装甲保護のための新しい材料と技術

私たちは今平和ですが、現代の戦争の対立は比較的激しいです。長距離攻撃、戦場の流れ弾、プリセットフラグメントなどの高性能兵器の爆発によって発生した全方向、3次元、高密度の断片攻撃は、深刻な車両の損傷と人員の死傷者を引き起こしました。現代の戦争の変容に適応するために、軍用車両の保護レベルはますます高くなっています。


防具の性能と応用

国内外の機器の防具材は、主に防弾ガラス、防弾鋼板、防弾セラミックス、防弾高強度ガラス繊維、防弾アラミド繊維、防弾PE繊維など。

1. 防弾ガラス

現在、防弾ガラスは、主に無機ガラスと有機材料で構成されており、主に以下を含む。

(1)フロートガラスとPVB層間フィルムの層間合成。

この方法では、多層フロートガラスをポリビニルブチラル層間膜と結合し、高温高圧処理を施して一緒に化合物を作り、透明な全体を形成し、防弾能を有するガラスを形成する。この防弾ガラスの利点は光学性能が相当であり、良好な耐衝撃性を示す。同時に、それは良好な環境安定性、老化、長寿命、低コスト、および容易なメンテナンスに容易ではありません。欠点は、サイズが大きく、固定された場所での設置に適していることです。

(2)積層ガラスと有機透明板を重ね合わせたり、合成したりします。

この種の防弾ガラスは2つの形態を有し、1つは有機透明板の層を積層ガラスの層の後ろに配置し、積層ガラスは衝撃層として有機透明板の前に置かれる。これは重ね合わせ法です。もう一つはガラスとポリカーボネートボード(PCボード)が防弾ガラスに直接配合され、接合材はポリウレタンフィルム(PUフィルム)である。製造プロセスはPVBサンドイッチ法に似ています。上記の2つの方法は、より多くの有機材料を使用し、PVBガラスと比較して、次の特性を有する。

まず、体積と質量が小さく、同じ厚さまたは同じ質量の場合には防弾能力が強くなります。

第二に、この種の防弾ガラスは、それが撃たれたときに弾丸によって貫通されない限り、水しぶきを生成しません。

第3に、有機材料の剛性はガラスの剛性よりもはるかに少ない。有機材料の熱膨張係数はガラスとは異なるため、変形が容易で、光学特性を制御することは容易ではありません。第4に、有機材料は大気に曝露すると老化しやすく、材料の表面硬度が低い。傷がつきやすいので、寿命は短いです。また、防弾ガラスのコストは比較的高く、一般的に車両、船舶、航空機に使用されます。

軍用車両は、ラミネートガラスと有機透明ボードで構成された防弾ガラスと暴動ガラスを選択する必要があります。高品質の安全ガラス製で、PVBフィルム(ポリエチレンブチレンブチラル層膜)を介して高強度のPCボード(ガラスの250倍の衝撃強度を持つポリカーボネート)を高圧重合して作られています。品質は通常の防弾ガラスの65%に過ぎず、耐衝撃性、難燃性、良好な光透過性、スパッタがありません。この種の防弾ガラス中程度の価格は、一般ユーザが採用しやすい、長い耐用年数、長い時間のために建物や車両と共存することができます。

2. 防弾鋼板

防弾車

金属防弾材料(防弾鋼、アルミニウム合金、チタン合金など)は、過去から現在までの軍事(戦車、装甲車など)や民間保護(貨幣輸送車、武装警察、公安防爆車、防弾車)に広く使用されており、防浸透能力、耐性、防護剤耐性に対する武器や弾薬の要求が高まっています。金属の弾道材料は、通常の鋼製の装甲から高硬度鋼の装甲、二重硬度鋼複合装甲、さらにはチタン合金の装甲に開発されています。●装甲鋼材は主にCr2Ni2Mo合金シリーズ装甲鋼材で、カーボン含有量を調整して装甲鋼板の硬さを変化させ、その硬度値HRC50で装甲鋼板を分類します。24C、28C、30Cの硬度はHRC50以下です。それは高硬度装甲鋼に属しています。39C、44CはHRC50よりも硬度が大きく、超高硬度装甲鋼に属しています。


炭素含有量の増加に伴い、装甲鋼板の強度と硬度が増加し、可塑性や靭性が低下します。防弾プレートは、防火機銃に使用される2種類あり、1枚はホットロールプレートで、SSABのドメックスプロテクト(Defend)250と300が代表です。この種の鋼板の引張強度は900〜1000MPaであり、 総合的な性能が良好で、プレートの厚さが3.0〜3.2mmであり、かつ、冷間加工性、冷間曲げ性能(d=2a 180°C割れ目なし)、溶接性等が良好な他のタイプは熱処理鋼板であり、耐熱処理により熱熱処理を改善し、耐熱性の要求を満たす。スウェーデンのドメックスプロテクト(防御)500は、その典型的なグレードの一つです。その引張強度は1500MPaより大きく、反光短機関銃に使用すると、その厚さは2.4〜2.6mmに減少することができます。アンチ56短機関銃の場合、その厚さは4.5mmです。冷曲げ半径は18mm以上でなければならず、溶接性も良好です。このタイプの鋼は、マイクロアロイC-Mn鋼です。上記の特性は、制御された圧延または熱処理によって得られる。製錬中、P、S、Oの含有量ができるだけ低下し、含み物が削減され、鋼の加工性を維持します。

鋼板のような従来の金属装甲材料は高密度であり、高い致死性と爆発力を持つ武器は、鎧が一定の厚さに達する必要があり、厚くて重い鋼板の鎧の使用は、車両、船舶、航空機のためにペイロードを犠牲にする必要があります。重装甲材料は操作を困難にし、柔軟性を低下させ、エンジンの故障率を増加させます。


3. 防弾セラミックス

防弾セラミックタンク

1918年には、金属表面に薄くて硬いエナメル質を覆うことは弾性抵抗を改善できることが判明したので、この技術は第一次世界大戦中に戦車に使用されました。1960年代以降、A12O3セラミックパネル装甲を使用してアルミニウムやガラス繊維強化プラスチックバッキングに接着し、高速発射物の侵入を防ぐために複合保護装甲を形成しました。その後、B4C、SiC、Si3N4などのセラミックアーマー素材が次々に登場しました。


セラミックは、衝撃を受けると壊れやすい脆性素材です。通常は保護用の防具に作られるのではなく、金属や他の繊維材料を使った複合装甲に作られています。複合装甲に使用されるセラミックは、通常セラミックブロックに変更されます。セラミックの一部が発射物によって壊れたとき、他のセラミック片はまだ有効です。

セラミック材料は、主に中口径および大型口径の長い棒装甲貫通発射物を扱う装甲システムに使用されます。これらの弾薬は、主にアブレーションと破壊メカニズムを使用しています。防弾チョッキにも使用されています。セラミックスと複合バック材料の組み合わせは、必要な保護を提供します。エンジニアリングアプリケーションでは、セラミック複合装甲は、タンク、装甲車および他の機器の保護装甲に広く使用されています。しかし、セラミック材料は可塑性が悪く、破壊強度が低く、脆性の破壊を起こしやすく、二次防弾にすることはできません。また、その成形サイズが小さく、生産効率が低く、かつ極めて硬度や脆性が非常に高いため、二次成形工程が非常に困難であり、特に成形穴加工が特に困難であるため、製造コストが高く、使用上の制限が大きい。


現在、防弾に使用されるセラミック材料はアルミナ(Al2O3)、炭化ケイ素(SiC)、および炭化ホウ素(B4C)の3種です。アルミナは、その低コストのために防弾でより広く使用されていますが、その防弾グレードはより良いです。低密度と高密度;炭化ホウ素は弾道性能が良く、密度も低いが、価格は高い。1960年代には、防弾チョッキを設計するための材料として最初に使用されました。シリコンカーバイドセラミック材料は、コスト、弾道性能と密度指数が2つの間にある利点を有しています。したがって、アルミナ防弾セラミックスの改良製品になることが可能です。

4. 防弾高強度ガラス繊維

装甲保護タンク

第二次世界大戦中、アメリカはFRPアーマーの研究を始め、グラスファイバー/ポリエステルアーマー材料の開発に成功しました。●S-2高強度ガラス繊維の登場により、比較的安価な弾道装甲として高性能なガラス繊維複合材料を使用した素材は、第1世代の複合装甲材料となる。その弾道抵抗は鋼鉄の3倍以上に達することができる。旧ソ連は、T-72およびT-80戦車を装備するためにグラスファイバー複合装甲を使用し、その複合装甲構造は:鋼+鋼+ガラス鋼+鋼+鋼+ライニングの5層構造。この複合装甲は、運動エネルギー爆弾から大量のエネルギーを吸収することができます。ドイツのBlom-Fos社も同様の一連の構造を開発し、ドイツ軍とデンマーク軍に設置されています。「1A3主力戦車」では、その保護能力は、溶接された砲塔を備えた「ヒョウ」1A4主力戦車のレベルに達します。アメリカ陸軍材料力学研究センター(AMMRC)は、高強度のガラス繊維複合材料を使用してトラックおよび車輪付き車両の構造装甲を製造例えば、米国防衛公社の「ブラッドリー」複合装甲歩兵戦闘車両は、S-2高強度ガラス繊維とポリエステル樹脂成形プロセスで調製された構造複合材料を使用しています。FRPは、武装ヘリコプター、輸送機や通信ヘリコプターのための複合装甲構造材料にも使用されています。


高強度ガラス繊維は、米国のオーエンズコーニング(OC)が初期段階で開発しました。それは優秀な反弾性、騒音の減少および低い特性信号の利点を有する。それは効果的に機器の生存性と迅速な応答と操縦性を向上させることができます。その費用対効果は、装甲保護の分野ではさらに重要です。ガラス繊維複合材料自体の構造強度も特に良好で、製造工程がシンプルでコストが低く、装甲車体の構造/機能統合材料としてますます使用されています。構造部品と。国内南京ガラス繊維研究所は、高強度ガラス繊維の工業生産を実現し、HS2およびHS4シリーズの高強度ガラス繊維の生産を独立して開発し、HS4シリーズの高強度ガラス繊維の性能に近いか、アメリカのS-2ガラス繊維に達しており、その製品はSW220およびSW360繊維繊維である。


5. 防弾アラミド繊維

装甲保護タンク

米国は最初にアラミド複合材料を防弾ヘルメットとボディアーマーにし、次にアラミド繊維ラミネートにセラミックスまたはタンクアーマー用鋼板を複合化した。例えば、米国のMI主力戦車は「スチール+ケブラー+スチール」複合装甲を使用し、厚さ約700mmの中性子爆弾や対戦車ミサイルを防ぐことができ、装甲貫通発射物に当たってコックピットに形成される瞬間圧力効果を低減することもできます。●アメリカの装甲兵員輸送車の内部構造の重要な部分 にはケブラーライニングも装備されており、装甲貫通発射物、装甲貫通発射物、対人投射物の衝撃と貫通に対する効果後装甲保護を提供できます。米国のV22Osprey軍用機と軍用ヘリコプターは、防弾複合バックプレートとセラミックパネルで構成されています。コンポジットアーマーはヘリコプターに理想的な軽量装甲です。

6. 防弾PE繊維

装甲保護

UHMWPE繊維は、1970年代にオランダのDSM社によって工業的に生産されました。防弾繊維の第3世代に属するアラミド後に開発されたもう一つの高性能繊維です。その主な特徴は、低密度、わずか0.97g / cm3、アラミドの2/3、アルミニウムの1/3と鋼の1/8は、開発された高性能繊維の軽い一つです。その比強度はアラミドのそれよりも35%高く、繊維は従来の準静的条件下でより高い弾性率を有するため、高い音速伝搬を引き起こす可能性があり、弾丸の衝撃から保護する際にエネルギー吸収および応力波伝送の他の繊維よりも優れています。UHMWPEファイバーは現在、比較的良好な弾道性能を有する繊維として認識されている。超高分子量ポリエチレン繊維複合材料(オランダとアメリカの商標名はそれぞれDyneemaとSpectra)は、高強度、高弾性率、低伸長および軽い水よりも特徴付けられる優れた包括的特性を有する高性能繊維であり、低密度、優れた耐食性、UV耐性、切削抵抗、耐摩耗性を有する。吸湿性が低く、環境に影響されません。また、水素原子含有量が高いため、抗中性子や放射線に優れています。Dyneemaの防弾パネルは、主に車両、戦車、飛行機、ヘリコプター、船舶の重要な部分として使用されています。