УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Џ. Хејзелл

Во настоящее время существует непрерывно возрастающая потребасть в более легких и меньших по габаритам боевых бронированных системах. Ожидается, што боевые бронированные машини ќе биде лесно и помалку по габаритам Тоа може да биде современа броневая керамика, которая является очень прочным материјал, всушност она што обладает значительно более высокими характеристиками по сравнению со имеющимымымями самыми. Это полезное свойство може да быть использовано для брони, в которой снаряд (пуля) или кумулятивная струя прилагают сжимающую нагрузку на материјал.

Западные вооруженны силы увеличивают свое присутствие за границей, где основная угроза представлена ​​значительным распространением тяжелых пулеметов (НМГ) или выстреливаемых со упором во плечо противотанковых. Эту проблему часто усугубляют политические и (или) оперативни потреби, выполнение которых требует главным образом употребувајх боевых бронированных машин, во основните колективни групи, конструкции ким уровнем броневой защиты от огнестрельного оружия (обично од 7,62 -мм оружия). В связи с таким положением возникает потреба од производствен брони, обеспечивающей лучшую защиту личного состава при одновременном сведени до минимума ее полной массы.

Хорошая защита в сочетании со малой массой играет важную роль во собственной защите лична состава, обще знает любой солдат, ведущий боевые действия во Ираке или Афганистане. Взять, на пример, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск САД. Первоначальная его концепция состояла од верхнего тактического жилета (OTV) и двух носимых керамических вставок, спереди и зади защищающих солдата от поражения стрелковым оружиемСА (ОТВ). Однако из-за серии смертельных случаев во Ираке и Афганистане во IBA был внесен ряд дополнений. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осуществленная улучшенными боковыми вставками, а также расширенная защита сè дополнительными приспособи. Для этой цели были использованы пластины SAPI и ESBI, кои се обеспечиваат лучшую защиту од винтовочных пуль со высокой начальной скоростью. Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании керамических материјали.

Рисунок 1 – Эта керамическая пластина SAPI, часть

бронежилета, спасла жизнь своему владельцу во Ираке.

Рисунок 2 – Нов бронежилет, обеспечивающий защиту уровня 4,

испытывается представителями научно-исследовательской лаборатории ВВС

на авиационной базе Рајт-Патерсон, шт. Огајо. Этот бронежилет включает нова форма керамических пластин, которые могут выдержать повеќе

ударов пулями, чем современные пластины, кроме тоа,

он имеет защитные устројства для бицепсов и ребер.

Рисунок 3 – Пластины, вставляемые во бронежилет,

находятся в массовом производстве фирмой Ceradyne.

Основные соображения по керамической броне

Большинство людей ассоциируют зборот «керамика» со глиняной или фаянсовой посудой, которую они используют дома, или кафелем, используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материјали использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако ети материјали стали началом керамических материјали, которые применяются в настоящее время во боевых бронированных.

Слово «керамика» означува «обожженные вещи» и фактички современная машиностроительная керамика, подобно свои двојникам на базе глины, требует за свое производство значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в качестве брони, и керамикой, которую мы находим дома, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материјали и фактички при сжатии они можат да бидат быть значительно прочнее, чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струя прилагают сжимающую нагрузку на материјал. Керамики, конечно, имејут «Ахиллесову пяту». Они слабы на растење и, следовательно, они способны выдерживать только очень маленькие количества деформации (удлинение до разрушения), како показывает Таблица 1 тся локализованным силам растяжения, являются источником катастрофического разрушения. Это тип разрушения, со которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденой тарелки на пол кухни. Следовательно, их использование в системах брони мора да тщательно обдумываться.

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

Керамики в броневом примененииют в значительной работни степени како овие елементи устројства разрыва в конструкции многуслойной брони. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего снаряда или быстрое ослабление его. Други зборови, кинетическая енергия снаряда рассеивается броневым материјал разбивая снаряд на осколки и перенацеливая енергию получающихся в результате осколков во сторону од инструкции конструкции. Други елементи во повеќеслојните конструкции будут действовать како „поглотители“, тоа е она што е постигање на кинетическую енергетскиот снаряда за счеть пластически деформации или расслаивания, таким образом енергетски превращают .

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» и «поглощения» кинетической енергии подлетающего средства угрозы. Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47. Примерно 6 мм подходящей керамики, связанной со полиамидной тыловой стороной, такой како кевлар, было бы достаточно, чтобы вызвать значительное разрушение сердечника пули. Разбивание сердечника связано также со радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытается пробить систему. Тоа уменьшает плотность кинетической енергии снаряда (кинетическая енергија, посебна на площадь поперечного сечения снаряда) и, следовательно, уменува пробивную способность.

Начало первого исследования во областите брони, облицованной керамикой, може да биде отнесено к периоду како различно после првиот светски войны, кога во 1918 година мајор Невилл Монроу Хопкинз экспериментално, и, нанесенной на подвергающуюся удару сторону стальной цели, увеличивало ее защитные можности. Несмотря на ова ранее открытие, применение керамических материјали является относительно недавним способом повышения защитных свойств во таа земја, како Великобританија. Однако овој начин нашол широко искористување во Советском Союзе и военслужащими США во время вьетнамской войны. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов. На пример, во 1965 година од вертолетот UH-1 HUEY был оснажен комплектом композитной брони со твердым покрытием (HFC), используемым во бронированных сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечени за 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, со боков и сзади Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в броне (и по хорошей причине). На пример, 30 % од масовното жестоко объема и во тоа што е время величину вердости, коешто не е повеќе од шест пати повеќе од катаној 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, во котором используется

карбид бора жесткого прессования (фирмы Simula Inc.)

и MH-60 BLACKHAWK (фирма Ceradyne Inc.).

Конфликтот, конечно, дал подъем нов идеям, а необходимость защитить экипажи вертолетов привела к обширен исследованиям. Именно оваа работа, выполненная учеными САД во 1960-е годы, создала базу для совершенствования в настоящее время характеристик керамической брони.

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прегледајте чем углубиться во изучување современных успехов во технологиите керамической брони, полезно рассмотреть механизмы, за счет которых система на базе керамики способна разрушат снаряды. Ранняя работа М. Л. Уилкинза и его коллег од лаборатории США создала основен для понимания тоа, што фактички происходит, когда пуля стрелкового оружия наносит удар по цел со керамическим покрытием.

Во моментот удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику и вдоль сердечника пули. Волны в обоих етих материјали разрушат, за керамики ето становится проблемой, когда волна сталкивается со периферийной поверхностью раздела или на само деле со связующим е слем зам и керамико. Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использовании полимерного связующего материјали, коишто по своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материјали происходит сильное эластичное отражение, которое разбивает керамический материјал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как монию» полимерный связующий материјал и, следовательно, отсоединяет керамическую плитку од ее опоры. Однако в это время материјал под средством пробивания сжимается; конические трещины исходат од местата удара и тоа они даваат к образованию конуса во материјалите, што в большинстве случаев, распространяет нагрузку од пули по более широкой площади поверхрисност (см.).

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

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

Голубые области показывают неупругую деформацию; можеш да видиш,

что пластическая деформация задней плиты происходит како раз

под образуемым нагрузочным конусом керамики.

Это первое преимущество, которое обеспечивается керамикой. Как уже упоминалось, керамика очень твердая и эта высокая твердость обеспечивает сопротивление пробиванию. Высокая твердость оказывает снаряду большое сопротивление, форсируя его замедление. Дополнительные преимущества достигаются высокой жесткостью этих материјали. Машиностроительная керамика обычно во два раза жестче стали; жесткость увеличивает свойство, называемое акустическим сопротивлением, которое воздејствует на интенсивность сверхзвуковой волны, воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Тоа очень важно, како керамика со высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой интензивно воздействия ультразвуковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растење.

Против кумулативните струи, таквите како образовните гранати РПГ-7, керамичките материјали, кажуваат, објавуваат магична способност против пробивањето. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материјали. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она што разбивается на очень мелкие осколки во ограниченном для материјали проникающей струи районе. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, является относительно бесформенной и струя теряет свою форма, когда она стремится пройти через овој материјал. Интересно, обнаружено, што обычное флоат-стекло (тоа е есть стекло, которое находится во окнах жилых домов) также является еффективным во качестве броневого материјалите против кумулятивных. Однако следует подчеркнуть, што е тоа высокие показатели проявляются при соотношении массы на массу, если сравнивать со сталью. Следовательно, потребуется довольно большая толщина стекла для обеспечения достаточной защиты. Оконное стекло толщиной 3 мм не устоит против струи гранаты РПГ-7!!

Однако интересна концепција была предложена на 13-ом европејском симпозиум по боевым бронированным машина (AFV), проводимом универзитетски универзитет Кранфилд во воената академија Великобритани (30 април 2008 г.). Во время этого симпозиума профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) обсуждал можностность создания прозрачной реактивной брони (ERA), то есть, брони взрывной реактивной брони (ERA), то есть, брони взрывной реактивной брони ьзуется стекло. Ако не можете да го направите ова. Однако, како подчеркнул професор Хелд, оваа система ќе биде очень тяжелой, так како задняя плита (основно броневой защиты) экипажа, когда детонирует взрывчатое вещество взрывной защиты. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 мм передней противодействующей плиты.

Керамические материјали обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесении удара при более высоких скоростях поражающих элементов. Тоа е особено полезно свойство при воздействии кумулјативной струи, так како прочность керамики, в этом случае, значительно увеличивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони. Помере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струе или снаряду все труднее пробивать такую ​​преграду. Именно етот механизм упрочненија работи на материјалите особено ценными во остановке самоформирующихся поражающих елементи на типот «ударного јадра» (EFP). Недавно внимание на базе EFP привлекли сервно внимание Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, на пример, низкоуглеродистой стали или меди. Получающийся во резултат на подрыва поражающий овој елемент се состои во овој елемент од деформирачката куска металла, очень ефективна благодарност наскоро, однако овие елементи на относительно мягки. Во более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материјал из-за его использования в мобильных телефонах). Однако твердость керамики прави ее заманциво поради способноста и вызывать значительное противодействие силни удари EFP. Одним од примери на керамической брони за защиты од EFP является плита, устанавливамая на некоторых машини под дневна для защиты од мин.

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek

для применения в броне машин.

Рисунок 8 – Машина BULL класа MRAP II, разработана фирма Ошкош

и Ceradyne, отличается большим использованием керамической брони для

обеспеченија защиты од зарядов типа «ударное ядро».

Керамические материјали для применений на поле боя

Оксид алюминия

Во 1980-е годы во большинстве систем защиты на основе керамики, которые использовались на поле боя, употребенлялся оксид алюминия, известный иначе како глинозем (алумина). Оксид алюминия относительно недорогой во производите и даже довольно тонкие элементи защиты на его базе могли остановить пули стрелково оружия, выстреливаемые со высокой скоростью. Како отметил во 1995 година С. Џ. Роберсон од фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd. А при использовании систем со карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая характеристика мала при значительных дополнительных затратах. Хотя кривая несколько изменилась со 1995 година, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение за относительно небольшого улучшения балистической характеристики. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) може да биде заманчивым, если требуется минимальная маса, на пример, во самолетных или личных (индивидуи) систем.

Рисунок 9 – Поверхностная плотность различных типов материјали,

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

по сравнению со их относительной стоимостью.

Оксид алюминия широко используется в системах индивидуальной защиты личного состава, а также в системах защиты машин. Во Великобританиите первая система защиты за личного сочинуваат масовни производи, во которой использовались керамические плиты, была введена во Северной Ирландија. Базовая мягкая система защиты, известена како боевая личная броня (СВА), является составна и составена од основните елементи од најлонового и полиамидного волокна, како што може да се постигне многу поим 1- , облицованные керамикой для обеспечения защиты сердца и основных теров от высокоскокоростных винтовочных пуль (см. рис. 10). Они подобны плитам SARI, которые привлекли широкое внимание военнослужащих США.

Рисунок 10 – Боевая личная система защиты (СВА),

показан карман для вставки керамической плиты.

Рисунок 11 – Процесс задержки сердечника пули АРМ2 из

закаленной стали плиткой оксида алюминия на стальном основании.

Карбид бора

Незадоволство од економската ефективност и способноста на оксидот алуминиумско јакнење на популарноста на стрелачкиот оружја при относительно успешни ефекти по масата, имајќи ја предвид моќта на керамичките кармически камери. Самым известным является карбид бора – материјал, который впервые использован во 1960-е годы. Он невероятно твердый, но также невероятно дорогой и поэтому он используется только в самых экстремальных условиях, в которых желательно компенсировать несколько грамм массыхымыхмерых 22 OSPREY. Другой пример использованија карбида бора был во производстве системы усиленной личной защиты (ЕВА). Опять была необходима минимальная масса для относительно высокой защиты. Она была введена британските сухопутными войсками за обеспечения защиты од 12,7-мм пулс со стальным сердечником и содержала во себе комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, кога защита не пробива, но прередача импулсирана удара вызыва голема деформација во слое опоры, ведущую на ушибам, сериозен травмам е новных орган и.

Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc. (официјално Cercom) и интегрировался во виде вставок, защищающих од стрелкового оружия (SAPI), во систему лично защиты-бронежилет (IBA). К 2002 году было поставлено на вооружение 12000 таких плит с карбидом бора.

Рисунок 12 – Нов процесс формирования карбида бора, разработанный

институтом технологии штата Џоржия, позволяет создавать сложные

изогнутые формы для использования в касках и других элементах

личной защиты. На снимке показана опытная каска малого масштаба.

Карбид бора является материјал высокими характеристиками. Однако кроме неверојатной твердости, кој го објавува овој материјал, и его неверојатно низкой плотности, он имеет один потенциальный недостаток. Во последниве годи е некоторые основания предполагать, што не се действовать так хорошо, како ожидают, при пробивании высокоскоростными пулями со плотным сердечником. Тоа, како полагают, обусловлено физически изменениями, которые происходят со материјалот, кој е подвергается силен удару, вызываемому етими боеприпасами. Фактически при испытании со неопределеним алюминиевым материјал во качестве опоры есть основание предполагать, што против особых снарядов на базе карбида вольфрама определени марки карбида бора действуют такце искушение. Это несмотря на большую твердость карбида бора. Обнаружено также, што когда карбид бора связан со слоистым пластиком, армированным волокном, происходит явление «разрушения промежутков». Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, что 50 % снарядов полностью пробьют цель). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом од пробивания Однако работа научно-иследователски лаборатории сухопутных войск США показала, што воздејствие при большей скорости V50 на композиции на материјал, облицованный карбидом бора, происходит в свмяния осемен. Тем не наскоро, вывод из этих результатов означает, што толщина плиты од карбида бора мора да биде многу повеќе, чем првенчально ожидали, чтобы защищать от эснать сокьковых серво. Имеется многу данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамическим материјал для использования против стальных бронебойных снарядов.

Рисунок 13 – Рентгеновски снимок, показывающий временные данные

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

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

Карбид кремния

Во последниве креми други керамические материјали также показали значительную перспективу в онеспеченија защиты от огнестрельного оружия, но ни один из них не оказался более еффективным, чем двигательный карамицые, тся фирма САД, такими како BAE Systems и CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток для применения со целью защиты, будучи вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материјални производится под объединенными нагревом и давлением, чтобы изготовить невероятно прочное изделие, которое, како доказано, обеспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелачАФАССД оружја. Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал неверојатное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, известным како задержка во време. Говоря просто, «задержка во времени» ето, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержка») на поверхности керамики некоторое время после удара. Это явление, которое може да се види при использование технологий высокоскоростной фотографии и вспышке рентгеновского луча, вызывается главным образом тем, что керамика представля начин,сна, ет течь радиально по поверхности керамики. Хотя это явление наблюдалось во почетокот на 1990-х лаборатории сухопутных войск Соединетите Американски Држави, се разбираат сите други механизми, которым оно поддерживается во керамике. Однако известно, што е „длительное“ удержание является клучно, вызывающим е тоа действие. Одним способом, кој може да биде достижен, является исползува типа горячего прессования за капсулирования керамики со помош на металических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений во керамическом материјалите посредством теплового рассогласования металлических и керамических зборови при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материјалилала металическими накладками и увеличением можности выдерживать многочисленные попадания. Тоа е ограниченоста за одржување на сите основи во единечното обединување и, следователно, ја зголемува ерозийната способност на брони при дополнителен удар.

Относительно недорогой карбид кремния може да производиться также посредством процесса, известного како соединение реакцией. Овој процес го обеспечува точный размер керамического изделия, тогда како други традициони методи на обработки не можат да го добијат ова из-за температурен режим и давленија. В этом случае химическая реакция является основой для производства керамического изделия. Реакција соединяет исходные материјали керамики, используемые для определених видов брони при низкой угрозе. Однако часто во структурните керамики откладываются побочные продукти во формата «пудлинговых криц», которые може да образува слаби места во керамике. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - относительно мягкого материјали.

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. Ета машина

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиции

Други керамические материјали, на пример, нитрид кремния и нитрид алюминия показали относительно малую перспективу во делот на производство на керамической брони.

Имеются сообщения, што нитрид алюминия был принят на некоторых бронированных машинах, однако их немного. Нитрид алюминия является странным материјал, ета странность заключается в том, што он работает лучше при увеличенных скоростях удара (обладает высокой стойкостью), однако при баллистичных, набргу ладает относительно низкой стойкостью.

Керамический материјал со карбидом вольфрама также рассматривался для применения в средствах защиты и, хотя он относительно дорогой и довольно плотный (номинално во шесть раз плотне вoзные карбида и кремения), ское сопротивление удару. Тоа последователно чувство е главно и искористено во заштитните устројства (системах) за возбуждения во стержне пули напряжений большой амплитуды, што е тоа што е сосема лошо. Полагајт, что только объектам со относительно тонкой броневой защитой, требующим обеспечения стойкости от обстрела бронебойными (АР) боеприпасами, такой материјалот може да се обесхрабри когда масса не является определяющей.

Прозрачные керамические материјали

Во последните години проведена значительная работа по поиску алтернативни пулестойким системам остекленија, которые используются (во качестве ветрового стекла) на таких машина, како Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особено, когда они требутся для защиты повеќе секций (окон). Тоа вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекленија таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из которых одделен полимерным слоем и удерживается поликарбонатным слоем. Овој тип на систем може да има тежина до 230 кг/м²при толщине 100 мм за обеспечения защиты уровня 3 по стандарту СТАНАГ Ниво 3 (од 7,62-мм пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser и толщиной 100 мм се состои од маса примерно 250 кг плюс стальные пазы необходимой толщины за его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материјали обеспечивают заманчивую алтернативи пулестойким системам остекленија, како што е тоа материјално имејут присущую им твердость, которая гораздо повеќе твергокла оконтрола. Тоа го обеспечува разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. Во настоящее время существуют три жизнеспособных варијанта для использования в прозрачных элементах защиты, ими являются оксинитрид алюминия или ALON одстанильнельнельнельмогне ский оксид алюминия (сапфир).

Оксинитрид алюминия или ALON може да биде получен во качествената прозрачна поликристаллической керамики путем обработки технологических маршрутов, которые используются для получения обычной машиной непрозрачной. Обично ALON будет производи од предварителното синтезированного порошка, которому затем може да се прикаже форма и который потом може да се спецификува во азотна атмосфера.

Рисунок 16 – Этот испытательный кусок прозрачной брони,

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

Шпинел може да быть поучена путем уплотнения коммерчески доступного порошка либо путем горячего прессования, либо путем спекания без давления. Кроме тоа, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изостатическое пресование образца. Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления гас и нагрева. Основни преимуществом по сравнению со одноосевым горячим прессованием является тоа, што давление применяется одинаково во сите направлениях, а не просто во одном направени. Результатом этого являются бóльшая однородность материјали и микроструктуры без преимущественной ориентации, што 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

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

Во настоящее время ети три керамических материјали являются дорогостоящими во производите, а тоа значит, што их использование сите резервируется за очень мала област на употреба. Однако германската компанија IBDeisenroth Engineering продолжува да ги развива овие типови технологии разработки своего ряда изделий АМАР (перспективной модульной броневой защиты). Во свое издели АМАР-Т, каде Т означает прозрачная, фирма использует прозрачные керамические материјали для повышения защиты до уровня 4 по стандард СТАНАГ. Ако се означи, што е тоа типот защиты може успешно да го напушти многубројниот удар со близкого расстояния 7,62-мм/54R бронебойными боеприпасами Драгунова со сталденкомым. Достижение защиты уровня 4 по стандард СТАНАГ со помош на прозрачной брони является впечатиляющим при наличии угрозы нанесения удара 14,5-мм/114 пулей В32 со растојанија 1 во скоро 20.

Нов подходы

В отличие од средств защиты для личного состава (бронежилет) броня машин не ограничивается потребастью в гибкости; скорее обычно желаемыми качествами являются способности да се одржуваат многу попадни и да се објаснат ремонтопригодноста. Ранние способы использования керамических материјали включали заделку керамических сфер во поредню часть отливок башен советских основных боевых танков за обеспечения отклонения и ерозии бронебордано. Тоа занятие интеграцией продолжи со некоторыми танки Т-72 и Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось како дополнительный комплект, што е, система елементов брони, кој може да крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материјали, используемых в сочетании со слоями других материјали, которые обычно не видны пользователю.

Одним таким примером является система LAST (техника легкой дополнительной системы), которая использовалась морской пехотой США на машина LAV (8х8). Система брони ПОСЛЕДНИОТ составт од шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся к корпусу машины с помощью клея, склеивающего при надавливании. Плитки може да укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем може да се применат баллистическая обшивка за управления сигнатурой. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и петли Velcro за установки керамических плиток на бортах машин со целью снижения слокежности на театре боввовий обезной (дека).

Таков метод крепления использовался во 1990-е годы со бронеј ROMOR-C фирмы Кралскиот орден (теперь это часть группы BAE Systems). Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластиковой)/алюминиевой конструкции. Обнаружено, што е тоа типот соединения, кој се користи во производите брони такой конструкции, является целосно решающим, и замечено значительное снижение характеристик, если производителот не се исползува правильнь. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения между задней поверхностью керамики и конструктивным елементом, с которым она соединена. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея и производилась, она имела относительно малый успех. Други преимущества може да се быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. На пример, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему ПОСЛЕДНИ), так како они сводят до минимума разрушительные действия границ. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиугольный элемент для использования в мозаичной компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его од соседних, предотвращая, таким образом распространение «повреждения» (ударной волны) по броне.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактички некоторые ќе се утверждать, што она што уступает разумному решению Советского Союза вставлять баковые керами. Одной из более успешных систем брони, во которых используется этот метод, является легкая усовершенствованная броня, защищающая от поражения огнестрельным оружием (LIBA) огненстрельным оружием (LIBA), разработим (LIBA). Эта броня составт из многочисленных керамических элементов, которые вставляются во резиновую матрицу. Эта броня може да произведува так, што тоа ветува защиту од 14,5-мм бронебойно-зажигательных (API) боеприпасов, и имеет дополнительное преимущество, заключающымьыть за много менены после их поврежденија. Панели сохраняют также одреденную степень гибкости и для повеќе низких уровней защиты може да се состоиляться почти во љубовната форма. Следовательно, она што може да се исползува за защиты личного состава (во бронежилетах), каде, како утверждают, она што го советува многих защиту од многу попаданий Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины. Она использована на машинах Stryker сухопутных войск САД, находящихся на вооружении во Ираке и Афганистане.

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

фирмы Mofet Etzion, показаны открытые шарики керамической брони.

Рисунок 20 – Результаты испытания стрельбой плиты LIBA

убедителното демонстрирање на способноста на материјалите выдерживать

многучисленные попадания.

Други новые методы во разработке брони включают искористување на тоа, што е известено како материјали, азицирањеруемые по функциональным возможностям (FGM). Првоначально они исследовались во концето 1960-х годов и во последните години опять вызвали интерес. FGM является единой структурой, которая максимизирует преимущества керамики тем, что поверхность удара будет твердой, а задние слои будут металлическими и, следовательно, обеспеченость плазност. Это метод разрушителя/поглотителя, который мы ранее рассматривали. Такие материјали обычно состоят из керамической передней панели, спеценой со последующими слоями со бóльшим содержанием металла. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материјали являются смесью керамики и металла при значительной части керамики. На пример, лаборатории сухопутных войск США провели експерименти со моноборидом титана, который уплотнен како металокерамика и сочинуваат од семи зборови, каждый со более высоким содержанием титана по мере того, какo точнo удар ) к задней. Задняя поверхность составт из чистого титана. Броня од алюминиевого сплава со облицовкой материјал FGM обеспечила лучшую защиту од 14,5-мм снаряда В32 по сравнению со катаной гомогенной бронеј (RHA). Потенциальным преимуществом етих материјали является то, что они може да обеспечивать лучшую защиту од многу попаданий, чем сама керамика, однако современые хармонично говори более обычных броневых керамических материјали.

Композиции на материјали со металической матрицей (ММС) также подали некоторую надежду во обеспечении увеличения можности выдерживать многу попадания по сравнению со керамическими материјали. Один такой образец предлага фирма Exote Oy. Она произвела композиционный материјал со металически матрицей на основе карбида титана, который, како заявляют представувачите фирми, обеспечивает зона повреждения, которая лишь на 20-30 % многу повеќе поплорещ. Композиции на материјали со металической матрицей применяется способом, подобным большинству керамических материјали, соединением со опорным материјали, либо со сталью, юминием, либо со волокнистым композиции. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно большой площади поверхности, снижая таким образом плотность кической енергии, действующей на опорн. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разруши снаряд, но Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co може да быть остановлена ​​бронеј со конструкционной плотностью изделия 52 кг/м², которая создана композиционным опорным материјал со волокном из ароматического полиамида. Эти композиции материјали со металлической матрицей може производиться при использовании процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (SHS).

Рисунок 21 – Броня Exote фирмы Exote Oy разбивает пробивающий

снаряд и исключает поражение. Удар дробится и распределяется

по большей конусообразной поверхности, которая еффективно

поглощает енергию снаряда.

Коммерческие варианты

Во ети дни существует многу варијанти керамических плиток для приобретения систем личной защиты и целосни комплектов защитной брони за легких боевых бронированных машин. Фирма IB Deisenroth, в частности, известна обеспечением защитных решений во течение свыше 20 години. Ранним примером применения ее брони является система MEXAS (модульная, поддающаяся изменению система брони), устанавливаемая на канадские БТР М113 для действий во Боснии. Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой Mowagmashinu LAV III (8х8), опять же за канадских сухопутных войск. В обоих етих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снаружи металических корпусов машин. Эта броня установлена ​​также на боевую машину Stryker США для обеспечения защиты од 14,5-мм бронебойных пуль, хотя в сообщениях говорится, что не врежам на машине ляет к массе машины 3 т.

Иметеся также многу поставкиков керамического сырья, хотя мы испытываем во Европа до некоторой степени ограничени поставки материјали горячего пресования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и усовршува љубов за огнено оружје и, следовательно, ети типы керамики заманчивы для созданија брони. Однако спеченные керамические материјали, такие како Синтокс ФА фирмы Морган Марток имеют длинную родословную в создании брони. Фирми МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Системи, Ceradyne и CoorsTek также произведуваат повеќе производи од керамички материјали обични од типот SAPI до плиток брони за машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная интеграција их в систему, которая защищается, и, более того, гаранција, что они надежни в боевых условиях.

Можно е да се предложи одну проблем, которая беспокоит большинство командиров на поле боя, ќе биде ли ета система защищать солдата. Большинство може да се основи на свой опыт в отношении керамических материјали на том, што тие видели на кухне при разбивании фаянсовой посуды. Но интересно, не се говори обращении со керамической броней со помош на кувалды, большинство систем мора да биде достапен упругим, чтобы выдержать силен удары или износ.

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материјали они не се должни рассматриваться како единственный магазин магазинов по обслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не може да направи сделать существенный вклад в конструкцию машины. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкцию и, не во помали степени, трудность производства керамических деталей сложной форми. Кроме тоа, тие ќе ја објават неодоливата способност да ја задржат многу попадната по сравноста со други материјали, такими како сталь, титан и алуминий. При использование металлов действие пробивания ограничено областью до одного-двух калибров од удара, а при использовании керамических материјали ето действие распространяется на всюметрию геометрија онаа пластини, какошой бы больы. Сето ова е более важно, кога одамна е многу важно современ угроз исходит од огня тяжелых пулеметов, таких како российский 14,5-мм КПВ. Од овој оружја многу сотни пуль може да биде выпущены на посебно место за минути и, следователно, во етих случаях стремуется хорошая способность да ги надживее многучисленные падани. Однако керамические материјали обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночные попадания, на пример, во самолетах и ​​во применениях тяжелой брони. Во резултат на керамические материјали широко искористени во сиденьях экипажей и полах бронированных вертолетов и транспортных самолетов. На пример, фирмата ВАЕ Systems разработа монолитно ковшеобразное сиденье для летчика вертолета UH-60M, изготвено со использованием керамических материјали. Подобные сиденья были изготовлены со использованием карбида бора и опоры из материјала Кевлар для вертолета АН-64, а также самолета С-130. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом защиты экипажа и обеспечило керамике одно из првих направлений во военном использование – вылеты вертолетов во В.

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 материјали становятся также менее привлекательными, когда броня наклонная. Разместување металической брони под острим углом на боевых бронированных машинах было общим полагам со времен второй мировой войны, на пример, на танках, таких како Т-34. Однако преимущество, которое може да быть обеспечено металлической плити, размешано под углом к ​​подлетающему снаряду, не используется таким же образом керамикой. У металлической брони еффективная толщина возрастает со возрастанием угла. Следовательно, снаряд мора да се пробиват повеќе повеќе материјали и одновремени подвергается изгибающей нагрузке Керамический материјал под острим углом также увеличивает толщину материјали по линии прицеливания снаряда. Однако когда снаряд входит в соприкосновение со бронеј, полусферическая волна исходит од точи удара, но отражается в границу разделения меѓу керамикой и опорным зборем в направленија, перпендикулярном делени. Следовательно, разрушающая волна при растење не имеет отношения к преимуществу наклона. Следует подчеркнуть, керамические материјали не се все плохо действуют под острими углами, но верно тоа, што тие не действуют так хорошо, како думали или надеялись. Кроме тоа, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Так куда може да појти керамические броневые материјали? За да започнете со користење на способности за управување со многу, може да дојде до моментот кога ќе се утврдат материјалите во подходящую оболочку упатени типови, керамички конструкции уменьшения размеров, како используется в мозаичных конструкциях брони, или путем использования менее твердых, но более упругих карбидных материалов со прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение во характеристиках материјали приводит к упругому и се же твердому материјали, кој способен е выдерживать следующие один за другим удари снарядов. К сожалению, в отношении керамических материјали имеется общее правил, чем тверже вы делаете материјал, тем более хрупким он становится.

Други успехи може да быть сделаны в обработке сырья и, во частности, снижения стоимости керамических материјали более высокого уровня, таких како диборид титана, карбид кремния и прозрачные керамические мас. Алтернативно, успехи може да стать заметными, когда исследователи начнут понимат понимать роль задержки и како поддерживать ее. Или може да биде всушност појавиться методы лучшего соединения, што го обеспече возможноста соединять керамику со металлической опорой без использованија полимерных клеев. В любом случае есть, вероятно, небольшая исходная точка увеличения их твердости. Во конце концов, тие се же являются одними од самых твердых имеющихся материјал. И значительно тверже снарядов, которые они разрушают.