Бронята е милиони години по -стара от човечеството и е разработена предимно за защита срещу челюсти и нокти. Възможно е крокодили и костенурки отчасти да вдъхновяват хората да създават защитни елементи. Всички оръжия с кинетична енергия, било то праисторически клуб или бронебойни снаряди, са предназначени да концентрират голяма сила на малка площ, нейната задача е да проникне в целта и да й нанесе максимални щети. Следователно задачата на бронята е да предотврати това чрез отклоняване или унищожаване на атакуващите средства и / или разпръскване на енергията на удара върху възможно най -голяма площ, за да се сведе до минимум всякакви щети върху работната сила, транспортните системи и конструкции, които тя защитава.
Съвременната броня обикновено се състои от твърд външен слой за спиране, отклоняване или унищожаване на снаряда, междинен слой с много висока „работа за счупване“и вискозен вътрешен слой за предотвратяване на пукнатини и отломки.
Стомана
Стоманата, която стана първият материал, широко използван при създаването на бронирани превозни средства, все още е търсена, въпреки появата на броня на базата на леки сплави от алуминий и титан, керамика, композити с полимерна матрица, подсилена със стъклени влакна, арамид и полиетилен със свръхмолекулно тегло, както и композитни материали с метална матрица.
Много стоманодобивни предприятия, включително SSAB, продължават да разработват стомани с висока якост за различни критични за теглото приложения, като например допълнителна обвивка. Бронирана стомана клас ARM OX 600T, налична с дебелина 4-20 мм, се предлага с гарантирана твърдост от 570 до 640 HBW единици (съкращение за твърдост, Brinell, Wolfram; тест, при който се натиска волфрамова топка със стандартен диаметър в проба от материал с известна сила, след това се измерва диаметърът на образуваната вдлъбнатина; след това тези параметри се заместват във формулата, която ви позволява да получите броя единици на твърдост).
SSAB също подчертава значението на постигането на правилния баланс между твърдост и здравина за защита от проникване и разрушаване. Както всички стомани, ARMOX 600T се състои от желязо, въглерод и редица други легиращи компоненти, включително силиций, манган, фосфор, сяра, хром, никел, молибден и бор.
Има ограничения за използваните производствени техники, особено що се отнася до температурата. Тази стомана не е предназначена за допълнителна термична обработка; ако се нагрее над 170 ° C след доставката, SSAB не може да гарантира нейните свойства. Компаниите, които могат да заобиколят този вид ограничения, вероятно ще привлекат внимателния контрол на производителите на бронирани превозни средства.
Друга шведска компания, Deform, предлага горещо оформени части от устойчива на куршуми бронирана стомана на производителите на бронирани превозни средства, особено тези, които искат да подобрят защитата на търговски / цивилни превозни средства.
Неразделни защитни стени Deform са инсталирани в Nissan PATROL 4x4, микробуса Volkswagen T6 TRANSPORTER и пикапа Isuzu D-MAX, заедно с плътен под от същия материал. Процесът на горещо формоване, разработен от Deform и използван в производството на листове, поддържа твърдост от 600HB [HBW].
Компанията твърди, че може да възстанови свойствата на всички бронирани стомани на пазара, като същевременно запази структурно определена форма, докато получените части са далеч по -добри от традиционните заварени и частично припокриващи се конструкции. В метода, разработен от Deform, листовете се охлаждат и закаляват след горещо коване. Благодарение на този процес е възможно да се получат триизмерни форми, които не могат да бъдат получени чрез студено формоване без задължителните в такива случаи „заварки, които нарушават целостта на критичните точки“.
Деформирани горещо оформени стоманени листове са използвани в BAE Systems BVS-10 и CV90 и от началото на 90-те години на много машини на Kraus-Maffei Wegmann (KMW). Постъпват поръчки за производство на триизмерни бронирани табели за резервоара LEOPARD 2 и няколко оформени пластини за превозни средства BOXER и PUMA, плюс за няколко превозни средства Rheinmetall, включително отново BOXER, както и люк за превозното средство WIESEL. Deform работи и с други защитни материали, включително алуминий, кевлар / арамид и титан.
Напредък с алуминий
Що се отнася до бронираните превозни средства, за първи път алуминиевата броня се използва широко при производството на бронетранспортьор M113, който се произвежда от 1960 г. Това беше сплав, означена като 5083, съдържаща 4,5% магнезий и много по -малки количества манган, желязо, мед, въглерод, цинк, хром, титан и други. Въпреки че 5083 запазва здравината си добре след заваряване, това не е термично обработваема сплав. Той няма толкова добра устойчивост на 7,62 мм бронебойни куршуми, но, както потвърдиха официалните тестове, спира 14,5 мм бронебойни куршуми от съветски тип по-добре от стоманата, като същевременно спестява тегло и добавя желаната здравина. За това ниво на защита алуминиевият лист е по -дебел и 9 пъти по -здрав от стоманата с по -ниска плътност от 265 r / cm3, което води до намаляване на теглото на конструкцията.
Производителите на бронирани превозни средства скоро започнаха да искат по-леки, по-балистично по-здрави, заваряеми и термично обработваеми алуминиеви брони, което доведе до разработването на Alcan от 7039 и по-късно 7017, и двете с по-високо съдържание на цинк.
Както при стоманата, щамповането и последващото сглобяване могат да повлияят отрицателно на защитните свойства на алуминия. При заваряване зоните, засегнати от топлина, омекват, но здравината им се възстановява частично поради втвърдяване по време на естествено стареене. Структурата на метала се променя в тесни зони близо до заварката, създавайки големи остатъчни напрежения в случай на грешки при заваряване и / или сглобяване. Следователно производствените техники трябва да ги сведат до минимум, докато рискът от напукване от корозия под напрежение също трябва да бъде сведен до минимум, особено когато се очаква проектният живот на машината да бъде повече от три десетилетия.
Стресовото корозионно напукване е процес на появата и растежа на пукнатини в корозивна среда, който има тенденция да се влошава с увеличаване на броя на легиращите елементи. Образуването на пукнатини и последващото им нарастване се случва в резултат на дифузията на водород по границите на зърната.
Определянето на чувствителността към напукване започва с извличането на малко количество електролит от пукнатините и неговия анализ. Извършват се корозионни тестове с ниска скорост на деформация, за да се определи колко сериозно е повредена определена сплав. Механично разтягане на две проби (едната в корозивна среда, а другата в сух въздух) се случва, докато не се провалят, а след това се сравнява пластичната деформация на мястото на счупване - колкото повече пробата се разтяга до разрушаване, толкова по -добре.
Устойчивостта на корозионно напукване под напрежение може да бъде подобрена по време на обработката. Например, според Total Materia, която се нарича „най -голямата база данни с материали в света“, Alcan е подобрил производителността на 7017 при ускорени тестове за напукване от корозия при напрежение с 40 пъти. Получените резултати също дават възможност да се разработят методи за защита от корозия за зони на заварени конструкции, при които е трудно да се избегнат остатъчни напрежения. Продължават изследвания, насочени към подобряване на сплавите с цел оптимизиране на електрохимичните характеристики на заварените съединения. Работата върху нови термично обработваеми сплави се фокусира върху подобряване на тяхната здравина и устойчивост на корозия, докато работата върху сплави, които не са термично обработени, има за цел да премахне ограниченията, наложени от изискванията за заваряване. Най -здравите материали в разработка ще бъдат с 50% по -здрави от най -добрата алуминиева броня, използвана днес.
Сплави с ниска плътност, като литиев алуминий, предлагат около 10% икономия на тегло спрямо предишните сплави със сравнима устойчивост на куршуми, въпреки че балистичните характеристики все още не са напълно оценени според Total Materia.
Методите на заваряване, включително роботизираните, също се подобряват. Сред задачите, които се решават, са минимизирането на топлоснабдяването, по -стабилна заваръчна дъга поради подобряването на системите за захранване с енергия и тел, както и мониторинг и контрол на процеса от експертни системи.
MTL Advanced Materials работи с ALCOA Defense, известен производител на алуминиеви брони, за да разработи това, което компанията описва като "надежден и повтарящ се процес на студено формоване". Компанията отбелязва, че алуминиевите сплави, разработени за бронирани приложения, не са предназначени за студено формоване, което означава, че новият му процес трябва да помогне за избягване на обичайните режими на повреда, включително напукване. Крайната цел е да се даде възможност на конструкторите на машини да сведат до минимум нуждата от заваряване и да намалят броя на частите, според компанията. Намаляването на обема на заваряване, подчертава компанията, увеличава здравината на конструкцията и защитата на екипажа, като същевременно намалява производствените разходи. Започвайки с добре доказаната сплав 5083-H131, компанията разработи процес за студено формоване на детайли с ъгъл на огъване 90 градуса по дължината и напречно на зърната, след което премина към по-сложни материали, например сплави 7017, 7020 и 7085, също постигащи добри резултати.
Керамика и композити
Преди няколко години Morgan Advanced Materials обяви разработването на няколко бронирани системи SAMAS, които се състоят от комбинация от усъвършенствана керамика и структурни композити. Продуктовата линия включва шарнирни брони, накладки против раздробяване, капсули за оцеляване, изработени от структурни композити за подмяна на метални корпуси и защита на оръжейни модули, обитавани и необитаеми. Всички те могат да бъдат адаптирани към специфични изисквания или направени по поръчка.
Осигурява защита STANAG 4569 Ниво 2-6, заедно с многоударни характеристики и спестяване на тегло (компанията твърди, че тези системи тежат наполовина по-малко от подобни стоманени продукти), и се адаптират към специфични заплахи, платформи и мисии. … Облицовките срещу раздробяване могат да бъдат направени от плоски панели с тегло 12,3 кг, за да покрият площ от 0,36 м2 (около 34 кг / м2) или плътни фитинги с тегло 12,8 кг за 0,55 м2 (около 23,2 кг / м2).
Според Morgan Advanced Materials допълнителната броня, предназначена за нови и модернизация на съществуващи платформи, предлага същите възможности при половината от теглото. Патентованата система осигурява максимална защита срещу широк спектър от заплахи, включително оръжия от малък и среден калибър, импровизирани взривни устройства (IED) и ракетни гранати, както и многоударни характеристики.
„Полуструктурна“бронирана система с добра корозионна устойчивост се предлага за оръжейни модули (в допълнение към въздушните и морските приложения) и заедно с намаляване на теглото и минимизиране на проблемите с центъра на тежестта, за разлика от стоманата, създава по-малко проблеми с електромагнитната съвместимост.
Защитата на оръжейните модули е особен проблем, тъй като те са привлекателна цел, тъй като тяхното изключване драстично влошава командването на екипажа по ситуацията и способността на превозното средство да се справи с заплахите наблизо. Те също имат деликатна оптоелектроника и уязвими електродвигатели. Тъй като те обикновено се монтират в горната част на превозното средство, бронята трябва да е лека, за да поддържа центъра на тежестта възможно най -нисък.
Системата за защита на оръжейни модули, която може да включва бронирано стъкло и защита на горната част, е напълно сгъваема, двама души могат да я сглобят отново за 90 секунди. Композитните капсули за оцеляване са направени от това, което компанията описва като „уникални здрави материали и полимерни формулировки“, те осигуряват защита от шрапнели и могат да бъдат ремонтирани на място.
Защита на войниците
Разработената от 3M Ceradyne SPS (Soldier Protection System) включва каски и вложки в бронежилетката за интегрираната система за защита на главата (IHPS) и VTP (Vital Torso Protection) - компоненти ESAPI (Enhanced Small Arms Protective Insert) - подобрена вложка за защита срещу малки оръжия) на системата SPS.
Изискванията на IHPS включват по -леко тегло, пасивна защита на слуха и подобрена защита от тъпи удари. Системата включва и аксесоари като компонент за защита на долната челюст на войник, защитна козирка, стойка за очила за нощно виждане, водачи например за фенерче и камера и допълнителна модулна защита от куршуми. Договорът, на стойност над 7 милиона долара, предвижда доставката на около 5300 каски. Междувременно повече от 30 000 комплекта ESAPI - по -леки вложки за бронежилетки - ще бъдат доставени съгласно договора за 36 милиона долара. Производството на двата комплекта започна през 2017 г.
Също така по програмата SPS, KDH Defense избра материалите на Honeywell SPECTRA SHIELD и GOLD SHIELD за пет подсистеми, включително подсистемата Torso and Extremity Protection (TEP), която ще бъде доставена за проекта SPS. Системата за защита на TEP е с 26% по -лека, което в крайна сметка намалява теглото на SPS системата с 10%. KDH ще използва SPECTRA SHIELD, който се основава на UHMWPE влакна, и GOLD SHIELD, базиран на арамидни влакна, в собствените си продукти за тази система.
SPECTRA влакна
Honeywell използва патентован процес на центрофугиране и изтегляне на полимерни влакна, за да вгради UHMWPE суровина във влакна SPECTRA. Този материал е 10 пъти по -здрав от стоманата по отношение на теглото, специфичната му якост е с 40% по -висока от тази на арамидните влакна, има по -висока точка на топене от стандартния полиетилен (150 ° C) и по -голяма устойчивост на износване в сравнение с други полимери, за например полиестер.
Здравият и твърд материал SPECTRA показва висока деформация при счупване, тоест се разтяга много силно преди счупване; това свойство позволява да се абсорбира голямо количество енергия на удара. Honeywell твърди, че композитите от влакна SPECTRA се представят много добре при удари с висока скорост, като куршуми от пушка и ударни вълни. Според компанията, „Нашите усъвършенствани влакна реагират на удар чрез бързо отстраняване на кинетичната енергия от зоната на удара … също така имат добро амортизиране на вибрациите, добра устойчивост на повтарящи се деформации и отлични характеристики на вътрешно триене на влакната, заедно с отлична устойчивост на химикали, вода и UV светлина."
В своята технология SHIELD Honeywell разпространява паралелни нишки от влакна и ги свързва заедно, като ги импрегнира с усъвършенствана смола, за да създаде еднопосочна лента. След това слоевете на тази лента се поставят напречно под желаните ъгли и при дадена температура и налягане, запоени в композитна структура. За меки приложения за носене, той е ламиниран между два слоя тънък и гъвкав прозрачен филм. Тъй като влакната остават прави и успоредни, те разсейват енергията на удара по -ефективно, отколкото ако са втъкани в тъкан.
Short Bark Industries също използва SPECTRA SHIELD в телохранителя BCS (Ballistic Combat Shirt) за SPS TEP системата. Short Bark е специализирана в мека защита, тактическо облекло и аксесоари.
Според Honeywell, войниците са избрали защитни елементи, направени от тези материали, след като са демонстрирали превъзходно представяне пред своите колеги от арамидни влакна.
