УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж။ Хейзелл

В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность в более легких и меньших по габность в более легких и меньших по габность темах Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче и меньше по габаритам благодаря повышенныта ческой Сьности။ Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным материалом, факикти ьно более высокими характеристиками по сравнению с имеющимися самыми прочными сталями. Это полезное свойство может быть использовано для брони, в которой снаряд (пуля) или кумулятивная сали кумулятивная самулятивная с узку на материал။

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границей, где основная угроза присутствие за границей, где основная угроза предст а всьрет анением тяжелых пулеметов (НMG) или выстреливаемых с упором в плечо противотанковых средств типа РГ. Эту проблему часто усугубляют политические и (или) оперативные требования, выполнение которых требует ния легких боевых бронированных машин, в основном колесных, которые по своей конструкции и ограничосям низким уровнем броневой защиты от огнестрельного оружия (обычно от 7,62 -мм оружия)။ В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечивающей лучшою защиту ли ном сведении до минимума ее полной массы.

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите личного в сой дат, ведущий боевые действия в Ираке или Афганистане. Взять, например, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США။ Первоначальная его концепция состояла из верхнего тактического жилета (OTV) и двух носимых квсим зади 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 улучше боствленная улучино же расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрывающими плечи. Для этой цели были использованы пластины SAPI နှင့် ESBI, которые обеспечивают лучшую защиту от винтовочных оростью။ Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании керамических млатер

Рисунок 1 – Эта керамическая пластина SAPI, часть

бронежилета, спасла жизнь своему владельцу в Ираке.

Рисунок 2 – Новый бронежилет, обеспечивающий защиту уровня 4၊

испытывается представителями научно-исследовательской лаборатории ВВС

на авиационной базе Wright-Patterson, шт. ဩဂုတ်။ Этот бронежилет включает новую форму керамических пластин, которые могут выдержать больше

ударов пулями, чем современные пластины, кроме того၊

он имеет защитные устройства для бицепсов и ребер.

Рисунок 3 – Пластины၊ вставляемые в бронежилет၊

находятся в массовом производстве фирмой Ceradyne။

Основные соображения по керамической броне

Большинство людей ассоциируют слово «керамика» с глиняной или фаянсовой посудой, которую оф икаспользой ьзуемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эти материалы на чирали алов, которые применяются в настоящее время в боевых бронированных машинах.

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» и фактически современная машиностроительная керкамика понеркамика, глины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования в качотдмикой, которую мы выбираем для использования в качотдомтве брони, и ке на ма, является прочность။ Современные броневые керамики являются очень прочными материалами и фактически при сжатии они бически при сжатии они бичату , чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струя прилагают на струя прилагают наще Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту»။ онилабынарастяжельнои, ониспособнывыдерживатьтолькоыдерживатьтолькомаленьниеколичествадеформалеформациции ((оличествадеформациции ( оразрушения) какоказывязывазываеатаоообъясняетсяналичиемвструктуреоченьмаленькихтреньмаленькихтреньменьмаленькихтреньмень сялизованнымсиламрастяжения, Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелки на пол кухни. Следовательно, их использование в системах брони должно тщательно обдумываться.

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

Керамики в броневом применении работают в значительной степени как элементы устройства ра зрыва в рий конты . Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего линатря его Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снавияд на остериалом разбивая снавияд на ргию получающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкции. драгииеудутдейструкции»: еак«поглотители» снарядазасчетплимпрасслаииаания, расслаиваяееефрррррразомпревращаяееерразомпревращая, акуюоргак, такуюкак теплота။

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони။

Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» и «поглощения» кинетической энергии подлета юще Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47။ Примерно 6 мм подходящей керамики, связанной с полиамидной тыловой стороной, такой как Kevlar, былот дать значительное разрушение сердечника пули. Разбивание сердечника связано также с радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытается пробить с. Это уменьшает плотность кинетической энергии снаряда (кинетическая энергия, деленная на плочендь попродер следовательно, уменьшает пробивную способность။

началопервогосследованиявобластиирони, оелицованнойерамикой, миидвй19о819дддд 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19йуойййййментальнонаблюдал, ннойнаподвергающуюсяударусторонустаруеторойцелийцелу, увеличивало ее защитные возможности Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относительно недавоним споспоси ств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужащими США во вреной все вреной. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов Например၊ တွင် 1965 ခုနှစ် году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с твердым покрнилит рованных сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боков и сзади благониля карбида бора и основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в брочине (и по хоро). Он имеет примерно 30 % от массы стали того же объема и в то же время величину твердости, ботьрая он тердости вердости 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.)

နှင့် MH-60 BLACKHAWK (фирма Ceradyne Inc.)။

Конфликт, конечно, дал подъем новым идеям, а необходимость защитить экипажи вертолетов привела ниря Именно эта работа, выполненная учеными США в 1960-е годы, создала базу для совершенствования всято ерамической брони ။

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической брони, полезно расни мотм рых 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 прис го оружия наносит удар по цели с керамическим покрытием.

В момент удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику и вдоль сердечника пули. Волны в обоих этих материалах разрушаются, для керамики это становится проблемой, когда волний спат оверхностью 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 связ уании полимерного связ своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное отраженике , краорор материал Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полимисярный ледовательно, отсоединяет керамическую плитку от ее опоры. Однако в это время материал под средством пробивания сжимается; конические трещины исходят от места удара и это они ведут к образованию конуса в материале, что в суразованию конуса в материале, чтр всурать раняет нагрузку от пули по более широкой площади поверхности (см. рис. 6).

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

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

Голубые области показывают неупругую деформацию; можно увидеть၊

что пластическая деформация задней плиты происходит как раз

под образуемым нагрузочным конусом керамики.

Это первое преимущество, которое обеспечивается керамикой. Как уже упоминалось, керамика очень твердая и эта высокая твердость обеспечивает сопротивленив пробие. Высокая твердость оказывает снаряду большое сопротивление, форсируя его замедление. Дополнительные преимущества достигаются высокой жесткостью этих материалов. Машиностроительная керамика обычно в два раза жестче стали; жесткость увеличивает свойство, называемое акустическим сопротивлением, которое воздействуеов на интерни воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой интения в усокой интения вусокой интения вусокой интения ковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические материчолы, кажетася, бностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается на очень мелкие осколки в ограниченном труи районе။ Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, является относирятель яет свою форму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (то есть стекло, которое находится в окнахжилых ятом ным в качестве броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении массы на масвсь рсать Следовательно, потребуется довольно большая толщина стекла для обеспечения достаточной защиты။ Оконное стекло толщиной 3 мм не устоит против струи гранаты РПГ-7!!

Однако интересная концепция была предложена на 13-ом европейском симпозиуме по боевым бронированиниме (боевым бронированины) рситетом Cranfield တက္ကသိုလ် в военной академии Великобритании (30 апреля-2 мая 2008 года). воремятогосимапрофессоруонфессорманфредхелд (изобретательльльльвзрысстивнонойрони)суждальвозможностьсозданияпроз рачнойвзрывзрывнойрони (ခေတ်), ерорррррроррррррррррррррроо er er ррторооеыыыыыыыыыыыыыыоеееееееейротивользуется стекло။ Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов РВХ, можно бывило бы рачную систему ခေတ်။ онакодессссорхелд, этасистемабудеточеньрржжрррииалссссссснрр ((иииии(ииии нытытьченьолстойидостаточножесточнонаневоздегозаневоздегозаневоздействовалаланевоздействовалаланевоздействовалаланевоздегокипажипапкипажируе тзрывчатоевеществовззрывнойзащиты။ толщинанеподвижнойзаднейлитыдолитытынабытьепорядка 150- 20 мммоомммееействующеейсщщейщеиты။

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесении удара прих болеряирет элементов။ Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность керамики, вусть керамиль, величивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони ။ По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струе или снваряд у ю преграду။ Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке самоформир «ующихая дарного ядра» (EPP)။ Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание благодаря использованию их повстанцами в , Использованию их повстанцами в Недавно е запасы противотанковых мин советской эпохи, в которых используются элементы EFP။ Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, например, низкоуглеродистой стали или. Получающийся в результате подрыва поражающий элемент состоит в этом случае из декормированканогль ного благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал из-за хнется тантал). Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значительное противильдей Одним из примеров керамической брони для защиты от EFP является плита, устанавливаемая на некоторых мяшинтая на некоторых мяшинет မီ။

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek

для применения в броне машин.

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

နှင့် Ceradyne၊ отличается большим использованием керамической брони для

обеспечения защиты от зарядов типа «ударное ядро».

Керамические материалы для применений на поле боя

Оксид алюминия

В 1980-е годы в большинстве систем защиты на основе керамики, которые использовались на поле боя, ляпляре стный иначе как глинозем (လူမီနာ)။ Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы защиоты на егльно релкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью။ Как отметил တွင် 1995 году С. Дж Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd, имеются значительные улучшения характеристик систем защито приянилапо сравнению с другими керамическими/композиционными материалами။ А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая хнилактерис дополнительных затратах။ Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улучшения балллисти Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) может быть званем альная масса, например, в самолетных или личных (индивидуальных) системах защиты။

Рисунок 9 – Поверхностная плотность различных типов материалов,

требуемая для защиты от 7,62-мм бронебойных пуль၊

по сравнению с их относительной стоимостью.

Оксид алюминия широко используется в системах индивидуальной защиты личного состава, а шахномже в сим В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в которой исполь , была введена в Северной Ирландии ။ Базовая мягкая система защиты, известная как боевая личная броня (СВА), является составная как боевая личная броня (СВА), является составной и сост онинет йлонового и полиамидного волокна, к которому могут добавляться 1-kg плиты из композиционного мват мват облицованные керамикой для обеспечения защиты сердца и основных органов от высокоскоростных винтовочных пуль (см. рис. 10). Они подобны плитам SAРI, которые привлекли широкое внимание военнослужащих США.

Рисунок 10 – Боевая личная система защиты (СВА)၊

показан карман для вставки керамической плиты.

Рисунок 11 – Процесс задержки сердечника пули АРМ2 из

закаленной стали плиткой оксида алюминия на стальном основании.

Карбид бора

Несмотря на экономическую эффективность и способность оксида алюминия остановить большинство пуиж ст 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 хновых экст х желательно компенсировать несколько грамм массы броневой структуры, например, как в сиденьях экиапапат Другой пример использования карбида бора был в производстве системы усиленной личной защиты (ЕВА). Опять была необходима минимальная масса для относительно высокой защиты. Она была введена британскими сухопутными войсками для обеспечения защиты от 12,7-мм пуль со стальоны себе комплект « тупой травмы »။ Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, но передача импульса удара вызывается больш , ведущую к ушибам, серьезным травмам основных органов и даже смерти.

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

Рисунок 12 – Новый процесс формирования карбида бора, разработанный

институтом технологии штата Джоржия, позволяет создавать сложные

изогнутые формы для использования в касках и других элементах

личной защиты။ На снимке показана опытная каска малого масштаба.

Карбид бора является материалом в высокими характеристиками. Однако кроме невероятной твердости, которой обладает этот материал, и его невероятно низкой плинос плиот недостаток. В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать так хорошо, кавсть , кавать оскоростными пулями с плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалом, конгда висдер вызываемому этими боеприпасами။ Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом в качестве опоры есть основаниь праготпрать снарядов на базе карбида вольфрама определенные марки карбида бора действуют также хорошо, как и присера Это несмотря на бóльшую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокнош, проистыпом ежутков»။ Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, чрость 50 ьют цель)။ Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания цели неповряж депробивания цели неповряж деп ели разрушенным снарядом на более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, что вооздействие на проздействие на мпозиционный материал, облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в процессе обрар а зменением в процессе обрара за мпозиционный Тем не менее, вывод из этих результатов означает, что толщина плиты из карбида бора должна быльш , жидали, чтобы защищать от этих плотных сердечников снарядов с высокой скоростью. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамическим маоверилятся хорошим керамическим маовериляниром ьных 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

оследниегодриеожериалуюжериалуюескериалуюаеспективуогнестивениизащитыогнестрельног оружия, нреффииииииеееиииииииффффффффффффффффффнннн,, фирмамисшасшерыепромисшеисшасшеризо,ирмамисшасшукимимиак bae systems и cercadyneinc Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток для применни овлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материал производится под объединенными нагревом и давлением, чтобы изготовить невероятно прочное прочное но, обеспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оружия, а также снарядам Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°C။

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, ка изванию, вызванному явлением, ка извес т Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержка») на повонет время после удара။ этоявление, котороеможновидетьприйованиитехнологиийвысокоскоростнойфотографииивспышкерентгеновскоголучы, ы зываетсялавнымиолерочной, чтрооолнрроррррррррр адиальнопоповерхностикерамики။ Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск США, ученые все ещанияты оторым 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 канисуща металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в керамическом материале продстралет ласования металлических и керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими накладками и в чводками ивать многочисленные попадания။ Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следовательно, увеличивает при дополнительных выстрелах။

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процесса, извекастноснио Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие традиционные воз дерадиционные воз дет лучить этого из-за высоких температур и давления. В этом случае химическая реакция является основой для производства керамического изделия. Реакция соединяет исходные материалы керамики, используемые для определенных видов брони при низкой Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты в форме « пудлинговых крицет », крукты еста в керамике. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - относительно мягамог

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။ Эта машина

находится на вооружении германских сухопутных войск.

Другие композиционные материалы

Другие керамические материалы, например, нитрид кремния и нитрид алюминия показали относительно малуп показали относительно малупе ства керамической брони ။

Имеются сообщения, что нитрид алюминия был принят на некоторых бронированных машинах, однако их немного. Нитрид алюминия является странным материалом, эта странность заключается в том, что он работалет стях удара (обладает высокой стойкостью), однако при баллистических скоростях, встречаемох на шлаго дно относительно низкой стойкостью.

керамическийматериалскарбидомвольфраматакжерффраматакженивалсядляпримененивалсявсредствахзащитытыщитытыиитытыитыи, хотяонотносительноно роминальненовшрнный (номинальненовшшестьеный(лотнеекарбидарремния), оноченьпрочныйрынноченьпрочнысокоекустическое опротивлениеудару။ Это последнее свойство является главным и используется в защитных устройствах (системах) бля жнепужте ений большой амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. олагагают,т,тойтойонелькононононельнонононельнонононевонельнельниястойкостиотобстрелабронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронебронеби моеприпапасами, такойматериалможожнциальныевожоностиэконостикономииростроневогоространства, когдамасссссссссс် анеявляетсяопределяюей။

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким ( системам остльклея честве ветрового стекла) на таких машинах, как Humvee။ Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особенно, когда бультя р секций (окон)။ Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из которлых держивается поликарбонатным слоем. Эти типы систем могут иметь массу до 230 кг/м²при толщине 100 мм для обеспечения защиты уровня 3 по стандарту STANAG အဆင့် 3 (от 7,62-мм пуль). Стекло для окна размера машины Toyota LandCruiser и толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюйс с аплюс ины для его установки။ Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойким систекамам ост , ы имеют присущую им твердость, которая гораздо больше твердости оконного стекла. Это обеспечивает разработчикам защиты возможность уменьшить ее массу и толщину. В настоящее время существуют три жизнеспособных варианта материала для использования в прозрачыныях ся оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или шпинель и однокристаллический оксида

Оксинитрид алюминия или ALON может быть получен в качестве прозрачной поликристалллической керамлтри поликристаллической керамлтричо их маршрутов, которые используются для получения обычной непрозрачной машиностроительной керамики. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому затем фожет в приатритрия м 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 горякачески порошка либо путем горячего претя , без давления။ Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изостатическое прозрачности Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа и нагрева. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, что давлениевятрия авлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала и микроструктуры без преимущественой 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 ​​(EPP)။

В настоящее время эти три керамических материала являются дорогостоящими в производстве, х а эсито знат е еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth အင်ဂျင်နီယာချုပ် продолжает развивать этот тип технологии разработкой своМего рядай и зперет модульной броневой защиты)။ В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачные кершрачная, фирма использует прозрачные кершраческиет иты до уровня 4 по стандарту STANAG။ Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные удары с близксого/7 небойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью 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 потрьебностт; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные попаданиять и чиность . Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических сфер в перчедсит х основных боевых танков для обеспечения отклонения и эрозии бронебойного снаряда. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 နှင့် Т-80။ Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплект, то есть, систертоголнителт крепиться к корпусу машины။ Эти дополнительные комплекты состоят из керамических материалов, используемых в сочетании со слилоям обычно не видны пользователю.

Одним таким примером является система နောက်ဆုံး (техника легкой дополнительной системы), которая использовалась нах LAV (8х8)။ Система брони နောက်ဆုံး состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся к корпусуля моренть ющего при надавливании ။ Плитки могут укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем может применяться балллкастичес натурой Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и петли Velcro для установки тах машин с целью снижения сложности работ на театре военных действий (в боевой обстановке).

Такой метод крепления использовался в 1990-е годы с броней ROMOR-C фирмы Royal Ordnance (теперь это часть группы BAE) Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластиковой)/вийроним Обнаружено, что этот тип соединения, который используется в производстве брони такой конструквции, я замечено значительное снижение характеристик, если производитель не использует правильный клей. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения межнкду задней прирхней поверхней ивным элементом, с которым она соединена. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея и производилась, она имела относительно . Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Например, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему နောက်ဆုံး), так как они сводят до мирутем ဂရမ် Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиуголят всим заичной компоновке။ Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, таким образовом ранирния ой волны) по броне။

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактически что 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 легкая усовершенсят 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-зажигательны дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные элементы могут быть замехнены послер. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней защиты мофувй сят е Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах), где, качик утвер дер ую 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 пораженой брони от поражения) льской

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 материафнкы, спользование того озможностям (FGM)။ Первоначально они исследовались в конце 1960-х годов и в последние годы опять вызвали интерес. FGM является единой структурой, которая максимизирует преимущества керамики тем, что поверхность буа слои будут металлическими и, следовательно, обеспечивают хорошую пластичность и ударную вязкость Это метод разрушителя/поглотителя, который мы ранее рассматривали. Такие материалы обычно состоят из керамической передней панели, спеченной с последоющими слонилим ла. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материалы являются смесью керамики и металла при значительной части керамики. Например, лаборатории сухопутных войск США провели эксперименты с моноборидом титана, котрлый состоит из семи слоев, каждый с более высоким содержанием титана по мере того, как образец рассма по мере того, как образецеприсма оверхности удара) к задней. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту от 14,5-мм нериря 2 спа гомогенной броней (RHA)။ Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они могут обеспечивать лучшою защинио керамика, однако современные данные говорят, что их характеристики все еще ниже характерисхтик боле боре их материалов။

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надежду в обеспейчении ерживать 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, я катлита мы, обеспечивает зону повреждения, которая лишь на 20-30 % больше площади поперечного сечения пули. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным большинству чар ением с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым композиционным материалом. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно болоьшой плониреди бразом плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благодаря относительно жесткой мотрительно жесткой мотрицет ую вставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​броней с конструкй 2 конструкци ကီလိုဂရမ်/မီတာ², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при испольозовании просяться при испольозовании процеся 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 личной защиты и побретения они для легких боевых бронированных машин. Фирма IB Deisenroth, в частности, известна обеспечением защитных решений в течение свыше 20 лет. Ранним примером применения ее брони является система MEXAS (модульная, поддающаяся изменению система на синалтвема) кие БТР М113 для действий в Боснии ။ Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой Mowagмашину LAV III (8х8), опя ых войск. В обоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снаружи х оветалличес. Эта броня установлена ​​также на боевую машину Stryker США для обеспечения защиты от 14,5-мм бронебойльны потонебойльны потонебойны тся, что она не устанавливается на машины во время мирной боевой подготовки, так как она донавляес к 3

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем в Европе до некотонкой степат териалов горячего прессования။ Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее и обеспечивать лучшую защиту от огнестр огнестрель но, эти типы керамики заманчивы для создания брони. Однако спеченные керамические материалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc имеют длинную родословную в сони. Фирмы МОН-9၊ ЕТЕС၊ ВАЕ စနစ်များ၊ Ceradyne နှင့် CoorsTek также производят большой ряд видов керамических материа о плиток брони для машин и самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная инитеграция их я, и, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях.

можнопредпинспокоинспокоинспеяеспокоинспеспокоинспесповоолебовнеболебонандиндинствоя, будетлинтататасистемазащищатьсолдатьсолдат а။ Большинство может основывать свой опыт в отношении керамических материалов на том, что они видели на керамических посуды။ Но интересно, не говоря об обращении с керамической броней с помощью кувалды, большинство сисльм угим, чтобы выдержать сильные удары или износ။

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриваться как единст вестриваться как единст бслуживанию систем защиты။ Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать суощественшный в клать Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкцию и, не шьрни мнпете изводства керамических деталей сложной формы။ Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по сравнению с другим аль, титан и алюминий. При использовании металлов действие пробивания ограничено областью до одного-двух калибров от овочки у запро ических материалов это действие распространяется на всю геометрию пластины, какой бы большой онла ни . Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исходит от ховкакля тяж сийский 14,5-мм КПВ။ Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минуты и, следователь я хорошая способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночное попра на попрада применениях тяжелой брони. В результате керамические материалы широко использовались в сиденьях экипажей и полах бронированных самолетов။ Например, фирма ВАЕ စနစ်များ разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика вертолеовопа UH-60M, керамических материалов။ Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора и опоры из материала Kevlar для верколет-6 сата С-130။ Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом закещиты экипажа и оспользование 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 положение машинах было общим положение положение йны, например, на танках, таких как Т-34။ Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной под углол к под угломря к пользуется таким же образом керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала и одновременно подвергается изгибающкей на груременно они Керамический материал под острым углом также увеличивает толщину материала по линии прицеливания с. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит из точи удрни ра , деления между керамикой и опорным слоем в направлении, перпендикулярном границе разделения. Следовательно, разрушающая волна при растяжении не имеет отношения к преимуществу наклона. Следует подчеркнуть, керамические материалы не все плохо действуют под острыми углаоми, но веч но к хорошо, как думали или надеялись။ Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Так куда могут пойти керамические броневые материалы? Для начала улучшенная способность выдерживать многочисленные попадания может уже в настоячете врьсия керамических материалов в подходящую оболочку путем рассредоточения керамики в конструкции типра мат еньшения размеров, как используется в мозаичных конструкциях брони, или путем использования менеы твер но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит к упругому и встриводит к упругому и все орый способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делаете мартер ановится.

Другие успехи могут быть сделаны в обработке сырья и, в частности, снижения стоимосмо керовамичлески уровня, таких как диборид титана, карбид кремния и прозрачные керамические материалы, рассмотренные. Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать ролька задрж иж. Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможносмть соединелть соединелть ке ой 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.