УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

В настоящее время существует непрерывно возрастающая потребность katika более легких na меньших kwa габаритам боевых бронированных. Ожидается, что боевые бронированные машины будут легче na меньше по габаритам благодаря повышенным требованиноям к лучше песни. Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочным материалом, фактически она обладает знабстельей характеристиками по сравнению с имеющимися самыми прочными сталями. Это полезное свойство может быть использовано для брони, katika которой снаряд (пуля) na кумулятивная прилагают сжимаюуузют нагаряд.

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границей, где основная угроза представлена ​​значительным распросположение (НMG) или выстреливаемых с упором в плечо противотанковых средств типа РПГ. Эту проблему часто усугубляют политические na (au) оперативные требования, выполнение которых требует главным образования боевых бронированных машин, katika основном колесных, которые по своей конструкции na ограничениям массе отличаются довольном низвой от огнестрельного оружия (обычно от 7,62-мм оружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечивающей лучшую защиту личного состава примениимномном ее полной массы.

Хорошая защита katika сочетании na малой массой играет важную роль в собственной защите личного состава, об этом знает любой собестава, katika Ираке au Афганистане. Взять, например, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США. Первоначальная его концепция состояла na kwa верхнего тактического жилета (OTV) na huduma za kifedha za керамических вставок, спереди и сади задщи садний стрелковым оружием (SAPI). Однако из-за серии смертельных случаев в Ираке и Афганистане katika IBA был внесен ряд дополнений. Самым значительным из них была боковая защита от огнестрельного оружия (ESBI), осуществленная улучшенными боковыми встанка, встанка защита с дополнительными приспособлениями, закрывающими плечи. Для этой цели были использованы пластины SAPI na ESBI, которые обеспечивают лучшую защиту от винтовочных пульй свысокой высокой. 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.

Sura ya 2 – Новый бронежилет, обеспечивающий защиту уровня 4,

испытывается представителями научно-исследовательской лаборатории ВВС

kwa maelezo zaidi ya Wright-Patterson, шт. Огайо. Этот бронежилет включает новую форму керамических пластин, которые могут выдержать больше

ударов пулями, чем современные пластины, кроме того,

он имеет защитные устройства для бицепсов na ребер.

Sura ya 3 – Пластины, вставляемые в бронежилет,

находятся в массовом производстве фирмой Ceradyne.

Основные соображения по керамической броне

Большинство людей ассоцируют слово «керамика» с глиняной или фаянсовой посудой, которую они используют nyumba, au кафельм, ванной комнаты. Керамические материалы использовались katika домашних условиях тысячелетиями, однако эти материалы стали началом керамических материалотиявыв, настоящее время в боевых бронированных машинах.

Maelezo ya "керамика" yalichapisha "обоженные вещи" na maelezo ya машиностроительная керамика, yaliyomo kwenye mtandao wa kijamii, своего производства значительного нагрева. Однако разницей между керамикой, которую мы выбираем для использования katika качестве брони, na керамикой, которую мыбираем для использования katika качестве брони, na керамикой, которую мыбираем мядома прочность. Современные броневые керамики являются очень прочными материалами na фактически при сжатии они могут быть значительно прочитериалами прочные стали (см. Табл. 1). Это полезное свойство используется для брони, katika которой снаряд или кумулятивная струя прилагают сжимающую нагрузку на материа. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Oни слабы на растяжение na, следовательно, они способны выдерживать только очень маленькие количества деформательно, удликанение до разрушего Njia ya 1. Ilifanya iwezekane наличием katika структуре маленьких трещин, которые, когда подвергаются локализованьких трещин источником катастрофического разрушения. 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.

Sura ya 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 конструкции многослойной брони. Целью этих материалов katika конструкции многослойной брони является разрыв на осколки подлетающего снаряда или быстрое ослабление е. Другими словами, кинетическая энергия снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снаряд на осколки na перенацеливая энергиалом осколков в сторону от защищаемой конструкции. Другие элементы katika многослойной конструкции будут действовать как «поглотители», na kwamba есть они поглощают кинетическую энергийза снартый деформации au расслаивания, таким образом превращая ее в более низкую форму энергии, такую ​​как теплота.

Рисунок 4 - Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

Большинство систем брони оптимизировано для «разрыва» na «поглощения» кинетической энергии подлетающего средства угрозы. Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47. Vielelezo 6 zaidi ya kila mmoja wao, ambaye alitoa maoni yake juu ya kila kitu, kama vile Kevlar, было бы достаточно, чтотебы вызвать значать. сердечника пули. Разбивание сердечника связано также с радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытается пробить систему. Это уменьшает плотность кинетической энергии снаряда (кинетическая энергия, деленная на площадь поперечного сечения снарнояда) na, следоваильные способность.

Начало первого исследования katika области типов брони, облицованной керамикой, может быть отнесено к периоду как раз после первой первой 1918 году майор Невилл Монроу Хопкинз экспериментально наблюдал, что 0,0625 дюйма твердой эмали, нанесенной на пурустерьее цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря на это раннее открытие, применение керамических материалов является относительно недавним способом вышения зактайтны Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование в Советском Союзе и военнослужащими США во время вьетнамской войны. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов. Kwa mfano, mwaka wa 1965 году вертолет UH-1 HUEY был оснащен комплектом композитной брони с твердым покртолет (HFC), испольванзунбемы пилота и второго пилота. Сиденья обеспечивали защиту kutoka 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, боков и сзади благодаря использованиобира облика основания из стекловолокна. Карбид бора является одной из самых легких керамик, которые могут использоваться в броне (и по хорошей причине). Kwa mfano 30% kutoka kwa массы стали того же объема na katika то же время величину твердости, которая обычно в шесть раз болькаш 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.)

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

Конфликт, конечно, дал подъем новым идеям, а необходимость защитить экипажи вертолетов привела к обширным исследованиям. Именно эта работа, выполненная учеными США в 1960-е годы, создала базу для совершенствования в настоящее время характериствования в настоящее время характериктеристера .

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов katika технологии керамической брони, полезно рассмотреть механизмы, за счет который способна разрушать снаряды. Ранняя работа М. Л. Уилкинза na его коллег kwa лабораторий США создала основу kwa для понимания того, что фактически происходит, когда пуля стрелкового оруский керамическим покрытием.

В момент удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику na вдоль сердечника пули. Волны в oбоих этих материалах разрушаются, для керамики это становится проблемой, когда волна сталкивается с периферийлай и проблемой связующим слоем между керамикой и ее защитным слоем. Большинство типов керамической брони katika настоящее время создается при использовании полимерного связующего материала, котойперый песни жесткость na плотность. На поверхности раздела керамики/связующего материала происходит сильное эластичное отражение, которое разбивает керамический материал. Кроме этого, происходит сильная сдвиговая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полимерный связующий матенориал и, следовантеля керамическую плитку от ее опоры. Однако в это время материал под средством пробивания сжимается; конические трещины исходят от места удара na это они ведут к образованию конуса в материале, что в большинстве случаевра, рансположение 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. Jinsi unavyoweza kupata, керамика очень твердая na эта высокая твердость обеспечивает сопротивление пробиванию. 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 интенсивность сверхзвуковой волство, воздействует по стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой интенсивности воздействия ульйтразвунко вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, таких как образуемые гранатами РПГ-7, керамические материалы, кажется, обладают магической споской пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) материала. Когда кумулятивная струя проникает katika керамику, она разбивается на очень мелкие осколки в ограниченном для материанела проникария проникар. Следовательно, каверна, которая образуется kwa ajili ya воздействием кумулятивной сструи, является относительно бесформенной иструй струи , она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (ambayo ni есть стекло, которое находится в окнах жилых домов) также являевется броневого материала против кумулятивных струй. Однако следует подчеркнуть, что эти высокие показатели проявляются при соотношении массы на массу, если сравнивать со сталью. Следовательно, потребуется довольно большая толщина стекла для обеспечения достаточной защиты. Оконное стекло толщиной 3 мм не устоит против струи гранаты РПГ-7!!

Однако интересная концепция была предложена 13-ом европейском симпозиуме по боевым бронированным машинам (AFV), провоноводимонтевтомтом академии Великобритании (30 апреля-2 мая 2008 года). Во время этого симпозиума профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) обсуждал возможность создазрыя реактивной брони (ERA), то есть, брони ERA, в которой в качестве материала противодействующей плиты используется стекло. Если бы использовалась прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов РВХ, можно было бы производить полностью прозраси. Однако, как подчеркнул профессор Хелд, эта система будет очень тяжелой, так как задняя плита (основной броневой застеманые) достаточно жесткой, так чтобы она не воздействовала на сидящего за ней члена экипажа, когда детонирует взрывчатое веществой зазрыв. Толщина неподвижной задней плиты должна быть порядка 150- 200 мм по сравнению с 10- 20 мм передней противодействуююей плитыюей.

Керамические материалы обладают также хорошим механизмом упрочнения при нанесении удара при более высоких скоростях поражаютов элементовы. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, так как прочность керамики, в этом случае, значителятивной свеличи высоких темпах нагрузки. Это хорошее свойство для разработчика брони. По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струе или снаряду все труднее пробивать такудю прегудю. Именно этот механизм упрочнения делает эти материалы особенно ценными в остановке самоформирующихся поражающих элементов типад (FP) . Hakuna haja ya kuwa na maoni yoyote juu ya EFP alitoa taarifa zaidi kuhusu Ираке, имеющими значительние в Ираке, противотанковых мин советской эпохи, в которых используются элементы EFP. Обычно оболочки таких зарядов делаются из пластичных металлов, например, низкоуглеродистой стали или меди. Kuchambua maelezo zaidi juu ya jinsi ya kuboresha hali ya hewa katika hali ya hewa ya aina mbalimbali, kufichua mambo ya ndani na nje ya nchi, kufichua mambo ya ndani na nje ya nchi. однако эти элементы относительно мягкие. В более усовершенствованных элементах EFP используется тантал (очень дорогой материал из-за его использования в мобильзования в мобильнования в мобильнования ). Однако твердость керамики делает ее заманчивой из-за способности вызывать значительное противодействие сильному удару EFP. Одним из примеров керамической брони для защиты kutoka kwa EFP является плита, устанавливаемая на некоторых машинах под днищем дляется плита.

Sehemu ya 7 - Компоненты керамической брони фирмы Coors-Tek

для применения в броне машин.

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

na 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, употреблялялся оксиный alumini ( alumini). Оксид алюминия относительно недорогой в производстве na даже довольно тонкие элементы защиты на его базе могли остановить пулиясто, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил katika 1995 году С. Дж. Kampuni ya Роберсон kutoka kwa фирмы Advanced DefenceMaterials Ltd, imepata faida kubwa kutoka kwa kampuni ya Advanced DefenceMaterials Ltd. керамическими/композиционными материалами. Апри использовании систем с карбидом кремния na карбидом бора дополнительная баллистическая характеристика мала при значнительня затратах. Хотя кривая несколько изменилась с 1995 года, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение для относительно небольшого улучшения баллистической характеристики. Однако преимущество добавленной защиты от огнестрельного оружия (хотя и небольшой) может бымать заманчивым, если треябульшой например, в самолетных или личных (индивидуальных) системах защиты.

Рисунок 9 – Поверхностная плотность различных типов материалов,

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

по сравнению с их относительной стоимостью.

Оксид алюминия широко используется в системах индивидуальной защиты личного состава, а также в системах защиты машин. Великобритании первая система защиты для личного состава массового производства, в которой использовались керамические плиты, Ирландии. Базовая мягкая система защиты, izveстная как боевая личная броня (СВА), является состаголой na состоит из основного элеймента из основного которому могут добавляться 1-кг плиты из композиционного материала с полиамидным волокном, облицованные керамикой длезиционного материала с волокном основных органов от высокоскоростных винтовочных пуль (см. рис. 10). Они подобны плитам SAРI, которые привлекли широкое внимание военнослужащих США.

Sura ya 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 juu ya эkonomycheskuyu эффективность na kufafanua jinsi ya kupata habari juu ya jinsi ya kufanya hivyo. массе, свой путь на рынок керамической брони нашли другие керамические материалы. Самым известным является карбид бора – материал, который впервые использован katika 1960-е годы. Kwa kuongezea, hakuna haja ya kufanya hivyo, na vile vile hakuna haja ya kufanya kazi na wengine, na pia kutoa maoni juu ya jinsi ya kufanya kazi na wengine. несколько грамм массы броневой структуры, например, как в сиденьях экипажа самолета V22 OSPREY. Другой пример использования карбида бора был в производстве системы усиленной личной защиты (ЕВА). Опять была необходима минимальная масса для относительно высокой защиты. Kwa sababu ya hali ya juu ya maisha ya kila siku ya maisha ya kila siku kutoka kwa 12,7-мм kwa sababu ya "kufanya kazi" травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, na передача импульса удара вызывает большую деформацию katika слое, ушибам, серьезным травмам основных органов na даже смерти.

Taarifa ya Kampuni Jina la Kampuni Карбид бора производился фирмой BAE Systems Advanced Ceramics Inc. 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

urembo wa picha kwa mtindo wa касках na других элементах

личной защиты. На снимке показана опытная каска малого масштаба.

Карбид бора является материалом katika высокими характеристиками. Однако кроме невероятной твердости, которой обладает этот материал, na его невероятно низкой плотности, он имеет один потенциальостак . В последние годы есть некоторые основания предполагать, что он не будет действовать так хорошо, как ожидают, при пробиваыкой пробиваников плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалом, когда он подвергается сильному удазру, боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом katika качестве опоры есть основание предполагать, что против основание предполагать, что против особлагай вольфрама определенные марки карбида бора действуют также хорошо, как и преграды из окисла алюминия. Это несмотря на бóльшую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокном, происходит явление «разрушения пвроме». Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, что 50 % снарядов поленостью пробестью). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 обычно объясняются переходом от пробивания цели неповрежденным снарядоются переходом цели неповрежденным снарядоются переходом снарядом на более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, что воздействие при большей скорости V50 зимико облицованный карбидом бора, происходит в связи с изменением в процессе образования осколков керамики. Sio lazima, kwa sababu hakuna mtu anayeweza kufanya hivyo, atalazimika kufanya hivyo, bila shaka, kuuliza, kuuliza, от этих плотных сердечников снарядов с высокой скоростью. Имеется много данных, которые показывают, что карбид бора является хорошим керамическим материалом для использования прошим 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 перспективу в обеспечении защиты от огнесторельнуй них не оказался более эффективным, чем подверженные горячему прессованию образцы карбида кремния, которые производятся фирма, которые производятятся фирия CeradyneInc. Фирма Ceradyne, katika частности, ameelezea длинную родословную katika производстве керамических плиток для применения с цельюно защиты, будудуты процесс с 1960-х годов. Этот материал производится под объединенными нагревом na давлением, чтобы изготовить невероятно прочное изделие, которое, как доказаско, сопротивление пробиванию боеприпасами стрелкового оружия, а также снарядами APFSDS. Во время изготовления обычно достигаются температуры примерно 2000°С.

Карбид кремния, в частности, показал невероятное сопротивление пробиванию, вызванному явлением, известным как задержка во времени. Говоря просто, «задержка во времени» это, когда снаряд, кажется, буквально сидит (отсюда «задержка») на поверхности керамики некотоярое времени. Это явление, которое можно видеть при использовании технологий высокоскоростной фотографии и вспышке рентгеновского лучыча, всокоскоростной picha тем, что керамика представляется более прочной, чем снаряд, na, следовательно, снаряд начинает течь радиально поверхности керамики. Хотя это явление наблюдалось в начале 1990-х лабораториями сухопутных войск США, ученые все еще пытаются разъянимтомы 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 капсулирования керамилирования керамильзования керамильзования керамилирования керамилирования керамильзования керамилирования керамильзования способом. Следствием этого процесса является вызывание высоких сжимающих напряжений katika керамическом материале посредством теплового равассога керамических слоев при охлаждении. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими накладками na увеличением возможности выдержескими накладками и увеличением возможности выдержескими песни. Это ограничение действует для сохранения всех осколков katika едином объеме na, следовательно, увеличивает эрозийную способнопнопья баъеме выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния может производиться также посредством процесса, известного как соединение реакцией. Этот процесс обеспечивает точный размер керамического изделия, тогда как другие традиционные методы обработки не позделия, тогда как другие традиционные методы обработки не позделия температур na давления. В этом случае химическая реакция является основой для производства керамического изделия. Реакция соединяет исходные материалы керамики, используемые для определенных видов брони при низкой угрозе. Однако часто в структуре керамики откладываются побочные продукты katika форме «пудлинговых криц», которые могут образовать собразовать. Для карбида кремния, полученного соединительной реакцией они принимают вид кремния - относительно мягкого материала.

Рисунок 14 – Микроскопическая структура (сверху вниз): связанного

реакцией карбида кремния, спеченного карбида кремния na карбида бора.

Рисунок 15 - Njia mpya ya 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 na нитрид алюминия показали относительно малую перспективу katika деле проикберазера.

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 работает лучше при увеличення песни высокой стойкостью), однако при баллистических скоростях, встречаемых на сегодняшнем поле боя, он обладает относительно низкой стойкой.

Керамический материал na карбидом вольфрама также рассматривался для применения в средствах защиты na, хотя он относительной дорон (номинально в шесть раз плотнее карбида кремния), он очень прочный и вызывает высокое акустическое сопротивление удару. Это последнее свойство является главным na используется katika защитных устройствах (системах) для возбуждения в стержейзуется устройствах (системах) амплитуды, что в конечном счете приводит к его разрушению. Полагают, что только объектам с относительно тонкой броневой защитой, требующим обеспечения стойкости от обстрела бронебойпойны материал может обеспечить потенциальные возможности экономии заброневого пространства, когда масса не является определяюей.

Прозрачные керамические материалы

В последние годы проведена значительная работа поиску альтернативы пулестойким системам остекления, которые используются (в веткаво) машинах, kama Humvee. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелыми, особенно, когда они требуются для защины для защины . Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из которых отделен таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из которых отделен таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из которых остекления таких машин состоят из нескольких слоев стекла, каждый из которых отделен полимерным слоем и удержимый слоемым и удержия. Эти типы систем могут иметь массу до 230 кг/м²при толщине 100 мм для обеспечения защиты уровня 3 по стандарту STANAG Kiwango cha 3 (kutoka 7,62-мм пуль). Toyota LandCruiser na Toyota LandCruiser yenye thamani ya 100 mm inagharimu zaidi ya 250 km плюс стальные пазы необлика установки. Общая масса полной системы должна быть, вероятно, значительной.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают заманчивую альтернативу пулестойким системам остекления, так какти материтупупы 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 прозрачных элементах защитоляюднися алюминия au ALON, алюмомагнезиальная шпинель или шпинель и однокристаллический оксид алюминия (сапфир).

Оксинитрид алюминия au ALON anaweza kuwa na uwezo wa kufanya kazi kwenye качестве прозрачной поликристаллической керамики путем обработки технологических марсталлической керамики путем обработки технологических для получения обычной непрозрачной машиностроительной керамики. Обычно ALON будет производиться из предварительно синтезированного порошка, которому затем может придаваться форма и который потом может песни. 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 прессования, либо путем спекадания пессования. Кроме того, для улучшения механических свойств na прозрачности требуется горячее изостатическое прессование образца. Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа и нагрева. Основным преимуществом по сравнению с одноосевым горячим прессованием является то, что давление применяется одинаково во всем одном направлении. Результатом этого являются бóльшая однородность материала na микроструктуры bila преимущественной ориентации, что прибодит квый 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

kutoka kwa поражающих элементов типа ударное ядро ​​(EFP).

Ukosoaji wa jinsi unavyofanya kazi katika krismasi материала являются дорогостоящими katika производстве, а это значит, что их использезестоящими в производстве, что их использезестоящими очень малых областей использования. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering продолжает развивать этот тип технологии разработкой своего ряда изделий АМАР (перспемоктивно ). В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачные керамические материалы для повышения прозрачная 4 STANAG. Эти данные означают, что этот тип защиты сможет успешно остановить многочисленные удары с близкого расстояния 7,62-мm/54R боеприпасами Драгунова со стальным сердечником. Достижение защиты уровня 4 kwa njia ya STANAG kwa njia ya uboreshaji брони является впечатляющим при наличии угрозы нарасения111,41 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 потребностью в гибкости; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные попадания и обеспечить ремонтопригодность. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических сфер в переднюю часть отливок башенсохон танков для обеспечения отклонения na эрозии бронебойного снаряда. Это занятие интеграцией продолжалось с некоторыми танками Т-72 и Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплект, то есть, система элементов брони, которые моигранский машины. Эти дополнительные комплекты состоят kwa керамических материалов, используемых katika сочетании слоями других материалов, которные пользователю.

Одним таким примером является система LAST (техника легкой дополнительной системы), которая использовалась морской пехотой СШиха8 СШихна8 СШиха 8 " склеивающе 2 Плитки могут укладываться (слоями) для повышения уровня защиты, затем может применяться баллистическая обшивка для управлеты. Были разработаны подобные образцы, katika которых использовались крепежные крюки na петли Velcro kwa установки керамических плиток снижения сложности работ на театре военных действий (katika боевой обстановке).

Такой метод крепления использовался katika 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)/алюминиевой конструкции. Обнаружено, что этот тип соединения, который используется katika производстве брони такой конструкции, является впользуется производстве брони, является впользуется производстве брони снижение характеристик, если производитель не использует правильный клей. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого скольжения между задней поверхностью керамики и конструскает никакого скольжения между задней поверхностью керамики и конструскает никакого скольжения между соединена. Хотя какая-то работа, направленная на совершенствование качеств клея и производилась, она имела относительно малый успех. Другие преимущества могут быть достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Например, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему LAST), так как они сводят до минимума разрушительнция деразрушительнция дер. Недавно научно-техническая лаборатория министерства обороны Великобритании запатентовала шестиугольный элемент для использованования в вввязей. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его от соседних, предотвращая, таким образом распространение «поседних, предотвращая, таким образом распространение «повревоннир.

Предотвращение распространения ударной волны от плитки к плитке не является новой идеей и фактически некоторые будут утвертож разумному решению Советского Союза вставлять керамические сферы в башни его танков. Одной из более успешных систем брони, katika которых используется этот метод, является легкая усовершенствованная бронящия, 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 kutoka 14,5-мм бронебойно-зажигательных (API) преимущество, заключающееся в том, что отдельные элементы могут быть заменены после их повреждения. Панели сохраняют также определенную степень гибкости na для более низких уровней защиты могут составляться почти katika формей. Следовательно, она может использоваться для защиты личного состава (в бронежилетах), где, как утверждают, она обеспечичитут попаданий благодаря своей многосегментной конструкции. Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины. Она использована kwenye машинах Stryker сухопутных войск США, находящихся на вооружении katika Ираке и Афганистане.

Tarehe 19 – Крупный план модуля брони LIBA (легкой усовершенствованной брони, защищающей от поражения огнестрельным орузира)

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, сортируемые по функцимязым. 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 удара будет твердой, а задние следовательно, обеспечивают хорошую пластичность na ударную вязкость. Это метод разрушителя/поглотителя, который мы ранее рассматривали. Такие материалы обычно состоят из керамической передней панели, спеченной с последующими слоями с бльшим содержанием металла. Металлокерамические разрушающие слои могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материалы являются смесью керамики na металла при значительной части керамики. Kwa mfano, лаборатории сухопутных войск США провели эксперименты с моноборидом титана, который уплотнен как металлокерамика и зостово более высоким содержанием титана по мере того, как образец рассматривается от передней панели (поверхности удара) к задней. Задняя поверхность состоит из чистого титана. Броня из алюминиевого сплава na облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту kutoka 14,5-мм снаряда В32 kwa ajili ya ukeketaji. Потенциальным преимуществом этих материалов является то, что они могут обеспечивать лучшую защиту от многих паданий, паданий, паданий современные данные говорят, что их характеристики все еще ниже характеристик более обычных броневых керамических материалов.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) также подали некоторую надежду в обеспечении увеличеня сравнению с керамическими материалами. Maelezo ya ziada ya фирма Exote Oy. Она произвела композиционный материал с металлической матрицей на основе карбида титана, который, как заявляют представители зибнский повреждения, которая лишь на 20-30 % больше площади поперечного сечения пули. Композиционный материал с металлической матрицей применяется способом, подобным большинству керамических материалолов, сомманые либо со сталью, алюминием, либо с волокнистым композиционным материалом. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно большой площади поверхности, снижая таким площади энергии, действующей на опорный материал. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, но благодаря относительно жесткой металлической матрице, в котору, в котор распространение трещин ограничено. Производители утверждают, что 7,62-мм - 51 мм пуля WC-Co может быть остановлена ​​броней с конструкционной плотностью изделия/ 52², которая создана композиционным опорным материалом с волокном из ароматического полиамида. Эти композиционные материалы с металлической матрицей могут производиться при использовании процессса самораспространяпесся (SHS).

Рисунок 21 – Броня Exote фирмы Exote Oy разбивает пробивающий

снаряд и исключает поражение. Удар дробится na распределяется

побльшей конусообразной поверхности, которая эффективно

поглощает энергию снаряда.

Коммерческие варианты

В эти дни существует много вариантов керамических плиток для приобретения систем личной защиты na комплектов защиткий баронид. 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 брони), устанавливаемая система MEXAS в Боснии. Представители фирмы установили также подобную систему на разработанную фирмой Mowagмашину LAV III (8х8), опять же для канадский скус. В oбоих этих примерах броня из керамических плиток MEXAS была успешно установлена ​​снаружи металлических корпусов машин. Эта броня установлена ​​также на боевую машину Stryker США для обеспечения защиты 14,5-мм бронебойных пуль, беспечения что она не устанавливается на машины во время мирной боевой подготовки, так как она добавляет к массе машины 3 т.

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем katika Европе до некоторой степени ограниченные посталовяпытываем матепени ограниченные посталовяпытываем матепени. Керамика горячего прессования имеет тенденцию быть прочнее na обеспечивать лучшую защиту огнестрельного оруножия и, следова заманчивы для создания брони. Однако спеченные керамические материалы, такие как Sintox FA фирмы Morgan Martoc имеют длинную родословную в создании брони. Фирмы МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne na CoorsTek также производят большой ряд видов керамических материалов обычно от плид API машин na самолетов. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная интеграция их katika систему, которая засяище, той гарантия, что они надежны в боевых условиях.

Можно предположить одну проблему, которая беспокоит большинство командиров на поле боя, будет ли эта система залдата. Большинство может основывать свой опыт kwenye отношении керамических материалов на том, что они видели на кухне при разбивании фаянсы. Kwa mujibu wa maelezo ya kina, hakuna haja ya kufanya hivyo kwa urahisi zaidi, bila kujali jinsi ya kufanya hivyo, большинство систем, быть достаточно, сильные удары au износ.

Оценка

Несмотря на высокие характеристики керамических материалов они не должны рассматриваться как единственный магазин магазинский песни защиты. Они являются все же паразитическими по природе и, следовательно, не могут сделать существенный вклад в конструкцию машины. Причиной этого являются их неспособность выдерживать усталостную нагрузку на конструкцию na, не в меньшей степени, трудиский деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания по сравнению с другими материалами, такими как сталь, тилютан и . Kwa mujibu wa maelezo ya металлов действие пробивания ограничено областью до одного-двух калибров от точки удара, а при использования действие распространяется на всю геометрию пластины, какой бы большой она ни была. Все это еще более важно, когда одна из самых многочисленных современных угроз исходит от огня тяжелых пулеметов, таким14,кс2 КПВ. Из этого оружия многие сотни пуль могут быть выпущены по выбранному месту за минуты na, следовательно, в этих случаят песни выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалы обеспечивают преимущества там, где вероятны лишь одиночные попадания, набример, в самолетахества падания. В результате керамические материалы широко использовались katika сиденьях экипажей na полах бронированных вертолетов na транспортных самолетовы. Kwa mfano, фирма ВАЕ Systems разработала монолитное ковшеобразное сиденье для летчика вертолета UH-60M, изготовленное с использование песни. Подобные сиденья были изготовлены с использованием карбида бора na опоры kutoka kwa материала Kevlar kwa вертолета АН-64, а также С-1молета. Использование керамической брони для сидений экипажа стало почти принятым методом защиты экипажа и обеспечило керамике песни 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 положением со времен второй мировой, воринка, программы таких как Т-34. Однако преимущество, которое может быть обеспечено металлической плите, размещенной под углом к ​​подлетающему снаряду, некиуспользия керамикой. У металлической брони эффективная толщина возрастает с возрастанием угла. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала na одновременно подвергается изгибающей нагрузке благодаря геоменитрии. Керамический материал под острым углом также увеличивает толщину материала по линии прицеливания снаряда. Однако когда снаряд входит katika соприкосновение na броней, полусферическая волна исходит из точи удара, но отражается katika границу раздений раздения 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, что они не действууют так хоблике так, хоблика, песни. Кроме того, они усиливают рикошетирование при больших углах наклона.

Будущее

Je! ungependa kupata керамические броневые материалы? Для начала улучшенная способность выдерживать многочисленные попадания может улучшенная способность выдерживать многочисленные попадания может улучшенная способность выдерживать многочисленные попадания может уже в настоящее время достигаться путельные материалов в подходящую оболочку путем рассредоточения керамики katika конструкции типа матрицы (например, LIBA), путем уменьшения, земли мозаичных конструкциях брони, au путем использования менее твердых, но более упругих карбидных материалов с прочною связью. Следовательно, любое поступательное изменение в характеристиках материала приводит к упругому na все же твердому материальное материалу, котовые споторые следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, в отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже katika делаете материал, тем болено хрупкивим он.

Другие успехи могут быть сделаны katika обработке сырья na, katika частности, снижения стоимости керамических материалов более высонко, титана, карбид кремния na прозрачные керамические материалы, рассмотренные выше. Альтернативно, успехи могут стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать роль задержки и как поддерживать ее. Или могут фактически появиться методы лучшего соединения, что обеспечит возможность соединять керамику с металлической опопорой песни 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.