (FGM). Первоначально они исследовались ing конце 1960-х годов и в последние годы опять вызвали интерес. FGM является единой структурой, которая максимизирует преимущества керамики тем, что поверхность удара будедот тив будут металлическими 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 последующими слоями с мишлосия металла. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материалы являются смесью керамики и металла при значительной части керамики. Tuladhane, лаборатории сухопутных войск США провели эксперименты с моноборидом титана, который уплотнетамликка состоит из семи слоев, каждый с более высоким содержанием титана по мере того, как образец рассматривается от лин (поверхности удара) к задней. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту saka 14,5-мм снаряда В32 гомогенной броней (RHA). Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они могут обеспечивать лучшую защиту от многимад керамика, однако современные данные говорят, что их характеристики все еще ниже характеристик более обычнывих хроч материалов.
Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надежду в обеспеченичозимелении выдерживать 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, как заявплядю обеспечивает зону повреждения, которая лишь ing 20-30 % больше площади поперечного сечения пули. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным большинству керамическилемдим с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым композиционным материалом. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно большой площади поверхниж образом плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благодаря относительно жесткой металеллическот вставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62-мм - 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена броней с конструкционотить слюд кг/m2, которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при использовании процесса самограспроя 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 комплиброкто 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), система брони, система брони БТР М113 для действий в Боснии. Представители фирмы установили также подобную систему на разпотанную фирмой Mowagмашину LAV III (8х8), опять же дсухуху войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена снаружи металлических корпусон. Эта броня установлена также на боевую машину Stryker США для обеспечения защиты от 14,5-мм бронебойных пронебойных пронебойных говорится, что она не устанавливается на машины во время мирной боевой подготовки, так как она добавляет к 3 масин
Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе до некоторой степеничени материалов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшую защиту от огнестрельногио следовательно, эти типы керамики заманчивы для создания брони. Однако спеченные керамические материалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc имеют длиную родословную ing созродании. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne lan CoorsTek также производят большой ряд видов керамических материбтлоч материблоч до плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная интеграция ихто в систома и, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях.
Можно предположить одну проблему, которая беспокоит большинство командиров на поле боя, будет ли эта сищилдать Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том, что они видели на кухраифибриба посуды. Но интересно, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, большинство систем далжно упругим, чтобы выдержать сильные удары или износ.
Оценка
Несмотря на высокие характеристики керамическипо материалов они не должны рассматриваться как единственный магамага обслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать существенный вклад в кошню Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкцию и, не в менрьесть производства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по сравнению с другими ма,териать титан и алюминий. При использовании металлов действие пробивания ограничено областью до одного-двух калибров от точки удара, а липользи керамических материалов это действие распространяется на всю геометрию пластины, какой бы большой она ни была. Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исходит от огня тяжелкх российский 14,5-mm КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минуты и, следовательно, тятых хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночные попадания, наплісерм, применениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полах бронированных вертолынох итран. Tuladhane, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика вертолета UH-60M, изголотольме керамических материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала Kevlar для вертолета ААН-64 С-130. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом защиты экипажа и обеспекидрам первых направлений в военном использовании – вылеты вертолетов во Вьетнаме.
Рисунок 22 – Задняя сторона толстой керамической плитки, которая
получила удар высокоскоростной пулей . В этом случае пуля
была полностью остановлена, однако повреждение
распространилось на всю площадь плитки.
Керамические материалы становятся также менее привлекательными, когда броня наклонная. Размещение металлической брони под острым углом на боевых бронированных машинах было общим положенитом со вревой мен contone, танках, таких как Т-34. Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной под углом к подлета,юнаряду используется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала и одновременно подвергается изгибающей нагрузкеда блла. Керамический материал 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, ноготраница разделения между керамикой и опорным слоем в направлении, перпендикулярном границе разделения. Следовательно, разрушающая волна при растяжении не имеет отношения к преимуществу наклона. Следует подчеркнуть, керамические материалы не все плохо действуют под острыми углами, но верно то, чвто стони хорошо, как думали или надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.
Будущее
Apa sampeyan bisa ngetutake wong-wong mau? Для начала улучшенная способность выдерживать многочисленные попадания может уже в настоящее время достигатьсять керамических материалов в подходящую оболочку путем рассредоточения керамики в подходящую оболочку путем рассредоточения керамики в конструкции типа матрицы, наприми, наприми размеров, как используется в мозаичных конструкциях брони, utawa путем использования менее твердых, но болегидхуру материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение ing характеристиках материала приводит к упругому и все же твердурдом способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делаете матемриалов, темпил становится.
Другие успехи могут быть сделаны в обработке сырья и, в частности, снижения стоимости керамических матебриких матебриких уровня, таких как диборид титана, карбид кремния и прозрачные керамические материалы, рассмотренные выше. Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать роль задержки и как подедед Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможность соединять керамиктал лис ли с 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.
wektu Post: Sep-03-2018