УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

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

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границей, где основная угроза предстанавлет распространением тяжелых пулеметов (НMG) eller выстреливаемых med упором в плечо противотанковых средств тип. Эту проблему часто усугубляют политические и (eller) оперативные требования, выполнение которых требует использования легких боевых бронированных машин, в основном колесных, которые по своей конструкциг отличаются довольно низким уровнем броневой защиты от огнестрельного оружия (обычно от 7,62-мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечивающей лучшую защост защочо при одновременном сведении до минимума ее полной массы.

Хорошая защита в сочетании с малой массой играет важную роль в собственной защите личного состава любой солдат, ведущий боевые действия в Ираке или Афганистане. Взять, например, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США. Первоначальная его концепция состояла из верхнего тактического жилета (OTV) och двух носимых керахмич, и сзади защищающих солдата от поражения стрелковым оружием (SAPI). Однако из-за серии смертельных случаев в Ираке och Афганистане в IBA был внесен ряд дополнений. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осуществленная улумшеннывим также расширенная защита с дополнительными приспособлениями, закрывающими плечи. Для этой цели были использованы пластины SAPI och ESBI. начальной скоростью. Этот уровень улучшенной, но легкой защиты был достигнут только при использовании керамических материалов.

Рисунок 1 – Эта керамическая пластина SAPI, часть

бронежилета, спасла жизнь своему владельцу в Ираке.

Рисунок 2 – Новый бронежилет, обеспечивающий защиту уровня 4,

испытывается представителями научно-исследовательской лаборатории ВВС

на авиационной базе Wright-Patterson, шт. Огайо. Этот бронежилет включает новую FORMу 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» med глиняной или фаянсовой посудой, которую они исп кафелем, используемым на стенах ванной комнаты. Керамические материалы использовались в домашних условиях тысячелетиями, однако эти материали сталич материалов, которые применяются в настоящее время в боевых бронированных машинах.

Слово «керамика» обозначает «обожженные вещи» och фактически современная машиностроительная керамика, посдобнная базе глины, требует для своего производства значительного нагрева. Однако главной разницей между керамикой, которую мы выбираем för использования в качестве брони, и керамикор находим дома, является прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами och фактически при сжатии они могельт б,рочными материалами чем имеющиеся самые прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, в которой снаряд или кумулятивная струя прилагают снажимаю материал. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они слабы на растяжение и, следовательно, они способны выдерживать только очень маленькие количестмва дини разрушения), как показывает Таблица 1. Это объясняется наличием в структуре очень маленьких трещих, корещо подвергаются локализованным силам растяжения, являются источником катастрофического разрушения. Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелки på пол кухни. Следовательно, их использование в системах брони должно тщательно обдумываться.

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

Керамики в броневом применении работают в значительной степени как элементы устройства разрыва в конструсцин. Целью этих материалов в конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего рони ослабление его. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снергия на оскелкиви энергию получающихся в результате осколков в сторону от защищаемой конструкции. Другие элементы в многослойной конструкции будут действовать как «поглотители», то есть они поглощ энергию сндава за счет пластической деформации или расслаивания, таким образом превращая ее еее в болиэн такую ​​как теплота.

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

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

Начало первого исследования в области типов брони, облицованной керамикой, может быть отнесено коп период мировой войны, когда в 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз экспериментально наблюдал, что 0,0625й эмали, нанесенной на подвергающуюся удару сторону стальной цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относительно недавнимих спових защитных свойств в таких странах, как Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужащими США во времная ском. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов. Например, в 1965 году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с твердым покроспльтием (HFC), бронированных сиденьях пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту от 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боков и сзади бласанюх облицовки из карбида бора и основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в броне (och похорошин). Он имеет примерно 30 % от массы стали того же объема и в то же время величину твердости, которачня больше твердости катаной гомогенной броневой стали (см. Табл. 1).

Рисунок 5 – Сиденья вертолетов являются типичным примером применения

керамической брони. Слева направо: сиденья вертолетов TIGER (bild BAE Systems Advanced Ceramics Inc.), AH-64 APACHE, в котором используется

карбид бора жесткого прессования (фирмы Simula Inc.)

och MH-60 BLACKHAWK (bild Ceradyne Inc.).

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

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов в технологии керамической брони, полезанных успехов в технологии керамической брони, полезанно рассьм 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 фактически происходит стрелкового оружия наносит удар по цели с керамическим покрытием.

В момент удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику och вдоль сердечника пули. Волны в обоих этих материалах разрушаются, для керамики это становится проблемой, когда вослис стайн поверхностью раздела или на самом деле со связующим слоем между керамикой и ее защитным слоем. Большинство типов керамической брони в настоящее время создается при использовании полимерного связиающо по своей природе имеет низкую жесткость и плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное отражение, котрамикие, котрамики материал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полимерный полимерный и, следовательно, отсоединяет керамическую плитку от ее опоры. Однако в это время материал под средством пробивания сжимается; конические трещины исходят от места удара и это они ведут к образованию конуса в материале, четоши в, распространяет нагрузку от пули по более широкой площади поверхности (см. рис. 6).

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

конуса нагрузки в керамике под пробивающей пулей. Зеленый цвет показывает неповрежденный материал, en 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. Om du vill, kommer du att kunna erbjuda företagsförvärv. Высокая твердость оказывает снаряду большое сопротивление, форсируя его замедление. Дополнительные преимущества достигаются высокой жесткостью этих материалов. Машиностроительная керамика обычно в два раза жестче стали; жесткость увеличивает свойство, называемое акустическим сопротивлением, которое воздействует на интействует на интенсьсвнок волны, воздействие которой направлено назад по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит квысокой интезенсивни ультразвуковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

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

Однако интересная концепция была предложена на 13-ом европейском симпозиуме по боевым бронированным мафовим университетом Cranfield University i военной академии Великобритании (30 april-2 maj 2008). Во время этого симпозиума профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) облсужода создания прозрачной взрывной реактивной брони (ERA), то есть, брони ERA, в которой в качестве материала противо используется стекло. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов РВХ, можно было бодинх произ прозрачную систему ERA. Однако, как подчеркнул профессор Хелд, эта система будет очень тяжелой, так как задняя плитыбитай (основной) должна быть очень толстой и достаточно жесткой, так чтобы она не воздействовала на сидящего зана неэког детонирует взрывчатое вещество взрывной защиты. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150-200 мм по сравнению с 10-20 мм продевю плиты.

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

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek

для применения в броне машин.

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

och Ceradyne, отличается большим использованием керамической брони для

обеспечения защиты от зарядов типа «ударное ядро».

Керамические материалы для применений на поле боя

Oxid aluminium

Under 1980-talet var det mer omfattande system för nya affärer, samlade resurser, affärer алюминия, известный иначе как глинозем (aluminiumoxid). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве och даже довольно тонкие элементы защиты на его пули стрелкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил в 1995 году С. Дж. Роберсон из фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd. по сравнению с другими керамическими/композиционными материалами. А при использовании систем с карбидом кремния и карбидом бора дополнительная баллистическая характеристеличе дополнительных затратах. Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улучшения баллистихстический. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) может болшой требуется минимальная масса, например, в самолетных eller личных (индивидуальных) system för system.

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 такжез в ситы машин. В Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в которой использоваскиле была введена в Северной Ирландии. Базовая мягкая система защиты, известная как боевая личная броня (СВА), является составной и состоит известоит из найлонового и полиамидного волокна, которому могут добавляться 1-kg плиты из композиционового волокном, облицованные керамикой для обеспечения защиты сердца и основных органов от высокоскоростных винтовочных пуль (см. рис. 10). Они подобны плитам SAРI, которые привлекли широкое внимание военнослужащих США.

Рисунок 10 – Боевая личная система защиты (СВА),

показан карман для вставки керамической плиты.

Рисунок 11 – Процесс задержки сердечника пули АРМ2 из

закаленной стали плиткой оксида алюминия на стальном основании.

Karbidbora

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

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

Рисунок 12 – Новый процесс формирования карбида бора, разработанный

институтом технологии штата Джоржия, позволяет создавать сложные

изогнутые формы для использования в касках и других элементах

личной защиты. На снимке показана опытная каска малого масштаба.

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

Рисунок 13 – Рентгеновский снимок, показывающий временные данные

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

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

Karbid kremnia

В последние годы другие керамические материалы также показали значительную перспективу в обеспективу в обеспечениты огнестрельного оружия, но ни один из них не оказался более эффективным, чем подверженные грапицесму карбида кремния, которые производятся фирмами США, такими как BAE Systems och CeradyneInc. Фирма Ceradyne, в частности, имеет длинную родословную в производстве керамических плиток для примению с ц вовлеченной в этот процесс с 1960-х годов. Этот материал производится под объединенными нагревом и давлением, чтобы изготовить невероятно прочно, как доказано, обеспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оружия, а такжаDS. Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, известнием времени. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержонка») некоторое время после удара. Это явление, которое можно видеть при использовании технологий высокоскоростной фотографии och вспользовании вызывается главным образом тем, что керамика представляется более прочной, чем снд, и, следнаовательно, следнаовательно, радиально по поверхности керамики. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск США, ученые всесещ разъяснить механизм, которым оно поддерживается в керамике. Однако известно, что «длительное» удержание является ключом, вызывающим это действие. Одним способом, которым этого можно достичь, является использование типа горячего прессования для капсу помощью металлических накладок. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений в керамическом материческом материческом теплового рассогласования металлических och керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими накладками и увелич выдерживать многочисленные попадания. Это ограничение действует для сохранения всех осколков в едином объеме и, следовательно, увеличивательно, увеличиваюсит брони при дополнительных выстрелах.

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

Рисунок 14 – Микроскопическая структура (сверху вниз): связанного

реакцией карбида кремния, спеченного карбида кремния och 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 och нитрид алюминия показали относительно малуслек производства керамической брони.

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

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

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа по поиску альтернативы пулестойким системам остекления, коюсторы качестве ветрового стекла) på таких машинах, как Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особенно, когда они требя больших секций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из котолелих 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 Level 3 (från 7,62-мм пуль). Modell för окна размера машины Toyota LandCruiser och толщиной 100 мм составляет массу примерно 250 кг плюс стальные толщины для его установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойким системам остекленики, тальтернативу 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 för использования в прозрачнемых эты являются оксинитрид алюминия или ALON, алюмомагнезиальная шпинель или шпинель och однокристаллический (сапфир).

Оксинитрид алюминия или ALON может быть получен в качестве прозрачной поликристаллической керабрамики путек технологических маршрутов, которые используются для получения обычной непрозрачной машиностроительной. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому затем может может паридав 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 горячего порошка либо путем горячего порес спекания без давления. Кроме того, для улучшения механических свойств и прозрачности требуется горячее изостатическое прессрабанзие. Этот процесс включает одновременное применение кобразцу равномерного давления газа и нагрева. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, что давление пикримя всех направлениях, а не просто в одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала и микроструктуры без преимущественной примущественной проитич более высоким прочности и прозрачности.

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

в прозрачную керамическую броню АМАР-Т фирмы IBD.

Рисунок 18 – Сверхлегкая защита AMAP-R плюс защита

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

В настоящее время эти три керамических материала являются дорогостоящими в производстве, a этито, чнач использование все еще резервируется для очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработкой своего ряда изделипР ( модульной броневой защиты). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачные керамические материалы для материалы уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные удары с близкя 7,62-mm/54R бронебойными боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG с помощью прозрачной брони является впечатляющинал прозрачной брони является впечатляющинал удара 14,5-мм/114 пулей В32 с расстояния 200 м при скорости 911 м/с.

Nya punkter

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

Одним таким примером является система SENAST (техника легкой дополнительной системы), которая использмелась на машинах LAV (8х8). Система брони SENAST состоит из шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся к корпусу машины склеивающего при надавливании. Плитки могут укладываться (слоями) för повышения уровня защиты, затем может применяться для баллистиче управления сигнатурой. Были разработаны подобные образцы, в которых использовались крепежные крюки и петли Kardborreband för устанхкич кески бортах машин с целью снижения сложности работ на театре военных действий (в боевой обстановке).

Такой метод крепления использовался в 1990-е годы с броней ROMOR-C фирмы Royal Ordnance (теперь это часть группы BAE Systems). Эта броня состояла из слоев керамики из оксида алюминия, приклеенных к GFRP(стеклопластиковой)/алюминий. Обнаружено, что этот тип соединения, который используется в производстве брони такой конструкцевии, явля решающим, och замечено значительное снижение характеристик, если производитель не использует правильный. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения между задней повикерхн конструктивным 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. Till exempel, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они сводят до минимуль действия границ. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиугольний для обороны мозаичной компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, такимра образраних «повреждения» (ударной волны) по броне.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактический не утверждать, что она уступает разумному решению Советского Союза вставлять керамические сферы в башни в башни. Одной из более успешных систем брони, в которых используется этот метод, является легканая усовершя, защищающая от поражения огнестрельным оружием (LIBA), разработанная фирмой Mofet Etzion Ltd (Израиль). Эта броня состоит из многочисленных керамических элементов, которые вставляются в резиновую матриц. Эта броня может производиться так, что она обеспечивает защиту от 14,5-mm бронебойно-зажигательн, () имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что отдельные элементы могут бсенть ипхмы повреждения. Панели сохраняют также определенную степень гибкости и для более низких уровней защиты могул пят состьв любой форме. Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах), где, как унатвержет, лучшую защиту от многих попаданий благодаря своей многосегментной конструкции. Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины. Она использована на машинах Stryker сухопутных войск США, находящихся на вооружении i Ираке och Афганистане.

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

фирмы Mofet Etzion, показаны открытые шарики керамической брони.

Рисунок 20 – Результаты испытания стрельбой плиты LIBA

убедительно демонстрируют способность материала выдерживать

многочисленные попадания.

Другие новые методы в разработке брони включают использование того, что известно как материалы, сортирупи функциональным возможностям (FGM). Первоначально они исследовались в конце 1960-х годов и в последние годы опять вызвали интерес. FGM является единой структурой, которая максимизирует преимущества керамики тем, что поверхность будетра, 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 последующими слоямиши с бó metall. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материалы являются смесью керамики och металла при значительной части керамики. Например, лаборатории сухопутных войск США провели эксперименты с моноборидом титана, который уплок и состоит из семи слоев, каждый с более высоким содержанием титана по мере того, как образец рассмай панели (поверхности удара) к задней. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава с облицовкой материалом Könsstympning av könsstympning kommer att göras under 14,5 масн 32 м. с катаной гомогенной броней (RHA). Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они могут обеспечивать лучшую зогшую попаданий, чем сама керамика, однако современные данные говорят, что их характеристики все еще нирактерике хеще нирак обычных броневых керамических материалов.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надеженду вобичич возможностей выдерживать многие попадания по сравнению с керамическими материалами. Один такой образец предлагает фирма Exote Oy. Она произвела композиционный материал с металлической матрицей на основе карбида титана, которыю, кавет leverantörer av tjänster, utan kostnad, которая лишь på 20-30 % mer площади поперечни. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным большинству керахич соединением с опорным материалом, либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым композиционением материалом. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снда по относительно большой площади повихн, образом плотность кинетической энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благода относительно жесткой металцской металц которую вставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62 mm – 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​броней с конструкцион изделия 52 кг/м², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при использовании процесс 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 эффективно

поглощает энергию снаряда.

Коммерческие варианты

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

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

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

Otsenka

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

Buduschée

Hur kan du göra det för pengarna? Для начала улучшенная способность выдерживать многочисленные попадания может уже в настоящее времять заключения керамических материалов в подходящую оболочку путем рассредоточения керамики в констирукц (например, LIBA), путем уменьшения размеров, как используется в мозаичных конструкциях брони, или путельзисов менее твердых, но более упругих карбидных материалов с прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит к упругому и все жупругому и все жум который способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делаете мателете материалов хрупким он становится.

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