AFV-urile moderne, cum ar fi M1117 ASV din fotografie, sunt de obicei protejate de armuri structurale principale din oțel și aluminiu plus componente de protecție suplimentare realizate din diverse aliaje, ceramică, compozite sau o combinație a acestora.
Pentru Statele Unite și partenerii săi strategici, este clară necesitatea îmbunătățirii capacităților de apărare și blindaj pentru a îndeplini angajamentele tactice actuale și anticipate. Misiunea multinațională condusă de SUA în Afganistan, care încă se străduiește pentru concluzia sa logică, va beneficia de lecțiile învățate în Irak cu privire la misiunile și cerințele de protejare a trupelor sale și strategia pentru noi inițiative de dezvoltare a sistemelor de apărare
Sistemul de apărare și rezervare (SPB) (un alt termen pentru apărarea structurală) este un instrument strategic, deoarece are un efect vizibil asupra sistemelor și resurselor critice și are, de asemenea, un impact direct asupra luptătorului. Acest lucru se aplică în principal mediilor operaționale asimetrice în care amenințările la adresa pozițiilor fixe și a securității perimetrului, precum și a trupelor descărcate și a vehiculelor de patrulare, sunt deosebit de acute. În timp ce aceste angajamente evoluează rapid, prezența sistemelor electronice de avertizare, combinate cu soluții defensive eficiente, pot oferi adesea armatei un avantaj decisiv, permițându-le să supraviețuiască, să contraatace și să domine. Dimpotrivă, absența unei infrastructuri adecvate sau eficiente pentru a-și apăra forțele poate lăsa atât combatanții, cât și necombatanții vulnerabili la tactici de ambuscadă, iar aceasta este una dintre lecțiile cheie, deși îngrijorătoare, ale operațiunilor moderne din teatrele de război regionale.
Aspecte cheie
Armura structurală se referă la acele tipuri de materiale strategice care sunt rezistente la atacurile balistice și care pot fi integrate în sistemele de transport staționare, transportabile sau mobile și în soluțiile de protecție balistică personală. Materiale tradiționale precum oțelul și aluminiul sau betonul armat, precum și materiale avansate precum nanomaterialele și compozitele ceramice pot fi utilizate în producția SZB. Câteva exemple de aplicații de blindaj structural includ fabricarea de structuri permanente și temporare, cum ar fi turnurile de veghe, camionete pentru trupe sau de securitate, sistemele de protecție a vehiculelor și protecția personală a combatanților. Acestea din urmă pot include scuturi purtabile sau sisteme de protecție a punctelor de control și poziții de luptă blindate transportabile.
Trei încercări de a crea un concept de exoschelet: proiectele BLEEX, Raytheon SARCOS și Lockheed Martin HULC
În consecință, sistemele de protecție și rezervare (SPB) pot fi de mare ajutor în creșterea supraviețuirii tactice și strategice în luptă și în alte medii cu risc ridicat. Acestea sunt un factor cheie în programele de protejare a forțelor lor. Ele sunt, de asemenea, baza pentru combaterea multor tipuri de atacuri asimetrice, cum ar fi minele de pe drum și RPG-urile în timpul misiunilor în mediul urban și operațiunilor de contrainsurgență. Deoarece pot fi create din compozite ușoare și alte materiale avansate și exotice, ele pot fi utile și în domeniul gestionării semnăturilor pentru infrastructuri protejate, cum ar fi acoperirea vehiculelor cu mai multe materiale de mascare de la radarele de la sol. De fapt, putem spune că aplicațiile SZB sunt foarte diverse - la fel și materialele din care pot fi realizate.
Unele dintre materialele din care sunt formate SZB pot fi clasificate ca materiale exotice și noi, adică cele care au proprietăți noi pe lângă capacitățile materialelor tradiționale. De exemplu, nanomaterialele, inclusiv nanotuburile și nanofibrele, precum și materialele compozite avansate, pot îmbunătăți performanțele armurii. Structurile din zonele suspectate fără luptă, care anterior erau privite ca având un grad scăzut de apărare pentru atacurile de luptă, sunt acum incluse în planurile de implementare SZB. Legea de autorizare a apărării naționale din 2012, de exemplu, prevede standarde sporite de securitate în proiectele de construcții militare în construcția militară, crearea și modernizarea infrastructurii existente în Statele Unite și țările NATO. În construcțiile din sectorul privat, cerințele SOC pentru proiectele de construcții noi și renovarea clădirilor existente cresc, de asemenea, din motive de siguranță, ergonomice și de mediu, deoarece protecția structurală are și capacitatea de a reduce zgomotul și de a crește izolația termică. Cu toate acestea, cerințele pentru protecția combatanților rămân una dintre cele mai mari preocupări pentru planificatorii militari.
Corpul inginerilor din Statele Unite (USACE) este responsabil pentru programele guvernamentale americane de construire a infrastructurii militare, civile și de securitate națională atât la nivel global, cât și pe plan intern. Poate cel mai faimos proiect construit de USACE, Pentagonul, reamintesc importanța programelor SIS și relevanța lor pentru operațiunile în curs și pentru securitatea națională și misiunile de protecție a trupelor. Construcția a fost finalizată în 1941, cu o cantitate mică de metal folosit din cauza lipsei de materii prime strategice în timpul războiului, Pentagonul a fost construit aproape în întregime din beton armat. În concluzia studiului realizat de Societatea Americană a Inginerilor Civili asupra stării clădirii imediat după 11 septembrie, s-a spus că elementele designului și construcției inițiale ale Pentagonului au contribuit la rezistența acestuia în timpul atacului liniei de reacție. distrugerea fizică limitată și pierderea vieții. Caracteristicile de proiectare ale integrității, redundanței și absorbției de energie au fost evidențiate în raportul grupului. Acesta a spus că astfel de elemente „ar trebui incluse în viitor în proiectele de clădiri și alte structuri în care rezistența la distrugerea progresivă este considerată foarte importantă”.
Proprietăți și cerințe similare, dacă nu identice, se aplică structurilor guvernamentale fixe și mobile din țară și străinătate, mari și mici, și ar trebui să includă îmbunătățiri de securitate, cum ar fi rezistența la atacuri balistice, ca elemente structurale încorporate pentru a proteja împotriva amenințărilor anticipate realist. În consecință, SZB-urile sunt de o importanță cheie în întreaga gamă de eforturi militare și civile și sunt susceptibile să devină banale în viitor.
Reguli generale pentru a crea protecție
Sisteme monolitice
Cu cât forța mai bună, „adecvată” va distruge proiectilul
Cu cât duritatea este cu atât mai bună, rezistența „adecvată” rezistă crăpăturilor
Cu cât este mai groasă, cu atât mai bine
Cu cât este mai greu cu atât mai bine
O placă groasă este mai bună decât două plăci subțiri
Cu cât panta (unghiul de întâlnire) este mai mare, cu atât mai bine
Sisteme multi-materiale (hibride)
Mai ferm nu este întotdeauna mai bun, dar de obicei este prezent un furnir tare
Durul nu este întotdeauna mai bun, dar de obicei există o bază dură
Mai gros nu este întotdeauna mai bun
Mai greu nu este întotdeauna mai bun
Două plăci subțiri pot fi mai bune decât una groasă
Mai multă pantă nu este întotdeauna mai bună
Beneficii adaptive
Materialele de armură tradiționale au arătat limitări în fața noilor provocări de securitate, în timp ce materialele avansate, inclusiv compozite și nanomateriale, au demonstrat avantaje semnificative față de sistemele mai vechi, sporind supraviețuirea soldatului chiar și în condiții extreme.
Neajunsurile sistemelor de apărare existente ar putea fi, poate, una dintre moștenirile războiului rece. Doctrinele militare din acea perioadă nu se concentrau asupra operațiunilor militare în zonele construite (termenul englez MOBA - Mobility Operations For Built-up Areas) sau a operațiunilor militare în condiții urbane (termenul englezesc MOUT - Operațiuni militare în teren urban). În mod similar, doctrinele care au apărut după războiul din Golf s-au bazat pe capacități implementabile de înaltă tehnologie, de înaltă precizie în scenarii de șoc și temere cu un interval de timp limitat. Acest lucru, desigur, nu s-a întâmplat în Irak, unde sistemele și tactica ofensivă de înaltă tehnologie au avut o importanță primară în primele etape ale conflictului, iar nevoia de a menține ritmul operațional pe o perioadă lungă de timp a devenit critică.
SZB-urile oferă avantaje forțelor implicate în operațiuni pe termen lung la nivel de teatru sau regional, inclusiv cele care au loc în contextul campaniilor MOUT. Multe dintre aceste beneficii, de exemplu, în protecția armelor și a obiectelor valoroase în prezența unui risc ridicat, sunt evidente, unele altele sunt mai puțin evidente. Acestea pot include probleme de siguranță ecologică și de mediu și întărirea, etanșarea și protecția electronice de luptă și a altor infrastructuri de informații critice împotriva impacturilor asimetrice potențial dăunătoare. Cu toate acestea, SZB ca ansamblu de tehnologii va avea, de asemenea, o semnificație mai largă decât chiar și cele care traversează întregul domeniu al tehnologiei de apărare. Acest lucru se datorează faptului că armura structurală este un sector tehnologic comun pentru toate ramurile armatei, care afectează alte aplicații de apărare și categorii de echipamente militare, sarcini și aplicații de securitate națională.
Cele de mai sus pot fi extinse. SZB ar trebui să fie inclus în cerințele de protecție a instalațiilor nucleare și strategice (datorită caracterului său adecvat pentru sistemele staționare, semi- și complet mobile în toate condițiile de luptă), sectoarele militare și civile din zonele construite necombatante (deoarece clădirile vor beneficia de măsuri de securitate și de noi metode de construcție care sporesc rezistența la terorism și dezastre naturale precum uragane și cutremure), modernizare și inițiative de transformare a trupelor, combatere electronică și prelucrare a datelor (datorită capacității sale de a spori protecția infrastructurii electronice) și vehiculele de luptă (datorită capacității lor de a crea o protecție balistică fiabilă pentru personalul mobil).
Structura unui panou tipic sandwich de armură transparentă
Structura de sticlă utilizată de majoritatea producătorilor de sticlă antiglonț: mai întâi sticlă ca strat exterior, mai multe straturi de sticlă și polivinil butiral în mijloc, apoi poliuretan și în final policarbonat. Avantajul acestei metode constă în capacitatea policarbonatului de a extinde și „prinde” resturile formate de suprafețele de sticlă mai dure. Această expansiune este posibilă peste doi centimetri.
NWB-urile sunt, de asemenea, aliniate la inițiativele de reformă a bugetului. Acest lucru se datorează faptului că unele aplicații din acest domeniu tehnologic permit modernizarea și renovarea instalațiilor și sistemelor existente la un cost redus și crearea unei infrastructuri complet noi, care la rândul său permite beneficiile unui buget stabil pentru alte componente ale programelor generale de modernizare. și inițiative. De exemplu, bugetul 2010 al Departamentului Apărării al SUA a alocat 1,4 miliarde de dolari pentru programe de dezvoltare militară, 15,2 miliarde de dolari pentru inițiativele de protecție a trupelor (cea mai mare cerere unică după cheltuielile de informații militare) și 1,5 miliarde de dolari pentru combaterea IED (dispozitive explozive improvizate). SPB-urile pot îmbunătăți eficiența costurilor în aceste sectoare de apărare. În consecință, este o tehnologie cu plăți potențial mari pentru dezvoltarea de programe de securitate națională și internațională și lupta împotriva terorismului, precum ambasade și alte proiecte de inginerie pe termen lung, pentru a proteja VIP-urile și a proteja personalul implicat în situații critice.
Alte avantaje ale adoptării SZB-urilor și integrării acestora în dezvoltarea programelor militare includ faptul că materialele în sine și metodele avansate de producție și prelucrare și rafinare ulterioară împărtășesc o platformă de bază comună pentru dezvoltarea în domeniul materialelor exotice și avansate, inclusiv nanomateriale. Ele pot fi încorporate în SZB pentru a oferi capabilități suplimentare, cum ar fi o matrice de senzori încorporată și biometrie, care devin ele însele parte a sistemului de protecție în sine. O serie de inițiative globale sunt în desfășurare pentru a dezvolta protecția structurală, fabricarea și proiectarea și utilizarea SSS, care utilizează setul lor unic de caracteristici pentru utilizare într-o varietate de aplicații.
Componente piezoelectrice de la Ceramtec
În Statele Unite, materialele pentru SZB și procesele conexe sunt dezvoltate în centrele și serviciile Departamentului Apărării și ale industriei din sectorul privat. Printre cele mai importante centre de cercetare și dezvoltare în curs, merită menționat laboratorul de cercetare militară ARL, al cărui departament de cercetare a armelor și materialelor este angajat în inițiative de protecție în programe pentru un camion promițător, un sistem de arme și un vehicul viitor. Centrul pentru Materiale Compozite de la Universitatea din Delaware desfășoară, de asemenea, cercetări finanțate de DOD asupra materialelor de ecranare avansate, iar alte centre de dezvoltare SZB vor fi evidențiate.
Nanomateriale avansate
Protecția structurală poate fi realizată dintr-o varietate de materiale utilizând o gamă extinsă de tehnici avansate de proiectare, fabricare și turnare. Ritmul dezvoltării materialelor este unul dintre cele mai rapide în tehnologia de apărare și știința aplicată, condus de provocări strategice. Acest lucru se aplică descoperirii de noi materiale, precum și îmbunătățirii continue a utilizării produselor existente cu valoare de apărare, care sunt potrivite pentru dezvoltarea transformării în apărarea forțelor lor.
Nanomaterialele au găsit o utilizare pe scară largă în programele de dezvoltare din acest sector de aplicații și multe procese revoluționare de fabricație sunt în curs de dezvoltare sau au intrat în producția industrială. În fruntea dezvoltării materialelor avansate se află grafenul, descoperit pentru prima dată în 2004, un omolog de grafit ale cărui caracteristici neobișnuite îl fac promițător pentru o serie de aplicații, inclusiv utilizarea potențială a protecției structurale. Grafenul este o foaie de grafit cu un singur grosime, făcându-l astfel cel mai subțire material descoperit până în prezent. Datorită faptului că este de aproximativ două sute de ori mai puternică decât oțelul, grafenul este, de asemenea, unul dintre cele mai durabile materiale create vreodată în laborator. Grafenul are, de asemenea, proprietăți de conductivitate electrică neobișnuite, ceea ce anunță aplicații revoluționare în microprocesoarele semiconductoare. Acest lucru face din grafen un material cu potențial mare în mai multe domenii cheie ale tehnologiei. Cu toate acestea, deși toate acestea sunt promițătoare, utilizarea grafenului pentru dezvoltarea programelor militare rămâne în viitor din cauza lipsei cercetării aplicate asupra acestui material foarte nou, a dificultăților de producere în cantități industriale, menținând în același timp o rentabilitate ridicată.(Pentru „experimente avansate cu material bidimensional - grafen” A. K. Geim și K. S. Novoselov au primit Premiul Nobel pentru fizică pentru 2010).
M2 / M3 BRADLEY BMP folosește o armură din aliaj de aluminiu 7039-T64 (jumătatea superioară) și 5083-H131 (jumătatea inferioară). Cu toate acestea, experiența de luptă din Irak a dus la o protecție sporită datorită unui strat suplimentar de armură din oțel multistrat plus elemente de armură pasivă (compozițională) și reactivă, pe care le vedem în fotografie.
Cu toate acestea, nanotuburile de carbon (CNT) sunt mult mai cunoscute în domeniul inițiativelor de cercetare și dezvoltare și au găsit deja numeroase aplicații practice nu numai în domeniul militar, ci și în domeniul securității naționale și al aplicării legii. Materialele avansate de armură din nanotuburi lungi de carbon pot fi realizate într-o varietate de forme și structuri, inclusiv foi, fibre, plăci și forme turnate. Ultimele materiale „nano-îmbunătățite” sunt ușoare, dar extrem de durabile, iar proprietățile lor electrotermale pot fi schimbate în timpul procesului de fabricație. La fabricarea structurilor compozite, armurile bazate pe CNT oferă o soluție flexibilă și ușoară, care oferă o protecție superioară împotriva atacurilor balistice asupra vehiculelor și a altor infrastructuri de luptă fixe sau mobile. În cadrul contractului existent cu laboratorul Natick Labs, Nanocomp Technologies a dezvoltat panouri compozite bazate pe CNT cu o grosime de doar câțiva milimetri pentru protecția personală a personalului, acestea oprind un glonț de 9 mm la distanță mică.
Deteriorări la perforarea unui material compozit
Materiale compozite
Oarecum asemănătoare aliajelor metalice, materialele compozite diferă esențial prin faptul că sunt insolubile între ele și pot fi formate din materialele constitutive diferit de elemente sau amestecarea fazelor metalice. Cu toate acestea, la fel ca aliajele, compozitele pot fi formate din două sau mai multe componente, care pot varia semnificativ ca formă sau structură. Materialele compozite pot fi realizate în conformitate cu o mare varietate de procese. Acestea includ noi tehnici de lipire, cum ar fi laminarea, sandwich-ul, sinterizarea, turnarea prin injecție a particulelor, țeserea fibrelor și tehnici de nanofabricare, cum ar fi microcompresia. Atunci când sunt fabricate ca sisteme de protecție balistică, acestea sunt clasificate ca armuri structurale compozite (CSA) și formează o serie de materiale noi, cum ar fi laminatele intermetalice metalice (MIL) și compozitele cu matrice ceramică (CMC).
Compozitele balistice sunt fabricate de obicei ca structuri de tip fagure și laminate din straturi compozite cu pereți groși, cauciuc și straturi ceramice care sunt combinate pentru a oferi un echilibru optim de structură și performanță balistică cu o greutate minimă. Printre aceste laminate se numără compozite de armură opace, translucide și transparente care sunt utilizate ca înlocuitor de sticlă antideflagrante pentru vehicule. Fibra de sticlă epoxidică și compozitele din fibră de sticlă oferă o protecție excelentă vehiculelor din zonele de luptă în care riscul de atacuri IED este foarte mare. Spuma de aluminiu cu celule închise CCAF (spuma de aluminiu cu celule închise) are o greutate redusă combinată cu rezistență ridicată, rigiditate, absoarbe bine energia, caracteristicile sale de fabricație pot fi diferite datorită structurii microstructurii care le formează. Atunci când este balistic, CCAF prezintă o deformare neliniară semnificativă și atenuarea undei de stres. Panourile de armură compozite care conțin CCAF pot rezista la impactul cojilor de fragmentare de 20 mm, conform informațiilor furnizate de laboratorul american ARL.
Compozitele balistice din această categorie sunt potrivite pentru protecția împotriva exploziei vehiculelor, cum ar fi ecranarea balistică pentru vehiculele MRAP desfășurate în medii de luptă urbane. Pot fi folosite și în alte zone, precum butoaie de tun. Acestea sunt adesea realizate sub formă de plăci de acoperire sau panouri, care sunt instalate în interiorul și în exteriorul mașinilor protejate sub formă de plăci de pardoseală, protecții împotriva căptușelilor și căptușeli. Compozitele ceramice pot fi realizate sub formă de armură structurală cu bune caracteristici anti-explozie și anti-fragmentare (multe fragmente secundare și resturi). Acest lucru face ca materialele compozite ceramice să fie foarte potrivite pentru aplicații de armură structurală, în special pentru MRAP și alte vehicule de luptă mici și mijlocii, al căror design ar trebui să fie un compromis, având în vedere constrângerile de greutate datorită faptului că armura grea are un efect negativ asupra mobilității vehiculului. Cu toate acestea, vehiculele mai mari, inclusiv camioanele tactice și vehiculele blindate (cum ar fi autobuzul blindat Rhino Runner), sunt candidați mai buni pentru integrarea cu soluțiile standard de blindaje metalice.
Atunci când sunt încorporate în compozite avansate de nanomateriale, nanocompozitele rezultate pot oferi niveluri suplimentare de performanță sau protecție față de materialele neîntărite sau aceleași niveluri în timp ce scad masa. Polimerii și monomerii, inclusiv polimerii plastici, pot fi de asemenea fabricați pentru utilizare ca materiale compozite avansate pentru aplicații de protecție structurală. O caracteristică a nanopolimerilor implantați cu nanoparticule - că lungimea de undă este mai mică decât lungimea de undă a luminii vizibile (aproximativ 400 nanometri) - sugerează că materialele finite pot fi transparente. Mai multe tipuri de astfel de materiale strategice polimerizate au fost fabricate cu caracteristici similare. Evident, aceste proprietăți sunt valoroase din punct de vedere strategic atunci când se modifică sau se înlocuiește sticla antiglonț tradițională în vehiculele de luptă și securitate.
SmartArmour este un sistem de rezervare multi-strat, multifuncțional fabricat de SmartNano Materials of Piano, poate fi furnizat transparent sau opac conform specificațiilor utilizatorului final, poate rezista gloanțelor care perforează armura, unde de explozie, fragmente de coajă și detonare la IED. Totuși, sticla Vitreloy cu zirconiu și beriliu este fabricată și cu proprietăți similare de către Amorphous Technologies International. Centrul de cercetare și dezvoltare RDECOM al ARL a dezvoltat o armură lichidă pentru protecție balistică bazată pe un fluid de îngroșare forfecare din nanoparticule de silice solide suspendate în polietilen glicol; a fost testat cu succes pe armura corporală cu Kevlar.
Prelucrarea dispozitivelor este saturația materialelor de blindaj structural cu nanostructuri care pot combina procesoare semiconductoare de înaltă performanță în elemente de armură. Astfel de „materiale inteligente” pot fi încorporate în pereți blindați, un exemplu de utilizare este piezoelectric. Acestea sunt materiale naturale care emit impulsuri electrice atunci când sunt agitate, deformate sau comprimate. Piezoelectricele, utilizate anterior comercial în ace de platan, pot fi încorporate în structuri de blindaj, de exemplu, panouri, elemente modulare și pot fi instalate în pereți portanți sub formă de senzori termici, de vibrații și șocuri.
Într-un proiect finanțat de Departamentul de Energie al SUA și realizat de laboratorul Berkeley de la Universitatea din California, sunt dezvoltate materiale piezoelectrice de ultimă generație pe bază de materiale piezoelectrice cu structură cristalină perovskită. Cu toate acestea, Accellent Technologies, o firmă de apărare din Minneapolis, specializată în monitorizarea structurală, a dezvoltat o suită hardware și software numită SMART Layer care combină senzori în componente structurale, cum ar fi panouri și pereți. Sistemul companiei folosește multisenzori încorporați care utilizează senzori termici, de tracțiune și fibre optice pe bază de microprocesor pentru a detecta modificările integrității structurilor observate utilizând o metodă de scanare activă proprietară. Diaform Armor Solutions, o divizie a Ceradyne Inc., a creat soluții de blindaje structurale ușoare folosind compozite termoplastice pentru a fabrica rapid forme structurale tridimensionale care pot forma elemente modulare ale ansamblurilor structurale armate.
Modul de securitate Protech antiglonț
IBD Deisenroth Advanced Multi-Layer Armor Concept
Elementele de proiectare modulare care îndeplinesc standardele matricei de armură balistică (BAM) sunt de asemenea utilizate pe scară largă în noile modele, adăugiri și modificări ale structurilor existente, unde cele mai importante caracteristici sunt siguranța sporită și rezistența la atacurile balistice. Specificația BAM, brevetată de Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, descrie elemente structurale blindate cu mai multe straturi, cum ar fi pereții, tavanele și podelele, compuse din straturi de foi dure de fibră de aramidă și oțel de scule întărit (de exemplu, Thermasteel, fabricat de Thermasteel Corporation), sau plasă de oțel călit. Specificațiile BAM includ BAM-1, BAM-1A și BAM-8; fiecare descrie niveluri în creștere de protecție structurală. Zagros Construction și-a dezvoltat sistemul de perete, ThermalBlast, despre care compania spune că este extrem de rezistentă la atacurile balistice și la incursiunile de forță. Acesta folosește sistemul patentat BAM-8 format dintr-un perete interior de protecție ușor antiglonț (sau BAM Inner Matrix), parțial compus din kevlar balistic, care poate fi încorporat și în plafoane și pardoseli și alte panouri ThermaSteel. Compania recomandă sistemul său ThermalBlast pentru ambasade, guverne și oficii poștale, instalații militare, depozite de muniție și alte facilități critice. US Bullet-proofing își fabrică gama de panouri din oțel antiglonț ca o singură soluție de tablă balistică, pe care compania o evaluează pentru a îndeplini NIJ Armor Level IV.
Materialele SZB sunt, de asemenea, utilizate în unele sisteme ofensive, cum ar fi căptușelile de silozuri de rachete și tuburi de lansare și containere transportate pe lansatoare mobile antirachetă, care necesită caracteristici bune de abraziune termică și rezistență la șocuri cinetice. Sistemul HyperShield, dezvoltat de compania americană V-System Composites, care folosește plăci blindate integrate și structuri compozite avansate, este o soluție ieftină, ușoară de rezervare antiglonț și are un nivel de protecție NIJ Nivelul III pentru apărarea antirachetă, care include și vehicule de transport și cerințe balistice pentru aeronave. Un focos nuclear îngropat, cum ar fi americanul B-61, poate utiliza, de asemenea, materiale structurale de armură, în timp ce munițiile nucleare destinate detonării la sol în așa-numitul „bombardament cu covor”, cum ar fi bomba americană B-53, vor necesita, de asemenea, blindate a corpului muniției.din sarcini de șoc.
Frontier Performance Polymers, cu sprijinul Army Center Natick, a dezvoltat cu succes tehnologia avansată a polimerilor și o metodă inovatoare de fabricație pentru armuri ușoare și transparente pentru a proteja ochii și fața. Acest material cu o greutate de bază de 0,16 kg / cm2 are aceleași caracteristici balistice ca și materialele aramide / fenolice utilizate în căști militare, dar costă de 10 ori mai puțin
Materiale tradiționale
Cu toate acestea, materialele tradiționale utilizate la producerea structurilor de protecție, cum ar fi oțelul nealiat și betonul armat, nu sunt în niciun caz materiale din trecut. În special aliajele metalice rămân materialele preferate datorită proprietăților de ecranare dovedite și a instalațiilor de fabricație existente pentru aplicațiile lor de producție și apărare. Aceste așa-numite soluții blindate „dure” nu se aplică numai oțelurilor balistice și aliajelor strategice, ci și materialelor compozite avansate cu proprietăți balistice bune. Acest lucru se aplică și tipurilor de armuri realizate din sau întărite cu fibre sau cu plasă bine țesută. Ca material blindat structural, betonul are caracteristicile dorite și continuă să fie utilizat pe scară largă, având în același timp un cost de fabricație redus.
US Marine Corps LAV 8x8 primește elemente de armură compozite suplimentare peste corpul său din aliaj de aluminiu ca parte a unui program de modernizare în curs.
Materialul blindat de la AMAP-S IBD Deisenroth are o funcție de sprijin importantă în reducerea semnăturii termice a vehiculului
Vehicul de luptă expediționar EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) al Marine Corps este primul vehicul de luptă blindat, care a folosit armura 2518-787, un aliaj de aluminiu, cupru, mangan. Deși acest aliaj este dur și are proprietăți balistice bune, are o rezistență balistică slabă în sudurile de capăt convenționale. Acest lucru l-a obligat pe producător să excludă sudurile din cap și sudurile din filet principal din structură pentru a crește rezistența la impact, placa de placă este acum atașată mecanic. În cele din urmă, multe probleme cu acest program au determinat închiderea acestui proiect promițător.
Aliajele sunt unele dintre cele mai dure materiale din care pot fi fabricate armuri structurale. Aliajele sunt o combinație de două sau mai multe elemente chimice - metale (sau elemente metalice și nemetalice), de obicei „fuzionate” împreună sau dizolvate una în cealaltă în timpul procesului de topire. Rezultatul este un material cu performanțe mai bune decât fiecare componentă individual. Titanul și aliajele de titan sunt elemente comune de armură structurală. Utilizarea lor include plăci „traumatice” în sistemele de rezervare personale, care oferă un grad ridicat de protecție pentru zonele extrem de vulnerabile ale corpului. S-a dovedit, de asemenea, că aliajul de beriliu-aluminiu are succes în multe cazuri. Rezistența și rigiditatea specială a acestui aliaj le depășește pe cele ale aliajelor convenționale de titan, rezultând o greutate structurală mai mică și performanțe îmbunătățite. Oțelurile blindate sunt, de asemenea, materiale strategice potrivite pentru blindajele structurale.
Un număr de așa-numitele „superaliaje” sau „aliaje de înaltă performanță” au fost, de asemenea, produse comercial sub denumirile de marcă. Printre acestea se numără aliajul Hastelloy de înaltă rezistență, a cărui componentă principală este un metal de tranziție - nichel; Kovar, un aliaj de cobalt-nichel apreciat pentru coeficientul său excelent de expansiune termică; aliaj de nichel-cupru-fier Monel; și aliaj de nichel-crom Inconel.
Călirea cu laser este unul dintre procesele de procesare care îmbunătățește caracteristicile funcționale ale metalelor de bază și aliajelor. Există alte tipuri de îmbunătățiri ale proprietății, inclusiv microcompresia, un proces de procesare care folosește o tehnică focalizată cu fascicul de ioni pentru a satura materiale avansate cu substructuri pentru rezistență și durabilitate adăugate. Se folosește și modelarea superplastică, rezultând produse din metal și ceramică cu rezistență la tracțiune extrem de mare.
Laboratorul NETL (National Energy Technology Laboratory) al Departamentului Energetic al SUA a primit o misiune de la Tank-Automotive and Armaments Command (TACOM) și Laboratorul de cercetare militară ARL pentru a realiza un program de dezvoltare a unei plăci blindate din oțel turnat pentru vehiculele militare americane, inclusiv BRADLEY BMP. Pe aceasta, NETL-TACOM-Lanoxide Corp și DARPA au dezvoltat împreună o trapă turnată, iar un efect secundar al programului a fost primirea armurii plasturii. Ulterior, în cadrul programului, a fost dezvoltată o placă de armură din titan (folosind aliajul de aviație Ti-6Al-4V) pentru trapa M-1A1 ABRAMS MBT în colaborare cu TACOM și contractorul principal General Dynamics. Mai recent, NETL a dezvoltat armuri AFV de înaltă rezistență folosind aliaje de pulbere de titan sinterizate pentru a crește rezistența materialului final. Materialele blindate fabricate din infiltrație de siliciu (SiSiC) și carbură de siliciu sinterizată (SSiC) sunt produse ale CeramTec din America de Nord din New Jersey, divizia americană a companiei germane CeramTec AG. Aceste materiale demonstrează o bună stabilitate termică chimică și o rezistență ridicată la stresul tribologic (tribologia este o disciplină științifică care studiază fricțiunea și uzura componentelor și mecanismelor mașinii în prezența lubrifianților).
AT&F Advanced Metals of Orville, cu sediul în Ohio, este o companie privată specializată în fabricarea și prelucrarea metalelor și aliajelor durabile, inclusiv titan, zirconiu, niobiu, aliaje de nichel și oțel inoxidabil duplex, furnizând clienți civili și de apărare. Chiar mai specifică este divizia Soluții siderurgice și nucleare a acestei companii. De asemenea, fabrică materiale pentru SZB pe bază de oțel cu rezistență ridicată cu aliaj slab, oțel carbon, aliaje pe bază de oțel. Compania se ocupă, de asemenea, de blindarea structurală a instalațiilor nucleare, inclusiv a reactoarelor interne și a containerelor pentru deșeuri nucleare.
Alte programe
Alte programe SZB se desfășoară pe întreg spectrul de forțe desfășurate și pe o multitudine de operațiuni militare globale. Cerințele și provocările lor imediate sunt direct legate de protecția actuală și viitoare a forțelor lor de comunicații, deoarece aceste domenii de aplicare includ protecția balistică a vehiculelor, soldatul ca o lucrare de modernizare a sistemului și contribuind la supraviețuirea infrastructurii militare împotriva diferitelor amenințări asimetrice. frecvent întâlnite în operațiunile regionale de menținere a păcii.
Armarea avansată a vehiculelor, a instalațiilor militare și guvernamentale și a locațiilor personalului militar de pe liniile din față și din spate vor beneficia doar de disponibilitatea capacităților desfășurate. În timp ce multe aplicații sunt îmbunătățiri și upgrade-uri la capabilitățile și sistemele existente ca atare, cum ar fi noi tipuri de armuri suplimentare pentru vehiculele de luptă pentru a proteja împotriva IED-urilor, altele sunt sisteme inovatoare și de generație viitoare.
Compania germană IBD Deisenroth Engineering AG produce AMAP High-tech Survivability Enhancement System. Este o gamă de soluții de blindaj structural care utilizează mai multe metode de fabricație și materiale avansate, inclusiv aliaje și compozite de înaltă rezistență. Printre acestea se numără AMAP-IED, care combină armura ceramică și tehnologia de căptușeală anti-fragmentare și care poate fi furnizat ca elemente modulare și care este conceput pentru a spori protecția vehiculelor militare. IBD numește AMAP-IED un sistem de protecție de nouă generație și îl clasifică drept protecție împotriva fragmentelor de obuze de artilerie cu calibru de până la 155 mm, precum și a minelor de pe șosea și a IED-urilor. AMAP-T este o armură transparentă realizată din sticlă ceramică, pe care compania o descrie ca având transparență superioară și durabilitate extremă, îndeplinind nivelurile STANAG de la 1 la 4.
Protecția acoperișului vehiculului este asigurată de AMAP-R și AMAP-ADS, care sunt materiale optimizate pentru arme, primele fabricate din materiale compozite ultra-ușoare, potrivite pentru blindajul acoperișului vehiculului. Cea mai interesantă soluție de armură este AMAP-S. Optimizat pentru protecția balistică și gestionarea semnăturilor, reduce semnătura vehiculelor militare atunci când este scanată de senzori de recunoaștere în spectrul vizibil, infraroșu, radar și acustic. Aceste materiale pot fi utilizate ca o completare a corpurilor de mașini existente, adică pot fi instalate pe noi modele sau mașini deja în funcțiune.
Accellent SMART Layer Senzor de benzi senzor
Divizia BAE a corporației americane ProTech oferă o gamă de soluții de blindaj structural care includ mai multe tipuri de garduri antiglonț și poziții de luptă blindate, inclusiv cabine blindate și turnuri de pază, garduri mobile de siguranță și sisteme de protecție montate pe vehicul pentru soldații de tip turn. Soluțiile staționare pentru armura structurală a acestei companii sunt reprezentate de o serie de poziții prefabricate de luptă blindate AFPS (poziții de luptă blindate), care sunt capabile să protejeze împotriva gloanțelor de calibru 9 mm - 12,7 mm. Alte soluții AFPS de la ProTech includ structuri blindate transportabile optimizate pentru securitatea perimetrului și a punctelor de control, protecția activelor vitale, securitatea caselor de pază și punctele de control la frontieră.
ProTech produce, de asemenea, sisteme modulare care pot fi proiectate în conformitate cu specificațiile utilizatorului final. Sisteme similare, bazate pe containere blindate transportabile fabricate de EADS, au fost dezvoltate în cooperare cu KMW în baza unui contract cu Agenția Federală pentru Achiziții pentru Apărare Federală. Un sistem blindat de containere numit TransProtec, care poate găzdui 18 persoane, inclusiv echipamente, este optimizat pentru a proteja forțele terestre de atacurile IED, focul de lunetist, metroul, minele și armele de distrugere în masă și este în prezent în serviciu cu armatele daneze și germane, în acesta din urmă sistemul se numește MuConPers (container universal pentru transportul oamenilor).
Plasan North America, o divizie a israelianului Plasan Sasa, a dezvoltat, de asemenea, soluții de blindaj structural în cadrul unui contract de milioane de dolari cu Departamentul Apărării al SUA pentru protecția noilor vehicule MRAP. Conform contractului, Plasan este principalul contractor în cadrul programului de producție comun cu BAE Systems ca subcontractant pentru furnizarea de sisteme de rezervare pentru mașinile Oshkosh M-ATV, dintre care majoritatea lucrează în Afganistan în baza unui contract cu comanda TACOM a americanului. armată. Plasan este lider mondial în proiectarea sistemelor de blindare complementare și a sistemelor de protecție împotriva exploziei pentru protecția vehiculelor tactice în zonele militare și civile.
Sistemele avansate de protecție a soldaților se încadrează în domeniul aplicațiilor de protecție structurală și includ exoscheletele de luptă alimentate mecanic. Promit să aibă un impact semnificativ asupra operațiunilor de luptă la sol dacă astfel de sisteme își ating potențialul maxim. Mai multe inițiative majore ale programului de dezvoltare tehnologică DOD și sectorul privat sunt deschise în prezent în Statele Unite. Unul dintre aceste programe este realizat de Centrul de Cercetare pentru Dezvoltarea Soldaților Natick Labs al Armatei SUA în conformitate cu Conceptul Future Warrior, care oferă un sistem complet integrat soldatului, care include șase subsisteme principale. NSRDEC (MIT's ISN - Soldier Nanotechnologies) și Soldier System Integration Lab (SSIL) lucrează, de asemenea, la aceste programe. Scopul final al SSIL este de a dezvolta ceea ce SSIL numește un costum de luptă din secolul XXI. Care combină capacitățile de înaltă tehnologie cu greutatea redusă..
Laboratorul de robotică și inginerie umană Berkeley (BLEEX) a dezvoltat un prototip de exoschelet autopropulsat, format din două picioare antropomorfe, un sistem de propulsie și un cadru de tip rucsac pe care se încarcă diferite mărfuri. Exoscheletul permite utilizatorului - sau „pilotului” - să transporte încărcături extrem de grele facilitând în același timp mersul și alergarea în sus și în jos a înclinărilor pe toată gama de deplasări normale, fără utilizarea forței fizice de către operator.
Inițiativa Raytheon Sarcos este în desfășurare la uzina Raytheon din Salt Lake City. Reprezintă o muncă mai ambițioasă pentru a dezvolta exoscheletul unui soldat, despre care Raytheon susține că este în esență un robot purtabil care sporește puterea, rezistența și mobilitatea purtătorului. Exoscheletul XOS, care datează din sistemul experimental original dezvoltat de Sarcos, permite în prezent pilotului să ridice sarcini de până la 200 de lire sterline și să efectueze sarcini cu efort mare, cum ar fi urcarea scărilor și a înclinărilor fără oboseală, dar acum este acționat hidraulic. o sursă externă staționară de energie pentru sine. De asemenea, este introdus programul de exoschelet HULC al lui Lockheed Martin, care este, de asemenea, conceput pentru a transporta 200 de kilograme de sarcini în orice moment și pe orice teren și este proiectat pentru a fi complet hidraulic și nu necesită o sursă de alimentare externă. Sistemul HULC include un microprocesor integrat conectat la interfețele senzorilor, care permite exoscheletului să simtă intenția pilotului și să se deplaseze împreună cu acesta. Sistemul HULC este extrem de modular, permițând înlocuirea rapidă și eficientă a componentelor majore și este eficient din punct de vedere energetic în proiectare pentru a permite funcționarea bateriei în timpul misiunilor extinse. Cu toate acestea, HULC, la fel ca exoscheletul de la BLEEX, este conceput mai degrabă ca un sistem de transportare a încărcăturilor, decât să înlocuiască capacitățile fizice naturale ale unui soldat. În prezent, dezvoltă HAL (Hybrid Assistive Limb) de către compania japoneză Cyberdyne din Ibaraki, este un sistem puternic general conceput pentru a crește forța fizică a unei persoane de două până la 10 ori. În ciuda apariției „Iron Man”, adaptabilitatea sa la viitoarele sarcini militare rămâne în discuție.
Actiunile urmatoare
În rezumat, o sarcină importantă pentru SZB poate fi definită în general ca reducerea vulnerabilității la acțiunile ostile, în special la atacurile balistice, pentru care multe, dacă nu toate materialele tradiționale în prezent nu oferă niveluri adecvate de protecție a trupelor.
Lupta îi învață adesea pe comandanți lecții dure care au părut evidente în trecut. Una dintre cele mai dificile lecții de luptă de astăzi este inadecvarea protecției armurilor față de amenințările improvizate, care includ atacuri sinucigașe cu mașini asupra țintelor militare și civile și atacuri IED asupra personalului de transport și teatru. Vechile obiceiuri, în special obiceiurile militare, se sting deosebit de greu. Dar, din punct de vedere istoric, aceste obiceiuri tind să dispară sub presiunea luptei, cum ar fi cavaleria franceză versus arcurile englezești în timpul Războiului de 100 de ani sau inadecvarea vehiculelor blindate irakiene în stil sovietic la atacurile de la muniții ghidate de precizie și MBT mai avansate în timpul Golfului Război.
Răspunsul rapid la provocări și cu contramăsuri adecvate este cheia succesului militar și a stabilității securității. Deci, dacă sunt luați în serios când vine vorba de protecția trupelor și reprezintă o problemă majoră de apărare în această eră transformatoare a restructurării puterii, atunci protecția structurală și SZB care utilizează această tehnologie ar trebui să devină o achiziție de apărare și o prioritate de cercetare și dezvoltare pentru toți liderii militari. Amenințările asimetrice de astăzi la infrastructura militară și civilă, precum și lupta asimetrică în operațiunile de luptă regionale, afectează dezvoltarea politicii de apărare, proiectarea și achiziția sistemelor la nivel global. Aceasta este așa cum ar trebui să fie în viitorul previzibil.
Astfel de sisteme militare blindate au fost privite în principal ca completări la alte soluții prioritare și nu ca o parte integrantă a multor și a majorității sistemelor de luptă. Dar totul se schimbă. Sistemele de protecție și blindate reprezintă un potențial mare și sporesc capacitățile în operațiunile din secolul XXI. Utilizarea lor se va extinde și va deveni standardul pentru multe, dacă nu chiar pentru majoritatea sistemelor de apărare de la toate nivelurile.
