УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж ។ Хейзелл

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

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границей, где основная угроза предста влет распространением тяжелых пулеметов (НMG) или выстреливаемых с упором в плечо противпотанковых средст вт. Эту проблему часто усугубляют политические и (или) оперативные требования, выполнение которых требования, выполнение которых требует использования легких боевых бронированных машин, в основном колесных, которые по своей конструкции и оспользования легких по своей конструкция и оспользования отличаются довольно низким уровнем броневой защиты от огнестрельного оружия (обычно от 7,62-мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечивающей лучшоую защиту ли одновременном сведении до минимума ее полной массы.

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите личного соста любой солдат, ведущий боевые действия в Ираке или Афганистане. Взять, например, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США។ Первоначальная его концепция состояла из верхнего тактического жилета (OTV) и двух носимых квсим спереди и сзади 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 улучшинны а также расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрывающими плечи. Для этой цели были использованы пластины SAPI និង ESBI, которые обеспечивают лучшую защиту от винтовочьных начальной скоростью. 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 офикаспользую используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эти материалы чирали си материалов, которые применяются в настоящее время в боевых бронированных машинах ។

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» и фактически современная машиностроительная керкамика понеркамика, базе глины, требует для своего производства значительного нагрева។ Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в качестве брони, и кер находим дома, является прочность ។ Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически при сжатии они бичату прочнее, чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струя прилагают на струя прилагают сумулятивная материал។ Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту»។ Они слабы на растяжение и, следовательно, они способны выдерживать только очень маленькие количества деличества до разрушения), как показывает Таблица 1. Это объясняется наличием в структуре очень маленьких тркещины подвергаются локализованным силам растяжения, являются источником катастрофического разрушения ។ Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелки на пол кухни. Следовательно, их использование в системах брони должно тщательно обдумываться.

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

Керамики в броневом применении работают в значительной степени как элементы устройства разрыва в руксты многослойной брони។ Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего синатря ослабление его។ Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снакил на оси перенацеливая энергию получающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкции. Другие элементы в многослойной конструкции будут действовать как «поглотители», то есть они поглисают энергию снаряда за счет пластической деформации или расслаивания, таким образом превращая в ни бомазом превращая ве ни бокле энергии, такую ​​как 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 каочочо бытло бы вызвать 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 площедь попопрея снаряда) и, следовательно, уменьшает пробивную способность ។

Начало первого исследования в области типов брони, облицованной керамикой, может быть отнесено кл пери первой мировой войны, когда в 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз экспериментально наблюдал, 06дойал, 06длюдал, твердой эмали, нанесенной на подвергающуюся удару сторону стальной цели, увеличивало ее защитные восмте. Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относительно недавним шони поспоси защитных свойств 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 твердым покрыти в бронированных сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боков и сзади благонипря облицовки из 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, котырчая твердости, котырчая больше твердости катаной гомогенной броневой стали (см. Табл. 1).

Рисунок 5 – Сиденья вертолетов являются типичным примером применения

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

карбид бора жесткого прессования (фирмы Simula Inc.)

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 весто характеристик керамической брони ។

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической брони, полезно расни мотрась счет которых 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 приски приски стрелкового 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 сат периферийной поверхностью раздела или на самом деле со связующим слоем между керамикой и ее защилтным Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использовании полимерного щлез уамерного свез который по своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное отражениего краорорте, краорорте керамический материал។ Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полиусярны материал и, следовательно, отсоединяет керамическую плитку от ее опоры។ Однако в это время материал под средством пробивания сжимается; конические трещины исходят от места удара и это они ведут к образованию конуса в материале, что в болта 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 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 воздействуеов на интернис волны, воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой интения всийтевси ультразвуковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические материчиалы, кажеталя, способностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколки в ограниченном проникающей струи районе ។ Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, явнляетося относйрель струя теряет свою форму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (то есть стекло, которое находится в окнах жилых ятам) эффективным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении массы на масвснивать роявляются сталью. Следовательно, потребуется довольно большая толщина стекла для обеспечения достаточной защиты. Оконное стекло толщиной 3 мм не устоит против струи гранаты РПГ-7!!

Однако интересная концепция была предложена на 13-ом европейском симпозиуме по боевым бронированины, проводимом университетом សាកលវិទ្យាល័យ Cranfield в военной академии Великобритании (30 апреля-2 мая 2008 года). Во время этого симпозиума профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) обьсужной реактивной брони создания прозрачной взрывной реактивной брони (ERA), то есть, брони ERA, в которой в качестве материала прила используется стекло។ Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов РВХ, можно бывризоппд полностью прозрачную систему ERA ។ Однако, как подчеркнул профессор Хелд, эта система будет очень тяжелой, так как задняя плита (осной задноновы) должна быть очень толстой и достаточно жесткой, так чтобы она не воздействовала на сидященого элажней детонирует взрывчатое вещество взрывной защиты។ Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 мм пверейдней плиты។

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесении удара при болеряи высох поражающих элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность керамэики, значительно увеличивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони ។ По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струе или снваряду пробивать такую ​​преграду. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке самоформирующихая типа «ударного ядра» (EFP) ។ Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание благодаря использованию их повистанцами в , Иметанцами в , Имедавно значительные 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 деформированканогль куст, куста эффективного благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал из-зова его зьзаполы телефонах) ។ Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значительное противильдей EFP Одним из примеров керамической брони для защиты от EFP является плита, устанавливаемая на некоторых мяшинмая на некоторых мяшинм защиты от мин.

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek

для применения в броне машин ។

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

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, ляпсоте алюминия, известный иначе как глинозем (អាលុយមីញ៉ូម) ។ Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы защитон на его ба пули стрелкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил ក្នុង 1995 году С. Дж Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd, имеются значительные улучшения характеристик систем защитов при испо алюминия по сравнению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая характерис значительных дополнительных затратах ។ Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улучшения баллсти характеристики។ Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) может быть звам, требуется минимальная 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 исполаь плиты, была введена в Северной Ирландии ។ Базовая мягкая система защиты, известная как боевая личная броня (СВА), является составной и сост они элемента из найлонового и полиамидного волокна, к которому могут добавляться 1-kg плиты из комплигоцига полиамидным волокном, облицованные керамикой для обеспечения защиты сердца и основных органов отсотросо 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 пуляжрт относительно хорошей эффективности по массе, свой путь на рынок керамической брони нашли другие члирам 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 которых желательно компенсировать несколько грамм массы броневой структуры, например, как в сидкиньях OSPREY 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 содержала в себе комплект « тупой травмы »។ Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара вызывается вольша опоры, 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, зщирища оружия (SAPI), в систему личной защиты-бронежилет (IBA) ។ К 2002 году было поставлено на вооружение 12000 таких плит с карбидом бора.

Рисунок 12 – Новый процесс формирования карбида бора, разработанный

институтом технологии штата 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 тлинос потенциальный недостаток. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать так хорошо, каритж опророшо, каритж ирать высокоскоростными пулями с плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалом, конгда всяга удару, вызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры есть основание праготпроры особых снарядов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора действуют также хорошо, рка кго алюминия។ Это несмотря на бóльшую твердость карбида бора ។ Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокном, прои схом «разрушения промежутков»។ Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, чрость 50 полностью пробьют цель) ។ Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания цели неповряж дели поражению цели разрушенным снарядом на более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, что воздействие прие показала, что воздействие приер V50 на композиционный материал, облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в проблянисе керамики. Тем не менее, вывод из этих результатов означает, что толщина плиты из карбида бора дочжна быть бора дочжна быть, первоначально ожидали, чтобы защищать от этих плотных сердечников снарядов с высокой скоростью. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамическим маовтерилянилом против стальных 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

В последние годы другие керамические материалы также показали значительную перспективу в обеспещени огнестрельного оружия, но ни один из них не оказался более эффективным, чем подверженные горячесниу подверженные горячесму карбида кремния, которые производятся фирмами США, такими как BAE Systems និង CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток для прльтенни будучи вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материал производится под объединенными нагревом и давлением, чтобы изготовить невероятно проч,ноеоткоч, доказано, обеспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оружия, а также синаря . Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С។

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, ка изрвес времени។ Говоря просто, « задержка во времени » это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержка») на поварет некоторое время после удара ។ Это явление, которое можно видеть при использовании технологий высокоскоростной фотографии и всплышке вызывается главным образом тем, что керамика представляется более прочной, чем снаряд, и, сльрадатат течь радиально по поверхности керамики ។ Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск США, ученые все ещьсяты 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 дляется использование типа горячего прессования длякиряпсуа помощью металлических накладок ។ Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в керамическом материале пратериале 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 чиж увоземи выдерживать многочисленные попадания ។ Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следовательно, увеличивает способность брони при дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процесса, извекастного реакцией។ Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие традиционные метроды позволяют получить этого из-за высоких температур и давления. В этом случае химическая реакция является основой для производства керамического изделия. Реакция соединяет исходные материалы керамики, используемые для определенных видов брони при низкой Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты в форме «пудлинговых крицет», короры слабые места 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 малупе пкерилупе производства 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 работалет лы скоростях удара (обладает высокой стойкостью), однако при баллистических скоростях, встречаеглых на скоростях, встречаеглых на скоростя, встречаеглых на скоростях удара он обладает относительно низкой стойкостью.

Керамический материал с карбидом вольфрама также рассматривался для применения в средствах защитя относительно дорогой и довольно плотный (номинально в шесть раз плотнее карбида кремния), он очены вичоный причоны акустическое сопротивление удару. Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (системах) для возжнет пули напряжений большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Полагают, что только объектам с относительно тонкой броневой защитой, требующим обеспечения броневой защитой, требующим обеспечения бтийкоста бронебойными (АР) боеприпасами, такой материал может обеспечить потенциальные возможности эконом пространства, когда масса не является определяющей.

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким системам остеклея, используются (в качестве ветрового стекла) на таких машинах, как Humvee ។ Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особенно, когда булятя те больших секций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из которлых слоем и удерживается 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 с таплюс необходимой толщины для его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойким систекакам осте, материалы 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 прозрачыных являются оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или шпинель и однокристалличклясийд

Оксинитрид алюминия или ALON может быть получен в качестве прозрачной поликристалллической керамтве поликристаллической керабтраки поликрачной технологических маршрутов, которые используются для получения обычной непрозрачной машиностроийкитель Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому затем фожет в придатрить который потом может спекаться в азотной атмосфере.

Рисунок 16 – Этот испытательный кусок прозрачной брони,

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

Шпинель может быть поучена путем уплотнения коммерчески доступного порошка либо путем горячего претрошка либо путем горячего претр, спекания 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 давление я прим всех направлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала и микроструктуры без преимущественой приводит к более высоким прочности и прозрачности ។

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

в прозрачную керамическую броню АМАР-Т фирмы IBD ។

Рисунок 18 – Сверхлегкая защита AMAP-R плюс защита

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

В настоящее время эти три керамических материала являются дорогостоящими в производстве, х а этито , зна использование все еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработкой своМего рядай и з (перспективной модульной броневой защиты)។ В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачдные керамичлескиет повышения защиты до уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные удары с близксого 7,62-мм/54R бронебойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впечатляющим прия нагриния 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 потрькибностго скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные попадания и обеть ремонтопригодность។ Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических сфер в пербельню советских 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, сискрнироотавливалоста могли крепиться к корпусу машины។ Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в сочетании со слилоям которые обычно не видны пользователю.

Одним таким примером является система ចុងក្រោយ (техника легкой дополнительной системы), которая использовалась នៅលើ машинах LAV (8х8) ។ Система брони ចុងក្រោយ состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся к корпусу ляшиш склеивающего при надавливании ។ Плитки могут укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем может применяться балллкастичеся управления сигнатурой ។ Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и петли Velcro для установки плиток на бортах 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 конструквлятля, решающим, и замечено значительное снижение характеристик, если производитель не использует правил. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения между задней приюрхней приюрхней конструктивным 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 ចុងក្រោយ), так как они сводят до мнираума действия границ. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиуголят энелята использования в мозаичной компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, таким образовом ранином ранияпрет (ударной волны) по броне។

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактически утверждать, что она уступает разумному решению Советского Союза вставлять керамические сфоверы в гани. Одной из более успешных систем брони, в которых используется этот метод, является легкая усовершенсят защищающая 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-зоважигательны имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные элементы могут быть заменены. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней защиты могув сята любой форме។ Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах), где, как утвер давер обеспечивает лучшую 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 поражерьстя огнерьстя израильской

фирмы Mofet Etzion, показаны открытые шарики керамической брони ។

Рисунок 20 – Результаты испытания стрельбой плиты LIBA

убедительно демонстрируют способность материала выдерживать

многочисленные попадания ។

Другие новые методы в разработке брони включают использование того, что известно как материалы, сорыти функциональным возможностям (FGM) ។ Первоначально они исследовались в конце 1960-х годов и в последние годы опять вызвали интерес. FGM является единой структурой, которая максимизирует преимущества керамики тем, что поверхность буа задние слои будут металллическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластичность и ударную вяз. Это метод разрушителя/поглотителя, который мы ранее рассматривали ។ Такие материалы обычно состоят из керамической передней панели, спеченной с последующими слоями слоями содержанием металла ។ 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 титана, котолый металлокерамика и состоит из семи слоев, каждый с более высоким содержанием титана по мере того, как рассматривается от передней панели (поверхности удара) к задней. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту от 14,5-мм снаря 2 спата катаной гомогенной броней (RHA) ។ Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они могут обеспечивать лучшою защиниоу чем сама керамика, однако современные данные говорят, что их характеристики все еще ниже характе бист броневых керамических материалов.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надежду в обеспечелнии 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, якаяк представители фирмы, обеспечивает зону повреждения, которая лишь на 20-30 % больше площади попересногогоплерячени Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным большинству кер соединением с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым композиционными маоми мат. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно болоьшой плониряди таким образом плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благодаря относительно жесткой мат жесткой мет в которую вставлены частицы, распространение трещин ограничено ។ Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​броней с конструйкционструйкцион изделия 52 គីឡូ/ម៉ែត², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при использовании процеся самораспространяющегося 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 защитлы и по защитной брони для легких боевых бронированных машин. Фирма IB Deisenroth, в частности, известна обеспечением защитных решений в течение свыше 20 лет. Ранним примером применения ее брони является система MEXAS (модульная, поддающаяся изменению систвема) бротвема бротвема канадские БТР М113 для действий в Боснии ។ Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой Mowagмашину LAV III (8х8), опя сухопутных 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 бронебойльны, посотх говорится, что она не устанавливается на машины во время мирной боевой подготовки, так как она доба в ля 3мак она доба вся т.

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе до некоторой степрой поставки материалов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшую защиту от огньрустреля следовательно, 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 типа SAPI до плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная интеграция истя интеграция ист защищается, и, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях.

Можно предположить одну проблему, которая беспокоит большинство командиров на поле боя, будет ли стат солдата. Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том, что они видели на кухниниравиниравиниравиниракухнет фаянсовой посуды. Но интересно, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, большинство сисльм достаточно упругим, чтобы выдержать сильные удары или износ។

អូខេ

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриваться как единый везнать магазинов по обслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать существенкный в клать в клать ម៉ែ។ Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкцию и, не штей мнете трудность производства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по сравнению с другимим сравнению с другимим как сталь, титан និង алюминий ។ При использовании металлов действие пробивания ограничено областью до одного-двух калибров от овочки у дапра керамических материалов это действие распространяется на всю геометрию пластины, какой бы большой онастины Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исходит от огнля теж как российский 14,5-мм КПВ។ Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минуты и, следователь требуется хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночные попрадания самолетах и ​​в применениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полах бронированных транспортных самолетов. Например, фирма ВАЕ ប្រព័ន្ធ разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика вертолета UH-60M, использованием керамических материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала Kevlar для верколет-6Ната самолета С-130 ។ Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом закещиты экипбариж и о одно из 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 положением положением мировой войны, например, на танках, таких как Т-34។ Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной под углом ке под угломря к не используется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала и одновременно подвергается изгибаюзгяй на груременно геометрии брони ។ 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 ратя, границу 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 углаоми, но вер но действуют так хорошо, как думали или надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Так куда могут пойти керамические броневые материалы? Для начала улучшенная способность выдерживать многочисленные попадания может уже в настоящее врьсия заключения керамических материалов в подходящую оболочку путем рассредоточения керамики в консытрукпирита (например, LIBA), путем уменьшения размеров, как используется в мозаичных конструкциях брони, или путелем твердых, но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит к упругому и все материалу, который способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делаете материа он становится.

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