УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность в более легких a меньших пои габхр бронированных системах. Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче и меньше по габаритам благодда повышеннкович повышеннковим стратегической мобильности. Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным материалом, факторая является очень прочным материалом, факторая является более высокими характеристиками по сравнению с имеющимися самыми прочными сталями. Это полезное свойство может быть использовано для брони, в которой снд (пуля) или кумулятивная стритраюю сжимающую нагрузку на материал.

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие fir границей, где основная угроза предстанавлет распространением тяжелых пулеметов (НMG) oder выстреливаемых с упором в плечо противотанковых средств тип. Эту проблему часто усугубляют политические an (oder) оперативные требования, выполнение которых требуеты использования легких боевых бронированных машин, в основном колесных, которые по своей конструкциг 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 лучшую защости при одновременном сведении до минимума ее полной массы.

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите личного состава, 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) an двух носимых керахмич, 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 улумшенным также расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрывающими плечи. Для этой цели были использованы пластины SAPI an ESBI, которые обеспечивают лучшую защиту от винхтовочны начальной скоростью. Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании керамических материалов.

Рисунок 1 – Эта керамическая пластина SAPI, часть

бронежилета, спасла жизнь своему владельцу в Ираке.

Рисунок 2 – Новый бронежилет, обеспечивающий защиту уровня 4,

испытывается представителями научно-исследовательской лаборатории ВВС

op авиационной базе Wright-Patterson, шт. Огайо. Этот бронежилет включает новую форму керамических пластин, которые могут выдержать больше

ударов пулями, чем современные пластины, кроме того,

он имеет защитные устройства для бицепсов и ребер.

Рисунок 3 - Пластины, вставляемые в бронежилет,

находятся в массовом производстве фирмой Ceradyne.

Основные соображения по керамической броне

Большинство людей ассоциируют слово «керамика» mat глиняной oder фаянсовой посудой, которую они исп, которую они исп. кафелем, используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эти материална сталичи. материалов, которые применяются в настоящее время в боевых бронированных машинах.

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» a фактически современная машиностроительная керамика, посдобин базе глины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем fir использования в качестве брони, которую, которую находим дома, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами a фактически при сжатии они моготьн боче чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется fir брони, в которой снаряд oder кумулятивная струя прилагают снажимаю материал. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они слабы на растяжение и, следовательно, они способны выдерживать только очень маленькие количестмва дини разрушения), как показывает Таблица 1. Это объясняется наличием в структуре очень маленьких трещих, трещих, подвергаются локализованным силам растяжения, являются источником катастрофического разрушения. Dëst ass eng Aart a Weis, e Cotorym мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелки op 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 конструсийбин. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего рони ослабление его. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снергия на оскелкиви энергию получающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкции. Другие элементы в многослойной конструкции будут действовать как «поглотители», zu есть они поютели энергию сндата за счет пластической деформации или расслаивания, таким образом превращая еее в болегиэн такую ​​как теплота.

Рисунок 4 - Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

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

Начало первого исследования в области типов брони, облицованной керамикой, может быть отнесено компериосной мировой войны, когда в 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз экспериментально наблюдал, что 0,0625й эмали, нанесенной на подвергающуюся удару сторону стальной цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относительно недавнимоспим защитных свойств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужащими США во времная ском. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов. Zum Beispill, am Joer 1965, huet UH-1 HUEY gebaut, ausserhalb vun der Komplexitéit vun der Europäescher Unioun (Haus) бронированных сиденьях пилота a второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боков a сзади бласгод облицовки из карбида бора и основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в броне (a похопрошин). Он имеет примерно 30% от массы стали того же объема и в то же время величину твердости, кораторачный 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.)

an MH-60 BLACKHAWK (Firma Ceradyne Inc.).

Конфликт, конечно, дал подъем новым идеям, а необходимость защитить экипажи вертолетов привелш исследованиям. Именно эта работа, выполненная учеными США в 1960-e годы, создала базу fir совершенствования в насторемащее керамической брони.

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической брони, полезомно рассми счет которых система на базе керамики способна разрушать снаряды. Ранняя работа М. Л. Уилкинза и его коллег из лабораторий США создала основу fir понимания того, что фактически происходит стрелкового оружия наносит удар по цели с керамическим покрытием.

В момент удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику a вдоль сердечника пули. Волны в обоих этих материалах разрушаются, fir керамики это становится проблемой, когда волна стайся поверхностью раздела или на самом деле со связующим слоем между керамикой и ее защитным слоем. Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использовании полимерного связиающо по своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное отражение, котрамики материал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полимериный 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, чтольши в, 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. Wéi Dir kënnt, керамика очень твердая an эта высокая твердость обеспечивает сопротивление пробивание. 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 интействует на интенхсивнок волны, воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой интезенсивни ультразвуковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические материалы, кажется, способностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколки в ограниченном и мащенном и мащень струи районе. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, является относительно бессительно свою форму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (zum есть стекло, которое находится в окнах жилковх довя) эффективным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении массы на массив, сталью. Следовательно, потребуется довольно большая толщина стекла fir обеспечения достаточной защиты. Оконное стекло толщиной 3 мм не устоит против струи гранаты РПГ-7!!

Однако интересная концепция была предложена на 13-ом европейском симпозиуме по боевым бронированным мамовим (мавинированным мавиним) университетом Cranfield University в военной академии Великобритании (30. Abrëll-2. Mee 2008). Во время этого симпозиума профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) оболсужода создания прозрачной взрывной реактивной реактивной брони (ERA) используется стекло. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов РВХ, можно было боло произ прозрачную систему ERA. Однако, как подчеркнул профессор Хелд, эта система будет очень тяжелой, так как задняя плитевной (основной) должна быть очень толстой a достаточно жесткой, так чтобы она не воздействовала на сидящего зана неэког, детонирует взрывчатое вещество взрывной защиты. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150-200 мм по сравнению с 10- 20 мм переведнию плиты.

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесении удара при болокее высях поражающих элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность керамики, в сэтчон увеличивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони. По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струе или снду все трукудю преграду. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке самоформируюхихися элементов типа «ударного ядра» (EFP). Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание благод использованию их повстанцамию в Имикею значительные запасы противотанковых мин советской эпохи, an которых используются элементы EFP. Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, например, низкоуглеродистой стали или металов. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент состоит в этом случае из деформированного эффективного благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал из-за его использования телефонах). Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значительное противодействие сиFP. Одним из примеров керамической брони для защиты от EFP является плита, устанавливаемая op некоторых машидна защиты от MIN.

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek

для применения в броне машин.

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

an Ceradyne, отличается большим использованием керамической брони для

обеспечения защиты от зарядов типа «ударное ядро».

Керамические материалы для применений на поле боя

Aluminiumoxid

An 1980-E годы в большинстве систем защиты на основе керамики, которые использовались на полеболе, уполся алюминия, известный иначе как глинозем (Aluminiumoxid). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве an даже довольно тонкие элементы защиты на его пули стрелкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил в 1995 году С. Дж. Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd. по сравнению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая характеристельстики дополнительных затратах. Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение fir относительно небольшого улучшения балликстихскический. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) может быть зами, требуется минимальная масса, например, в самолетных oder 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 также в системах машин. В Великобритании первая система защиты fir личного состава массового производства, в которой использоваски, в которой использова была введена в Северной Ирландии. Базовая мягкая система защиты, известная как боевая личная броня (СВА), является составной a состоит и состоит из найлонового a полиамидного волокна, которому могут добавляться 1-kg плиты из композиционовогом волокном, 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.

Karbid Bora

Несмотря на экономическую эффективность и способность оксида алюминия остановить большинство пикуль относительно хорошей эффективности по массе, свой путь на рынок керамической брони нашли другемие керамической брони нашли другемие керамической брони. Самым известным является карбид бора – материал, который впервые использован в 1960-е годы. Он невероятно твердый, но также невероятно дорогой a поэтому он используется только в самых эслстов, которых желательно компенсировать несколько грамм массы броневой структуры, например, как в сиденасировать которых Другой пример использования карбида бора был в производстве системы усиленной личной защиты (ЕВА). Опять была необходима минимальная масса fir относительно высокой защиты. Она была введена британскими сухопутными войсками fir обеспечения защиты vun 12,7-mm пуль со стальным сердим себе комплект "тупой травмы". Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, keng передача импульса удара вызывает большию опоры, ведущую к ушибам, серьезным травмам основных органов и даже смерти.

Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc. 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, an его невероятно низкой плотности, потенциальный недостаток. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать так хорошо, капри пробивании высокоскоростными пулями с плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалом, когдасон полагают удару, вызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры есть основание предпи особых сндов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора действуют также хорошо, пкарбида алюминия. Это несмотря на бólшую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокном, происходиш промежутков». Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, чтол 50% пробьют цель). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания цели неповрежсдены цели разрушенным снарядом на более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, что воздействие 5 роскольствие при композиционный материал, облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в процессе бора. Тем не менее, вывод из этих результатов означает, что толщина плиты из карбида бора должна больжна больщина боче ожидали, чтобы защищать от этих плотных сердечников сндов с высокой скоростью. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамическим для материалип стальных бронебойных снарядов.

Рисунок 13 - Рентгеновский снимок, показывающий временные данные

воздействия 7,62-мм сердечника пули АРМ2 на карбид бора. Charakteristiken:

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

Karbid Kremnia

В последние годы другие керамические материалы также показали значительную перспективу в обеспектичение огнестрельного оружия, но один из них не оказался более эффективным, чем подверженные горицесму карбида кремния, которые производятся фирмами США, такими как BAE Systems a CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток fir примению с ц, вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материал производится под объединенными нагревом an давлением, чтобы изготовить невероятно прочно, как доказано, обеспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оружия, а такжеда. Wann d'Temperatur op 2000 ° C erhëtzt gëtt.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, известание времени. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержоки») некоторое время после удара. Это явление, которое можно видеть при использовании технологий высокоскоростной фотографии a вспользовании вызывается главным образом тем, что керамика представляется более прочной, чем снд, и, следнаовательно, следнаовательно радиально по поверхности керамики. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск США, ученые всесещ разъяснить 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 fir капсуля помощью металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в керамическом матперис теплового рассогласования металлических a керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими накладками и увелич выдерживать многочисленные попадания. Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме an, следовательно, увеличиваситесит брони при дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процесса, известиного реакцией. Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие традиционные метобные позволяют получить этого из-за высоких температур a давления. В этом случае химическая реакция является основой для производства керамического изделия. Реакция соединяет исходные материалы керамики, используемые fir определенных видов брони при низкой. Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты в FORM "пудлинговых криц", комоторые слабые места в керамике. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - относительной реакцией они принимают вид кремния - относительной.

Рисунок 14 - Микроскопическая структура (сверху вниз): связанного

реакцией карбида кремния, спеченного карбида кремния a карбида бора.

Рисунок 15 - Новая гусеничная боевая машина PUMA является одной из

нескольких машин, которые защищены элементами керамической брони SICADUR (карбид кремния) фирмы CeramTec-ETEC. Эта машина

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиционные материалы

Другие керамические материалы, например, нитрид кремния an нитрид алюминия показали относительно малуслек производства керамической брони.

Имеются сообщения, что нитрид алюминия был принят на некоторых бронированных машинах, однако ихне. Нитрид алюминия является странным материалом, эта странность заключается в том, что он работает пучн скоростях удара (обладает высокой стойкостью), однако при баллистических скоростях, встречаемых на сегодня, обладает относительно низкой стойкостью.

Керамический материал с карбидом вольфрама также рассматривался fir примения в средствах защиты и, хотян дорогой и довольно плотный (номинально в шесть раз плотнее карбида кремния), он очень прочный и вызывосает сопротивление удару. Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (системах) fir возибуных напряжений большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Полагают, что только объектам с относительно тонкой броневой защитой, требующим обеспечения бронебойными (АР) боеприпасами, такой материал может обеспечить потенциальные возможности экоставноми, когда масса не является определяющей.

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким системам остекления, косторы качестве ветрового стекла) op таких машинах, как Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особенно, когда они требя больших секций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из котомелих и удерживается поликарбонатным слоем. Dësen Typ System ass méiglech bis 230 kg/m²при толщине 100 мм для обеспечения защиты уровня 3 по стандарту STANAG Level 3 (op 7,62-mm пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser an толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюс стальные толщины для его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойким системам остекления, таманчивую 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. являются оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или шпинель an однокристалалический (Säit).

Оксинитрид алюминия или ALON может быть получен в качестве прозрачной поликристаллической керабрамики путет технологических маршрутов, которые используются fir получения обычной непрозрачной машиностроительной. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому затем может паридави потом может спекаться в азотной атмосфере.

Рисунок 16 - Этот испытательный кусок прозрачной брони,

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

Шпинель может быть поучена путем уплотнения коммерчески доступного порошка либо путем горячего прессп спекания без давления. Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изостатическое прессрабание. Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа a нагрева. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, что давление пикримя всех направлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются большая однородность материала a микроструктуры без преимущественной ориптич 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, a этох, знач использование все еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработкой своего ряда издесдек модульной броневой защиты). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачные керамические материалы для материалы уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные удары с близкя 7,62-mm/54R бронебойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впечатляющинал прозрачной удара 14,5-мм/114 пулей В32 с расстояния 200 м при скорости 911 м/с.

Nei Weeër

В отличие от средств защиты для личного состава (бронежилет) броня машин не ограничивается потребного потребно; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные попадания иобеспь ремонтопригодность. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических сфер в переднююю часть советских основных боевых танков fir обеспечения отклонения a эрозии бронебойного снаряда. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 an Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплект, то есть, система, могли крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в сочетании со слаугими, которые обычно не видны пользователю.

Одним таким примером является система LESCHT op машинах LAV (8х8). Система брони LESCHT состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся к корпусу машины склеивающего при надавливании. Плитки могут укладываться (слоями) fir повышения уровня защиты, затем может применяться баллистиче управления сигнатурой. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки a петли Velcro fir устанхкич кепежные крюки 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 группы BAE Systems). Et ass eng Erhéijung vun der Steiererklärung a vun der Alliminéierung, déi op GFRP(Steklastiksystem)/Aluminium. Обнаружено, что этот тип соединения, который используется в производстве брони такой конструкцевии, явля решающим, a замечено значительное снижение характеристик, если производитель не использует правильный. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения между задней повихн конструктивным элементом, с которым она соединена. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея a производилась, она имела относительно. Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Zum Beispill, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они сводят до минимуль действия границ. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиугольний для шестиугольний для мозаичной компоновке. Этот особый элемент имееET выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, такимра образраних «повреждения» (ударной волны) по броне.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактический не утверждать, что она уступает разумному решению Советского Союза вставлять керамические сферы в башни. Одной из более успешных систем брони, в которых используется этот метод, является легканая усовершя, 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-зажигательн, () имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные элементы могут былте ипхми повреждения. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней защиты могул сочть любой форме. Следовательно, она может использоваться fir защиты личного состава (в бронежилетах), где, как унатвержет, 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 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, сортиру 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 будара, слои будут металлическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластичность a ударную вязкость. Это метод разрушителя/поглотителя, который мы ранее рассматривали. Такие материалы обычно состоят из керамической передней панели, спеченной с последующими слоямиши бó metall. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материалы являются смесью керамики a металла при значительной части керамики. Например, лаборатории сухопутных войск США провели эксперименты с моноборидом титана, который уплоклок и состоит из семи слоев, каждый с более высоким содержанием титана по мере того, как образец рассма 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-мам сном 32 с катаной гомогенной броней (RHA). Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они могут обеспечивать лучшую заги попаданий, чем сама керамика, однако современные данные говорят, что их характеристики все еще нирактерика обычных броневых керамических материалов.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надеженду вобиспич 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, которыю, кавет представители фирмы, обеспечивает зону повреждения, которая лишь op 20-30% méi площади поперечник. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным большинству керахич соединением с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым композиционнимим материалом. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снда по относительно большой площади повик, образом плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благода относительно жесткой металц которую вставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​броней с конструкцион Gréisst 52 kg/m²², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при использовании процессся самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (SHS).

Рисунок 21 – Броня Exote фирмы Exote Oy разбивает пробивающий

снаряд и исключает поражение. Удар дробится a распределяется

по большей конусообразной поверхности, которая эффективно

поглощает энергию снаряда.

Коммерческие варианты

В эти дни существует много вариантов керамических плиток fir приобретения систем личной защиты и поков защитной брони для легких боевых бронированных машин. Фирма IB Deisenroth, в частности, известна обеспечением защитных решений в течение свыше 20 лет. Ранним примером примения ее брони является система MEXAS (модульная, поддающаяся измению система система броне), канадские БТР М113 для действий в Боснии. Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой Mowagмашину LAV III (8х8), попятиск сухопутных войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снаружи меташихличн. Эта броня установлена ​​также на боевую машину Stryker США для обеспечения защиты от 14,5-мм бронебойных,х сообщениях говорится, что она не устанавливается на машины во время мирной боевой подготовки, такок машины 3 т.

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе до некотонстороич поставки материалов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее a обеспечивать лучшую защиту от огнегнего следовательно, эти типы керамики заманчивы fir создания брони. Однако спеченные керамические материалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc имеют длинную родословную в созроднии. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne a CoorsTek также производят большой ряд видов керамических материче типа SAPI до плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная интеграция ихо сихом, защищается, и, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях.

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

Otzenka

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриваться как единствангы по обслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать существенный вкладе машины. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкцению и, непь трудность производства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по сравнению с други такими как сталь, титан an алюминий. При использовании металлов действие пробивания ограничено областью zu одного-двух калибров от точики удара, керамических материалов это действие распространяется op всю геометрию пластины, какой бы большой ол н. Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исходит от хогня, таких как российский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту са минуты и, следовательс, следовательны требуется хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночные попападания, и в применениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полах бронированних транспортных самолетов. Например, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье fir летчика вертолета UH-60M, излизготов керамических материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала Kevlar fir вертолета АН-6, АН-6, С-130. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом защиты экипажас и одно из первых направлений в военном использовании – 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 машинах было общим полож мировой войны, например, на танках, таких как Т-34. Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной под углом к ​​посдне используется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала an одновременно подвергается изгибающей наглузкего брони. Керамический материал под острым углом также увеличивает толщину материала по линии прицеливаниа сновает. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит из точи ударат, ного разделения между керамикой a опорным слоем в направлении, перпендикулярном границе разделения. Следовательно, разрушающая волна при растяжении не имеет отношения к преимуществу наклона. Следует подчеркнуть, керамические материалы не все плохо действуют под острыми углами, но верно то, но верно то, так хорошо, как думали или надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Buduschée

Wéi kënnt Dir e mëttelméissege Material maachen? Для начала улучшенная способность выдерживать многочисленные попадания может уже в настоящее в настоящее времять заключения керамических материалов в подходящую оболочку путем рассредоточения керамики в констирукц (пример, LIBA), путем уменьшения размеров, как используется в мозаичных конструкциях брони, или путельз исов менее твердых, но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит к упругому и всев жарктеристиках который способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делаете материалов хрупким он становится.

Другие успехи могут быть сделаны в обработке сырья и, в частности, снижения стоимости керамических ме высокого уровня, таких как диборид титана, карбид кремния a прозрачные керамические материалы, рассмотры. Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать роль задержаки eee. Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможность соединять соединения 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.