УСПЕХИ В ОБЛАСТИ КЕРАМИЧЕСКОЙ БРОНИ Пол Дж. Хейзелл

В настоящее время существует непреревно возрастающая потребность дар более легких ва меньших дар бораи габаритам боевых бронированных система. Ожидается, что боевые бронированные машини будут легче и меньше по габаритам благодаря повышенным требованиям к лучшей стратегической мобильности. Этому способствует современная броневая керамика, которая является очень прочными материалом, факти она дар бораи характеристика дар бораи сравнению бо имеющимися худам прочемими сталями. Это полезное свойство метавонад истифода шавад барои брони, дар которой снаряд (пуля) ё кумулятивная струя прилагают сжимающюю нагрузку на материал.

Западные вооруженные силы увеличивают свое присутствие за границе, где основная угроза представлена ​​значительным распространением тяжелых пулеметов (NMG) ё выстреливаемых бо упором дар плечо противотанковых. Эту пробле-махо сиёсати ва (ё) оперативии тре-бования, ба кор андохтани легких боевых бронированихо, дар асоси коле-сняхо, ки дар онхо ба таври васеъ истифода бурда мешавад защиты от огнестрельного оружия (обычно от 7,62 -мм ружия). В связи с таким положением возникает требование к производству брони, обеспечивающей лучшую защиту защиту личного состава дар як одновременном сведении то минимума ее пурра массй.

Хорошая защита дар сочетании малой массой играет важную роль дар собственной защите личного состава, дар бораи он любой солдат, ведущий боевые дествия дар Ироқ ё Афғонистон. Взять, масалан, личный бронежилет (IBA) сухопутных войск США. Первоначальная его концепция состояла аз верхнего тактического жилета (OTV) ва ду носимих керамических втавок, спереди ва сзади защищающих солдата аз поражения стрелковым оружием (SAPI). Однако из-за серии смертельных случаев дар Ироқ ва Афғонистон дар IBA дар внесен ряд дополнений. Самим значительным из них была боковая защита аз огнестрельного оружия (ESBI), осуществленная улучшенными боковыми вставками, ва инчунин расширенная защита бо дастрасии ҳамаҷониба, закрывающимичи. Барои истифода бурдани пластинаҳои SAPI ва ESBI, ки аз винтовочных пуль с высокой начальной скоростью истифода мебаранд. Этот уровень улучшенной, вале легкой защиты бо истифода аз ашёи керамических истифода бурда мешавад.

Рисунок 1 – Эта керамическая пластина SAPI, часть

бронежилета, спасла жизнь своему владелцу дар Ироқе.

Рисунок 2 - Новый бронежилет, обеспечивающий защиту уровня 4,

испытывается представителями научно-исследовательской лаборатории ВВС

на авиационной база Райт-Патерсон, шт. Огаё. Этот бронежилет включает навую форму керамических пластин, которые могут выдержать больше

ударов пулями, чем современные пластины, кроме того,

он имеет защитные устройства барои бицепсов ва ребер.

Рисунок 3 - Пластины, вставляемые в бронежилет,

находятся в массовом производстве фирмаи Ceradyne.

Основные сображения по керамической броне

Большинство людей ассоциируют слово «керамика» с глиняной ё фаянсовой посудой, которую они используют дома, ё кафелем, используемым дар стенах ванной комнаты. Керамические материалхо использовались дар домашних условиях тысячелетиями, однако ин материали стали началом керамических материалов, которые применяются дар настоящее время дар настоящее время дар боевых бронированных мошинҳои.

Слово «керамика» обозначает «обжженные вещи» ва факти современная мошиностроительная керамика, подобно своим двойникам дар базе глинй, лозим аст, ки барои истеҳсоли маҳсулоти зарурӣ. Однако главной разницей байни керамикой, которую мы выбираем барои использования дар качестве брони, и керамикой, которую мы находим дома, является прочность. Современные броневые керамики кушода мешавад, ки ба таври ошкоро масолехи истехсолй ва факти и и и и и с т а й и и он метавонад ба таври васеъ истехсол карда шавад, чем имеющиеся тамоми истехсоли стали (см. Таблицаи 1). Это полезное свойство используется барои брони, дар которой снаряд ё кумулятивная струя прилагают сжимающюю нагрузку на материал. Керамики, конечно, имеют «Ахиллесову пяту». Они слабы на растяжение и, следовательно, они способны выдерживать только очень маленькие количества деформации (удлинение то разрушения), показывает Таблица 1 м силам растяжения, тадриҷан паҳншавии источником катастрофическое. Это тип разрушения, с которым мы знакомы очень хорошо при падении обеденной тарелки на пол кухни. Следовательно, онхо дар системахои брони бояд истифода бурда шаванд.

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

Керамики дар броневом кабули корхо дар степени каи элементи асбобхои гуногун дар конструкции бисёрсоэй. Ҷамъоварии маводҳо дар сохтори бисёрсоҳавӣ брони гуногун аст. Другими словами, энергияи кинетическая снаряда рассеивается броневым материалом разбивая снаряд дар осколки ва перенацеливая энергияю получающихся дар натиҷаи осколков дар сторону аз защищаемой конструкции. Дигар элементҳо дар бисёр сохторҳои сохторӣ ҳамчун «поглотителӣ», ки онҳо энергияи кинетикӣ доранд, барои таҳияи нақшаи пластикӣ ё расслаивания, ҳамчун образи пешқадам, инчунин ба таври васеъ истифода мешаванд.

Рисунок 4 – Механизм поражения пробиванием плиты

композитной/гибридной брони.

Большинствои системаи брони оптимизатсия барои «разрыва» ва «поглощения» энергияи кинетикӣ аз ҷониби подлетающего средства угрози. Так, возьмем 7,62-мм/39 пулю АК-47. Намунаи 6 мм подходящей керамики, связанной бо полиамидной тыловой стороной, такой как Кевлар, метавонист бо дастёбӣ бошад, он қадар пул аст. Разбивание сердечника связано инчунин бо радиальной дисперсией. То есть, осколки сердечника приводятся в движение перпендикулярно, когда снаряд пытается пробить систему. Это уменьшает плотность кинетической энергияи снаряда (кинетическая энергия, деленная на площадь поперечного сечения снаряда) и, следовательно, уменьшает пробивную способность.

Начало первого исследования дар вилояти типов брони, облицованной керамикой, метавонад ба отнесено к период как раз баъд аз соли 1918, ки дар соли 1918 Невилл Монроу Хопкинз таҷрибавӣ наблюдал, ки 0,0625 нафарро ташкил дод торону стальной цели, увеличивало ее защитные возможности. Несмотря дар ин раннее ошкоро, азхудкунии керамических материалхо ба таври ошкоро недавним способом повишения защитных свойств дар тамоми кишварҳои дигар, ҳамчун Великобритания. Однако этот способ нашел широкое использование дар Советском Союзе ва военнослужащими США во время вьетнамской войны. Здесь использование керамических материалов вызвано попыткой уменьшить потери летчиков вертолетов. Масалан, дар соли 1965 вертолети UH-1 HUEY дар асоси композитной брони бо твердим покрытием (HFC), истифода бурда мешавад дар бронированних пилота ва як пилота. Сиденья обеспечивали защиту аз 7,62-мм бронебойных (АР) боеприпасов снизу, с боков ва сзади васеъ истифода бурдани облицовки аз карбида бора ва основания аз стекловолокна. Карбид бора является одной аз самых легких керамик, которые могут использоваться в броне (и по хорошей причине). Он imeet мисол 30 % аз массы стали того ва обема и в то же время величину твердости, которая обычно дар шесть раз больше твердости катаной гомогенной бероневой стали (см. Таблиғи 1).

Рисунок 5 – Сиденья вертолетовҳо барои намунаҳои намунавӣ

керамической брони. Слева направо: сиденья вертолетов TIGER (фирмаи BAE Systems Advanced Ceramics Inc.), AH-64 APACHE, дар котором истифода мешавад.

карбид бора жесткого прессования (фирмаи Simula Inc.)

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

Конфликт, конечно, дал подъем навм идеям, як необходимость защити вертолетов привела к обширным исследованиям. Дар солҳои 1960-ум дар Иёлоти Муттаҳида, ки дар соли 1960 ба даст оварда шудааст, барои совершенствования дар настоящее время характеристикии керамической брони сохта шудааст.

Механизм воспрещения пробивания преграды снарядом

Прежде чем углубиться в изучение современных успехов дар технологияи керамической брони, барои васеъ намудани механизмҳо, барои сохтори системаи базе керамики способна снаряды. Ранняя работа М. Л. Уилкинза и его коллег аз лабораторияи США асосхои асосй барои понимания того, ки дар он факти происходит, когда пуля стрелкового оружия наносит удар по цели с керамическим покрытием.

Дар айни замон удара ультразвуковые волны нагрузки распространяются в керамику ва вдоль сердечника пули. Волны дар обоих этих материалхо разрушаются, барои керамики ин проблемой становится, когда волна сталкивается с перифериной поверхностью раздела ё дар тамоми деле бо мубодилаи байни керамикой ва ее защитным слоем. Большинство типов керамической брони дар настоящее время сохта мешавад, ки бо истифода аз полимерного связующего материала, ки ба таври васеъ истифода бурда мешавад. Дар поверхности раздела керамики/связюющего материала происходит сильное эластичное отражение, которое разбивает керамический материал. Кроме ин, происходит сильная сдвиковая волна, которая буквально «расстегивает как молнию» полимерный связующий материал ва, возеҳ аст, аз ее опоры. Однако в это время материал под средством пробивания сжимается; конические трещины исходят от места удара и ин они ведут к образованию конуса в материале, что в большинстве случаев, распространяет нагрузку от пул по более широкой площади поверхности (см. рис. 6).

Рисунок 6 – Модели 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 неупругию деформацию; мумкин аст,

что пластическая деформация задней плиты происходит как раз

под образуемым нагрузочным конусом керамики.

Ин пеш аз ҳама, ки керамикой. Как уже упоминалось, керамика очень твердая ва эта высокая твердость обеспечивает сопротивление пробиванию. Высокая твердость оказывает снаряду зиёд сопротивление, форсируя его замедление. Дополнительные преимущества достигаются высокой жесткостью этих материалов. Машиностроительная керамика обычно в два раза жестче стали; жесткость увеличивает худдорӣ, называемое акустическим сопротивлением, которое воздействует дар интенсивность сверхзвуковой волны, озод киторой направлено назад ба стержню снаряда. Это очень важно, так как керамика с высоким акустическим сопротивлением приводит к высокой интенсивности воздействия ултраразвуковой волны на снаряд, вызывая его повреждение при растяжении.

Против кумулятивных струй, такихо хамчун образуемые гранатами РПГ-7, масолехи керамические, зарурся, обладают магических способностью противостоять пробиванию. Разгадкой здесь является охрупчивание (хрупкое противодействие) мавод. Когда кумулятивная струя проникает в керамику, она разбивается дар очень мелкие осколки дар ограниченном барои материала проникающей струи районе. Следовательно, каверна, которая образуется под воздействием кумулятивной струи, является относительно бесформенной ва струя теряет худ форму, когда она стремится пройти через этот материал. Интересно, обнаружено, что обычное флоат-стекло (то есть стекло, которое находится дар окнах жилых домов) инчунин ба таври самарабахш дар якчанд маводҳои зидди ҷамъоварӣ баромад мекунанд. Однако следует подчеркнуть, ки ин ҳама показатели проявляются при соотношении массы на массу, агар сравнивать бо сталью. Следовательно, потребуется довольно большая толщина стекла барои обеспечения достаточной защиты. Оконное стекло толщиной 3 мм не устоит зидди струи гранаты РПГ-7!!

Однако интересная концепция бла предложена на 13-ом европейском симпозиуме по боевым бронированным машина (AFV), проводимом университетом Cranfield University дар военной академии Великобритании (30 апрели-2 майи 2008). Во время ин симпозиума профессор Манфред Хелд (изобретатель взрывной реактивной брони) обсуждал возможность прозрачной взрывной реактивной брони (ERA), то есть, брони ERA, дар которой дар качестве материала противодействующей использоваться. Агар бо истифода аз прозрачная взрывная жидкость вместо обычных составов РВХ, мумкин аст бо истеҳсоли пурраи системаи ERA. Однако, как подчеркнул профессор Хелд, ин система мебуд тяжелой. Толщина неподвижной задней плиты бояд ба порядка 150- 200 мм барои сравнению аз 10- 20 мм пеш аз противодействующей плиты.

Керамические материалы обладают ин гуна механизмҳои упрочнения при нанесении удара при более высокий скоростях поражиющих элементов. Это особенно полезное свойство при воздействии кумулятивной струи, как как прочность керамики, в этом случае, значительно увеличивается при этих очень высоких темпах нагрузки. Ин хорошее худдорӣ барои разработчика брони. По мере увеличения прочности возрастает сопротивление пробиванию и, следовательно, струе е снаряду все труднее пробивать таку преграду. Именно этот механизм упрочнения делает ин материали особенно ценными дар остановке самоформирующихся поражающих элементов типа «ударного ядра» (EFP). Недавно боевые части на базе EFP привлекли серьезное внимание дар Ироқ, имеющими значительные запаси противотанковых мин советской эпохи, дар китои истифодабарии элементҳои EFP. Обычно оболочки таких зарядов делаются аз пластичных металлов, масалан, низкоуглеродистой стали ё меди. Получающийся дар натиљаи пораи поражающий элемент состоит дар этом случае аз деформированный куска металла, очень эффективное благодаря высокой скорости, однако эти элементы относительно мягкие. В более усвершенствованных элементах EFP истифода мебарад (материалро дар телефонҳои мобилӣ). Однако твердость керамики делает ее замончивой из-за способности вызывать значительное противодействие сильному удару EFP. Одним аз примеров керамической брони барои защиты аз EFP является плита, устонавливаемая дар некоторих мошини под днищем барои защиты аз мин.

Рисунок 7 – Компоненты керамической брони фирмаҳои Coors-Tek

барои применения в броне машин.

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

и Ceradyne, отличается большим использованием керамической брони барои

обеспечения защиты аз зарядов типа «ударное ядро».

Керамические материалы для применений на поле боя

Оксид алюминия

Дар соли 1980-ум дар системаҳои болиштӣ дар асоси керамики истифода бурда мешавад, ки дар поле боя истифода бурда мешавад, алюминии оксидро азхуд мекунад, оксидҳои алюминиро хориҷ мекунад, ҳамчун глинозем (глинозем) хориҷ карда шудааст. Оксид алюминия относительно недорогой в производстве и даже довольно тонкие элементы защиты дар его базе могли остановить пули стрелкового оружия, выстреливаемые с высокой скоростью. Как отметил дар соли 1995 С. Дж. Роберсон аз фирмаи Advanced DefenceMaterials Ltd мебошад, ки системаи значительные улучшения характеристикиро барои истифодаи оксиди алюминия барои сравнению бо дигар маводи керамикӣ/композиционӣ истифода мебарад. А при использовании систем с карбидом кремния ва карбидом бора дополнительная баллистическая характеристика мала при значительных дополнительных затратах. Хотя кривая несколько изменилась соли 1995, соотношение остается прежним. Существует оптимальное по высокой стоимости решение барои озодии небольшого улучшения баллистической характеристика. Однако преимущество добавленной защиты аз огнестрельного оружия (хотя и небольшой) метавонад замонавӣ, яъне бояд ҳадди ақали масса, масалан, дар ҳама самолетных ё личных (инфиродӣ) системаҳои защиты.

Рисунок 9 – Поверхностная плотность маводҳои гуногун,

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

по сравнению с их относительной стоимостью.

Оксид алюминия широко дар системахои индивидуалии защитахо, инчунин дар системахои защиты мошин истифода мешавад. Дар Великобритании якуми система барои истеҳсоли миқдори ками истеҳсолот, дар қисмҳои гуногуни керамические истифода бурда мешавад, дар Северной Ирландӣ. Базовая мягкая система защиты, известная как боевая личная броня (СВА), является составной ва состоит из основного элемента из найлонового ва полиамидного волокна, к которому метавонад добавляться 1-кг плити защитые объединения обеспечения иты сердца и основных органхои высокоскоростных винтовочных пуль (см. рис. 10). Они подобны плитам SARI, которые привлекли широкое внимание военнослужащих США.

Рисунок 10 – Боевая личная система защиты (СВА),

показан карман для вставки керамической плиты.

Рисунок 11 – Процесс задержки сердечника пули АРМ2 из

закаленной стали плиткой оксида алюминия дар стальном асос.

Карбид бора

Несмотря ба сарфаю сариштаи оксид алюминия исто-навй ва баланд бардош-тани ​​кувваи корй ба таври бояду шояд истифода бурда мешавад, ки дар бозор керамической брони нашли дигар материалхои керамикиро таъмин мекунад. Самим аз назар гузаронд, ки карбид бора — материал, ки дар соли 1960-ум истифода шудааст. Он невероятно твердый, балки инчунин невероятно дорогой ва поэтому он истифода бурда мешавад, то дар ҳама ҳолатҳои фавқулодда, дар якчанд грамм масси броневой сохторҳо, масалан, как дар Sidenyah V22 ҳавопаймо. Другой намунаи истифодабарии карбида бора дар системаи истехсолии усиленной личной защиты (ЕВА). Опять была необходима минимальная масса барои относительно высокой защиты. Она бо введена британскими сухопутнми войсками барои обеспечения защиты аз 12,7-мм пулй бо стальный сердечником ва содержала дар себе комплект «тупой травмы». Тупая травма происходит, когда защита не пробивается, аммо передача импульса удара хеле хуб деформацию дар слое опоры, ведущую к ушибам, серьезным травмам органхои асосй ва даже смерти.

Ширкати BAE Systems Advanced Ceramics Inc. (официалии Cercom) ва интегрровался дар виде вставок, защищающих аз стрелкового оружия (SAPI), дар системаи личной защиты-бронежилет (IBA). К 2002 году бо поставлено на вооружение 12000 таких плит с карбидом бора.

Рисунок 12 – Новый процесс формирование карбида бора, разработанный

институтом технологии штата Джоржия, позволяет сохта мешавад

изогнутые формы барои истифода дар касках ва дигар элементҳо

личной защиты. На снимке показана опытная каска малого масштаба.

Карбид бора материалом дар бораи характеристикам. Однако кроме невероятной твердости, ки ин маводро дар бар мегирад, ва ба таври худкор аз ҳад зиёд нест, он як чизи эҳтимолӣ нест. Пас аз он ки асосҳои асосии некӯаҳволӣ пешгӯӣ карда мешавад, ки он не будет кор мекунад, ки чӣ тавр ожидают, ба пробивании высокоскоростными пулями бо плотным сердечником. Это, как полагают, обусловлено физическими изменениями, которые происходят с материалом, когда он подвергается сильному удару, вызываемому этими боеприпасами. Фактически при испытании с неопределенным алюминиевым материалом дар качестве опоры есть асосҳои пешнињод карда мешавад, ки ба муқобили асосҳои сунъӣ дар базе карбида вольфрама определенные марки карбида дар бора чунин рафтор мекунад, ки чӣ гуна аз ҳад зиёд вайрон карда мешавад. Это несмотря на большую твердость карбида бора. Обнаружено также, что когда карбид бора связан с слоистым пластиком, армированным волокном, происходит явление «разрушения промежутков». Это происходит там, где обнаруживается двойная скорость V50 (скорость, при которой ожидается, что 50% снарядов пурра пробьют цель). Раскрытия (действия) двойной скорости V50 дар бораи пешгӯиҳо хабар медиҳад, ки аз пробивания цели неповрежденным снарядом к поражению цели разрушенным снарядом дар более высоких скоростях. Однако работа научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США показала, ки ба шумо имкон медиҳад, ки V50 дар як материали ҷамъоварӣ, дар бораи карбидом бора, происходит дар связи с изменением в процессе образования осколков керамики. Тем не менее, вывод аз натические результатов означает, ки то пурра плиты аз карбида дар бора бояд хеле зиёд бошад, чем первоначально ожидали, то ки аз ин хусус сердечников снарядов бо высокой скоростью. Имеется много данных, которые показывают, ки дар бораи карбид бора иҷоза медиҳад, ки барои истифода бурдани маводи керамические материалом против стальных бронебойных снарядов.

Рисунок 13 – Рентгеновский снимок, показывающий временные данные

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

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

Карбид кремния

Дар паси дигар керамические материали инчунин показали значительную перспектив в обеспечении защиты аз огнестрельного оружия, вале на аз он чизе, ки на он қадар таъсирбахш аст, чӣ гуна аст. ва CeradyneInc. Фирма Ceradyne, дар частности, имеет длинную родословную дар истеҳсоли керамических плиток барои истеҳсолот барои истеҳсолот, дар ин раванд дар соли 1960-ум. Этот материал производится под объединенными нагревом и давлением, чтобы изготовить невероятно прочной издали, которое, как доказано, обеспечивает высокое сопротивление пробиванию боеприпасами стрелковых оружия, як APFSDSs. Во время изготовления обычно достигаются ҳарорати мисоли 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, зарурся, буквально сидит (отсюда «задержка») дар поверхности керамики некоторое время баъд аз удара. Это явление, которое мумкин видеть при использовании технологии высокоскоростной фотографии ва вспышке реконструкция луча, тем более главным образом тем, что керамика пеш аз ҳама истеҳсол, чем снаряд, и. Хотя ин дар соли 1990-ум лабораториям сухопутнии войск ШМА, ученые дар тамоми дигар механизмхо тачхизонида шудааст, ки онро дар керамике. Однако известно, что «длительное» удержание является ключом, вызывающим ин действие. Одним способом, ки ин метавонад ба даст оварда шавад, истифода бурда мешавад, ки барои капсулирования керамики бо металлҳои нақлиётӣ истифода бурда мешавад. Следствием ин протсесси охлаждении ин гуна процесса ба охлаждении металли ва керамических слоев дар зарфи тепловози материале. Эта предварительная нагрузка в конечном счете обеспечивает керамике преимущество. Второе преимущество обеспечивается окантовкой керамического материала металлическими накладками ва увеличением возможности выдерживать многочисленные попадания. Это ограничение действует барои сохранения ҳама осколков дар едином объеме ва, средовательно, увеличивает эрозияю способность брони при дополнительных выстрелах.

Относительно недорогой карбид кремния метавонад истеҳсол кунад, инчунин пас аз равандҳои коркард, аз даст додани реаксия. Этот процесс точный размер керамического изделения обеспечивает, то дар обработки на позволяются обработки не позволяют получить ин из-за высоких температура ва давления. В этом случае химическая реакция барои истеҳсоли керамического изделия асос ёфтааст. Реакция материалхои керамикиро ис-тифода мебарад, истифода мебарад. Однако часто дар сохтори керамики истифода бурда мешавад, ки маҳсулотро дар шакли «пудлинговых критс», ки метавонад ба сохтори керамики табдил ёбад. Барои карбида кремния, реаксияҳои комилан соединительной барои қабул кардани вид кремния - аз маводи сӯзишворӣ.

Рисунок 14 – Микроскопическая структура (сверху вниз): связанного

реакцией карбида кремния, спеченного карбида кремния ва карбида бора.

Рисунок 15 – Новая гусеничная боевая мошини PUMA як одной из

Нескольких мошин, которые защищены элементами керамической брони SICADUR (карбид кремния) фирмаи CeramTec-ETEC. Эта машина

находится на вооруженийи германских сухопутных войск.

Другие композиционны материалы

Дигар масолехи керамические, масалан, нитрид кремния ва нитрид алюминия показали дорои маълулияти перспективӣ дар истеҳсоли керамической брони.

Имеются сообщения, ки аз он нитрид алюминия ба даст овардан ба мошинҳои некӯтарии бронированнҳо, як чизи дигар нест. Нитрид алюминия странним материалом, эта странность заключается в том, что он работает лучше при увеличенных скоростях удара (обладает высокой стойкостью), однако при баллистических скоростях, дар ҳама чизҳои дигар ю.

Керамический материал бо карбидом вольфрама низ барои қабули онҳо дар заминҳои защиты и, хотя он дорогой ва довольно плотный (номинально дар шесть раз плотнее карбида кремния), он очень прочный ва вольфрама. Ин баъд аз он, ки дар системаи идоракунии системаҳо истифода бурда мешавад, барои гирифтани пул ба таври васеъ амплитуда мешавад, ки онро дар конечном счете приводит к его разрушению. Полагают, ки объектхо аз тонкой броневой защитой, зарурй аз рун заминхои (АР) боеприпасами, як катор материалхо имкони-ятхои калон ба даст овардан мумкин аст.

Прозрачные керамические материалы

Пас аз он, ки дар он мошинҳои гуногун, ҳамчун Humvee истифода бурда мешаванд, истифода мебаранд. Современные традиционные прозрачные системы являются относительно тяжелими, особенно, когда они требуются барои защиты больших секций (окон). Это вызывает проблемы при разработке защиты легких машин. Традиционно системы остекления таких мошин состоят аз нескольких слоев стекла, каждый аз которых отделен полимерным слоем ва удерживается поликарбонатным слоем. Эти типи система метавонад массу то 230 кг/м бошад²то 100 мм барои обеспечения защиты уровня 3 барои стандарти STANAG Level 3 (аз 7,62-мм пуль). Стекло барои окна размера мошини Toyota LandCruiser и толщиной 100 мм бо массу 250 кг плюс стальные паси необходимой толщины барои худаш насб кардан. Общая масса пурраи система бояд ба даст, вероятно, муайян карда шавад.

Прозрачные керамические материалы обеспечивают замончивую альтернативӣ пулестойким системам остекления, чуноне ки ин материали имеют присущюю им твердость, ки дар он ҷо ба таври васеъ истифода бурда мешавад. Ин ба шумо имкон медиҳад, ки ее массу ва толщинуро истифода баред. Дар настоящее время существуют три жизнеспособных варианта материала барои использования дар прозрачных элементах защиты, ими являются оксинитрид алюминия ё ALON, алюмомагнезиальная шпинель ё шпинель ва однокристалличеминия (оксиди сап).

Оксинитрид алюминия ва ё АЛОН метавонад дар самти коркарди поликристаллической керамики путем обработки технологических маршрутов, которые используются развития общий непроизводственный керамики. Обычно ALON будет производиться аз предварительно синтезированного порошка, которому затем может придаваться форма ва который потом может спекаться дар азотной атмосфера.

Рисунок 16 - Этот испытательный кусок прозрачной брони,

изготовленный из АЛОН, выдержал удар 7,62-мм пул.

Шпинель может бить поучена путем уплотнения коммерчески доступного порошка либо путем горячего прессования, либо путем спекания бе давления. Кроме того, барои калон кардани механических худ ва прозрачности зарур аст, ки дар бораи изофаи прессование образца шавад. Этот процесс включает одновременное применение к образцу равномерного давления газа ва нагрева. Основным преимуществом по сравнению с односевым горячим прессованием является то, ки давление кабул кардани одинаково дар тамоми направлениях, а не просто дар одном направлении. Результатом ин гуна масолех ва микрострук-турахоро бе пеш аз хама ориентаци-явй, ки ба ин максад мувофик аст.

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

в прозрачную керамическую броню фирмаи АМАР-Т IBD.

Рисунок 18 – Сверхлегкая защита AMAP-R плюс защита

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

Дар настоящее время ин три керамических материала сохта шудааст, ки дар истеҳсолот, як маълум аст, ки онҳо дар ҳама минтақаҳо захираҳои васеъ доранд. Однако германская фирма IBDeisenroth Engineering ин навъи технологии разработкой ряда изделий АМАР (перспективной модульной броневой защиты) инкишоф медиҳад. В своем изделии АМАР-Т, где Т означает прозрачная, фирма использует прозрачные керамические материалы барои повишения защиты до уровня 4 по стандарту STANAG. Эти данные означают, ки ин гуна намуди защитаҳоро истифода мебарад, ки бисёр чизҳоро бо паҳнои 7,62-мм/54R бронебойными боеприпасами Драгунова бо стальным сердечником истифода мебаранд. Достижение защиты уровня 4 по стандарту STANAG бо помощью прозрачной брони является впечатляющим при наличии угрози нанесения удара 14,5-мм/114 пуле В32 с расстояния 200 м барои скорости 911 м/с.

Новые подходы

В отличие от средств защиты для личного состава (бронежилет) броня мошин не ограничивается потребность в гибкости; скорее обычно желаемыми качествами являются способность выдерживать многочисленные попадания ва обеспечить ремонтопригодность. Ранние способы использования керамических материалов включали заделку керамических сфер в переднюю часть отливок башен советских боевых танков барои обеспечения отклонения ва эрозии бронебойного снаряда. Интеграцияи интегратсия бо некотори танками Т-72 ва Т-80. Однако большинство керамических систем изготавливалось как дополнительный комплект, то есть, система элементов брони, которые могли крепиться к корпусу машины. Аз маводи керамикӣ истифода бурда мешавад.

Одним таким примером является система LAST (техника легкой дополнительной системы), ки морской пехотой США дар мошини LAV (8х8) истифода мешавад. Система брони LAST состоит аз шестигранных модулей керамической брони, которые крепятся к корпусу мошини бо помощью клея, склеивающего при надавливании. Плитки метавонад укладываться (слоями) барои повишения уровня защита, чизе гирифта метавонад, ки барои идоракунии сигнатурой баллистическая обшивка гирад. Были разработани подобные образцы, дар истифодабарии крепежные крюки ва петли Velcro барои установки керамических плиток дар бортах мошин бо снижения сложности работ дар театре военных действий (дар боевой обстановке).

Дар солҳои 1990-ум аз ҷониби ширкати Royal Ordnance ROMOR-C истифода бурда мешавад (ба як гурӯҳи BAE Systems). Эта броня состоял аз слоев керамики аз алюминии оксид, конструксияҳои GFRP(стеклопластиковой)/алюминиевой. Обнаружено, ки ин гуна сохти сохт-монро истифода мебарад, ба таври васеъ решакан карда мешавад ва характеристикаро муайян мекунад, агар истехсолкунанда дуруст истифода набарад. Обычно желательна хорошая прочная связь, которая не допускает никакого сколжения байни задней поверхностью керамики ва конструктивным элементом, с которым она соединена. Хотя какая-то кор, направленная дар совершенствование качеств клея и производилась, она имела новости успех. Другие преимущества метавонад ба даст овардани достигнуты путем тщательного выбора геометрии плитки. Масалан, шестиугольные плитки удовлетворяют требованиям (см. систему ОХИР), инчунин как они сводят то минимум разрушительные дествия граница. Недавно научно-техническая лаборатория министерство обороны Великобритании запатентовала шестиугольный элемент барои истифода бурдани мозаичной компоновке. Этот особый элемент имеет выступы, которые отделяют его аз соседних, предотвращая, таким образом распространение «повреждения» (ударной волны) барои броне.

Предотвращение распространения ударной волны аз плитки к плитке не является навой идея ва факти некоторые, ки ба он уступает разумному решению Советского Союза вставлять керамические сфери дар танков. Одной из более успешных системи брони, дар которых истифода бурдани ин усул, легкая усвершенствованная броня, защищающая аз поражения огнестрельным оружием (LIBA), разработанная фирмаи Mofet Etzion Ltd (Израиль). Эта броня состоит аз бисёр керамических элементов, которые вставляются дар резиновую матрицу. Эта броня метавонад истеҳсол кунад, ки аз 14,5-мм бронебойно-зажигательных (API) боеприпасов, ва имеет пурраи замина, дар том, ки дар он ҷое, ки метавонад аз байн барояд. Панели сохраняют инчунин определенную степень гибкости ва барои он ки шумо метавонед дар любой шакле кор кунед. Следовательно, она метавонад истифода шавад барои защиты личного состава (в бронежилетах), где, как утверждают, она обеспечивает лучшую защиту аз бисёр попаданий благодаря своей многосегментной конструкции. Ее использование распространяется также на легкие бронированные машины. Она истифода бурдани мошини Stryker сухопутных войск ИМА, находящихся на вооружения дар Ироқ ва Афғонистон.

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

фирмаи Мофет Этцион, показаны открытые шарики керамической брони.

Рисунок 20 – Результаты испытания стрельбой плиты LIBA

убедительно демонстрируют способность материала выдерживать

бисёрчисленные попадания.

Дигар усулҳои нав дар разработке брони ҳамаро истифода мебаранд, ки чӣ гуна маводҳоро кашф мекунанд, сортируемые барои возможностям (FGM). Первоначально они исследовались дар соли 1960-ум ва баъд аз он ки опятӣ ҷолиби диққат аст. FGM сохта шудааст, ки максимизи пештараи керамики тем, ки поверхность удара будет твердой, як задние слои буд металлическими и, следовательно, обеспечиваются металлическими и, следовательно, обеспечивают хорошо пластичность ва ударную. Ин усул разрушителя/поглотителя, ки ба шумо ранее рассматривали аст. Такие материали обычно состоят аз керамической передней панели, спеченной с последующими сломами с большим содержанием металла. Металлокерамические разрушающие слой могут так же использоваться в качестве наружных (передних). Эти материалхо ба таври комплекей ва металла ба даст оварда шудаанд. Масалан, лабораторияи сухопутных войск США провели таҷрибаҳои моноборидом титана, ки уплотнен как металлокерамика ва состоит аз семи слоев, каждый с более высоким содержанием титана по мере того, как зад образец рассматривается от переднейх панель. Задняя поверхность состоит аз чистого титана. Броня аз алюминиевого сплава бо облицовкой материалом FGM обеспечила лучшую защиту аз 14,5-мм снаряда В32 бо сравнению бо катаной гомогенной броней (RHA). Потенциалным преимуществом чунин материалхо ба даст оварда мешавад, то ки онхо метавонанд аз бисьёр чихат ба характеристика зарар расонанд.

Композиционные материалы с металлической матрицей (ММС) инчунин подали некоторую надежду дар обеспечении увеличения возможностей выдерживать многие попадания по сравнению бо керамическими материалами. Один такой образец предлагает фирма Exote Oy. Он ба истеҳсоли масолеҳи металлӣ бо матритсаҳо дар асоси карбида титана, чӣ гуна, ки ширкатҳои пешқадамро пешниҳод мекунанд, ба таври васеъ истифода мебаранд, то 20-30% зиёд пул мегиранд. Композиционй аз металли матрицей способом, масолехи бофандагии керамикй, соединием бо материалхои опорномй, либо бо сталью, алюминием, либо бо волокнистии композиционй. При ударе конус (рассмотренный ранее) распространяет нагрузку снаряда по относительно большой плащади поверхности, снижая таким образом плотностью кинетические энергия, действующей дар материали опорный. Твердые частицы карбида титана (~ 1500 VHN) разрушают снаряд, вале бо истифода аз матритсаҳои металлӣ, дар которую вставлены частицы, распространение трещин ограничено. Производители утверждают, аз он 7,62-мм – 51 мм пуля WC-Co метавонад ба остановлена ​​броней бо конструкционии плотностью изделия 52 кг/м², которая композиционнм опорнмхои материалом аз волокном аз ароматического полиамида. Эти композиционны материали металлической матрицей метавонад производиться при использованиии процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (SHS).

Рисунок 21 – Броня Exote фирмаҳои Exote Oy разбивает пробивающий

снаряд и исключает поражение. Удар дробится ва распределяется

по большей конусобразной поверхности, которая эффективно

поглощает энергияю снаряда.

Коммерческие варианты

В ин дни существует бисёр вариантҳои керамических плиток барои қабули системаи личной защиты ва пурраи комплектҳои защитной брони барои легкихбоевых бронированных мошин. Фирма IB Deisenroth, дар частности, известна обеспечением защитных решений дар технологияи 20 сол. Ранним примером применения ее брони является системам MEXAS (модульная, поддающаяся изменению система брони), установливаемая дар канадские БТР М113 барои кори дар Босния. Представители фирмаҳои насбшуда инчунин подобную систему дар разработанную фирмаи Mowagmashinu LAV III (8х8), опять ва барои канадских сухопутных войск. Во обоих этих примерах броня аз керамических плиток MEXAS бла успешно установлена ​​снаружи металлических корпусов мошин. Эта броня установлена ​​инчунин дар боевую мошини Stryker США барои обеспечения защиты аз 14,5-мм бронебойных пуль, хотя дар саволҳо гуфта мешавад, ки дар мошини во время мирной боевой подготовки, мисли мошини время мирной боевой подготовки, мисли он нест.

Имеется также много поставщиков керамического сырья, хотя мы испытываем дар Европе то некоторой степени ограниченные поставки материалов горячего прессования. Керамика горячего прессования имеет тенденцию бо прочнее ва обеспечивать лучшую защиту аз огнестрельного оружия и, следовательно, ин типи керамики замончивй барои сохтани брони. Однако спеченные керамические материалы, аз ҷумла ҳамчун ширкати Sintox FA Morgan Martoc имеют длинную родословную дар сохтани брони. Фирмй МОН-9, ЕТЕС, ВАЕ Systems, Ceradyne ва CoorsTek инчунин масолехи зиёдеро истехсол мекунанд, ки аз плит типа SAPI то плиток брони барои мошин ва самолетов истехсол мекунанд. Однако ключевым моментом разработки комплектов керамический брони является успешная интеграция их в систему, которая защищается, и, более того, гарантия, что они надежны в боевых условиях.

Можно предположить одну проблему, которая беспокоит большинство командиров на поле боя, будет ли эта система защищать солдата. Большинство может основывать худ опыт в отношении керамических материалов на том, что они видели на кухне при разбивании фаянсовой посуды. Ба ҳеҷ ваҷҳ намеравад, ки дар бораи обращении керамической броней бо помощью кувалдӣ, системаи болишинство бояд ба даст оварда шавад, дар бораи сильные удары ё износ.

Оценка

Несмотря ба характеристикаи характеристикаи керамичес-кии характеристика, ки ба таври бояду шояд ба таври бояду шояд ба даст овардан мумкин нест. Они ба ҳама паразитическими по природе и, следовательно, не мумкин аст сделать существенный вклад дар конструкцию мошин. Причиной ин гуна объектхо дар конструкцией ва конструкцией, на дар истехсолоти керамических деталей сложной формы. Кроме того, они обладают пониженной способностью выдерживать многие попадания барои сравнению бо маводи дигар, такими как сталь, титан ва алюминий. Пешниҳоди истифодаи металлҳои коркарди минтақавӣ аз як қатор калибров аз точки удара, бо истифода аз масолеҳи керамикӣ ин ба ҳама геометрии пластина, чӣ қадар зиёд аст. Баръакс, он аз ҳама бисёр бисёр чизҳои гуногун, ки аз огня тяжелых пулеметов истифода мешавад, ҳамон тавре ки Русия 14,5-мм КПВ мебошад. Из ин оружия многие сотни пуль могут выпущены по выбранному месту за минуты и, следовательно, дар этих случаях лозим аст, ки ба манфиати худ способность выдерживать многочисленные попадания. Однако керамические материалхои обеспечивают преимущества там, где вероятный лишь одиночные попадания, масалан, дар самолетах ва дар применения тяжелой брони. Дар натича масолехи керамичй истифода бурда мешавад, ки дар аппаратхои наздихавлигй ва вертолётхои бронированй ва наклиёти автомобилй истифода бурда мешавад. Масалан, фирмаи VAE Systems барои як мошини вертолета UH-60M монолитное ковшеобразное сиденье разработала мекунад, ки маводи керамическиро истифода мебарад. Подобные сиденья бо истифода аз карбида бора ва опорҳо аз маводи Кевлар барои вертолета АН-64, ва инчунин самолети С-130. Использование керамической брони барои аппаратхои тарафайни стало почти принять методом защита работы ва обеспечило керамике яклухти направлений дар военном - вылеты вертолетов дар Вьетнам.

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 инчунин менее привлекательными, когда броня наклонная. Размещение металлической брони под острим углом дар боевых бронированных мошинҳои дар бораи общим положением бо времен второй мировой войны, масалан, дар танках, таких как Т-34. Однако преимущество, которое метавонад бо металлҳои металлӣ плите, размещенной под углом к ​​подлетающему снаряду, ҳеҷ чиз истифода накунад. У металлической брони эффективная толщина баромад мекунад, ки ба даст меояд. Следовательно, снаряд должен пробивать больше материала ва одновременно подвергается изгибающей нагрузке благодаря геометрии брони. Керамический материал под острим углом инчунин увеличивает пурра материала по линии прицеливания снаряда. Однако когда снаряд входит в соприкосновение с броней, полусферическая волна исходит аз точи удара, аммо дар байни границаҳои байни керамикой ва опорным слоем дар направлении, перпендикулярном границе разделения. Следовательно, разрушающая волна при растяжении не имеет отношения к преимуществу наклона. Следует подчеркнуть, керамические материалы не ҳама плохо действуют под острими углами, вале на верно то, что они не действуют так хорошо, как думали ё надеялись. Кроме того, они усиливают рикошетирование при большших углах наклона.

будущее

Оё мо метавонем пойи керамические броневые материали? Для начала улучшенная способность выдерживать многочисленные попадания может уже в настоящее время достигаться путем заключения керамических материалов в подходящую оболочку путем рассредоточения керамики дар конструкции у разрядка, олзуется в мозаичных конструкциях брони, ё путем использования менее твердых, вале бо ёрии карбиднихй материалхо бо прочной связью. Следовательно, любое поступательное изменение дар характеристика материали приводит к упругому и все же твердому материалу, который способен выдерживать следующие один за другим удары снарядов. К сожалению, дар отношении керамических материалов имеется общее правил, чем тверже вы делаете материал, тем более хрупким он становится.

Другие успехи метавонад сделани дар обработке сырья и, дар частности, снижения стоимости керамических материалов более высокого уровня, мисли диборид титан, карбид кремния ва прозрачные керамические материал, рассмотренные вы. Альтернативно, успехи метавонад стать заметными, когда исследователи начнут лучше понимать роль задержки ва как поддерживать ее. Или мумкин факти появиться методи лучшего соединения, ки ба таври васеъ истифода бурдани керамики бо металлҳои опорой бе истифода аз полимерҳои клеев. В любом случае есть, вероятно, небольшая исходная точка увеличения онҳо твердости. Дар концеп-цияхо, они хама чиз аз однми материалхо иборат аст. И значительно тверже снарядов, которые они разрушают.