Armura lui Dumnezeu: tehnologii pentru protecția avansată a armurii personale
Cea mai importantă sarcină rezolvată de către dezvoltat în cadrul Programul american NGSW pușcă promițătoare arme, ar trebui să asigure pătrunderea garantată a armurii moderne și avansate dezvoltate în laboratoarele de arme de top din lume. Înainte de a reveni la problema dezvoltării unei „sabii”, o arme de calibru mic promițătoare, capabile să reziste în mod eficient armelor americane dezvoltate în cadrul programului NGSW, ar fi recomandabil să aruncăm o privire mai atentă asupra „scutului” - tehnologii pentru crearea de protecție avansată a armurii personale. (PENIŢĂ).
Există o părere că problema impenetrabilității NIB este exagerată, deoarece dacă un glonț lovește un inamic, fie va fi atât de rănit încât nu va putea continua operațiunile active de luptă, fie lovitura va trebui să fie într-un parte a corpului care nu este protejată de elemente de armură. Judecând după programul NGSW, forțele armate americane nu consideră această problemă depășită. Problema este că ritmul de îmbunătățire a NIS promițătoare este în prezent semnificativ înaintea ritmului de îmbunătățire a armelor de calibru mic. Și armata americană doar încearcă să facă o descoperire în direcția unei îmbunătățiri radicale a caracteristicilor armelor de calibru mic, întrebarea este: vor reuși?
Există două modalități principale de a crește penetrarea armurii a muniției - creșterea energiei cinetice a acesteia și optimizarea formei și materialului muniției / miezului de muniție (desigur, nu vorbim de muniție explozivă, cumulativă sau otrăvită). Și aici ajungem de fapt într-o anumită limită. Glonțul sau miezul pentru acesta este realizat din aliaje ceramice de duritate mare și densitate suficient de mare (pentru a crește masa), este posibil să le facă mai dure și mai puternice, cu greu mai dense. Creșterea masei unui glonț prin mărirea dimensiunilor acestuia este practic imposibilă și în dimensiunile acceptabile ale armelor de calibru mic. Rămâne să creștem viteza glonțului, de exemplu, la hipersonic, dar chiar și în acest caz, dezvoltatorii se confruntă cu dificultăți uriașe, sub forma lipsei prafului de pușcă necesar, uzării extrem de rapide a țevii și recul ridicat care acționează asupra trăgătorul. Între timp, îmbunătățirea NIB merge mult mai intens.
Materiale
De la începuturile sale, echipamentul de protecție personală a parcurs un drum lung de la cuirase și plăci de oțel la armătură modernă din țesătură aramidă cu inserții din polietilenă cu greutate moleculară ultra mare (UHMWPE) și carbură de bor.
Salopeta de oțel a soldaților armatei URSS - un precursor al vestelor antiglonț
Vesta antiglonț 6B45 pentru militari ai armatei ruse cu o placă de blindaj "Granit 5a" din carbură de bor
Îmbunătățirea NIB este în direcția căutării de noi materiale, crearea de elemente de armură compozit și ceramică-metal, optimizarea formei și structurii elementelor NIB, inclusiv la nivel micro și nano, care vor disipa eficient energia gloanțelor și schijelor. . De asemenea, sunt dezvoltate soluții mai exotice, cum ar fi „armură lichidă” bazată pe fluide non-newtoniene.
Cea mai evidentă modalitate este de a îmbunătăți modelele tradiționale ale vestelor antiglonț prin întărirea acestora cu inserții din materiale compozite și ceramice avansate. În prezent, majoritatea NIB-urilor sunt echipate cu inserții din oțel, titan sau carbură de siliciu întărite la căldură, dar treptat acestea sunt înlocuite cu elemente blindate din carbură de bor, care au o masă mai mică și o durabilitate semnificativ mai mare.
Elemente de blindaj VIRIAL din carbură de siliciu
Elemente de blindaj din carbură de bor produse de NEVZ-CERAMICS
Structura
O altă direcție de îmbunătățire a NIB este căutarea structurii optime pentru plasarea elementelor blindate, care, pe de o parte, ar trebui să acopere suprafața maximă a corpului luptătorului și, pe de altă parte, să nu împiedice mișcarea acestuia. . Ca exemplu, deși nu în totalitate reușită, dar o dezvoltare interesantă, putem cita vesta antiglonț Dragon Skin, dezvoltată și fabricată de compania americană Pinnacle Armor. Vesta blindată „Dragon Skin” are un aranjament solz de elemente de armură.
Vesta antiglonț „Piele de dragon” companie Pinnacle Armor
Discurile lipite din carbură de siliciu cu un diametru de 50 mm și o grosime de 6,4 mm oferă confortul purtării acestui NIB datorită unei anumite flexibilități a designului și, în același timp, unei suprafețe suficient de mari a suprafeței protejate. De asemenea, acest design oferă rezistență la mai multe lovituri de gloanțe trase din arme de calibru mic la distanță apropiată - „Piele de dragon” poate rezista până la 40 de lovituri de la un pistol-mitralieră Heckler & Koch MP5, o pușcă M16 sau o pușcă de asalt Kalashnikov (singurul întrebarea este cât de mult din ce și cu ce cartus?).
Dezavantajul vestelor antiglonț cu o dispunere „solzoasă” a elementelor blindate este lipsa aproape completă de protecție a unui luptător împotriva unei răni obstructive, care duce la răni grave sau moartea personalului militar chiar și fără a sparge NIB, ca urmare a care veste antiglonț de acest tip nu au trecut testele armatei SUA. Cu toate acestea, ele sunt folosite de unele forțe speciale și servicii speciale americane.
O schemă similară „solzoasă” a fost implementată în vesta antiglonț sovietică ZhZL-74, concepută pentru o protecție extremă împotriva armelor reci, care folosea discuri blindate cu un diametru de 50 mm, o grosime de 2 mm din aliaj de aluminiu ABT-101.
Armura de corp ZhZL-74
În ciuda deficiențelor SIB „Dragon Skin”, aranjarea solzoasă a elementelor de armură poate fi utilizată în combinație cu alte tipuri de protecție a armurii și elemente de absorbție a șocurilor pentru a reduce impactul gloanțelor și schijelor.
Oamenii de știință de la Universitatea Americană de Rice au dezvoltat o structură neobișnuită care permite obiectului să absoarbă energia cinetică mai eficient decât un obiect monolit din aceeași materie primă. Baza muncii științifice a fost studiul proprietăților încurcăturilor de nanotuburi de carbon, care au o densitate ultra-înalta datorită aranjamentului special al filamentelor, cu cavități la nivel atomic, care le permite să absoarbă energie cu eficiență ridicată la ciocnire. cu alte obiecte. Deoarece nu este încă posibilă reproducerea completă a unei astfel de structuri la scară nanometrică la scară industrială, s-a decis să se repete o astfel de structură la scară macro. Cercetătorii au folosit filamente polimerice imprimabile 3D, dar le-au aranjat în același sistem ca nanotuburile, rezultând cuburi cu rezistență și compresibilitate ridicate.
Un material ale cărui proprietăți sunt mai mult determinate de structură decât de material poate deveni o direcție promițătoare pentru îmbunătățirea NIB
Pentru a testa eficacitatea structurii, oamenii de știință au creat un al doilea obiect din același material, dar unul monolitic, și au lansat câte un glonț în fiecare dintre ele. În primul caz, glonțul s-a oprit deja pe al doilea strat, iar în al doilea a mers mult mai adânc și a provocat daune întregului cub - a rămas intact, dar a fost acoperit cu fisuri. Un cub de plastic cu o structură specială a fost, de asemenea, pus sub presiune pentru a-și testa rezistența la presiune. În timpul experimentului, obiectul a fost comprimat de cel puțin două ori, dar integritatea acestuia nu a fost încălcată.
Deformarea unui cub din fire polimerice
spumă metalică
Vorbind despre materiale, ale căror proprietăți sunt în mare măsură determinate de structură, este imposibil să nu menționăm evoluțiile în domeniul spumei metalice - spumă metalică sau compozită. Spuma metalică poate fi creată pe baza de aluminiu, oțel, titan, alte metale sau aliaje ale acestora.
mostră de spumă
Specialiștii de la Universitatea din Carolina de Nord (SUA) au dezvoltat o spumă metalică de oțel cu o matrice de oțel, care o înglobează între un strat ceramic superior și un strat subțire inferior de aluminiu. Spumă metalică mai mică de 2,5 cm grosime oprește gloanțe perforatoare de calibrul 7,62 mm, după care rămâne o gaură de mai puțin de 8 mm pe suprafața din spate.
Un glonț care lovește un bloc de spumă metalică (în legendă a videoclipului este scris despre un glonț de calibru 12,7 mm, dar o serie de alte surse indică 7,62 mm)
Printre altele, placa de spumă metalică reduce în mod eficient efectele radiațiilor X, gamma și neutroni și, de asemenea, protejează împotriva focului și căldurii de două ori, precum și metalul obișnuit.
Un alt material cu o structură goală este o formă ultra-uşoară de spumă metalică, creată de HRL Laboratories în colaborare cu Boeing. Noul material este de o suta de ori mai usor decat spuma - este 99,99% aer, dar are o rigiditate extrem de mare. Potrivit dezvoltatorilor, dacă un ou este acoperit cu acest material și cade de la o înălțime de 25 de etaje, nu se va sparge. Spuma metalică rezultată este atât de ușoară încât se poate întinde pe o păpădie.
Material promițător de la HRL Laboratories și Boeing
Prototipul folosește tuburi goale de nichel conectate între ele, al căror aranjament este similar cu structura oaselor umane, ceea ce permite materialului să absoarbă multă energie. Grosimea peretelui fiecărui tub este de aproximativ 100 de nanometri. În loc de nichel, în viitor pot fi folosite alte metale și aliaje.
Prezentarea companiilor de spumă metalică HRL Laboratories și Boeing
Acest material sau analogul său, precum și materialul polimeric structurat menționat mai sus, pot fi considerate pentru utilizare în NIB-uri avansate ca elemente ale unui suport ușor și durabil care absorb șocul, conceput pentru a minimiza daunele cauzate corpului de impactul gloanțelor.
Nanotehnologie
În Rusia, cuvântul „nanotehnologii” este destul de discreditat de politicieni și mass-media, comemorandu-l la locul său și în afara locului, drept urmare este deja asociat mai mult cu corupția decât cu știința. În același timp, nanotehnologiile, manipularea obiectelor la nivel atomic și molecular, crearea de substanțe cu o structură dată, sunt capabile să facă o revoluție în industrie și tehnologie, care nu a fost egalată în povestiri umanitatea. Cei interesați pot recomanda cartea „Mașini ale creației” a unuia dintre fondatorii nanotehnologiei, Eric Drexler.
Unul dintre cele mai promițătoare materiale, despre care se așteaptă să fie utilizat pe scară largă în diverse industrii ale secolului 2018, este grafenul, o modificare alotropică bidimensională a carbonului formată dintr-un strat de atomi de carbon gros de un atom. Experții spanioli dezvoltă o armătură pe bază de grafen. Dezvoltarea armurii din grafen a început la începutul anilor XNUMX. Rezultatele cercetării sunt recunoscute ca promițătoare, în septembrie XNUMX, dezvoltatorii au trecut la teste practice. Proiectul este finanțat de Agenția Europeană de Apărare și este în derulare, cu participarea specialiștilor companiei britanice Cambridge Nanomaterials Technology.
Carbon XNUMXD versus gloanțe
Lucrări similare sunt desfășurate în Statele Unite, în special de către Universitatea Rice și Universitatea din New York, unde au fost efectuate experimente cu decojirea foilor de grafen cu obiecte solide. Elementele de armură din grafen sunt de așteptat să fie semnificativ mai puternice decât Kevlar și vor fi combinate cu armura ceramică pentru cel mai bun rezultat. Cea mai mare dificultate este producerea grafenului în cantități industriale. Cu toate acestea, având în vedere potențialul acestui material în diverse industrii, nu există nicio îndoială că se va găsi o soluție. Potrivit informațiilor din interior apărute pe paginile presei de specialitate în decembrie 2019, Huawei plănuiește să lanseze smartphone-ul P2020 cu o baterie de grafen (cu electrozi de grafen) la începutul anului 40, ceea ce poate indica progrese semnificative în domeniul producției industriale de grafen.
La sfârșitul anului 2007, oamenii de știință israelieni au creat un material de auto-vindecare bazat pe nanoparticule de disulfură de wolfram (sare metalică de tungsten și acid hidrosulfurat). Nanoparticulele de disulfură de wolfram sunt formațiuni stratificate asemănătoare fullerenei sau nanotubulare. Nanotubulenele au caracteristici mecanice record, care sunt fundamental de neatins pentru alte materiale, flexibilitate și rezistență uimitoare, care este în pragul rezistenței legăturilor chimice covalente.
Imagine microscopică electronică și model structural al unui nanotub cu pereți multipli de disulfuri de molibden și wolfram
Este posibil ca în viitor vestele antiglonț umplute cu acest material să depășească toate celelalte modele NIB existente și promițătoare din punct de vedere al performanței. În prezent, dezvoltarea NIB-urilor pe bază de nanotuburi disulfură de wolfram se află în stadiul cercetării de laborator din cauza costului ridicat de sinteză al materiei prime. Cu toate acestea, o anumită companie internațională produce deja nanoparticule de disulfuri de wolfram și molibden în cantități de multe kilograme pe an, folosind o tehnologie brevetată.
Majoritatea companiei britanice de apărare Bae Systems dezvoltă o armătură umplută cu gel. Într-o vestă antiglonț umplută cu gel, se presupune că trebuie să impregneze fibra de aramidă cu un lichid non-newtonian, care are proprietatea de a se întări instantaneu la impact. Se crede că „armatura lichidă” este una dintre cele mai promițătoare zone pentru dezvoltarea NIB promițătoare. O astfel de muncă se desfășoară și în Rusia în legătură cu setul promițător de echipamente pentru luptătorii Ratnik-3.
Conceptul de echipament „Warrior-3”
Cel mai simplu lichid non-newtonian poate fi făcut de aproape oricine - doar amestecați amidonul cu apă, cu armătură, desigur, totul este mai complicat.
Astfel, putem concluziona că NIS promițătoare sunt planificate să fie create folosind cele mai noi tehnologii care sunt în fruntea progresului tehnic. Dacă vorbim despre arme de calibru mic, atunci o astfel de revoltă a tehnologiei nu este observată aici. Care este motivul pentru aceasta, lipsa nevoii sau conservatorismul industriei de arme?
Multe proiecte de NIB-uri promițătoare vor intra cu siguranță în impas, dar unele dintre ele cu siguranță vor „trage” și, eventual, vor face ca toate armele de calibru mic ale secolului al XX-lea să fie depășite, la fel cum arcurile, arbaletele și armele mici cu încărcare prin bot erau învechite la vremea lor. . În plus, armura nu este singurul element important al echipamentului unui luptător care îi poate crește radical capacitatea de supraviețuire în luptă.
Vom vorbi despre ce alte elemente de echipament vor crește capacitatea de supraviețuire a luptătorilor pe câmpul de luptă și de ce acest lucru va duce la creșterea valorii armelor de calibru mic, vom vorbi în articolul următor. Luat împreună, acest lucru ne va permite să înțelegem de ce este necesar să creăm arme de calibru mic care să poată pătrunde NIS existente și promițătoare și de ce nu merită să economisim pe acest lucru.
informații