УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность в более легких и меньших по габаритам боевых бронированных жүйелер. Ожидается, что боевые бронированные машины легче и меньше по габаритам благодаря повышенным требованиям к лучшей стратегиялық мобильности. Этому способствует современная броневая керамика, өте жақсы көрінетін материал, фактически она обладает значительно более жоғары сипаттағы сипаттамалар бойынша сравнению с имеющимися самыми прочными сталями. Бұл брони, в которой снаряд (пуля) немесе кумулятивная струя прилагают сжимающую нагрузку на материалды пайдалана аласыз.

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границей, где основная угроза представлена ​​значительным распространением тяжелых пулеметов (НMG) немесе выстреливаемых с упором в плечо противотанковых Рұқсат етілген тип. Бұл мәселе саяси и (немесе) оперативті требования, выполнение которых требует главным образом пайдаланылуы легких боевых бронированных машин, в основном колесных, которые по своей своей и (немесе) оперативное требования защиты от огнестрельного оружия (обычно от 7,62 -мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечивающей лучшую защиту личного состава при одновременном сведении до минимума ее толық массы.

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите личного состава, об этом знает любой солдат, ведущий боевые іс-шаралар Ирак немесе Афганистан. Взять, мысалы, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США. Первоначальная его концепция состояла из верхнего тактического жилета (OTV) және екі носимых керамических втавок, спереди және сзади защищающих солдата от поражения стрелковым оружием (SAPI). Однако из-за серии смертельных случаев в Ираке және Афганистане в IBA был внесен ряд дополнений. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осуществленная улучшенными боковыми вставками, және тағы басқа расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрывающимичи. Ол үшін SAPI және ESBI пластиналарын пайдаланады, винтовочных пульстің высокой начальной скоростьюін пайдаланады. Этот уровень улучшенной, бірақ 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. Огайо. Этот бронежилет включает новую формасы керамикалық пластин, которые мүмкін выдержать больше

ударов пулями, чем современные пластины, кроме того,

он имеет защитные устройства для бицепсов және ребер.

Рисунок 3 – Пластины, вставляемые в бронежилет,

находятся в массовом производстве фирмасы Ceradyne.

Основные сображения по керамической броне

Большинство людей ассоциируют слово «керамика» с глиняной немесе фаянсовой посудой, которую они используют дома, немесе кафелем, используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эти материалы стали началом керамических материалов, которые применяются в настоящее время в настоящее время в боевых бронированных машиналар.

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» және фактически современная машиностроительная керамика, подобно своим двойникам на базе глины, требует вля своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для пайдалану в качестве брони, и керамикой, которую мы находим дома, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактические при сжатии они болуы мүмкін прочнее, чем имеющиеся самые прочные стали (см. 1-кесте). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд немесе кумулятивная струя прилагают сжимающую нагрузку на материал. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они слабы на растяжение и, следовательно, они способны выдерживать только оченькие количества деформации (удлинение до разрушения), қандай таза Таблица 1 м 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 міндетті тщательно обдумываться.

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

Керамики в броневом применении работают в значительной степени қандай элементтердің құрылғылары разрыва в конструкции многослойной брони. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего снаряда немесе тез ослабление его. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снаряд на осколки және перенацеливая энергияю получающихся нәтижесінде осколков в сторону от защищаемой конструкции. Басқа элементтер көп «поглотители» ретінде жұмыс істейді, ол кинетической энергияға снаряда үшін счет пластической деформации немесе расслаивания, осындай образом превращая ее в более аз, сондай-ақ пішінді энергия болады.

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

«Разрыва» және «поглощения» үшін қуатты жүйе брони оптимизациялау кинетикалық энергияның подлетающего средства угрозы. Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47. Үлгі 6 мм подходящей керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой как Кевлар, бұл өте жақсы, бұл өте жақсы, сердечника ақшасы. Разбивание сердечника связано және радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытается пробить систему. Бұл уменьшает плотность кинетической энергия снаряда (кинетическая энергия, деленная на площадь поперечного сечения снаряда) және, следовательно, уменьшает пробивную способность.

Начало первого исследования в области типов брони, облицованной керамикой, может быть отнесено к периоду как раз после первой мир войны, когда в 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз экспериментально наблюдаль, 0,0625 наука повернуться торону стальной цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относительно недавним способом повышения защитных свойств в таких страна, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужащими США во время вьетнамской войны. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов. Мысалы, 1965 жылы UH-1 HUEY вертолетінде композиттік ұшқыштар (HFC) толық жинақталған, бронированных ұшқыштар мен второго пилоталар қолданылады. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боков и сзади благодаря использованию облицовки из карбида бора и основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в броне (и по хорошей причине). Он имеет мысалы 30 % массы стали того және объема и в то же время величину твердости, которая обычно в шесть раз үлкен твердости катаной гомогендік беревой стали (см. 1-табл.).

Рисунок 5 – Сиденья вертолетов жасалған типтік примером применения

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

карбид бора жесткого прессования (фирмалары Simula Inc.)

және MH-60 BLACKHAWK (Ceradyne Inc. фирмасы).

Конфликт, конечно, дал подъем жаңа идеям, а необходимость защитить экипажи вертолетов привела к обширным исследованиям. Именно эта работа, выполненная учеными США в 1960-е годы, создала база үшін совершенствования в настоящее время характеристика керамической брони.

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической брони, полезно рассмотреть механизмдері, 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 фактически происходит, когда пуля стрелкового оружия наносит удар по цели с керамическим покрытием.

Қазіргі уақытта удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику и вдоль сердечника ақшасы. Волны в обоих этих материалах разрушаются, для керамики бұл становится проблемой, когда волна сталкивается с периферийной поверхностью раздела немесе на самом деле со связующим слоем слоем арасындағы керамикой және ее защитным слоем. Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использовании полимерного связюющего материала, который по своей природе имеет тығыздығы жесткость және плотность. На поверхности раздела керамики/связюющего материала происходит сильное эластичное отражение, которое разбивает керамический материал. Кроме бұл, происходит сильная сдвиковая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полимерлі связующий материал және, следовательно, отсоединяет керамикалық плитку от ее оппоры. 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 большинстве случаев, распространяет нагрузку от пул 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 неупругию деформацию; можно увидеть,

что пластическая деформация задней плиты происходит как раз

под образуемым нагрузочным конусом керамики.

Бұл первое преимущество, kotoroe обеспечивается керамикой. Как уже упоминалось, керамика очень твердая және эта высокая твердость обеспечивает сопротивление пробиванию. Высокая твердость оказывает снаряду үлкен 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 сверхзвуковой волны, воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой интенсивности воздействия ультразвуковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамикалық материалдар, қажется, обладают магической способность противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материал. 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 форму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, бұл обычное флоат-стекло (то есть стекло, которое находится в окнах жилых домов) сондай-ақ құрылыс материалдарына қарсы тиімді әрекет етеді. Однако следует подчеркнуть, бұл өте жоғары показатели проявляются при соотношении массы на массу, егер 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 симпозиумы по боевым бронированным машина (AFV), проводимом университет Cranfield University в Военной академии Великобритании (30 сәуір-2 мамыр 2008 ж.). Осы уақыт ішінде профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) обсуждал возможность создания прозрачной взрывной реактивной брони (ERA), то есть, брони ERA, в которой в качестве материала противодействующий жұмыс істейді. Егер RVX объектісін пайдалану мүмкін болса, ERA толық прозрачную жүйесін шығаруға болады. Однако, как подчеркнул профессор Хелд, бұл жүйе, сондай-ақ осындай тақтайшалар (основной броневой защиты) қажет болуы керек, сондай-ақ оның толық және қол жетімді болуы, сондай-ақ оларда қандай да бір мүмкіндіктер бар. Толщина неподвижной задней плиты қажет болуы керек порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 мм передней противодействующей плиты.

Керамические материалы обладают сондай-ақ хорошим механизмом упрочнения при нанесении удара при более высоких скоростях поражающих элементов. Бұл воздействии кумулятивной струи, как как прочность керамики, в этом случае, значительно увеличивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Бұл разработчика брони үшін хорошее свойство. По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струе или снаряду все труднее пробивать таку преграду. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке самоформирующихся поражающих элементов типа «ударного ядра» (EFP). Недавно боевые части на базае EFP привлекли серьезное внимание благодаря в Ираке, имеющими значительные запасы противотанковых мин советской эпохи, в которых пайдалану элементтері EFP. Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, мысалы, низкоуглеродистой стали немесе меди. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент состоит в этом случае из деформированных куска металла, очень эффективных благодаря высокой скорости, бірдеңе бұл элементі относительно myagkie. В более усвершенствованных элементах EFP пайдалану тантал (очень дорогой материал из-за его использования в мобильных телефонах). Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значительное противодействие сильному удару EFP. Одним из примеров керамической брони үшін защиты от EFP является плита, устанавливаемая на некоторых машина под днищем үшін защиты от мин.

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмасының Coors-Tek

для применения в броне машин.

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

и Ceradyne, отличается большим использованием керамической брони үшін

обеспечения защиты от зарядов типа «ударное ядро».

Керамические материалы для применений на поле боя

Оксид алюминия

1980 жылы негізгі керамикалық жүйеде жаңа керамиктерді пайдалану, оксидті алюминиді өндіру, глиноземді (глиноземді) өндіруді жүзеге асырды. Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы защиты на его базе могли остановить ақша стрелкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил 1995 жылы С. Дж. Роберсон Advanced DefenceMaterials Ltd фирмасынан, басқа керамикалық/композиционды материалдармен оксидті алюминийді пайдалану үшін белгілі бір үлкен сипаттағы жүйені имеютеді. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая характеристика мала при значительных дополнительных затратах. Хотя кривая несколько изменилась с 1995 жылы, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение үшін относительно небольшого улучшения баллистической характеристика. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) может быть заманчивым, егер қажет минимальная масса, мысалы, в самолетных немесе личных (жеке) системах защиты.

Рисунок 9 – Поверхностная плотность әртүрлі типтік материалдар,

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 машина. Великобританияның бірінші жүйесі массового производства үшін личного состава массового производства, в которой использовались керамические плиты, была введена Северной Ирландии. Базовая мягкая система защиты, известная как боевая личная броня (СВА), является составной и состоит из основного элемента из найлонового және полиамидного волокна, к которому мүмкін добавляться из найлонового және полиамидного волокна, к которому мүмкін добавляться 1-кг плиты обществом общественных объединительных объединение иты сердца и основных органов от высокоскоростных 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 ақша АРМ2 из

закаленной стали плиткой оксида алюминия на стальном основание.

Карбид бора

Несмотря на экономическую эффективность және способность оксида алюминий остановить большинство пуль стрелкового оружия при относительно хорошей эффективности по массе, өз путь на рынок керамической брони нашли басқа керамикалық материалдар. Самым известным является карбид бора – материал, который впервые использован в 1960-е годы. Он невероятно твердый, бірақ сонымен қатар невероятно дорогой и поэтому он пайдалану толық экстремалды қызметтерді пайдалану, несколько грамм массы броневой құрылымдары, мысалы, как в сиденьях V22 самолета. Другой пример использования карбида бора был в производстве системы усиленной личной защиты (ЕВА). Опять была необходима минимальная масса үшін относительно высокой защиты. Она была введена британскими сухопутными войсками для обеспечения защиты от 12,7-мм пульь со стальным сердечником және содержала в себе комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, бірақ передача импульса удара үлкен деформацию в слое опоры, ведущую к ушибам, серьезным травмам негізгі органдардың органдары мен даже смерти.

BAE Systems Advanced Ceramics Inc. (официально Cercom) және стрелкового оружия (SAPI), жүйеде личной защиты-бронежилет (IBA) жүйесінде біріктірілген. К 2002 жылы 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 және басқа элементтер

личной защиты. На снимке показана опытная каска үлкен масштаба.

Карбид туралы материалом в высокими характеристиками. Однако кроме невероятное твердости, бұл материалды басқарады, және бұл невероятно аз емес плотности, ол қандай да бір әлеуетті жоққа шығарады. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать так хорошо, как ожидают, при пробивании высокоскоростными пулями с плотным сердечником. Бұл, қалай полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалом, когда он подвергается сильному удару, вызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры есть основание предполагать, ол против особых снарядов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида борасында осындай жақсы, сондай-ақ қандай да бір із қалдырады. Это несмотря на большую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокном, происходит явление «разрушения промежутков». Бұл происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, ол 50 % снарядов толық пробьют цель). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 объясняются переходом от пробивания цели 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 материал, облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в процессе образования осколков керамики. Тем не менее, вывод из этих результатов означает, он тольщина плиты из карбида боржна быть больше, чем первоначально ожидали, бұдан былай, ол этих плотных сердечников снарядов снарядов высокой скоростью. Имеется много данных, которые показывают, бұл карбид борая является хорошим керамическим материалом үшін пайдалану против стальных бронебойных снарядов.

Рисунок 13 – Рентгеновский снимок, показывающий временные данные

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

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

Карбид кремния

В последние годы другие керамические материалы также показали значительную перспективи в обеспечении защиты от огнестрельного оружия, бірақ не один из них не оказался более эффективным, чем подверженные горячему прессованию фирмасы, сондай-ақ компания кремі, және CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток применения с целью защиты, будучи вовлеченной в этот процесс с 1960-х жылдар. Этот материал производится под объединенными нагревом и давлением, чтобы изготовить невероятно прочное изделие, қалай, қалай доказано, обеспечивает жоғары сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оружия, aAPF SDSS. Во время изготовления обычно достигаются температурасы мысалы 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, известным как задержка во времени. Говоря просто, «задержка во времени» бұл, когда снаряд, қажется, буквально сидит (отсюда «задержка») на поверхности керамики некоторое время кейін удара. Это явление, которое можно видеть при использовании технологий высокоскоростной фотографии және вспышке реконструкциялау луча, жақсы главным образом тем, қандай керамика представляется более прочной, чем снаряд, и, следовательное порода. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск АҚШ, ученые барлық басқа пытаются разъяснить механизмі, kotorыm оны поддерживаться в керамике. Однако известно, что «длительное» удержание является ключом, өте жақсы дейді. Одним способом, которым бұл мүмкін достичь, пайдаланады түрі жоғары қысымды прессования үшін капсулирования керамики үшін помощью металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в керамическом материале посредством теплового рассогласования металлических және керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими накладками және увеличением возможности выдерживать многочисленные попадания. Бұл ограничение дествует для сохранения всех осколков в едином объеме және, следовательно, увеличивает эрозияныю способность брони при дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процесса, известного как соединение реакцией. Этот процесс точный размер керамического изделия, сондай-ақ басқа традиционные методы обработки не позволяют получить этого из-за высоких температура мен давления. В этом случае химическая реакция производства керамического ізделия үшін жасалған основой. Реакция соединает исходные материалы керамики, используемые для определенных видов брони үшін азкой угрозе. Однако часто в структуре керамики откладываются побочные өнімді «пудлинговых крицтер» түрінде, кире алады, оны керамикаға айналдырады. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - относительно мягкого материала.

Рисунок 14 – Микроскопическая структура (сверху вниз): связанного

реакцией карбида кремния, спеченного карбида кремния және карбида бора.

Рисунок 15 – Новая гусеничная боевая машина PUMA является одной из

Нескольких машин, которые защищены элементтерами керамической брони SICADUR (карбид кремния) CeramTec-ETEC фирмасы. Эта машина

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиционные материалы

Другие керамикалық материалдар, мысалы, нитрид кремния және нитрид алюминия показали относительно нашар перспектив в деле производства керамической брони.

Имеются сообщения, бұл некоторых бронированных машиналарға, бірдеңе үлкен емес. Нитрид алюминия является странным материалом, эта странность заключается в том, что он работает лучше при увеличенных скоростях удара (обладает высокой стойкостью), бірдеңе көп баллистикалық скоростях, барлық нәрселермен бөліседі ью.

Керамический материал с карбидом вольфрама сондай-ақ рассматривался для применения в средствах защиты и, хотя он относительно дорогой и довольно плотный (номинально в шесть раз плотнее карбида кремния), он очень прочный және вызупротивовете высковое. Бұл стержне ақша напряжений көп амплитуда, ол конечномдық схемада приводит к его разрушению үшін возбуждения үшін защитных қондырғылар (системах) главным и используется. Полагают, только объектам с относительно тонкой броневой защитой, требующим обеспечения стойкости от обстрела бронебойными (АР) боеприпасами, бұл материал мүмкін обеспечить потенциальные возможности экономии заброневого пространства, мүмкін емес.

Прозрачные керамические материалы

Кейінірек Humvee сияқты машиналарда, сондай-ақ басқа да машиналарда жұмыс істейді. Современные традиционные прозрачные системы относительно тяжелими, особенно, когда они требуются для защиты больших секций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из которых отделен полимерным слоем және удерживается поликарбонатным слоем. Эти типі жүйесі мүмкін иметь массу дейін 230 кг/м²STANAG 3-деңгейінің стандарты (7,62 мм пуль бойынша) стандартына сәйкес 100 мм. Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser и толщиной 100 мм салмақты салмақты 250 кг артық стальные пазы необходимой толщины басқа орнату үшін. Общая масса толық жүйесі міндетті түрде болады, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойким системам остекления, как как эти материалы имеют присущю им твердость, которая гораздо больше твердости оконного стекла. Бұл разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу және толщину. В настоящее время существуют үш өмір сүруге мүмкіндік беретін материалды пайдалану үшін прозрачных элементтерінің защиты, ими являются оксинитрид алюминий немесе ALON, алюмомагнезиальная шпинель немесе шпинель және однокристаллический алический сап).

Оксинитрид алюминия немесе ALON мүмкін болады получен в качестве прозрачной поликристаллической керамики путем обработки технологических маршрутов, которые используются үшін получения обычной непрозрачной машиностроительной керамики. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому затем может придаваться форма және который потом может спекаться в азотной атмосфера.

Рисунок 16 – Этот испытательный кусок прозрачной брони,

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

Шпинель может быть поучена путем уплотнения коммерчески доступного порошка либо путем горячего прессования, либо путем спекания без давления. Кроме того, улучшения механических свойств и прозрачности қажет горячее изостатическое прессование 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 направлении. Результатом этого являются большая однородность материала және микроструктуры без преимущественной ориентации, что приводит к более высоким прочности и прозрачности.

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

в прозрачную керамикалық броню АМАР-Т фирмалары IBD.

Рисунок 18 – Сверхлегкая защита AMAP-R плюс защита

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

В настоящее время бұл үш керамикалық материалдар өндірісте доогостоящими, а бұл белгілі, бұл оларды пайдалану кең аумақтар үшін барлық жағынан резервтіруде. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering осы типтегі технологияны дамытады (перспективной модульной броневой защиты). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачные керамические материалы үшін повышения защиты до уровня 4 стандарту STANAG. Ети данные означают, бұл осы типті защиты сможет успешно остановить многочисленные удары с близкого расстояния 7,62-мм/54R бронебойными боеприпасами Драгунова және тұрақты сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впечатляющим при наличии угрозы 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 ограничивается потребностью в гибкости; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные попадания және обеспечить ремонтопригодность. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических сфер в переднюю часть отливок башен советских основных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозии бронебойного снаряда. Бұл Т-72 және Т-80 танкамилерімен біріктірілген заңдылық. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплект, то есть, система элементов брони, которые могли крепиться к корпусу машины. Керамикалық материалдардан басқа да материалдармен жұмыс істеу, пайдалану және басқа материалдарды пайдалану, сонымен қатар басқа материалдарды пайдалану.

Одним таким примером является система LAST (техника легкой дополнительной системы), АҚШ-та LAV (8х8) машинасында морской пехотой қолданылады. Жүйе брони LAST состоит из шестигранных модулей керамической брони, итермелейтін крепятся к корпусу машины с помощью клея, склеивающего при надавливании. Плитки мүмкін укладываться (слоями) үшін повышения уровня защиты, затем алуға болады баллистическая обшивка үшін басқару сигнатурой. Былай разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и петли Velcro үшін орнату керамикалық плитоктар на бортах машин с целью снижения сложности работ на театре военных действий (боевой обстановке).

Royal Ordnance фирмасының ROMOR-C фирмасының 1990 жылы қолданылған әдісі (BAE Systems тобында). Бұл оксид алюминийінен жасалған слоев керамики, GFRP(стеклопластиковой)/алюминиевой конструкцияларынан жасалған состояла. Обнаружено, что этот тип соединения, который используется в производстве брони такой конструкции, является вполне решающим, және замечено значительное снижение характеристика, егер производитель дұрыс пайдаланылмайды. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого сколжения арасындағы задней поверхностью керамики және конструктивті элементом, с kotorыm ona soedinena. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея и производилась, она имела относительно нашар успех. Другие преимущества мүмкін болады достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Мысалы, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они сводят до минимума разрушительные действия граница. 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) бойынша.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактически некоторые болады утверждать, бұл оның уступает разумному решению Советского Союза вставлять керамические сферы в танков. Одной из более успешных систем брони, в которых пайдаланатын бұл әдіс, является легкая усвершенствованная броня, защищающая от поражения огнестрельным оружием (LIBA), разработанная фирма Mofet Etzion Ltd (Израиль). Эта броня состоит из многочисленных керамикалық элементтер, kotorыe вставляются в резиновую матрицу. Бұл 14,5 мм бронебойно-зажигательных (API) боеприпасов, және имеет дополнительное преимущество, имеет дополнительное преимущество, имеет имеет дополнительное замечательство, имеет дополнительное замечательство, заключающееся в том, имеет имеет дополнительное замечательство, имеет дополнительное замедение, имеет имеет дополнительное замечательство, имеет имеет дополнительное замечательство, имеет имеет дополнительное замечательство, заключающееся в том, бұл 14,5-мм, бұл она обеспечивает защиту от 14,5-мм. Панели сохраняют сондай-ақ определенную степень гибкости и для более низких уровней защиты мүмкін составляться почти в любой форме. Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах), где, как утверждают, она обеспечивает лучшую защиту от многих попаданий благодаря своей многосегментной конструкции. Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины. Stryker сухопутных войск АҚШ машинасын пайдаланды, Ирак пен Ауғанстандағы вооружениге находящихся.

Рисунок 19 – Крупный план модуля брони LIBA (легкой усвершенствованной брони, защищающей от поражения огнестрельным оружием) израильской

фирмалары 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 включают в разработке того, со известно как материалы, сортируемые по функциональным возможностям (FGM). Первоначально они исследовались в конце 1960-жылдар және в кейінгі годы опять вызвали интерес. FGM жасанды құрылымды, керамики максимизирует преимущества керамики тем, бұл поверхность удара будет твердой, а задние слои болады металлическими и, средовательно, обеспечивают хорошую пластичность және ударную. Бұл әдіс разрушителя/поглотителя, бұл менің ранее рассматривали. Такие материалы обычно состоят из керамической передней панели, спеченной с последующими сломами с большим содержанием металла. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материалы являются смесью керамики және металла при значительной части керамики. Мысалы, лабораториялық сухопутных войск США провели эксперименты с моноборидом титана, который уплотнен как металлокерамика и состоит из семи слоев, каждый с более высоким содержанием титана по мере того, как зад образец рассматривается от переднех панельдер. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту от 14,5-мм снаряда В32 по сравнению с катаной гомогенной броней (RHA). Потенциальным преимуществом этих материалов является то, ол они мүмкін обеспечивать лучшую защиту от многих попаданий, чем самами керамика, однако современные данные айтады, бұл үлкен сипаттағы барлық басқа да маңызды материалдар.

Композиционные материалы с металлические матрицей (ММС) сондай-ақ подали некоторую надежду в обеспечении увеличения возможностей 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 заявляют представители фирмалар, обеспечивает зону повреждения, которая лишь на 20-30% көп площади поперечного сечения. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным большинству керамикалық материалдар, соединением с опорным материалом, либо со сталью, алюминий, либо волокнистым композиционным материалом. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно большой площади поверхности, снижая таким образом плотность кинетической энергия, жұмыс істейтін материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, бірақ благодаря относительно жесткой металлической матрица, в которую вставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, онша 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co мүмкін болады остановлена ​​броней с конструкциялық плотностью изделия 52 кг/м², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей мүмкін производиться при использовании процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (SHS).

Рисунок 21 – Броня Exote фирмалары Exote Oy разбивает пробивающий

снаряд и исключает поражение. Удар дробится и распределяется

бойынша үлкен конусообразной поверхности, kotoraya тиімді

поглощает энергияю снаряда.

Коммерческие варианты

В бұл дни существует көп вариантов керамических плиток үшін приобретения систем личной защиты және толық комплектов защитной брони легких боевых бронированных машина. Фирма IB Deisenroth, в частности, известна обеспечением защитных решений в технический свыше 20 жаста. Ранним примером применения ее брони является система MEXAS (модульная, поддающаяся изменению система брони), устанавливаемая на канадские БТР М113 для действий в Боснии. Представители фирмалар орнатылды, сондай-ақ Mowagmashinu LAV III (8х8), опять және канадских сухопутных войск үшін разработанную фирмасының подобную жүйесі. Во обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS bla uspeshno установлена ​​снаружи металлических корпусов машин. Эта броня установлена ​​сондай-ақ Stryker США үшін 14,5-мм бронебойных пульь бойынша обеспечения защиты, хотя в сообщениях айтады, бұл машинаның во время мирной боевой подготовки, сондай-ақ машинаның во время мирной боевой подготовки, сондай-ақ массасы 3.

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе до некоторой степени ограниченные поставки материалов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшую защиту от огнестрельного оружия және, следовательно, эти типі керамики заманчивы үшін создания брони. Однако спеченные керамикалық материалдар, сондай-ақ Sintox FA фирмасының Morgan Martoc имеют длинную родословную в создения брони. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, VAE Systems, Ceradyne және CoorsTek сонымен қатар машина мен самолеттерге арналған SAPI және плиток брондарынан плит типті көп керамикалық материалдарды шығарады. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная интеграция их в систему, которая защищается, и, более того, гарантия, он надежны в боевых условиях.

Можно предположить одну проблему, которая беспокоит большинство командиров на поле боя, болады бұл жүйеде солдата. Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том, что они видели на кухне при разбивании фаянсовой посуды. Ешқандай қызық емес, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, большинство жүйесі міндетті түрде достаточно упругим, не выдержать сильные удары немесе износ.

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов және не керек рассматриваться ретінде бір реттік магазин магазинов по обслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не мүмкін емес сделать существенный вклад в конструкциию машины. Причиной этого являются олар неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкциию и, не в меньшей степени, трудность производства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способность выдерживать многие попадания по сравнению сравнению с другими материалами, такими как сталь, титан және алюминий. При использовании металлов действие пробивания ограничено область до одного-двух калибров от точки удара, а при использовании керамикалық материалдар бұл барлық геометриялық пластиналарда, қандай үлкен болады. Барлық бұл басқа да болады, бір уақытта бір ғана көп көп численных современных угроз исходит от огня тяжелых пулеметов, таких как российский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут выпущены по выбранному месту за минуты и, следовательно, в этих случаях қажет, жақсырақ способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночные попадания, мысалы, в самолетах и ​​в применениях тяжелой брони. Нәтижесінде керамикалық материалдар широко пайдаланылды. Мысалы, фирма ВАЕ Systems UH-60M вертолета летчика үшін монолитное ковшеобразное сиденье разработала, керамикалық материалдарды пайдалану арқылы шығарылады. Подобные сиденья были изготовление с использованием карбида бораны және опоры из материала Кевлар үшін вертолета АН-64, және тағы басқа самолета С-130. Керамической бронды пайдалану үшін жанардағы аппараттар стало почти принятым методом защиты экипажы және обеспечило керамике бірдеңе бірінші реттік басқару бойынша военномдық пайдалану – вылеты вертолетов в 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 машиналарды жалпы пайдалану мүмкіндігін иемденумен времен второй мировой войны, мысалы, на танках, сондай-ақ Т-34. Однако преимущество, өте жақсы болуы мүмкін металлической плите, размещенной под углом к ​​подлетающему снаряду, не пайдаланылуы мүмкін осындай образом керамикой. У металлической брони эффективті толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала және одновременно подвергается изгибающей нагрузке благодаря геометрии брони. Керамический материал под острым углом сондай-ақ увеличивает толщину материала по линии прицеливания снаряда. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит из точи удара, бірақ отражается в граница разделения между керамикой және 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 осстрими углами, бірақ верно то, что они не действуют так хорошо, как думали немесе надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Так куда могут пойти керамические броневые материалы? Для начала улучшенная способность выдерживать многочисленные попадания может уже в настоящее время достигаться путем заключения керамических материалов в подходящую оболочку путем рассредоточения керамики в подходящую оболочку путем рассредоточения керамики в конструкции, у разрядной типов ользуется в мозаичных конструкциях брони, или путем использования менее твердых, бірақ более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит к упругому и все же твердому материалу, который способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делаете материал, тем более хрупким он становится.

Другие успехи мүмкін болады сделаны в обработке сырья и, в частности, снижения стоимости керамикалық материалдар, сондай-ақ диборид титана, карбид кремния және прозрачные керамические материалдар, рассмотренные выше. Альтернативно, успехи мүмкін стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать роль задержки және как поддерживать ее. Немесе фактические появиться методы лучшего соединения, ол возможность соединять керамику с металлических опорой емес пайдалану полимерлі 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.