УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж ។ Хейзелл

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

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

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите личного сой дат, ведущий боевые действия в Ираке или Афганистане. Взять, например, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США។ Первоначальная его концепция состояла из верхнего тактического жилета (OTV) и двух носимых квсим зади защищающих солдата от поражения стрелковым оружием (SAPI). Однако из-за серии смертельных случаев в Ираке и Афганистане в IBA был внесен ряд дополнений. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осуществленная улучше бином же расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрывающими плечи. Для этой цели были использованы пластины SAPI និង ESBI, которые обеспечивают лучшую защиту от винтовочьны оростью. Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании керамических млатер

Рисунок 1 – Эта керамическая пластина SAPI, часть

бронежилета, спасла жизнь своему владельцу в Ираке.

Рисунок 2 – Новый бронежилет, обеспечивающий защиту уровня 4,

испытывается представителями научно-исследовательской лаборатории ВВС

на авиационной базе Wright-Patterson, шт. អូហ្គាយ។ Этот бронежилет включает новую форму керамических пластин, которые могут выдержать больше

ударов пулями, чем современные пластины, кроме того,

он имеет защитные устройства для бицепсов и ребер.

Рисунок 3 – Пластины, вставляемые в бронежилет,

находятся в массовом производстве фирмой Ceradyne ។

Основные соображения по керамической броне

Большинство людей ассоциируют слово «керамика» с глиняной или фаянсовой посудой, которую оф икаспользую ьзуемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эти материалы сиралима алов, которые применяются в настоящее время в боевых бронированных машинах ។

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» и фактически современная машиностроительная керкамика понеркамика понеркамика, глины, требует для своего производства значительного нагрева។ Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в качотдмикой, которую мы выбираем для использования в качотдмтве брони, и ке на ма, является прочность ។ Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически при сжатии они льрамту , чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струя прилагают на струя прилагают. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту»។ онислабыынислабыниеи, следовательно, ониспособнывыдержживатьтодержкоаленьмаленькиеколичениедолиньии (удлиниед оазрушения), какпоказываеттабакпокаеттаба 1. тоябъа 1. йокализованнымсиламрастяжения, یввляютсяисточникомкатастастастастастастастаскогоразрушения។ Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелки на пол кухни. Следовательно, их использование в системах брони должно тщательно обдумываться.

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

Керамики в броневом применении работают в значительной степени как элементы устройства ра зронат в устройства ра зронат в руйконты . Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего линатря его Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снавил на оснериалом разбивая снавиля на оснавия на ргию получающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкции ។ другиерлементывмногойнослойнойнононоукцииудутействоватькаккаккакគឺпоглотиткиоглощаюткинипоглощаюткинипогиюниргию янаряададазасчетластическойдеформациилиасслаиваниятарезпревращаяеревращаяееволеенизизкукуююормуормуирюормнергии, такуюкак теплота។

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони ។

Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» និង «поглощения» кинетической энергии подлетасреще Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47 ។ Примерно 6 мм подходящей керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой как Kevlar, былотать значительное разрушение сердечника пули. Разбивание сердечника связано также с радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытается пробить с. Это уменьшает плотность кинетической энергии снаряда (кинетическая энергия, деленная на площадь) следовательно, уменьшает пробивную способность ។

началопевовованиянобластитиповбрвброни, облицованннойкерамикой, можетбыотьонесенетнесериодукпериодукпослепевовоакикиво ймирововововововововововововововововововововововововововововововововововововогдавឆ្នាំ 1958 наподвергающуюсясяуударусторонустальнойели, увеличивало ее защитные возможности ។ Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относительно недавним споспосительно недавним споспоси ств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужащими СШнА во вреный вьет Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов. Например ក្នុងឆ្នាំ 1965 году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с твирдым покрытите рованных сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боков и сзади благониля карбида бора и основания из стекловолокна ។ Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в брочине (и шно хоророрользоваться в брочий). Он имеет примерно 30 % от массы стали того же объема и в то же время величину твердости, котворая он тердости, котырчая вердости катаной гомогенной броневой стали (см. Табл. 1).

Рисунок 5 – Сиденья вертолетов являются типичным примером применения

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

карбид бора жесткого прессования (фирмы Simula Inc.)

និង MH-60 BLACKHAWK (фирма Ceradyne Inc.) ។

Конфликт, конечно, дал подъем новым идеям, а необходимость защитить экипажи вертолетов привела киртолать Именно эта работа, выполненная учеными США в 1960-е годы, создала базу для совершенствования вся тоздала базу для совершенствования вся то ерамической брони ។

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической брони, полезно рась мотр рых система на базе керамики способна разрушать снаряды. Ранняя работа М. អ៊ី. Уилкинза и его коллег из лабораторий США создала основу для понимания того, что фактически приструго го оружия наносит удар по цели с керамическим покрытием។

В момент удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику и вдоль сердечника пули. Волны в обоих этих материалах разрушаются, для керамики это становится проблемой, когда волна спат оверхностью раздела или на самом деле со связующим слоем между керамикой и ее защитным слоем ។ Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использовании полимерного связ своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное отражекенике, краорте материал។ Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полимсярны ледовательно, отсоединяет керамическую плитку от ее опоры។ Однако в это время материал под средством пробивания сжимается; конические трещины исходят от места удара и это они ведут к образованию конуса в материале, что в, болта раняет нагрузку от пули по более широкой площади поверхности (см. рис. 6).

Рисунок 6 – Модель ANSYS AUTODYN-2D, показывающая образование

конуса нагрузки в керамике под пробивающей пулей. Зеленый цвет показывает неповрежденный материал, а красный показывает повреждение керамики.

Голубые области показывают неупругую деформацию; 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 сопротивленив пробиет. Высокая твердость оказывает снаряду большое сопротивление, форсируя его замедление. Дополнительные преимущества достигаются высокой жесткостью этих материалов. Машиностроительная керамика обычно в два раза жестче стали; жесткость увеличивает свойство, называемое акустическим сопротивлением, которое воздействует на интрени воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой интения вусокой интения вусокой интения вусокой интения ковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические материчолы, кажетася, бностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколки в ограканильряном труи районе. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, явнляетося отнносйрятель яет свою форму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (то есть стекло, которое находится в окнахжилы я дом) ным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении массы на масвсьвать роявляются 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 бронированины боевым бронированины рситетом សាកលវិទ្យាល័យ Cranfield в военной академии Великобритании (30 апреля-2 мая 2008 года). Во время этого симпозиума профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) обсуждал возможность создания прозрачной взрывной реактивной брони (ERA), то есть, брони ERA, в которой в качестве материала противодействующей плиты используется стекло. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов РВХ, можно быврило бы рачную систему ERA ។ ទោះជាយ៉ាងណា, аапподчеркнулелд, бтасистемлоньтяжелойтяжелойтаккккккккккккккккккккккккккккккайроневойронево) доневы) долж набыыеньтолстатолсторлсточножесточчостобыоноедедедедедедействовововововововаланасидящегозананиезаникируе ттрывчатоевеществовзрывнойзащиты។ толщинаеподвижнононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононононолжнабытьпоряаоряаряпосравниюс 10- 20 переднейпротиводействусейпротинжжеыы

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

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek

для применения в броне машин ។

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

និង 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, ляпляре стный иначе как глинозем (អាលុយមីញ៉ូម) ។ Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы защиты на егльно релкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью។ Как отметил ក្នុង 1995 году С. Дж Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd, имеются значительные улучшения характеристик систем защиты пли испо сравнению с другими керамическими/композиционными материалами ។ А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая характерис дополнительных затратах ។ Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улучшения балллисти Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) может быть званемть альная масса, например, в самолетных или личных (индивидуальных) системах защиты។

Рисунок 9 – Поверхностная плотность различных типов материалов,

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

по сравнению с их относительной стоимостью.

Оксид алюминия широко используется в системах индивидуальной защиты личного состава, а шакыже в симет. В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в которой исплеть , была введена в Северной Ирландии ។ Базовая мягкая система защиты, известная как боевая личная броня (СВА), является составной и сост оните и синет онета и синет свите йлонового и полиамидного волокна, к которому могут добавляться 1-kg плиты из композиционного млат млат облицованные керамикой для обеспечения защиты сердца и основных органов от высокоскоростных винтовочных пуль (см. рис. 10). Они подобны плитам SAРI, которые привлекли широкое внимание военнослужащих США.

Рисунок 10 – Боевая личная система защиты (СВА),

показан карман для вставки керамической плиты.

Рисунок 11 – Процесс задержки сердечника пули АРМ2 из

закаленной стали плиткой оксида алюминия на стальном основании.

Карбид бора

Несмотря на экономическую эффективность и способность оксида алюминия остановить большинство пульминия остановить сотнгинство пулькрт ельно хорошей эффективности по массе, свой путь на рынок керамической брони нашли другие керамические Самым известным является карбид бора – материал, который впервые использован ក្នុងឆ្នាំ 1960-е годы។ Он невероятно твердый, но также невероятно дорогой и поэтому он используется только в хновых экст х желательно компенсировать несколько грамм массы броневой структуры, например, как в сиденьях экижапаможет 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 стальоным себе комплект « тупой травмы »។ Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара вызывается больш , ведущую к ушибам, серьезным травмам основных органов и даже смерти.

Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc. (официально Cercom) និង интегрировался в виде вставок, зисряща 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 Джоржия, позволяет создавать сложные

изогнутые формы для использования в касках и других элементах

личной защиты។ На снимке показана опытная каска малого масштаба.

Карбид бора является материалом в высокими характеристиками. Однако кроме невероятной твердости, которой обладает этот материал, и его невероятно низкой плинос недостаток. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать так хорошо, кавать так хорошо, каватж ирать оскоростными пулями с плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалом, конгда вин пон вызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры есть основаниь латериалом снарядов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора действуют также хорошо, как и присера Это несмотря на бóльшую твердость карбида бора ។ Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокном, « проини схом ежутков»។ Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, чрость, при которой ожидается, чрятно 50 ьют цель) ។ Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания цели неповряж депробивания цели неповреж депробивания цели неповреж депробивания ели разрушенным снарядом на более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, что вооздействие прие проздействие на мпозиционный материал, облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в процессе обра заменением в процессе обрарароцессе Тем не менее, вывод из этих результатов означает, что толщина плиты из карбида бора должна быльш , жидали, чтобы защищать от этих плотных сердечников снарядов с высокой скоростью. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамическим маовериляниром ьных бронебойных снарядов.

Рисунок 13 – Рентгеновский снимок, показывающий временные данные

воздействия 7,62-мм сердечника пули АРМ2 на карбид бора. បទបង្ហាញ៖

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

Карбид кремния

впоследниегодыдрамическиескиескиескиезакжепоказализащителинуюперспективувобеспниизащитыотоенотрельног оружия, нониснизнихнеоказалссяалсеныеныемподверженыегорячемупрессованиюобразниыкарбиыкарбиыкарбиыкарбиы производятсяфирмамисша, такикbиими, Symail Bae Systems к Ceratyneiny ។ Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток для применни овлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материал производится под объединенными нагревом и давлением, чтобы изготовить невероятнка проч , зное проч, но, обеспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оружия, а также снарядам Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С។

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, ка изванию . Говоря просто, « задержка во времени » это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержка») на поварет время после удара ។ тоение, котороемотороеможновидетьприиспользованиисологийвысокоросокойфотограышииивспышииивспоговскоговска, ыыз ываетсягравнымобразоразорамтем, бтакикапредсяолеепрочной,емснаряд, и, ,ледовательнаряачинаетаететтетнаететтечьрааса диальнопоповерхностикерамики។ Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск США, ученые все ещать пы оторым оно поддерживается в керамике ។ Однако известно, что «длительное» удержание является ключом, вызывающим это действие. Одним способом, которым этого можно достичь, является использование типа горячего прессования дляется использование типа горячего прессования для канисум металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в керамическом материале пряжений в керамическом материале протриале ласования металлических и керамических слоев при охлаждении ។ Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими накладками в чиж увоземи ивать многочисленные попадания ។ Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следовательно, увеличивает при дополнительных выстрелах។

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процесса, извекастного Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие тотрадиционные воз дерет лучить этого из-за высоких температур и давления ។ В этом случае химическая реакция является основой для производства керамического изделия. Реакция соединяет исходные материалы керамики, используемые для определенных видов брони при низкой Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты в форме « пудлинговых крицет », кругороры еста в керамике។ Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - относительно мягамте

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 ។ អ៊ីតូម៉ា

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиционные материалы

Другие керамические материалы, например, нитрид кремния и нитрид алюминия показали относительно малуп пертрилупе ства керамической брони ។

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

камическийатериалскарбидомволффраматакжеакжеакжеалсядлстривалсядлстениявсредствахзащитызащитыитотяитяонотносительно рогойидовольноплотный (оминальновшестьрастнеекарбиякарбия), олчния)ромния), опротивлениеудару។ Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (системах) для вопользуется ений большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. олагагтют, ттотолькообъектамсотноситонкойроневонкойзащитой, трестойреспуечечечечечечечетобстрелалабстрелабронебойным и (ар) боепри, такойможетобетенцитьпотенцитьпотенцитьпотенцитьпотенцитьноможностикономиизаброневогопространства, когдаасса являетсяопредеййуредейй។

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким систомам остльклея честве ветрового стекла) на таких машинах, как Humvee ។ Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особенно, когда бультя ре секций (окон)។ Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из которлых держивается поликарбонатным слоем. Эти типы систем могут иметь массу до 230 គីឡូ/ម៉ែត្រ²при толщине 100 мм для обеспечения защиты уровня 3 по стандарту STANAG កម្រិត 3 (от 7,62-мм пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser и толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюс тальста ины для его установки ។ Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойким систекаким остекамам оста ы имеют присущую им твердость, которая гораздо больше твердости оконного стекла ។ Это обеспечивает разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. В настоящее время существуют три жизнеспособных варианта материала для использования в прозрачыях в прозрачыных ся оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или шпинель и однокристаллический оксида (оксида)

Оксинитрид алюминия или ALON может быть получен в качестве прозрачной поликристалллической керамтрики поликристаллической керамлтрича их маршрутов, которые используются для получения обычной непрозрачной машиностроительной керамики ។ Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому затем фожет в приет м может спекаться в азотной атмосфере.

Рисунок 16 – Этот испытательный кусок прозрачной брони,

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

Шпинель может быть поучена путем уплотнения коммерчески доступного порошка либо путем горячески порошка либо путем горячегонилятр, без давления ។ Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изостатическое прозрачности Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа и нагрева. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, что давлениевятрим авлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала и микроструктуры без преимущественой к более высоким прочности и прозрачности ។

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

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, х а эсито знать е еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth វិស្វកម្ម продолжает развивать этот тип технологии разработкой своМего рядай и звоего рядай и зднако модульной броневой защиты)។ В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачные кершрачная, фирма использует прозрачные кершрачлякиет иты до уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные удары с близкого 7 близкого небойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впечатляющим прия на Достижение 4,5-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 потрькибностго скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные попаданиять и обнограть . Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических сфер в пербельню х основных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозии бронебойного снаряда. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 និង Т-80 ។ Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплект, то есть, сискероотавливалось крепиться к корпусу машины។ Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в сочетании со слилям обычно не видны пользователю.

Одним таким примером является система ចុងក្រោយ (техника легкой дополнительной системы), которая использовалась нах LAV (8x8) ។ Система брони ចុងក្រោយ состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся к корпусуля морпусуляш ющего при надавливании ។ Плитки могут укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем может применяться баллкастичес натурой. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и петли Velcro для установ тах машин с целью снижения сложности работ на театре военных действий (в боевой обстановке).

Такой метод крепления использовался в 1990-е годы с броней ROMOR-C фирмы Royal Ordnance (теперь это часть групы BAE) Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластиковой)/алюрникем Обнаружено, что этот тип соединения, который используется в производстве брони такой конструквися, замечено значительное снижение характеристик, если производитель не использует правильный клей. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения межнкду задней прирхней прирернкей ивным элементом, с которым она соединена ។ Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея и производилась, она имела относительно относительно. Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Например, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они сводят до мийтемум границ. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиуголять записи заичной компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, таким образовом ранирния ой волны) по броне.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактически что она уступает разумному решению Советского Союза вставлять керамические сферы в башни его танков. Одной из более успешных систем брони, в которых используется этот метод, является легкая усовершенсят поражения огнестрельным оружием (LIBA), разработанная фирмой Mofet Etzion Ltd (Израиль) ។ Эта броня состоит из многочисленных керамических элементов, которые вставляются в резиновую матрицу. Эта броня может производиться так, что она обеспечивает защиту от 14,5-мм бронебойно-зоважигательны дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные элементы могут быть заменены посльнер. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней защиты мофогувй сят е. Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах), где, как утвер дер ую защиту от многих попаданий благодаря своей многосегментной конструкции. Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины។ Она использована на машинах Stryker сухопутных войск США, находящихся на вооружении в Ираке и Афганистане.

Рисунок 19 – Крупный план модуля брони LIBA (легкой усовершенствованной брони, защищающей от поражения от поражения от поражения льской

фирмы Mofet Etzion, показаны открытые шарики керамической брони ។

Рисунок 20 – Результаты испытания стрельбой плиты LIBA

убедительно демонстрируют способность материала выдерживать

многочисленные попадания ។

Другие новые методы в разработке брони включают использование того, что известно как материафнкьцерт, спользование озможностям (FGM) ។ Первоначально они исследовались в конце 1960-х годов и в последние годы опять вызвали интерес. FGM является единой структурой, которая максимизирует преимущества керамики тем, что поверхность буа слои 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 последоющими слонилями ла. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материалы являются смесью керамики и металла при значительной части керамики ។ Например, лаборатории сухопутных войск США провели эксперименты с моноборидом от титана, ккаорлый состоит из семи слоев, каждый с более высоким содержанием титана по мере того, как образец рассма те по мере того оверхности удара) к задней. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту от 14,5-мм ка веря 2 сопата гомогенной броней (RHA) ។ Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они могут обеспечивать лучшою защинио от дмачини у керамика, однако современные данные говорят, что их характеристики все еще ниже характеристик боле смрактеристик боле их материалов.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надежду в оноспейчении ерживать многие попадания по сравнению с керамическими материалами ។ Один такой образец предлагает фирма Exote Oy. Она произвела композиционный материал с металлической матрицей на основе карбида титана, коториал, я катритей, который, я катлет мы, обеспечивает зону повреждения, которая лишь на 20-30 % больше площади поперечного сечения пули ។ Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным большинству кер ением с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым композиционным материалом. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно большой плониряди бразом плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благодаря относительно жесткой мотрительно жесткой мотрительно жесткой ую вставлены частицы, распространение трещин ограничено ។ Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​броней с конструкци 2 គីឡូក្រាម/ម², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при испольозовании процеся высокотемпературного синтеза (SHS) ។

Рисунок 21 – Броня Exote фирмы Exote Oy разбивает пробивающий

снаряд និង исключает поражение ។ Удар дробится និង 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 побретения они для легких боевых бронированных машин. Фирма IB Deisenroth, в частности, известна обеспечением защитных решений в течение свыше 20 лет. Ранним примером применения ее брони является система MEXAS (модульная, поддающаяся изменению система брататвеная) кие БТР М113 для действий в Боснии ។ Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой Mowagмашину LAV III (8х8), опя ых войск ។ В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снаружи мнеталличе. Эта броня установлена ​​также на боевую машину Stryker США для обеспечения защиты от 14,5-мм бронебойль поронебойны поронебойны тся, что она не устанавливается на машины во время мирной боевой подготовки, так как она добавляет .

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе до некотонкой териалов горячего прессования ។ Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшую защиту от огнерестрель но, эти типы керамики заманчивы для создания брони ។ Однако спеченные керамические материалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc имеют длинную родословную в сони. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne និង CoorsTek также производят большой ряд видов керамических материа о плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная инитеграция ия инитеграция я, и, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях ។

Можно предположить одну проблему, которая беспокоит большинство командиров на поле боя, будет ли эта система защищать солдата. Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том, что они видели на керамических посуды។ Но интересно, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, большинство сисль моль дшинство сисль м угим, чтобы выдержать сильные удары или износ។

អូខេ

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриваться как единст вессматриваться как единст ве знпмат как единст бслуживанию систем защиты។ Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать сущест веншний в кланный в клать Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкцию и, не шруй , неть в изводства керамических деталей сложной формы។ Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по сравнению с другим другим аль, титан និង алюминий ។ При использовании металлов действие пробивания ограничено областью до одного-двух калибров от точмль у дочкль уинираки ических материалов это действие распространяется на всю геометрию пластины, какой бы большой она ни . Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исходит от хкакля теж сийский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минуты и, следователь я хорошая способность выдерживать многочисленные попадания ។ Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночные попра на попрада применениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полах бронированны самолетов. Например, фирма ВАЕ ប្រព័ន្ធ разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика вертолеовопа UH-60M, керамических материалов។ Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала Kevlar для верколет-6 сата ស-១៣០។ Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом защиты экипажа и оспользование 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 металллической брони под острым углом на боевых бронированных машинах было общим положение машинах было общим положение положение йны, например, на танках, таких как Т-34។ Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной под углом к ​​под углом ке пользуется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала и одновременно подвергается изгиба ющкей на груременно они Керамический материал под острым углом также увеличивает толщину материала по линии прицеливания с. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит из точи ува ря , деления между керамикой и опорным слоем в направлении, перпендикулярном границе разделения ។ Следовательно, разрушающая волна при растяжении не имеет отношения к преимуществу наклона. Следует подчеркнуть, керамические материалы не все плохо действуют под острыми углаоми, но вейч но к хорошо, как думали или надеялись ។ Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Так куда могут пойти керамические броневые материалы? Для начала улучшенная способность выдерживать многочисленные попадания может уже в настоячете врьсия керамических материалов в подходящую оболочку путем рассредоточения керамики в конструкции нупратриа м еньшения размеров, как используется в мозаичных конструкциях брони, или путем использования менеы твер но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит к упругому ле в серактеристиках орый способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делаете матер ановится.

Другие успехи могут быть сделаны в обработке сырья и, в частности, снижения стоимости кеовамичлески уровня, таких как диборид титана, карбид кремния и прозрачные керамические материалы, рассмотренные. Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать ролька заидерж Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможносмь соединлять соединлять соединлять ке ой без использования полимерных клеев. В любом случае есть, вероятно, небольшая исходная точка увеличения их твердости ។ В конце концов, они все же являются одними из самых твердых имеющихся материалов. И значительно тверже снарядов, которые они разрушают.