Керамическая броня - Ceramic armor

Керамическая броня является броня использован бронетехника И в личная броня чтобы противостоять проникновению снарядов за счет высокой твердости и прочности на сжатие. Керамика часто используется там, где важен легкий вес, так как она весит меньше металлических сплавов для данной степени сопротивления. Наиболее распространенные материалы: глинозем, карбид бора, Карбид кремния, и диборид титана.^[1]

История

Испытания еще в 1918 г. продемонстрировали возможности керамической брони; Майор Невилл Монро-Хопкинс обнаружил, что добавление тонкого слоя эмали к стали значительно улучшает ее баллистические свойства. Его первое оперативное применение произошло только во время войны во Вьетнаме.^[2] в которых вертолеты часто попадали под огонь стрелкового оружия. В 1965 году экипажам вертолетов были переданы керамические бронежилеты, а сиденья пилотов были добавлены комплекты брони из композитных материалов с твердым покрытием. К следующему году были развернуты монолитные керамические жилеты и бронепанели на планере. В "Хьюи" вертолетов, эти улучшения, по оценкам, снизили смертность на 53% и несмертельные травмы на 27%.

Дизайн

Конструкции керамической брони варьируются от монолитных пластин до систем, использующих трехмерные матрицы. Один из первых патентов на керамическую броню был подан в 1967 году компанией Goodyear Aerospace Corp. Он внедрил керамические сферы из оксида алюминия в тонкие алюминиевые листы, которые были уложены таким образом, чтобы сферы каждого слоя заполняли промежутки между сферами окружающих слоев. аналогично объемно-центрированный кубический структура упаковки. Вся система держалась вместе с помощью пенополиуретана и толстой алюминиевой основы.^[3] Эта разработка продемонстрировала эффективность матричного дизайна и стимулировала разработку других матричных систем. Большинство из них сочетают в себе цилиндрические, шестиугольные или сферические керамические элементы с основой из какого-либо специального сплава, не являющегося бронёй.^[1] Монолитная пластинчатая броня, напротив, опирается на отдельные пластины усовершенствованная керамика надевал традиционный баллистический жилет вместо стальной пластины.

Механизм

Твердые керамические материалы разрушают снаряд кинетической энергии, разбивая его на куски, уменьшая его способность проникать. Против тепловых снарядов керамические элементы нарушают геометрию металлической струи, создаваемой кумулятивным зарядом, значительно уменьшая проникновение. В обоих случаях твердые, но хрупкие керамические элементы разбиваются на куски, которые сами по себе могут быть опасными, если их не ограничивать. По этой причине керамические материалы обычно поддерживаются пластичной основой из металла или полимерно-композиционных материалов. Эта несущая конструкция также удерживает керамические элементы на месте, поэтому они не просто отталкиваются, но и поглощают удар.

Приложения

Персонал

Керамические бронежилеты

Керамические тарелки обычно используются в качестве вставок в мягких баллистические жилеты. Большинство керамических пластин, используемых в бронежилетах, обеспечивают Национальный институт юстиции Защита типа III, позволяя им остановиться винтовка пули. Керамические тарелки - это форма композитная броня. Пластины-вставки также могут быть изготовлены из стали или же полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы.

Керамическая пластина обычно вставляется во внешний слой мягкого бронежилета. Могут быть две пластины, одна спереди и одна сзади, или одна универсальная пластина спереди или сзади. Некоторые жилеты позволяют использовать небольшие пластины по бокам для дополнительной защиты.

Керамические тарелки, выпущенные Военные США называются Усовершенствованные защитные вставки для стрелкового оружия (ESAPI).

Приблизительный вес одной пластины NIJ Type III составляет от 4 до 8 фунтов (1,8–3,6 кг) для типичного размера 10 на 12 дюймов. Существуют и другие типы пластин, которые бывают разных размеров и предлагают разные уровни защиты. Например, MC-Plate (пластина с максимальным покрытием) обеспечивает на 19% большее покрытие, чем стандартная керамическая пластина.

Керамические материалы, обработка материалов и прогресс в механике проплавления керамики - важные области академической и производственной деятельности. Эта комбинированная область исследований керамических доспехов широка и, возможно, лучше всего резюмирована Американским керамическим обществом. ACerS уже несколько лет проводит ежегодную конференцию по броне и составляет сборник материалов за 2004–2007 гг.^[4] Особая сфера деятельности, касающейся жилетов, - это все большее использование небольших керамических компонентов. Керамические пластины больших размеров для туловища сложны в изготовлении и при использовании подвержены растрескиванию. Монолитные плиты также имеют ограниченную способность к множественным ударам из-за их большой зоны ударного разрушения. Это мотивы для новых типов броневых листов. В этих новых конструкциях используются двух- и трехмерные массивы керамических элементов, которые могут быть жесткими, гибкими или полугибкими. Нательный доспех из кожи дракона является одной из этих систем, хотя она не прошла многочисленные испытания, проведенные армией США, и была отклонена. Европейские разработки сферических и гексагональных массивов привели к появлению продуктов, обладающих некоторой гибкостью и характеристиками множественного попадания.^[5] Производство систем матричного типа с гибкими и стабильными баллистическими характеристиками на краях керамических элементов является активной областью исследований. Кроме того, передовые методы обработки керамики требуют методов сборки клея. Одним из новаторских подходов является использование застежек на липучках для сборки керамических массивов.^[6]