Mūsdienu AFV, piemēram, fotoattēlā redzamo M1117 ASV, parasti aizsargā galvenās konstrukcijas bruņas, kas izgatavotas no tērauda un alumīnija, kā arī papildu aizsardzības sastāvdaļas, kas izgatavotas no dažādiem sakausējumiem, keramikas, kompozītmateriāliem vai to kombinācijas.
Amerikas Savienotajām Valstīm un tās stratēģiskajiem partneriem nepārprotama nepieciešamība uzlabot aizsardzības un bruņu spējas, lai izpildītu pašreizējās un paredzamās taktiskās saistības. ASV vadītā daudznacionālā misija Afganistānā, kas joprojām tiecas pēc sava loģiskā noslēguma, gūs labumu no Irākā gūtās mācības attiecībā uz misijām un prasībām aizsargāt savu karaspēku un stratēģizēt jaunas iniciatīvas aizsardzības sistēmu attīstīšanai
Aizsardzības un rezervēšanas sistēma (SPB) (cits termins strukturālajai aizsardzībai) ir stratēģisks instruments, jo tai ir ievērojama ietekme uz kritiskām sistēmām un resursiem, kā arī tieša ietekme uz cīnītāju. Tas galvenokārt attiecas uz asimetrisku darbības vidi, kurā draudi noteiktām pozīcijām un perimetra drošībai, kā arī demontētie karaspēki un patruļas transportlīdzekļi ir īpaši akūti. Lai gan šīs saistības strauji attīstās, elektronisko brīdināšanas sistēmu klātbūtne apvienojumā ar efektīviem aizsardzības risinājumiem bieži vien var dot militārpersonām izšķirošas priekšrocības, ļaujot tām izdzīvot, pretuzbrukumos un dominēt. Turpretī, ja nav piemērotas vai efektīvas infrastruktūras, lai aizstāvētu savus spēkus, gan kaujinieki, gan nekaujinieki var kļūt neaizsargāti pret slazdošanas taktiku, un šī ir viena no galvenajām, kaut arī prātīgajām mācībām par mūsdienu operācijām reģionālajos kara teātros.
Galvenie aspekti
Strukturālās bruņas attiecas uz tiem stratēģisko materiālu veidiem, kas ir izturīgi pret ballistiskiem uzbrukumiem un kurus var integrēt stacionārās, pārvietojamas vai pārvietojamas transporta sistēmās un individuālos ballistiskās aizsardzības risinājumos. SZB ražošanā var izmantot tradicionālos materiālus, piemēram, tēraudu un alumīniju vai dzelzsbetonu, kā arī uzlabotus materiālus, piemēram, nanomateriālus un keramikas kompozītmateriālus. Daži strukturālu bruņu pielietojumu piemēri ietver tādu pastāvīgu un pagaidu konstrukciju ražošanu kā sargtorņi, karaspēka vai drošības furgoni, transportlīdzekļu aizsardzības sistēmas un kaujinieku individuālā aizsardzība. Pēdējie var ietvert valkājamus vairogus vai kontrolpunktu aizsardzības sistēmas un pārnēsājamas bruņotas kaujas pozīcijas.
Trīs mēģinājumi izveidot eksoskeleta koncepciju: projekti BLEEX, Raytheon SARCOS un Lockheed Martin HULC
Līdz ar to aizsardzības un rezervēšanas sistēmas (SPB) var ļoti palīdzēt palielināt taktisko un stratēģisko izdzīvošanas spēju kaujas un citās augsta riska vidēs. Tie ir galvenais faktors programmās, lai aizsargātu savus spēkus. Tie ir arī pamats, lai cīnītos pret daudzu veidu asimetriskiem uzbrukumiem, piemēram, mīnām uz ceļiem un RPG misiju laikā pilsētvidē un pretmācībām. Tā kā tos var izveidot no viegliem kompozītmateriāliem un citiem progresīviem un eksotiskiem materiāliem, tie var būt noderīgi arī parakstu pārvaldības jomā aizsargātām infrastruktūrām, piemēram, pārklājot transportlīdzekļus ar vairāk maskējošiem materiāliem no zemes radariem. Patiesībā mēs varam teikt, ka SZB pielietojumi ir ļoti dažādi - tāpat kā materiāli, no kuriem tos var izgatavot.
Dažus materiālus, no kuriem veidojas SZB, var klasificēt kā eksotiskus un jaunus materiālus, tas ir, tos, kuriem papildus tradicionālo materiālu iespējām ir jaunas īpašības. Piemēram, nanomateriāli, tostarp nanocaurules un nanšķiedras, kā arī uzlaboti kompozītmateriāli var uzlabot bruņu veiktspēju. Struktūras aizdomās turamajās teritorijās, kuras iepriekš tika uzskatītas par zemu aizsardzības pakāpi kaujas uzbrukumiem, tagad ir iekļautas SZB īstenošanas plānos. 2012. gada Valsts aizsardzības atļaujas likums, piemēram, paredz paaugstinātus drošības standartus militāro ēku projektos militārajā būvniecībā, esošās infrastruktūras izveidē un modernizācijā ASV un NATO valstīs. Privātā sektora būvniecībā drošības, ergonomisko un vides apsvērumu dēļ pieaug arī SOC prasības jauniem būvniecības projektiem un esošo ēku atjaunošanai, jo arī konstrukcijas aizsardzībai ir iespēja samazināt troksni un palielināt siltumizolāciju. Tomēr prasības kaujinieku aizsardzībai joprojām ir viena no lielākajām militāro plānotāju problēmām.
Amerikas Savienoto Valstu inženieru korpuss (USACE) ir atbildīgs par ASV valdības programmām militārās, civilās un valsts drošības infrastruktūras izveidei gan globālā, gan vietējā mērogā. Varbūt slavenākais USACE uzceltais projekts Pentagons atgādina par SIS programmu nozīmi un to atbilstību notiekošajām operācijām un valsts drošības un karaspēka aizsardzības misijām. Celtniecība tika pabeigta 1941. gadā, kad tika izmantots neliels daudzums metāla, jo kara laikā trūka stratēģisku izejvielu, Pentagons tika būvēts gandrīz pilnībā no dzelzsbetona. Amerikas Būvinženieru biedrības pētījuma par ēkas stāvokli tūlīt pēc 11. septembra noslēgumā tika teikts, ka Pentagona sākotnējā dizaina un konstrukcijas elementi veicināja tā izturību reaktīvā lainerīša uzbrukuma laikā. ierobežota fiziskā iznīcināšana un dzīvību zaudēšana. Grupas ziņojumā tika izceltas integritātes, dublēšanas un enerģijas absorbcijas dizaina iezīmes. Tajā teikts, ka šādi elementi "nākotnē būtu jāiekļauj ēku un citu būvju projektos, kuros pretestība pakāpeniskai iznīcināšanai tiek uzskatīta par ļoti svarīgu".
Līdzīgi, ja ne identiski, īpašumi un prasības attiecas uz lielām un mazām fiksētajām un mobilajām valdības struktūrām mājās un ārvalstīs, un tajos jāiekļauj drošības uzlabojumi, piemēram, pretestība pret ballistisko uzbrukumu kā iebūvēti konstrukcijas elementi, lai aizsargātu pret reāli paredzamiem draudiem. Līdz ar to SZB ir būtiska nozīme visu militāro un civilo centienu klāstā, un tie, visticamāk, nākotnē kļūs par ikdienu.
Īkšķa noteikumi aizsardzības radīšanai
Monolītās sistēmas
Jo spēcīgāks, jo labāks, "adekvāts" spēks iznīcinās šāviņu
Jo izturīgāks, jo labāks, "adekvāts" izturīgs pret plaisāšanu
Jo biezāks, jo labāk
Jo grūtāk, jo labāk
Viena bieza plāksne ir labāka par divām plānām slāņainām plāksnēm
Jo lielāks slīpums (satikšanās leņķis), jo labāk
Daudzu materiālu sistēmas (hibrīds)
Firmer ne vienmēr ir labāks, bet parasti ir ciets finieris
Grūts ne vienmēr ir labāks, bet parasti ir grūts pamats
Biezāka ne vienmēr ir labāka
Grūtāk ne vienmēr ir labāk
Divas plānas plāksnes var būt labākas par vienu biezu
Lielāks slīpums ne vienmēr ir labāks
Adaptīvie ieguvumi
Tradicionālie bruņu materiāli ir parādījuši ierobežojumus, saskaroties ar jauniem drošības izaicinājumiem, savukārt uzlaboti materiāli, tostarp kompozītmateriāli un nanomateriāli, ir pierādījuši būtiskas priekšrocības salīdzinājumā ar vecākām sistēmām, palielinot karavīra izdzīvošanu pat ekstremālos apstākļos.
Esošo aizsardzības sistēmu trūkumi, iespējams, varētu būt viens no aukstā kara mantojumiem. Tā laika militārās doktrīnas nekoncentrējās uz militārām operācijām apdzīvotās vietās (angļu termins MOBA - Mobility Operations For Built -up Areas) vai militārām operācijām pilsētas apstākļos (angļu valodā MOUT - Military Operations in Urban Terrain). Tāpat doktrīnas, kas parādījās pēc Persijas līča kara, balstījās uz izvietojamām augsto tehnoloģiju, augstas precizitātes spējām šoka un bijības scenārijos ar ierobežotu laika posmu. Tas, protams, nenotika Irākā, kur konflikta sākumposmā primārā nozīme bija augsto tehnoloģiju uzbrukuma sistēmām un taktikai, un nepieciešamība saglabāt operatīvo tempu ilgu laiku kļuva kritiska.
SZB sniedz priekšrocības spēkiem, kas iesaistīti ilgtermiņa operācijās teātra vai reģionālā līmenī, ieskaitot tos, kas notiek MOUT kampaņu kontekstā. Daudzi no šiem ieguvumiem, piemēram, ieroču un vērtīgu priekšmetu aizsardzībā augsta riska klātbūtnē, ir acīmredzami, daži citi ir mazāk acīmredzami. Tie var ietvert vides un ergonomikas drošības jautājumus un kaujas elektronikas un citas kritiskas informācijas infrastruktūras sacietēšanu, blīvēšanu un aizsardzību no potenciāli kaitīgas asimetriskas ietekmes. Tomēr SZB kā tehnoloģiju kopumam būs arī plašāka nozīme nekā pat tām, kas iet cauri visai aizsardzības tehnoloģiju jomai. Tas ir saistīts ar faktu, ka strukturālās bruņas ir kopīga tehnoloģiju nozare visām militārajām nozarēm, kas ietekmē citus aizsardzības lietojumus un militārā aprīkojuma kategorijas, uzdevumus un valsts drošības lietojumus.
Iepriekš minēto var paplašināt. SZB būtu jāiekļauj prasībās par kodolenerģijas un stratēģisko objektu aizsardzību (tā kā tas ir piemērots stacionārām, daļēji un pilnībā kustīgām sistēmām visos kaujas apstākļos), militārajā un civilajā sektorā apdzīvotās vietās, kas nav kaujinieki (jo ēkas gūs labumu no drošības pasākumiem un jaunām celtniecības metodēm, kas palielina izturību pret terorismu un dabas katastrofām, piemēram, viesuļvētrām un zemestrīcēm), modernizāciju un iniciatīvām pārveidot karaspēku, apkarot elektroniku un datu apstrādi (pateicoties spējai uzlabot elektroniskās infrastruktūras aizsardzību)) un kaujas transportlīdzekļiem (pateicoties to spējai nodrošināt uzticamu ballistisko aizsardzību mobilajam personālam).
Tipiska sviestmaižu paneļa struktūra ar caurspīdīgām bruņām
Stikla konstrukcija, ko izmanto vairums ložu necaurlaidīga stikla ražotāju: vispirms stikls kā ārējais slānis, vairāki stikla slāņi un polivinilbutirāls vidū, tad poliuretāns un visbeidzot polikarbonāts. Šīs metodes priekšrocība ir polikarbonāta spēja paplašināties un "noķert" gružus, ko veido cietākās stikla virsmas. Šī paplašināšana ir iespējama vairāk nekā divās collās.
NWB arī ir saskaņotas ar budžeta reformas iniciatīvām. Tas ir tāpēc, ka daži šīs tehnoloģijas jomas lietojumi ļauj par zemām izmaksām modernizēt un atjaunot esošās iekārtas un sistēmas un izveidot pilnīgi jaunu infrastruktūru, kas savukārt ļauj gūt labumu no stabila budžeta citām vispārējo modernizācijas programmu sastāvdaļām. un iniciatīvas. Piemēram, ASV Aizsardzības ministrijas 2010. gada budžetā militārās attīstības programmām tika atvēlēti 1,4 miljardi dolāru, karaspēka aizsardzības iniciatīvām - 15,2 miljardi dolāru (lielākais pieprasījums pēc militārās izlūkošanas izdevumiem), bet 1,5 miljardi - IED (improvizētu spridzināšanas ierīču) apkarošanai. SPB var uzlabot izmaksu efektivitāti šajās aizsardzības nozarēs. Līdz ar to tā ir tehnoloģija ar potenciāli lieliem maksājumiem, lai izstrādātu programmas valsts un starptautiskajai drošībai un cīņai pret terorismu, piemēram, vēstniecības un citi ilgtermiņa inženiertehniskie projekti, lai aizsargātu VIP un aizsargātu kritiskās situācijās iesaistīto personālu.
Citas priekšrocības, ko sniedz SZB pieņemšana un integrēšana militāro programmu izstrādē, ietver to, ka pašiem materiāliem un progresīvām to ražošanas un turpmākās apstrādes un pilnveidošanas metodēm ir kopīga pamata platforma attīstībai eksotisku un modernu materiālu jomā, tostarp nanomateriāli. Tos var iestrādāt SZB, lai nodrošinātu papildu iespējas, piemēram, iegulto sensoru matricu un biometriskos datus, kas paši kļūst par pašas aizsardzības sistēmas daļu. Tiek īstenotas vairākas globālas iniciatīvas, lai izstrādātu strukturālo aizsardzību, ražošanu un projektēšanu un izmantošanu SSS, kas izmanto savu unikālo īpašību kopumu izmantošanai dažādās lietojumprogrammās.
Pjezoelektriskie komponenti no Ceramtec
Amerikas Savienotajās Valstīs materiāli SZB un ar to saistītajiem procesiem tiek izstrādāti Aizsardzības departamenta un privātā sektora rūpniecības centros un dienestos. Starp vissvarīgākajiem pētniecības un attīstības centriem ir vērts atzīmēt ARL militāro pētījumu laboratoriju, kuras ieroču un materiālu izpētes nodaļa ir iesaistījusies aizsardzības iniciatīvās daudzsološas kravas automašīnas, ieroču sistēmas un nākotnes transportlīdzekļa programmās. Delavēras Universitātes Kompozītmateriālu centra universitāte arī veic DOD finansētus pētījumus par progresīviem aizsargmateriāliem, un tiks izcelti citi SZB attīstības centri.
Uzlaboti nanomateriāli
Strukturālo aizsardzību var izgatavot no dažādiem materiāliem, izmantojot paplašinātu progresīvu dizaina, izgatavošanas un formēšanas metožu klāstu. Materiālu attīstības temps ir viens no ātrākajiem aizsardzības tehnoloģijās un lietišķajā zinātnē, ko virza stratēģiski izaicinājumi. Tas attiecas uz jaunu materiālu atklāšanu, kā arī uz nepārtrauktu uzlabošanu, izmantojot esošos aizsardzības vērtīgos produktus, kas ir piemēroti pārveidošanās attīstībai savu spēku aizsardzībā.
Nanomateriāli ir atraduši plašu pielietojumu šīs lietojumprogrammu nozares attīstības programmās, un daudzi revolucionāri ražošanas procesi ir izstrādes stadijā vai ir nonākuši rūpnieciskajā ražošanā. Uzlaboto materiālu izstrādes priekšgalā ir grafēns, kas pirmo reizi tika atklāts 2004. gadā, grafīta homologs, kura neparastās īpašības padara to daudzsološu vairākiem lietojumiem, tostarp iespējamai strukturālās aizsardzības izmantošanai. Grafēns ir tikai viena atoma bieza grafīta loksne, tādējādi padarot to par plānāko līdz šim atklāto materiālu. Sakarā ar to, ka grafēns ir aptuveni divsimt reižu stiprāks par tēraudu, grafēns ir arī viens no izturīgākajiem materiāliem, kāds jebkad radīts laboratorijā. Grafēnam ir arī neparastas elektrovadītspējas īpašības, kas vēsta par revolucionāriem pielietojumiem pusvadītāju mikroprocesoros. Tas padara grafēnu par materiālu ar lielu potenciālu vairākās galvenajās tehnoloģiju jomās. Tomēr, lai gan tas viss ir daudzsološi, grafēna izmantošana militāro programmu izstrādei joprojām paliek nākotnē, jo trūkst lietišķo pētījumu par šo ļoti jauno materiālu, grūtības ražot rūpnieciskos daudzumos, vienlaikus saglabājot augstu rentabilitāti.(Par "progresīviem eksperimentiem ar divdimensiju materiālu - grafēnu" A. K. Geimam un K. S. Novoselovam tika piešķirta Nobela prēmija fizikā par 2010. gadu).
M2 / M3 BRADLEY BMP izmanto 7039-T64 (augšējā puse) un 5083-H131 (apakšējā puse) alumīnija sakausējuma bruņas. Tomēr kaujas pieredze Irākā palielināja aizsardzību, pateicoties papildu bruņu slānim, kas izgatavots no daudzslāņu tērauda, kā arī pasīvo (kompozīcijas) un reaktīvo bruņu elementiem, ko mēs redzam fotoattēlā.
Tomēr oglekļa nanocaurules (CNT) ir daudz labāk zināmas pētniecības un attīstības iniciatīvu jomā, un tās jau ir atradušas daudzus praktiskus pielietojumus ne tikai militārajā jomā, bet arī valsts drošības un tiesībaizsardzības jomā. Uzlabotus bruņu materiālus no garām oglekļa nanocaurulēm var izgatavot dažādās formās un konstrukcijās, ieskaitot loksnes, šķiedras, plāksnes un veidnes. Galīgie "nanouzlabotie" materiāli ir viegli, bet ārkārtīgi izturīgi, un to elektrotermiskās īpašības var mainīt ražošanas procesā. Izgatavojot kompozītmateriālu konstrukcijas, bruņas uz CNT bāzes nodrošina elastīgu, vieglu risinājumu, kas nodrošina izcilu aizsardzību pret ballistiskiem uzbrukumiem transportlīdzekļiem un citai fiksētai vai mobilai kaujas infrastruktūrai. Saskaņā ar esošo līgumu ar laboratoriju Natick Labs, Nanocomp Technologies ir izstrādājusi kompozītmateriālu paneļus, kuru pamatā ir tikai dažu milimetru biezas CNT personāla aizsardzībai, un tie tuvā attālumā aptur 9 mm lodi.
Bojājumi, štancējot kompozītmateriālu
Kompozītmateriāli
Kompozītmateriāli, kas ir nedaudz līdzīgi metālu sakausējumiem, pēc būtības atšķiras ar to, ka tie nešķīst viens otrā un var veidoties no materiāliem, kas atšķiras no elementiem vai metāla fāžu sajaukšanas. Tomēr, tāpat kā sakausējumus, kompozītmateriālus var veidot no divām vai vairākām sastāvdaļām, kas var ievērojami atšķirties pēc formas vai struktūras. Kompozītmateriālus var izgatavot visdažādākajos procesos. Tajos ietilpst jaunas līmēšanas metodes, piemēram, laminēšana, sviestmaizes, saķepināšana, daļiņu iesmidzināšana, šķiedru aušana un nanodaļiņu ražošanas metodes, piemēram, mikropresēšana. Ražojot kā ballistiskās aizsardzības sistēmas, tās tiek klasificētas kā kompozītmateriālu strukturālās bruņas (CSA) un veido vairākus jaunus materiālus, piemēram, metāla starpmetālu laminātus (MIL) un keramikas matricas kompozītus (CMC).
Ballistiskie kompozītmateriāli parasti tiek ražoti kā šūnveida konstrukcijas un biezu sienu kompozītmateriālu, gumijas un keramikas slāņu lamināti, kas ir apvienoti, lai ar minimālu svaru nodrošinātu optimālu struktūras un ballistiskās veiktspējas līdzsvaru. Šo laminātu vidū ir necaurspīdīgi, caurspīdīgi un caurspīdīgi bruņu kompozīti, kurus izmanto kā sprādziendrošu stikla aizvietotāju transportlīdzekļiem. Epoksīda stiklšķiedras un stikla šķiedras kompozīti nodrošina izcilu aizsardzību transportlīdzekļiem kaujas vietās, kur IED uzbrukumu risks ir ļoti augsts. Alumīnija putām ar slēgtām šūnām CCAF (Closed-Cell Aluminium Foam) ir mazs svars apvienojumā ar augstu izturību, stingrību, labi absorbē enerģiju, to ražošanas īpašības var būt atšķirīgas to veidojošās mikrostruktūras struktūras dēļ. Balistiski CCAF ir ievērojama nelineāra deformācija un sprieguma viļņu vājināšanās. Saskaņā ar amerikāņu laboratorijas ARL sniegto informāciju kompozītie bruņu paneļi, kas satur CCAF, var izturēt 20 mm sadrumstalotības apvalku triecienu.
Šīs kategorijas ballistiskie kompozītmateriāli ir piemēroti transportlīdzekļu aizsardzībai pret sprādzieniem, piemēram, ballistiskais ekranējums MRAP transportlīdzekļiem, kas izvietoti pilsētas kaujas vidē. Tos var izmantot arī citās vietās, piemēram, lielgabalu stobros. Tie bieži tiek izgatavoti pārseguma plākšņu vai paneļu veidā, kas tiek uzstādīti aizsargājamo mašīnu iekšpusē un ārpusē kā grīdas plāksnes, atgrūšanas aizsargi un oderes. Keramikas kompozītmateriālus var izgatavot strukturālu bruņu veidā ar labām pretsprādziena un sadrumstalotības īpašībām (daudzi sekundārie fragmenti un gruveši). Tādējādi keramikas kompozītmateriāli ir labi piemēroti strukturāliem bruņu pielietojumiem, īpaši MRAP un citiem maziem un vidējiem kaujas transportlīdzekļiem, kuru konstrukcijai vajadzētu būt kompromisam, ņemot vērā svara ierobežojumus, jo smagās bruņas negatīvi ietekmē transportlīdzekļu mobilitāti. Tomēr lielāki transportlīdzekļi, ieskaitot taktiskās kravas automašīnas un bruņumašīnas (piemēram, Rhino Runner bruņu autobuss), ir labāki kandidāti integrācijai ar standarta metāla bruņu risinājumiem.
Iekļaujot uzlabotos nanomateriālu kompozītos, iegūtie nanokompozīti var nodrošināt papildu veiktspēju vai aizsardzību pret nepastiprinātiem materiāliem vai tādus pašus līmeņus, vienlaikus samazinot masu. Var izgatavot arī polimērus un monomērus, ieskaitot plastmasas polimērus, lai tos izmantotu kā progresīvus kompozītmateriālus konstrukciju aizsardzības lietojumiem. Viena nanopolimēru iezīme, kas implantēta ar nanodaļiņām - ka viļņa garums ir mazāks par redzamās gaismas viļņa garumu (apmēram 400 nanometri), liecina, ka gatavie materiāli var būt caurspīdīgi. Ir ražoti vairāki šādu polimerizētu stratēģisko materiālu veidi ar līdzīgām īpašībām. Acīmredzot šīs īpašības ir stratēģiski vērtīgas, modificējot vai nomainot tradicionālo ložu necaurlaidīgo stiklu kaujas un drošības transportlīdzekļos.
SmartArmour ir daudzslāņu daudzfunkcionāla rezervēšanas sistēma, ko ražo SmartNano Materials of Piano, var tikt piegādāta caurspīdīga vai necaurspīdīga atbilstoši galalietotāja specifikācijām, tā var izturēt bruņas caurdurošas lodes, sprādziena vilni, čaumalas fragmentus un detonāciju pie IED. Tomēr Vitreloy cirkonija un berilija metāla stiklu ar līdzīgām īpašībām ražo arī Amorphous Technologies International. ARL RDECOM pētniecības un attīstības centrs ir izstrādājis šķidras bruņas ballistiskai aizsardzībai, pamatojoties uz cietām silīcija dioksīda nanodaļiņām, kas suspendētas polietilēnglikolā; tas ir veiksmīgi pārbaudīts uz bruņuvestēm ar Kevlaru.
Ierīču apstrāde ir strukturālo bruņu materiālu piesātinājums ar nanostruktūrām, kas var apvienot augstas veiktspējas pusvadītāju procesorus bruņu elementos. Šādus "viedos materiālus" var iebūvēt bruņu sienās, to izmantošanas piemērs ir pjezoelektriskais. Tie ir dabiski materiāli, kas kratot, deformējoties vai saspiežot izstaro elektriskos impulsus. Pjezoelektriku, ko iepriekš komerciāli izmantoja rotējošajās adatās, var iestrādāt bruņu konstrukcijās, piemēram, paneļos, moduļu elementos un uzstādīt nesošajās sienās siltuma, vibrācijas un trieciena sensoru veidā.
Projektā, ko finansēja ASV Enerģētikas departaments un kuru veica Kalifornijas Universitātes Bērklija laboratorija, tiek izstrādāti vismodernākie pjezoelektriskie materiāli, kuru pamatā ir pjezoelektriskie materiāli ar perovskīta kristāla struktūru. Tomēr Mineapolisas aizsardzības uzņēmums Accellent Technologies, kas specializējas strukturālā uzraudzībā, ir izstrādājis aparatūras un programmatūras komplektu ar nosaukumu SMART Layer, kas apvieno sensorus tādās konstrukcijas sastāvdaļās kā paneļi un sienas. Uzņēmuma sistēmā tiek izmantoti iegultie multisensori, kas izmanto uz mikroprocesoru balstītus termiskos, stiepes un optiskās šķiedras sensorus, lai noteiktu izmaiņas novēroto struktūru integritātē, izmantojot patentētu aktīvās skenēšanas metodi. Diaform Armor Solutions, Ceradyne Inc. nodaļa, ir radījusi vieglus strukturālus bruņu risinājumus, izmantojot termoplastiskus kompozītus, lai ātri izgatavotu trīsdimensiju strukturālās formas, kas var veidot pastiprinātu konstrukciju mezglu moduļu elementus.
Ložu necaurlaidīgs aizsardzības drošības modulis
IBD Deisenroth uzlabotā daudzslāņu bruņu koncepcija
Moduļu konstrukcijas elementi, kas atbilst ballistiskās bruņas matricas (BAM) standartiem, tiek plaši izmantoti arī jaunās konstrukcijās, papildinājumos un modifikācijās esošajās konstrukcijās, kur vissvarīgākās īpašības ir paaugstināta drošība un izturība pret ballistiskiem uzbrukumiem. BAM specifikācija, ko patentējusi Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, apraksta daudzslāņu bruņu konstrukcijas elementus, piemēram, sienas, griestus un grīdas, kas sastāv no cietām aramīda šķiedras loksnēm un rūdīta instrumentu tērauda (piemēram, Thermasteel), ražotājs Thermasteel Corporation) vai rūdīta tērauda sieta. BAM specifikācijas ietver BAM-1, BAM-1A un BAM-8; katrs no tiem apraksta pieaugošo konstrukcijas aizsardzības līmeni. Zagros Construction ir izstrādājusi savu sienu sistēmu ThermalBlast, kas, pēc uzņēmuma domām, ir ļoti izturīga pret ballistiskiem uzbrukumiem un spēka iebrukumiem. Tajā tiek izmantota patentētā BAM-8 sistēma, kas sastāv no aizsargājošas, vieglas ložu necaurlaidīgas iekšējās sienas (vai BAM iekšējās matricas), kas daļēji sastāv no ballistiskā kevlāra, ko var iestrādāt arī griestos un grīdās un citos ThermaSteel paneļos. Uzņēmums iesaka savu ThermalBlast sistēmu vēstniecībām, valdībām un pasta nodaļām, militārajām iekārtām, munīcijas noliktavām un citām kritiskām iekārtām. ASV ložu necaurlaidība ražo savu ložu necaurlaidīgo tērauda paneļu klāstu kā vienu ballistisku lokšņu risinājumu, ko uzņēmums novērtē, lai atbilstu NIJ bruņu līmenim IV.
SZB materiāli tiek izmantoti arī dažās uzbrukuma sistēmās, piemēram, raķešu tvertņu oderēs un palaišanas caurulēs un konteineros, kas tiek pārvadāti uz mobilajām pretraķešu palaišanas iekārtām, kurām ir vajadzīgas labas termiskās nodiluma un kinētiskās triecienizturības īpašības. Amerikāņu kompānijas V-System Composites izstrādātā sistēma HyperShield, kurā tiek izmantotas integrētas bruņu flīzes un uzlabotas kompozītmateriālu konstrukcijas, ir lēts, viegls ložu necaurlaidīgs rezervēšanas risinājums, un tai ir NIJ III līmeņa aizsardzības līmenis pretraķešu aizsardzībai, kas ietver arī transporta līdzekļus un ballistiskās prasības lidmašīnām. Apraktā kodolgalviņa, piemēram, amerikāņu B-61, var izmantot arī strukturālus bruņu materiālus, savukārt kodolieročiem, kas paredzēti zemes detonācijai tā dēvētajā "paklāju bombardēšanā", piemēram, amerikāņu bumbai B-53, būs nepieciešama arī bruņošana. munīcijas korpusa. no šoka slodzēm.
Frontier Performance Polymers ar Armijas centra Natick atbalstu ir veiksmīgi izstrādājis izrāvienu polimēru tehnoloģiju un novatorisku ražošanas metodi vieglām, caurspīdīgām bruņām, lai aizsargātu acis un seju. Šim materiālam, kura pamatmasa ir 0,16 kg / cm2, ir tādas pašas ballistiskās īpašības kā aramīda / fenola materiāliem, ko izmanto militārajās ķiverēs, taču tas maksā 10 reizes mazāk
Tradicionālie materiāli
Tomēr tradicionālie materiāli, ko izmanto aizsargkonstrukciju ražošanā, piemēram, neleģētais tērauds un dzelzsbetons, nekādā gadījumā nav pagātnes materiāli. Jo īpaši metāla sakausējumi joprojām ir vēlamie materiāli, jo tiem ir pierādītas ekranēšanas īpašības un esošās ražošanas iekārtas to ražošanai un aizsardzībai. Šie tā sauktie “izturīgie” bruņojuma risinājumi attiecas ne tikai uz ballistisko tēraudu un stratēģiskajiem sakausējumiem, bet arī uz progresīviem kompozītmateriāliem ar labām ballistiskām īpašībām. Tas attiecas arī uz bruņu veidiem, kas izgatavoti no šķiedras vai pastiprināti ar to, vai cieši austa sieta. Kā strukturēts bruņu materiāls betonam ir vēlamās īpašības, un tas joprojām tiek plaši izmantots, bet tam ir zemas ražošanas izmaksas.
ASV jūras kājnieku korpuss LAV 8x8 nepārtrauktas modernizācijas programmas ietvaros saņem papildu kompozītu bruņu elementus virs alumīnija sakausējuma korpusa.
Bruņotais materiāls no AMAP-S IBD Deisenroth kalpo svarīgai atbalsta funkcijai, samazinot transportlīdzekļa termisko īpašību
Jūras korpusa ekspedīcijas kaujas transportlīdzeklis EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) ir pirmais bruņotais kaujas transportlīdzeklis, kurā tika izmantotas bruņas 2518-787, alumīnija, vara, mangāna sakausējums. Lai gan šis sakausējums ir izturīgs un tam ir labas ballistiskās īpašības, tam ir slikta ballistiskā izturība parastajās šuvēs. Tas piespieda ražotāju izslēgt no konstrukcijas mucas šuves un galvenās filejas, lai palielinātu triecienizturību, tagad plāksne pie plāksnes ir mehāniski piestiprināta. Galu galā daudzas problēmas ar šo programmu lika slēgt šo daudzsološo projektu.
Sakausējumi ir daži no izturīgākajiem materiāliem, no kuriem var izgatavot strukturālās bruņas. Sakausējumi ir divu vai vairāku ķīmisku elementu - metālu (vai metālisku un nemetālisku elementu) kombinācija, kas parasti "saplūst" kopā vai izšķīst viens otram kušanas procesā. Rezultāts ir materiāls ar labāku veiktspēju nekā katrs komponents atsevišķi. Titāns un titāna sakausējumi ir izplatīti bruņu konstrukcijas elementi. To izmantošana ietver "traumatiskas" plāksnes personīgajās rezervēšanas sistēmās, kas nodrošina augstu aizsardzības līmeni ļoti neaizsargātām ķermeņa zonām. Arī berilija-alumīnija sakausējums daudzos gadījumos ir izrādījies veiksmīgs. Šī sakausējuma īpašā izturība un stingrība pārsniedz parasto titāna sakausējumu izturību un izturību, kā rezultātā tiek samazināts konstrukcijas svars un uzlabota veiktspēja. Bruņu tēraudi ir arī stratēģiski materiāli, kas piemēroti strukturālām bruņām.
Ar zīmolu nosaukumiem komerciāli ir ražoti arī vairāki tā sauktie "supersakausējumi" vai "augstas veiktspējas sakausējumi". Starp tiem ir augstas stiprības Hastelloy sakausējums, kura galvenā sastāvdaļa ir pārejas metāls - niķelis; Kovar, kobalta-niķeļa sakausējums, kas novērtēts ar izcilo termiskās izplešanās koeficientu; niķeļa-vara-dzelzs sakausējums Monel; un Inconel niķeļa-hroma sakausējums.
Lāzera sacietēšana ir viens no apstrādes procesiem, kas uzlabo parasto metālu un sakausējumu funkcionālās īpašības. Ir arī cita veida īpašuma uzlabojumi, tostarp mikropresēšana, apstrādes process, kurā tiek izmantota fokusēta jonu staru tehnika, lai piesātinātu uzlabotus materiālus ar apakšstruktūrām, lai iegūtu lielāku izturību un izturību. Tiek izmantota arī superplastiska formēšana, kā rezultātā tiek iegūti metāla un keramikas izstrādājumi ar ārkārtīgi augstu stiepes izturību.
ASV Enerģētikas departamenta NETL (Nacionālā enerģētikas tehnoloģiju laboratorija) laboratorija saņēma Tank-Automotive and Bruaments Command (TACOM) un ARL Militāro pētījumu laboratorijas uzdevumu veikt programmu, lai izstrādātu bruņu tērauda čuguna plāksni amerikāņu militārajiem transportlīdzekļiem, ieskaitot BRADLEY BMP. Tajā NETL-TACOM-Lanoxide Corp un DARPA kopīgi izstrādāja liešanas lūku, un programmas blakusparādība bija plākstera bruņu saņemšana. Vēlāk šīs programmas ietvaros sadarbībā ar TACOM un galveno darbuzņēmēju General Dynamics tika izstrādāta titāna bruņu plāksne (izmantojot aviācijas sakausējumu Ti-6Al-4V) M-1A1 ABRAMS MBT lūkai. Pavisam nesen NETL ir izstrādājis augstas stiprības AFV bruņas, izmantojot saķepinātus titāna pulvera sakausējumus, lai palielinātu gala materiāla izturību. Bruņu materiāli, kas izgatavoti no silīcija infiltrācijas (SiSiC) un saķepināta silīcija karbīda (SSiC), ir Ziemeļamerikas CeramTec izstrādājumi no Ņūdžersijas, Vācijas uzņēmuma CeramTec AG Amerikas nodaļas. Šie materiāli demonstrē labu ķīmisko termisko stabilitāti un augstu izturību pret triboloģisko stresu (triboloģija ir zinātniska disciplīna, kas pēta mašīnas sastāvdaļu un mehānismu berzi un nodilumu smērvielu klātbūtnē).
Ohaio uzņēmums AT&F Advanced Metals of Orville ir privāts uzņēmums, kas specializējas izturīgu metālu un sakausējumu, tostarp titāna, cirkonija, niobija, niķeļa sakausējumu un dupleksa nerūsējošā tērauda, ražošanā un apstrādē. Vēl konkrētāka ir šī uzņēmuma tērauda risinājumu un kodolenerģijas nodaļa. Tas arī ražo materiālus SZB, pamatojoties uz augstas izturības zemu leģēto tēraudu, oglekļa tēraudu, sakausējumiem uz tērauda. Uzņēmums nodarbojas arī ar kodoliekārtu, tostarp reaktora iekšējo daļu un kodolatkritumu konteineru, strukturālo bruņojumu.
Citas programmas
Citas SZB programmas tiek veiktas visā izvietoto spēku spektrā un daudzās pasaules militārajās operācijās. Viņu tūlītējās prasības un izaicinājumi ir tieši saistīti ar viņu sakaru spēku pašreizējo un turpmāko aizsardzību, jo šīs piemērošanas jomas ietver transportlīdzekļu ballistisko aizsardzību, karavīru kā sistēmas modernizācijas darbu un ieguldījumu militārās infrastruktūras saglabāšanā pret dažādiem asimetriskiem draudiem. bieži sastopamas reģionālajās miera uzturēšanas operācijās.
Uzlabotas transportlīdzekļu bruņošanās, militārās un valdības iekārtas un militārā personāla atrašanās vietas priekšējās līnijās un aizmugurē gūs tikai labumu no izvietoto spēju pieejamības. Lai gan daudzas lietojumprogrammas ir esošo spēju un sistēmu uzlabojumi un uzlabojumi kā tādi, piemēram, jauna veida papildu bruņas kaujas transportlīdzekļiem, lai aizsargātu pret IED, citas ir novatoriskas un nākamās paaudzes sistēmas.
Vācu uzņēmums IBD Deisenroth Engineering AG ražo AMAP augsto tehnoloģiju izdzīvošanas uzlabošanas sistēmu. Tas ir virkne strukturālu bruņu risinājumu, izmantojot vairākas ražošanas metodes un progresīvus materiālus, ieskaitot augstas stiprības sakausējumus un kompozītmateriālus. Starp tiem ir AMAP-IED, kas apvieno keramikas bruņu un pret sadrumstalotību uzlikšanas tehnoloģiju un ko var piegādāt kā moduļu elementus un kas ir paredzēts, lai palielinātu militāro transportlīdzekļu aizsardzību. IBD AMAP-IED sauc par nākamās paaudzes aizsardzības sistēmu un klasificē to kā aizsardzību pret artilērijas šāviņu fragmentiem, kuru kalibrs ir līdz 155 mm, kā arī pret mīnām un IED. AMAP-T ir caurspīdīga bruņa, kas izgatavota, izmantojot keramikas stiklu, ko uzņēmums raksturo kā izcilu caurspīdīgumu un ārkārtīgu izturību, kas atbilst STANAG 1. līdz 4. līmenim.
Automašīnas jumta aizsardzību nodrošina AMAP-R un AMAP-ADS, kas ir ieročiem optimāli materiāli, pirmie izgatavoti no īpaši viegliem kompozītmateriāliem, kas piemēroti transportlīdzekļa jumta bruņām. Interesantākais bruņu risinājums ir AMAP-S. Optimizēts ballistiskai aizsardzībai un parakstu pārvaldībai, tas samazina militāro transportlīdzekļu parakstu, skenējot ar izlūkošanas sensoriem redzamajā, infrasarkanajā, radara un akustiskajā spektrā. Šos materiālus var izmantot kā papildinājumu esošajām mašīnu virsbūvēm, tas ir, tos var uzstādīt uz jauniem modeļiem vai mašīnām, kas jau tiek izmantotas.
Lieliski SMART slāņa sensora lentu paraugi
Amerikāņu korporācijas ProTech BAE nodaļa piedāvā virkni strukturālu bruņu risinājumu, kas ietver vairāku veidu ložu necaurlaidīgus žogus un bruņu kaujas pozīcijas, tostarp bruņu kabīnes un aizsargu torņus, mobilos drošības žogus un uz transportlīdzekļa uzstādītas aizsardzības sistēmas torņa tipa karavīriem. Stacionārus risinājumus šī uzņēmuma strukturālajām bruņām pārstāv vairākas saliekamas bruņotas kaujas pozīcijas AFPS (bruņotas kaujas pozīcijas), kas spēj aizsargāt pret 9 mm - 12,7 mm kalibra lodēm. Citi ProTech AFPS risinājumi ietver pārnēsājamas bruņu konstrukcijas, kas optimizētas perimetra un kontrolpunktu drošībai, būtisku aktīvu aizsardzību, apsardzes namu drošību un robežkontroles punktus.
ProTech ražo arī moduļu sistēmas, kuras var veidot atbilstoši galalietotāja specifikācijām. Līdzīgas sistēmas, kuru pamatā ir EADS ražotie transportējamie bruņutransportieri, ir izstrādātas sadarbībā ar KMW saskaņā ar līgumu ar Vācijas Federālo aizsardzības iepirkuma aģentūru. Bruņu konteineru sistēma ar nosaukumu TransProtec, kas var uzņemt 18 cilvēkus, ieskaitot aprīkojumu, ir optimizēta, lai aizsargātu sauszemes spēkus no IED uzbrukumiem, snaiperu uguns, šrapneļiem, mīnām un masu iznīcināšanas ieročiem, un šobrīd tā tiek izmantota Dānijas un Vācijas armijās. pēdējo sistēmu sauc par MuConPers (universāls konteiners cilvēku pārvadāšanai).
Izraēlas Plasan Sasa nodaļa Plasan North America ir izstrādājusi arī strukturālus bruņu risinājumus saskaņā ar vairāku miljonu dolāru līgumu ar ASV Aizsardzības ministriju jaunu MRAP transportlīdzekļu aizsardzībai. Saskaņā ar līgumu Plasan ir galvenais darbuzņēmējs kopīgajā ražošanas programmā ar BAE Systems kā apakšuzņēmējs rezervēšanas sistēmu piegādei Oshkosh M-ATV mašīnām, no kurām lielākā daļa strādā Afganistānā saskaņā ar līgumu ar amerikāņu TACOM komandu armija. Plasan ir pasaules līderis papildu bruņu sistēmu un pretplūsmas aizsardzības sistēmu izstrādē taktisko transportlīdzekļu aizsardzībai militārajā un civilā teritorijā.
Uzlabotas karavīru aizsardzības sistēmas ietilpst strukturālās aizsardzības pielietojuma jomā un ietver mehāniski darbināmus kaujas eksoskeletus. Viņi sola būtiski ietekmēt sauszemes kaujas operācijas, ja šādas sistēmas pilnībā izmantos savu potenciālu. Amerikas Savienotajās Valstīs pašlaik ir atvērtas vairākas lielas DOD un privātā sektora tehnoloģiju attīstības programmu iniciatīvas. Vienu no šīm programmām saskaņā ar Future Warrior Concept īsteno ASV armijas Natick Labs karavīru attīstības izpētes centrs, kas karavīram nodrošina pilnībā integrētu sistēmu, kas ietver sešas galvenās apakšsistēmas. Pie šīm programmām strādā arī NSRDEC (MIT ISN - Soldier Nanotechnologies) un Soldier System Integration Lab (SSIL). SSIL galīgais mērķis ir izstrādāt to, ko SSIL sauc par 21. gadsimta kaujas tērpu. Kas apvieno augsto tehnoloģiju iespējas ar mazu svaru..
Bērklija Robotikas un cilvēka inženierijas laboratorija (BLEEX) ir izstrādājusi pašgājēja eksoskeleta prototipu, kas sastāv no divām kājām, kas darbināmas ar antropomorfu, vilces sistēmas un mugursomas tipa rāmja, uz kura atrodas dažādas kravas. Eksoskelets ļauj lietotājam - vai "pilotam" - pārvadāt ārkārtīgi smagas kravas, vienlaikus atvieglojot staigāšanu un skriešanu augšup un lejup pa parasto pārvietošanās diapazonu, neizmantojot operatoru fizisku spēku.
Raytheon Sarcos iniciatīva turpinās Raytheon rūpnīcā Soltleiksitijā. Tas ir vērienīgāks darbs, lai izstrādātu karavīra eksoskeletu, kas, pēc Reitona teiktā, būtībā ir valkājams robots, kas uzlabo valkātāja spēku, izturību un mobilitāti. XOS eksoskelets, kas datēts ar sākotnējo Sarcos izstrādāto eksperimentālo sistēmu, šobrīd ļauj pilotam pacelt līdz 200 mārciņu smagas slodzes un bez piepūles veikt lielas piepūles uzdevumus, piemēram, kāpt pa kāpnēm un nogāzēm, taču tagad tas tiek darbināts ar hidrauliku. stacionārs ārējs enerģijas avots sev. Tiek ieviesta arī Lockheed Martin HULC eksoskeleta programma, kas arī ir paredzēta 200 mārciņu kravas pārvadāšanai jebkurā laikā un jebkurā reljefā, un tā ir izstrādāta tā, lai tā būtu pilnībā hidrauliska un neprasa ārēju barošanas avotu. HULC sistēmā ir iebūvēts mikroprocesors, kas savienots ar sensoru saskarnēm, kas ļauj eksoskeletam nojaust pilota nodomu un pārvietoties kopā ar to. HULC sistēma ir ļoti modulāra, kas ļauj ātri un efektīvi nomainīt galvenās sastāvdaļas, un tā ir energoefektīva, lai nodrošinātu akumulatora darbību ilgstošu uzdevumu laikā. Tomēr HULC, tāpat kā BLEEX eksoskelets, tiek vairāk uztverts kā sistēma kravu pārvadāšanai, nevis karavīra dabisko fizisko spēju aizstāšana. Pašlaik tiek izstrādāts japāņu kompānijas Cyberdyne of Ibaraki HAL (Hybrid Assistive Limb), tā ir kopumā spēcīga sistēma, kas paredzēta, lai palielinātu cilvēka fizisko spēku no divām līdz desmit reizēm. Neskatoties uz "Dzelzs cilvēka" parādīšanos, tā pielāgošanās nākotnes militārajiem uzdevumiem joprojām ir apšaubāma.
Turpmākās darbības
Rezumējot, svarīgu SZB uzdevumu var plaši definēt kā neaizsargātības samazināšanu pret naidīgām darbībām, jo īpaši ballistiskiem uzbrukumiem, kuriem daudzi, ja ne visi tradicionālie materiāli pašlaik nenodrošina pienācīgu karaspēka aizsardzības līmeni.
Combat bieži māca komandieriem skarbas mācības, kas agrāk šķita acīmredzamas. Viena no grūtākajām cīņas mācībām mūsdienās ir bruņu aizsardzības neatbilstība improvizētiem draudiem, kas ietver pašnāvnieku automašīnu uzbrukumus militāriem un civiliem mērķiem un IED uzbrukumus transporta un teātra personālam. Vecie ieradumi, īpaši militārie, mirst īpaši smagi. Bet vēsturiski šie ieradumi mēdz izzust kaujas spiediena rezultātā, piemēram, franču kavalērija pret angļu lokiem simtgadu kara laikā vai padomju stila Irākas bruņumašīnu nepietiekamība uzbrukumiem no precīzi vadītas munīcijas un progresīvākiem MBT Persijas līča laikā. Karš.
Ātra un atbilstošu pretpasākumu reaģēšana ir militāro panākumu un drošības stabilitātes atslēga. Tātad, ja tie tiek uztverti nopietni, kad runa ir par karaspēka aizsardzību, un ir nozīmīgs aizsardzības jautājums šajā pārveidošanas laikmetā, kurā notiek varas pārstrukturēšana, tad strukturālajai aizsardzībai un SZB, izmantojot šo tehnoloģiju, vajadzētu kļūt par aizsardzības iepirkumu un pētniecības un attīstības prioritāti visiem militārajiem vadītājiem. Mūsdienu asimetriskie draudi militārajai un civilajai infrastruktūrai, kā arī asimetriskā cīņa reģionālajās kaujas operācijās ietekmē aizsardzības politikas izstrādi un sistēmu izstrādi un iepirkumus visā pasaulē. Paredzamā nākotnē tā tam ir jābūt.
Šādas bruņotas militārās sistēmas galvenokārt tika uzskatītas par papildinājumu citiem prioritārajiem risinājumiem, nevis par daudzu un vairuma kaujas sistēmu neatņemamu sastāvdaļu. Bet viss mainās. Aizsardzības un bruņu sistēmas sniedz lielu potenciālu un uzlabo spējas 21. gadsimta operācijās. To izmantošana paplašināsies un kļūs par standartu daudzām, ja ne lielākajai daļai aizsardzības sistēmu visos līmeņos.
