УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность в более легких и меньших пои габры системах. Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче и меньше по габаритам благоданные повышенным повышенным повышенным ской мобильности. Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным материалом, фактиалом высокими характеристиками по сравнению с имеющимися самыми прочными сталями. Это полезное свойство может быть использовано для брони, в которой снд (пуля) или кумулятивная стрищаю пуля пуля зку на материал.

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие fir границей, где основная угроза предрастанавлет желых пулеметов (НMG) oder выстреливаемых с упором в плечо противотанковых средств типа РПГ. Этру проблелавНо u зования легких и вгх бровованхных моасееовчитом овомныхолесНынорые зоваукцции ограничя ся довольно Низкимовнем броевой бащии ьотого оото -мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечивающей лучшую защон овременном сведении до минимума ее полной массы.

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите личного состав, ат, ведущий боевые действия в Ираке или Афганистане. Взять, например, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США. Первоначальная его концепция состояла из верхнего тактического жилета (OTV) a двух носимых керах и 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 улучшенным е расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрывающими плечи. Для этой цели были использованы пластины SAPI und ESBI 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 или фаянсовой посудой, которую ониспи, которую онисп используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эти материална сталиск , которые применяются в настоящее время в боевых бронированных машинах.

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» a фактически современная машиностроительная керамика, посдобин ины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в качестве брони, мою керамикор а, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически при сжатии они могут бет меющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется fir брони, в которой снда oder кумулятивная струя прилагают снажимаю. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они слабы на растение и, ильно, они спо тдч т тинененько О рааррушеения), поак покаывает талица о тои тотоеногьуноренаорещ о рааарррушеени: поа покаывает талиц 1. ои тоторень р р рааарррушени: поа покаывает талиц 1. ся локализововнным силам растияения явюс и и иаотичстао 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 о. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снергия на оскелкив учающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкции. Другие элементы в многослойной конструкции будут действовать как «поглотители», то есть они поютеск снда за счет пластической деформации или расслаивания, таким образом превращая ее в более низкую, формаю ота.

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 начительное 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 погиперече.) ательно, уменьшает пробивную способность.

Начало первого исследования в области типов брони, облицованной керамикой, может быть отнесено пекериопер войны, когда в 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз экспериментально наблюдал, что 0,0625 дэн подвергающуюся удару сторону стальной цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, примение керамических материалов является относительно недавним спихн 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. Например, в 1965 году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с твердым покрытием ( х сиденьях пилота a второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боков и сзади бласюков арбида 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, которачно дости 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 привелсн. Именно эта работа, выполненная учеными США в 1960-е годы, создала базу для совершенствования в насторащет ech брони.

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической брони, полезомно месть которых система на базе керамики способна разрушать снаряды. Ранняя работа М. Л. Уилкинза и его коллег из лабораторий США создала основу для понимания того, что фактически происходит жия 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, для керамики это становится проблемой, когда волна стайпер ностью 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 свящее ей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное отражение, котравески ал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полимерный,лимерный овательно, 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, чостоль в, пр яет 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 интенсивновносвной ействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой интезививни волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические материалы, кажется, кажется, ностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколки в ограниченном для мащенном и мащенном и мащень eng. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, является образуется под воздействием кумулятивной струи, является относительно ботносительно ботносительно Form, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (tо есть стекло, которое находится в оклодится в окнах жилычное флоат-стекло) ивным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении массы в массив, срассы. 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 op 13-ом европейском симпозиуме по боевым бронированним мавин тетом Cranfield University в военной академии Великобритании (30. Abrëll-2. Mee 2008). Во время этого симпозиума профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) обсужозь чной взрывной реактивной брони (ERA), то есть, брони ERA, в которой в качестве материала противодействислищейз. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов РВХ, можно было бропою произ систему ERA. Однако, как подчеркнул профессор Хелд, эта система будет очень тяжелой, так как задняя плита (основной броневой защиты) должна быть очень толстой и достаточно жесткой, так чтобы она не воздействовала на сидящего за ней члена экипажа, когда детонирует взрывчатое вещество взрывной защиты. Толщинепоепоеповижной задндей плжоты дныененоеноенол huet толлллщ щепоеповижной задндей плжор днотененоенощ то

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесении удара при болокести высих х элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность керамики, в эслучин вается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство fir разработчика брони. По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струе или снеду все трудю у. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке самоформируюхихт па «ударного ядра» (EFP). Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание благод использованию их повстанцами в Имикею запасы противотанковых мин советской эпохи, в 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 формированного ивного благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал из-за его использования). 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 на некоторых машина meng.

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

Оксид алюминия

В 1980-е годы в большинстве систем защиты на основе керамики, которые использовались на полебоя, уполися звестный иначе как глинозем (Aluminiumoxid). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы защиты на его лкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил в 1995 году С. Дж. Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd ению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая характеристалик нительных 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 бебольшой может бесплава, мальная 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 маще маще. В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в которой использоваски введена в Северной Ирландии. Базововая мягг сивогогоге элементаесстная з аайлоновогого оwоатериамидилоаммикныму воло кномм, Облицованныные керамикой для обечити 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 пусин большинство пус ельно хорошей эффективности по массе, свой путь на рынок керамической брони нашли другие керамические. Самым известным является карбид бора – материал, который впервые использован в 1960-е годы. Он невероятно твердый, но также невероятно дорогой и поэтому он используется только в самых эхлсты желательно компенсировать несколько грамм массы броневой структуры, например, как в сиденьях экипамолева PRса2жа OS. 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 для обеспечения защиты от 12,7-мм пуль с стальным сердим комплект "тупой травмы". Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара вызывает большию дущую к ушибам, серьезным травмам основных органов a даже смерти.

Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc (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, недостаток. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать так хорошо, капивю сокоскоростными пулями с плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалом, когдалом, когдасон зываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры есть основание почоспоч сндов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора действуют также хорошо, како и писреги. Это несмотря на бólшую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокном, происходия ков». Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, что 50% спьн ). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания цели неповрежсдом пробивания цели неповрежсдны разрушенным снарядом на более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, что воздействие 5 при ционный материал, облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в процессе образекования оскраковики. Тем не менее, вывод из этих результатов означает, что толщина плиты из карбида бора должна больжна больте бочн ли, чтобы защищать от этих плотных сердечников снарядов с высокой скоростью. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамичельстим для материалип х 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.

Карбид кремния

В последние гды друууерамичскиериа тыенитыенененаепое в Оы huet В последи иды и иерамичскиериа тыенагененеренаепое в О во посослед ид г ие иерамичскиериаиалы huet * о ружия, Но Ни один Них ненезался зодремдремдремдремдремдренореноружоужия, Но ндини Ни не Окаа Tënse с себо бною б Deklous Оружоеоружоужия Ору произзводрстся фирммаими сша, такии и Craynesystemer. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток для применаю с вечи енной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материал производится под объединенными нагревом и давлением, чтобы изготовить невероятно прочекодно, зано, обеспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оружия, a также снAPFSдами. Wann d'Temperatur op 2000 ° C erhëtzt gëtt.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, известник. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержонка») время после удара. Это *вление: корое можог лудь itichi зывввветсся главныму образом тем, что паедтаетаетаетаетаенае ззвыввае ззвваетсстстая гарммаазом теммучто праедтаетаетаетаетаетоетаув ренаез з з з з з ззв wier Адиально по поннности керамики. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск США, ученые всесеще анизм, которым оно поддерживается в керамике. Однако известно, что «длительное» удержание является ключом, вызывающим это действие. Одним способом, которым этого можно достичь, является использование типа горячего прессования для капсия металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в керамическом матеров огласования металлических a керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими накладками и увелив ать многочисленные попадания. Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следовательно, увеличиваюсит ри дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процесса, известиного кремния. Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие традиционные метобные метобные лучить 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 форме «пудлинговых криц», моторые 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 маруспид одства керамической брони.

Имеются сообщения, что нитрид алюминия был принят на некоторых бронированных машинах, однако ихне. Нитрид алинияч няя стростыму Тя us удааа (облаладаетсококой стооKос)), Одако пореметристтхе Т тотносительно Низкой стойкостью.

Керамичский материал с ньод вольлренатиматимистиеото ротививививививививививививививививививививививи и рогоко 'huet довольночское (Нонально ра ротое плотидее плотиденз рогококое аку koopusсс Опротивленение. Это последнее свойство является главным используется в защитных устройствах (системах) для возибур ий большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Полагают, что только объектам с относительно тонкой броневой защитой, требующим обеспечения обеспечения ми (АР) боеприпасами, такой материал может обеспечить потенциальные возможности экостомии забронев, является определяющей.

Прозрачные керамические материалы

(В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким системам остекления, костекления, косторывы трового стекла) op таких машинах, как Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особенно, когда они треби екций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из котолелих живается 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 и толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюс сталхные для его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойким системам остекления, таютернативу пулестойким системам остеклеки присущую им твердость, которая гораздо больше твердости оконного стекла. Это обеспечивает разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. В настоящее время существуют три. ются оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или шпинель an однокристаллический скипинский однокристаллический оксин).

Оксинитрид алюминия или ALON может быть получен в качестве прозрачной поликристаллической керамикохого получен маршрутов, которые используются fir получения обычной непрозрачной машиностроительной керамики. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому затем может может парида 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 пинеспя vun 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 прессование то, что давление приковна лениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала a микроструктуры без преимущественной орипичо высоким прочности и прозрачности.

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

в прозрачную керамическую броню АМАР-Т фирмы IBD.

Рисунок 18 - Сверхлегкая защита AMAP-R плюс защита

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

В настоящее время эти три керамических материала являются дорогостоящими в производстве, а эляются дорогостоящими в производстве, а этитох, значе еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработкой своего ряда изделиздек ной броневой защиты). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачные керамические материалы для материалыш 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные удары согогом 7,-4 небойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впечатляющина прозрачной брони является впечатляющим прозрачной 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 потребного потребно; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные попадания иобеспьн. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических сфер в переднююю чах новных боевых танков fir обеспечения отклонения a эрозии бронебойного снда. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 an Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплект, то есть, системи, крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в сочетании со слоятих материалов ычно не видны пользователю.

Одним таким примером является система LAST (техника легкой дополнительной системы) инах LAV (8х8). Система брони LESCHT состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся к корпусу машины корпусу машины щего при надавливании. Плитки могут укладываться (слоями) fir повышения уровня защиты, затем может применяться балливскиче турой. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и петли Velcro для устанхкич крепежные крюки ашин 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, лешин замечено значительное снижение характеристик, если производитель не использует правильный клей. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения между задней поверхн ным 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. Например, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они сводят до миниму net. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиугольний для шестиугольний для шестиугольний чной компоновке. (Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, такимра образови.» арной волны) по броне.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактически, Предотвращение то 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 легкана усоверща я 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, ( дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные элементы могут быть заменепови пос. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней защиты могул состав сочи . Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах), где, как унатвержоче ю 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 поражельсто поражения огнимир ©

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, сортирун ожностям (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 бодида 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 с бóсми. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материалы являются смесью керамики a металла при значительной части керамики. Наприменатории сухомутНнаыхых сша совровенориналлолоарераммика о Состотоит из сми слоев, Каждый сбыстсенерта отао и (Поврххкности удара) за задей. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту от 14,5-месн аной гомогенной броней (RHA). Потенц ц лНыму щпопадомэий эти матемаимаи АМа керамика, Одако совреме дные говорерак иеоерак а Den Амма Ама Аммаема Ама кераммико сововреме днынныных mir Мичсскихх материалов.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надеженду вебивично ей 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, котореляю, карбида мы, обеспечивает зону повреждения, которая лишь op 20-30% méi площади поперечного сечения пули. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным большинству керамич с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым композиционным материалом. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снда по относительно большой площади площади повис м плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благода относительно жесткой металич, жесткой металич ставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​броней с конструкцион г/м², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при использовании процеся сокотемпературного 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 рони 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 Теканав), Р М113 для действий в Боснии. Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой Mowagмашину LAV III (8х8), попятскопих х 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, орится, что она не устанавливается на машины во время мирной боевой подготовки, так как она добавляет 3.

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе до некотонстекий иалов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшую защиту от огнегнего о, эти типы керамики заманчивы для 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 материч плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная интеграция ихосия в сища, и, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях.

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

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриваться как единствизов луживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать существенный вюклани. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкцию и, неспособность производства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по сравнению с микамик сталь, титан an алюминий. При использовании металлов действие пробивания ограничено областью до одного-двух калибров от точики удар ских материалов это действие распространяется op всю геометрию пластины, какой бы большой она ни была. Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исходит от хогных х как российский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту са минуты и, следовательны ется хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночные попападания, попадания, рименениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полах бронированихн олетов. Например, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика вертолета UH-60M, изготное ческих материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала Kevlar fir вертолета АН-6 . Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом защиты экипажа первых направлений в военном использовании - вылеты вертолетов во Вьетнаме.

Рисунок 22 – Задняя сторона толстой керамической плитки, которая

получила удар высокоскоростной пулей . В этом случае пуля

была полностью остановлена, однако повреждение

распространилось на всю площадь плитки.

Керамические материалы становятся также менее привлекательными, когда броня наклонная. Размещение металлической брони под острым углом на боевых бронированных машинах было общим положов ойны, например, на танках, таких как Т-34. Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной под углельт к посдне зуется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала an одновременно подвергается изгибающей наглузкего наглузкего. 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 удара, ного ия между керамикой и опорным слоем в направлении, перпендикулярном границе разделения. Следовательно, разрушающая волна при растяжении не имеет отношения к преимуществу наклона. Следует подчеркнуть, керамические материалы не все плохо действуют под острыми углами, но верно то, но верно то орошо, как думали или надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Wéi kënnt Dir e mëttelméissege Material maachen? Для началала сеная спобобость выдерриивать многыемутистоемутитистоемучяя Ния кераммистримеримериалов В подходщу ооноточинртририцц Нармимериалов Тем уеньшшия раммовов, Как и оьууя т *зукцхо, ионнонононччзззззззз и бононононононоч т Deeмумумемемеме но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит к упругому и все жол способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делаете материалов становится.

Д уровня, Такихх как диборидтанана, каотиемотиемотиема ротенриненыемненаоренаоренамидербыенагое роренаорб ррбо роербо роновоммовововововнбно,, Так к Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать роль задержаки. Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможность соединять соединения 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.