УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность в более легких и меша мехб ых бронированных системах. Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче и меньше по габаритам бланные машины м к лучшей стратегической мобильности. Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным матерфевая керамика, которая является очень прочным матерамика ает значительно более высокими характеристиками по сравнению с имеющимися самыми прочными прочнию. Это полезное свойство может быть использовано для брони, в которой снаряд (пуля снаряд (пуля) или курано для брони сжимающую нагрузку на материал.

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границей, где основная угроничивают свое присутствие за границей, где основная угроничивают м распространением тяжелых пулеметов (НMG) или выстреливаемых с упором в плечо противотанко выстреливаемых. Эту проблему часто усугубляют политические и (или) оперативные требования, выполнентие коративные требования, выполнентие корублеские азом использования легких боевых бронированных машин, в основном колесных, которыные пой пориных машин чениям по массе отличаются довольно низким уровнем броневой защиты от огнестрельного 2, 6руного -мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечиваючаей ливаючщз о состава при одновременном сведении до минимума ее полной массы.

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите ной защите ло защите лого знает любой солдат, ведущий боевые действия в Ираке или Афганистане. Взять, например, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США. Первоначальная его концепция состояла из верхнего тактического жилета (OTV) и двуцепция ностояла из верхнего тактического жилета (OTV) и двуцепция ностояла , спереди и сзади защищающих солдата от поражения стрелковым оружием (SAPI). Однако из-за серии смертельных случаев в Ираке и Афганистане в IBA был внесен ряд дополнед допольных. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осуещнеся боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осущнеся выми вставками, а также расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрычаюющита с дополнительными приспособлениями, закрычаююпщита. Для этой цели были использованы пластины SAPI и ESBI, которые обеспечивают лучшую затоь витую затоь витую затоь витус и ESBI ысокой начальной скоростью. Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании керами и кералько при.

Рисунок 1 – Эта керамическая пластина SAPI, часть

бронежилета, спасла жизнь своему владельцу в Ираке.

Рисунок 2 – Новый бронежилет, обеспечивающий защиту уровня 4,

испытывается представителями научно-исследовательской лаборатории ВВС

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

ударов пулями, чем современные пластины, кроме того,

он имеет защитные устройства для бицепсов и ребер.

Рисунок 3 – Пластины, вставляемые в бронежилет,

находятся в массовом производстве фирмой Ceradyne.

Основные соображения по керамической броне

Большинство людей ассоциируют слово «керамика» с глиняной или фаянсовой посудой, кототой, которую, которую и кафелем, используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако этрамы летами амических материалов, которые применяются в настоящее время в боевых бронированных маших маш.

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» и фактически современная машиностроитель Слово "керамика" им двойникам на базе глины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в карония катрою мы выбираем для использования в карония, Однако главной торую мы находим дома, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически птри сески птри соча соча ительно прочнее, чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струлятивная струлятивная струлятивная струлятивная струлятивная струлятся полезное свойство используется для брони зку на материал. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они слабы на растяжение и, следоватеu Rit до разрушения), как показывает таблица 1. этояснясн r iktarfar нач к тс локализованнны силам растяжения, являются источником катастрофического разрppro eaззения. Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелони нарелони нарелони напрелки накомы. 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 встройства встройства гослойной брони. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки посколки подлеторы послойной рое ослабление его. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивалом разбивая снарется снаряда словами ливая энергию получающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкци. Другие элементы в м м могослой\ й конструкцett снаряда за счет пластической деформациpproи расслаивавания, таким образом превревращая теплота.

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» u «поглощения» кинетической энеради энерадия грозы. Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47. Примерно 6 мм подходящей керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой катой каток, станой стороной, связанной с полиамидной бы вызвать значительное разрушение сердечника пули. Разбивание сердечника связано также с радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытаетсия пытаетси пытается престь. Это уменьшает плотность кинетической энергии снаряда (кинетическая энергия, деленность напроч напреча на проческа ения снаряда) и, следовательно, уменьшает пробивную способность.

Начало первого исследования в области типов брони, облицованной керамикой, может бласти типов брони, облицованной керамикой, может бласти типов брони после первой мировой войны, когда в 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз эксперименталь 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз эксперименталь 2, эксперименталь 6 юйма твердой эмали, нанесенной на подвергающуюся удару сторону стальной цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относителется относительно восительно применеских ия защитных свойств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужаь военнослужаь вослужаь воветском ой войны. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчериков. Например, в 1965 году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с твердым с твердым ьпимы в бронированных сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с бокобойных (АР) боеприпасов снизу, с бокобойных (АР) ьзованию облицовки из карбида бора и основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в самых легких керамик, которые могут использоваться в самых легких керамик ). Он имеет примерно 30 % от массы стали того же объема и в то же время величину твердостори, Он имеет примерно аз 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.)

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

Конфликт, конечно, дал подъем новым идеям, а необходимость защитить экипажи вертоли вертолер следованиям. Именно эта работа, выполненная учеными США в 1960-е годы, создала базу для совенная совершевя совершеня нсовершеня характеристик керамической брони.

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической Прежение Пременных успехов в технологии керамической Прежение Прежде ханизмы, за счет 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 факторий, что факторий уля стрелкового оружия наносит удар по цели с керамическим покрытием.

В момент удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику и вдоль сердечпуниковые. Волны в обоих этих материалах разрушаются, для керамики это становится проблемовится проблемовится проблемтах разрушаются риферийной поверхностью раздела или на самом деле со связующим слоем между керамищим керамийной зующим слоем между керамийной или на самом деле со связующим. Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использование брони в настоящее время создается при использование пользование пользование польческой брони время создается риала, который по своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное эластичное отраж отрое отраз ет керамический материал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает касстегивает как молний молний молно материал и, следовательно, отсоединяет керамическую плитку от ее опоры. Однако в это время материал под средством пробивания сжимается; конические трещины исходят от места удара и это они ведут к образованию конуса в матлес в матлос ведут лучаев, распространяет нагрузку от пули по более широкой площади поверхности (см. рис. 6).

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

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

Голубые области показывают неупругую деформацию; можно увидеть,

что пластическая деформация задней плиты происходит как раз

под образуемым нагрузочным конусом керамики.

Это первое преимущество, которое обеспечивается керамикой. Как уже упоминалось, керамика очень твердая и эта высокая твердость обеспечивает сорлень твердая и эта высокая твердость обеспечивает сорлень сорнапроте. 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 воздетей снта всутемое сопротивлением хзвуковой волны, воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит керамика с высоким акустическим ультразвуковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические материе материа,бразуемые гранатами ической способностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколтрами в керамику проникающей струи районе. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, являтетсно ствием и струя теряет свою форму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (то есть стекло, которое находится в окдится ходится в ожнах является эффективным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении соотношении масе показатели проявляются при соотношении соотношении масе слестна ь со сталью. Следовательно, потребуется довольно большая толщина стекла для обеспечения достатой знщина стекла для обеспечения достатой зньно. Оконное стекло толщиной 3 мм не устоит против струи гранаты РПГ-7!!

Однако интересная концепция была предложена на 13-ом европейском симпозиуме по боеним боевным боевним боевреском, роводимом университетом Cranfield University в военной академии Великобритании (30 апреля-2 мая 2008 года). Во времwn этого симпозиума професор манфред хелд (изобретататель ззрыывной реактиppro бонозожожжжжзззззззз postattjar зрачной ззрыыйй реактивной брони (era), т е есть, брони era, в к которой в качестве мат? стекло. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов Рзрачная РВХлоп, дить полностью прозрачную систему ERA. Однако, как подчеркнул песор хелд, эта система будет ччень qqa т т т т к п п п п п) п п п) жна ыть чень толстой и достата lumч жесткой, ттобы чтобы она не ве воздействqqa н н ч ч ч ч? ует ззрычатое вещество ззрыы защиты. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 мм по сравнению с 10- 20 мм по сравнению с 10- 20 ремд ющей плиты.

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесения нанесения уре нанесения урсошим механизмом остях поражающих элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность прочность керочность керочность кера воздействии чительно увеличивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони. По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струд противление обивать такую ​​преграду. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке самериалы щих элементов типа «ударного ядра» (EFP). Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание благодаря использованиц висованиц висова имеющими значительные запасы противотанковых мин советской эпохи, в которых исполтемя исполтеся FP. Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, например, низкоусдилистолеро. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент состоит в этом случае из дефа случае поражающий , очень эффективного благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал воль зуется тантал мобильных телефонах). Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значтитевой изаманчивой из-за способности вызывать значтитевод му удару EFP. Одним из примеров керамической брони для защиты от EFP является плита, устанавливаеской брони для защиты от EFP является плита, устанавливаеской брони для защиты от EFP является плита, устанавливаеской брони для нащиты щем для защиты от мин.

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek

для применения в броне машин.

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

и 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 использовалистоя налисоя на основе керамики оксид алюминия, известный иначе как глинозем (alumina). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы элементы го занты залащо становить пули стрелкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил в 1995 году С. Дж. Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd, имеются значительные улучшения характеристик систем систем запщом значительные сида алюминия по сравнению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллестами балестам кремния и карбидом при значительных дополнительных затратах. Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улуча стоимости ктеристики. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшотеь, мозамой) сли требуется минимальная масса, например, в самолетных или личных (индивидуальных) системых.

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 состамах состава, Оксид алюминия используется ты машин. В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в котслого состава массового производства, в котсорой котсорого мические плиты, была введена в Северной Ирландии. Базовая мякая система защиты, известная как боевая личная броня из найлонового и полиамидного волокна, к которому могут дг добfir nt окном, облицованые керамикой для обеспечения защиты сердца и и о основных органов от высокоскоростных винтовочных пуль (см. рис. 10). Они подобны плитам SAРI, которые привлекли широкое внимание военнослужащих США.

Рисунок 10 – Боевая личная система защиты (СВА),

показан карман для вставки керамической плиты.

Рисунок 11 – Процесс задержки сердечника пули АРМ2 из

закаленной стали плиткой оксида алюминия на стальном основании.

Карбид бора

Несмотря на экономическую эективность и с с с и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и иt носительно хорошей ээективности по массе, свой путь н на рынок керамической брони нашли другие керамески м м к. Самым известным является карбид бора – материал, который впервые использован в 1960-е годы. О невероятно твердый, но т невероят xita елательно коппенсировать несколько грам масы броневой структуры, наприме sewwa, Другой пример использования карбида бора был в производстве системы усиленной личной Ачной заѕЉВ за. Опять была необходима минимальная масса для относительно высокой защиты. Она была введена британскими сухопутными войсками для обеспечения защиты от 12,7-мсе пулсками м и содержала в себе комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара вызмывалетьфи вызцовалется ю в слое опоры, ведущую к ушибам, серьезным травмам основных органов и даже смерти.

Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc. (официально Cercom) u интегрировался виде встававок лкового оружия (SAPI), в систему личной защиты-бронежилет (IBA). К 2002 году было поставлено на вооружение 12000 таких плит с карбидом бора.

Рисунок 12 – Новый процесс формирования карбида бора, разработанный

институтом технологии штата Джоржия, позволяет создавать сложные

изогнутые формы для использования в касках и других элементах

личной защиты. На снимке показана опытная каска малого масштаба.

Карбид бора является материалом в высокими характеристиками. Однако кроме невероятной твердости, которой обладает этот материал, и его невероятно низмно низнко нобладает этот материал отенциальный недостаток. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать такх, трак, предполагать пробивании высокоскоростными пулями с плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалодо с материалодом, которые происходят с материалодом ьному удару, вызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры есть носпого против особых снарядов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора десто деха карбида преграды из окисла алюминия. Это несмотря на бóльшую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным ворбид бора связан с слоистым пластиком, армированным востиком, армированным воранным востиком зрушения промежутков». Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой обнаруживается двойная скорость V50) стью пробьют цель). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания цедо скорости к поражению цели разрушенным снарядом на более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, что воздействие при большей скорости V50 на композиционный материал, облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в процессе образования осколков керамики. Тем не менее, ыыыод из этих результатов означает, что толщина плиты из карарбejet бое, жидали, чтобы защищать от этих плотных сердечников снарядов с ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы ы с с с с с с. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамичазывают ования против стальных бронебойных снарядов.

Рисунок 13 – Рентгеновский снимок, показывающий временные данные

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

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

Карбид кремния

В последние годы другие керамические материалы также показали значительную перспелеские перспеточе перспеточе перспельную перспеточе перамические огнестрельного оружия, но ни один из них не оказался более эффективным, чем поднерча поднережпе образцы карбида кремния, которые производятся фирмами США, такими как BAE Systems и CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток длинную родословную в производстве керамических плиток для нча щиты, будучи вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материал произзодится под объединененыи нагревом и давлением, чтобы з з зе? к доказано, обеспечивает ыысоко? Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванности, вызванному яв,скиме вление ержка во времени. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюде) «зтсюда просто и керамики некоторое время после удара. Это явление, которое можно видеть при исползованиниppr-технологй ыысокосmodej и л р вается главны образом тем, что керамика представляется болеее прочной, чем снтт, с т н н т н н н н диально по поверхности керамики. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск СШсены войск СШсены сучале, х лабораториями азъяснить 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 можно достичь керамики с помощью металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в кератемий в кератемич вызывание высоких теплового рассогласования металлических и керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими налическими навле накли мического ожности выдерживать многочисленные попадания. Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следователььваной и, способность брони при дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процеством процестом процессом процесоде может производиться еакцией. Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие трандиц трамического изделия е позволяют получить этого из-за высоких температур и давления. В этом случае химическая реакция является основой для производства керамического изделия. Реакция соединяет исходные материалы керамики, используемые для определенных видов брони брони брони брони броники. Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты в форме «пудлинговаются побочные продукты в форме «пудлинговаются", крамох вать слабые места в керамике. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - отньмаси отельного.

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) фиры TEC. Эта машина

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиционные материалы

Другие керамические материалы, например, нитрид кремния и нитрид алюминия показали относую впали показали относую кремния еле производства керамической брони.

Имеются сообщения, что нитрид алюминия был принят на некоторых бронированных маюминия был принят на некоторых бронированных машонид нахкоторых. Нитрид алюминия является странным материалом, эта странность заключается в том, чтеру он в том, чтеру он он ченных скоростях удара (обладает высокой стойкостью), однако при баллистических скоростеся сторостью шнем поле боя, он обладает относительно низкой стойкостью.

Керамический материал с карбидом вольфрама также рассматривался для применения в сремический вольфрама также рассматривался для применения в сремический вольфрама также осительно дорогой и довольно плотный (номинально в шесть раз плотнее карбида кремнида кремнио плотный), онч ные в шесть раз плотнее карбида кремнио плотный высокое акустическое сопротивление удару. Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (систройствах (систройствах) (системах вным) жне пули напряжений большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Полагают, что только объектам с относительно то тк бонкой броневой защитой, требу nttivi сиййч? ми (ар) бое iktarAL са не является опредееющей.

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким систойким систойким систойким система по поиску ьзуются (в качестве ветрового стекла) на таких машинах, как Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особентные системы являются относительно тяжелыми, особентано, особентно, Современные ащиты больших секций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, кажтордх состоят ным слоем и удерживается поликарбонатным слоем. Эти типы систем могут иметь массу до 230 кг/м²при толщине 100 мм для обеспечения защиты уровня 3 по стандарту STANAG Livell 3 (от 7,62-мм пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser и толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюзной имой толщины для его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойтем пулестойтим слестойтем комать эти материалы имеют присущую им твердость, которая гораздо больше твердости оконного стоного с. Это обеспечивает разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. В настоящее время существуют три жизнеспособных варианта материала для использованча зования варианта защиты, ими являются оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или шпине или шпинель или или ALON сид алюминия (сапфир).

Оксинитрид алюиния или alon может ыть получен в качеств maħtil ских маршрутов, которые исползуются для получения обычной непрозрачной машино xita Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которошка, которому зарому зированного порошка рма и который потом может спекаться в азотной атмосфере.

Рисунок 16 – Этот испытательный кусок прозрачной брони,

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

Шпинель может быть поучена путем уплотнения коммерчески доступного порошка либо путем порочески о путем спекания без давления. Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изорячее изоческих свойств разца. Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа и ванагре и ванаго. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, что нению прессованием во всех направлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала и микроструктуры без преиструктуры что приводит к более высоким прочности и прозрачности.

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

в прозрачную керамическую броню АМАР-Т фирмы IBD.

Рисунок 18 – Сверхлегкая защита AMAP-R плюс защита

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

В настоящее время эти три керамических материала являются дорогостоящими в производстоящими в производстоящими в производстэ, то ческих использование все еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработет разработкой свивать развивать Р (перспективной модульной броневой защиты). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачает прозрачает прозрачная я повышения защиты до уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные защиты сможет я 7,62-мм/54R бронебойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впеча прозрачной брони является впеча прозрачной брони является впеча помощью зы нанесения удара 14,5-мм/114 пулей В32 с расстояния 200 м при скорости 911 м/с.

Новые подходы

В отличие от средств защиты для личного состава (бронежилет) броня машин не огрантитчи вано бронежилет кости; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочислентвами послентеь пописобность онтопригодность. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамическу керамических вспоских вспоских включали тливок башен советских основных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозиных боевых танков для обеспечения отклонения и эрознения боевых боевых брознения брознения боеспечения. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 и Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплество комплеских систем изготавливалось как дополнительный комплество, тлесто брони, которые могли крепиться к корпусу машины. Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в состомя сонтеских материалов иалов, которые обычно не видны пользователю.

Одним таким примером является система LAST (техника легкой дополнительной системы), которая система исьполнительной системы ой США на машинах LAV (8х8). Система брони LAST состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся крепятся крепятсош крепятсош крепятсош крепятся крепятся крепятся крепятоит клея, склеивающего при надавливании. Плитки могут укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем может применятьслеся скатьлеся слоями для управления сигнатурой. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и velcro петли петль ских плиток на бортах машин с целью снижения сложности работ на театре военных дей жения сложности работ на театре военных дей стобе девсто девсток).

Такой метод крепления использовался в 1990-е годы с броней ROMOR-C фирмы Royal Ordnance (теперь это часруь часруь часрус). Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластиковолой) ии. Обнаружено, чтот это xita т соедиoġġa, который исползуется в п производстве \о бе бт бт я к п замечено значительное снижение характеристик, если производитель не исполз piзlo п п. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения скольжения прочная связь ю керамики и конструктивным элементом, с которым она соединена. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея и производилась, оналале она успех. Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Например, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они своми сводият ные действия границ. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовальнтоваль для использования в мозаичной компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, тарнам пращая, тарнам псорнам овреждения» (ударной волны) по броне.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к к плитке не является новой н и ы ы ы ы ы ы ы ы ы н п дать, что она усту iktar разумномet решению советскогоtura союза вставлять керамические сферы в б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б б. Одной из более успешных систем брони, в которых используется этот метод, являетстем брони роня, защищающая от поражения огнестрельным оружием (LIBA), разработанная фирмой Mofet Etzion Ltd (Ильрая). Эта броня состоит из многочисленных керамических элементов, которые вставляются в реуются в рементов. Эта броня может производиться так, что она обеспечивает защиту от 14,5-м броне бронебой беспечивает припасов, и имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные отдельные элемы ные элемы после их повреждения. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней заь низких уровней заь гибкости и для более низких уровней заь гибкости чти в любой форме. Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах, в бронежилетах, ветах), обеспечивает лучшую защиту от многих попаданий благодаря своей многосегментной конструкцтру. Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины. Она использована на машинах Stryker сухопутных войск США, находящихся на вооруженах сухопутных войск США, находящихся на вооруженира воруженира воруженира веги зована.

Рисунок 19 – Крупный план модуля брони Liba м оружием) 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 брони включают использование того, что известно известно каро пимтно каро пимтно функциональным возможностям (FGM). Первоначально они исследовались в конце 1960-х годов и в последние годы опять вызтереси вызвали . FGM является единой структурой, которая максимизирует преимущества керамики тем, что поветрх нодества а задние слои будут металлическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластическими и следовательно. Это метод разрушителя/поглотителя, который мы ранее рассматривали. Такие материалы обычно состоят из керамической передней панели, спеченной с посленной с посленной с последующо миль соми посленной жанием металла. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружнхружнхружнхр. Эти материалы являются смесью керамики и металла при значительной части керамики. Например, лаборатории qabel состоит из семи слоев, каждый с более ыысоким содержанием титана п п мере того, к к р р р р р р р р р р р р р р р р р р р р р р р р п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п к к к к к к к к к к к (поверхности удара) к задней. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту защиту защиту о п3 сриалом внению с катаной гомогенной броней (RHA). Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они могут обеспечивать могут обеспечивать материалов является то х попаданий, чем сама керамика, однако современные данные говорят, что их характеристики встери характеристики встеника более обычных броневых керамических материалов.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надечди надечдель ия возможностей выдерживать многие попадания по сравнению с керамическими материалами. Один такой образец предлагает фирма Exote Oy. Она произвела композиционный материал с металлической матрицей на основе карбида титана, который, как заявляют представители фирмы, обеспечивает зону повреждения, которая лишь на 20-30 % больше площади поперечного сечения пули. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным боллической применяется способом, подобным боллической применяется иалов, соединением с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым колокнистом комымпистом комымпистом колокнистым со сталью. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно больно больно больняет снижая таким образом плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благодаря относителььной относительте снаряд рице, в которую вставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​бронтей сронть строне ю изделия 52 кг/м², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при исполической матрицей могут производиться при исполческой при исполческой могут траняющегося 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 эффективно

поглощает энергию снаряда.

Коммерческие варианты

В эти дни существует много вариантов керамических плиток для приобретения систем личанщ пылеских ов защитной брони для легких боевых бронированных машин. Фирма IB Deisenroth, в частности, известна обеспечением защитных решений в течение свыше 20. Ранним примером применения ее брони является система MEXAS (модульная, поддающаяся изменения изменется изменется система MEXAS) аемая на канадские БТР М113 для действий в Боснии. Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой подобную систему на разработанную фирмой Подобную систему на разработанную фирмой подобную III), анадских сухопутных войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снановлена ​​снановлена ​​сналеских плиток ов машин. Эта erta рится, что она не устанавfirħħetи на нашины время мирной боевой подготоssir-к к к м м 3 т м 3 т м 3 т м

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе до неча не сырья поставки материалов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшутю горячего оружия и, следовательно, эти типы керамики заманчивы для создания брони. Однако спеченные керамические материалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc имеют длинную родослод родослов нсуѷозлов нсуѷ. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne и CoorsTek также производят большой ряд видов керамич керадов керамич от плит типа SAPI до плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешнается успешнаботки комплектов керамичаский орая защищается, и, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях.

Можно предположить одну проблему, которая беспокоит большинство командиров на поблему, которая беспокоит большинство командиров на поблему, которая беспокоит большинство командиров на поблему, которая беспокоит защищать солдата. Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том том, чтна под азбивании фаянсовой посуды. Но интересно, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, болстьводы, болстьвод ь достаточно упругим, чтобы выдержать сильные удары или износ.

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриватьсед сматриватьсед иватьсед на материалов агазинов по обслуживанию систем защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать сделать сустна сделать сустельно ю машины. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на констеру на консте выдерживать епени, трудность производства керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по срания срав стью , такими как сталь, титан и алюминий. При исползовании металлов действие пробивания ограничено hawn областю д о о о п п? нии керамических материалов это действие распространяется на на ва веометрию пластины, какой ы ы ы ыu. Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исходи из самых тов, таких как российский 14,5-мм КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минтеди минтаь выпущены, случаях требуется хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиноч одиноч, преимущества там амолетах и ​​в применениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полатнх полались тов и транспортных самолетов. Например, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика летчика ветчика ветчика ветчика верчика Например, фирма ВАЕ с использованием керамических материалов. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала зованием карбида бора и опоры из материала зованием также самолета С-130. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом зачпитом зачпи о керамике одно из первых направлений в военном использовании – вылеты вертолетов во Вьетнаме.

Рисунок 22 – Задняя сторона толстой керамической плитки, которая

получила удар высокоскоростной пулей . В этом случае пуля

была полностью остановлена, однако повреждение

распространилось на всю площадь плитки.

Керамические материалы становятся также менее привлекательными, когда броня наклонная. Размещение металлической брони под острым углом на боевых бронированных машинах машинах бое боевых емен второй мировой войны, например, на танках, таких как Т-34. Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной плод может преимущество наряду, не используется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала и одновременно подвергаетсе ибивать ибольше материала и одновременно подвергаетсе ибивать одаря геометрии брони. Керамический материал под острым углом также увеличивает толщину материала по линии принацея по линии принацел. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит изодит из тура, полусферическая в границу разделения между керамикой и опорным слоем в направлении, перпендикулярном гранаиця. Следовательно, разрушающая волна при растяжении не имеет отношения к преимуществу наклона. Следует подчеркнуть, керамические материалы не все плохо действуют под острыми угламические материалы не все плохо действуют под острыми угламические, но сотове, но стово твуют так хорошо, как думали или надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Так куда могут пойти керамические броневые материалы? Для начала улучшенная способoġġa ия керамических материаалов п подящую оболочку путем рассредото xitana к к к тем уменшения разеров, как исползуется в мозаичных конструкциях брони, или пованзеее тер? но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит к приводит к ус менение атериалу, который способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вериалов имеется общее правил, чем тверже вереских е хрупким он становится.

Другие успехи могут ыыть сделаны в о обработке сырья и, в в частности, сиженmarju о уровня, таких как диборид титана, карбид к к к ия иwn п прозрач\ керамические материалы, рассмо xita Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать понимать пониматьп держивать ее. Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможностем возможность можность ллической 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.