Moderna AFV, till exempel M1117 ASV på bilden, skyddas vanligtvis av huvudkonstruktionen i stål och aluminium plus ytterligare skyddskomponenter av olika legeringar, keramik, kompositer eller en kombination av dessa.
För USA och dess strategiska partner är behovet av förbättrade försvars- och rustningskapacitet för att klara nuvarande och förväntade taktiska åtaganden klart. Det USA-ledda multinationella uppdraget i Afghanistan, som fortfarande strävar efter sin logiska slutsats, kommer att dra nytta av lärdomarna i Irak om uppdrag och krav på att skydda sina trupper och strategisera för nya initiativ för att utveckla försvarssystem
Defense and Reservation System (SPB) (en annan term för strukturellt försvar) är ett strategiskt verktyg eftersom det har en märkbar effekt på kritiska system och resurser och också har en direkt inverkan på kämpen. Detta gäller främst asymmetriska driftmiljöer där hot mot fasta positioner och omkretssäkerhet, samt avmonterade trupper och patrullfordon, är särskilt akuta. Medan dessa engagemang utvecklas snabbt, kan närvaron av elektroniska varningssystem, i kombination med effektiva defensiva lösningar, ofta ge militären en avgörande fördel, så att de kan överleva, motattackera och dominera. Omvänt kan avsaknaden av en lämplig eller effektiv infrastruktur för att försvara sina styrkor lämna både kombattanter och icke-stridande sårbara för bakhållstaktik, och detta är en av de viktigaste, om än nykterna, lärdomarna av modern verksamhet i regionala krigsteatrar.
Nyckelaspekter
Strukturell rustning avser de typer av strategiska material som är resistenta mot ballistiska attacker och som kan integreras i stationära, transportabla eller mobila transportsystem och personliga ballistiska skyddslösningar. Traditionella material som stål och aluminium eller armerad betong samt avancerade material som nanomaterial och keramiska kompositer kan användas vid tillverkning av SZB. Några exempel på strukturella rustningsapplikationer inkluderar tillverkning av permanenta och tillfälliga strukturer som vakttorn, trupper eller säkerhetsbilar, fordonsskyddssystem och personligt skydd. Det senare kan innefatta bärbara sköldar eller skyddssystem för kontrollpunkter och transportabla pansrade stridslägen.
Tre försök att skapa ett exoskelet -koncept: projekt BLEEX, Raytheon SARCOS och Lockheed Martin HULC
Följaktligen kan skydds- och reservationssystem (SPB) vara till stor hjälp för att öka taktisk och strategisk överlevnad i strider och andra högriskmiljöer. De är en nyckelfaktor i program för att skydda sina styrkor. De är också grunden för att motverka många typer av asymmetriska attacker, såsom gruvor vid vägkanten och RPG under uppdrag i stadsmiljöer och motinsatser. Eftersom de kan skapas av lätta kompositer och andra avancerade och exotiska material kan de också vara användbara inom området signaturhantering för skyddad infrastruktur, till exempel att täcka fordon med mer maskeringsmaterial från markbaserade radarer. I själva verket kan vi säga att tillämpningarna av SZB är mycket olika - liksom materialen från vilka de kan tillverkas.
Några av de material som SZB är gjorda av kan klassificeras som exotiska och nya material, det vill säga de som har nya egenskaper utöver traditionella materialen. Till exempel kan nanomaterial, inklusive nanorör och nanofibrer, samt avancerade kompositmaterial, förbättra rustningsprestanda. Strukturer i misstänkta icke-stridsområden, som tidigare ansågs ha en låg grad av försvar för stridsattacker, ingår nu i SZB: s genomförandeplaner. 2012 års National Defense Authorization Act, till exempel, föreskriver ökade säkerhetsstandarder för militära byggprojekt vid militär konstruktion, skapande och modernisering av befintlig infrastruktur i USA och NATO -länder. I byggandet av den privata sektorn ökar också SOC -kraven för nya byggprojekt och renovering av befintliga byggnader på grund av säkerhet, ergonomiska och miljömässiga hänsyn, eftersom strukturskydd också har förmågan att minska buller och öka värmeisoleringen. Kraven på skydd av kombattanter är emellertid fortfarande en av de största bekymmerna för militära planerare.
United States Corps of Engineers (USACE) är ansvarig för USA: s regeringsprogram för att bygga militär, civil och nationell säkerhetsinfrastruktur både globalt och inhemskt. Det kanske mest kända projektet som byggdes av USACE, Pentagon, är en påminnelse om vikten av SIS -program och deras relevans för pågående operationer och nationella säkerhets- och truppskyddsuppdrag. Bygget slutfördes 1941, med en liten mängd metall som användes på grund av brist på strategiska råvaror under krigstid, byggdes Pentagon nästan helt av armerad betong. I slutsatsen av American Society of Civil Engineers studie av byggnadens skick omedelbart efter den 11 september, sades det att delar av den ursprungliga designen och konstruktionen av Pentagon bidrog till dess motståndskraft under attacken av jetfartyget, de begränsad fysisk förstörelse och förlust av liv. Designegenskaperna för integritet, redundans och energiabsorbering belystes i gruppens rapport. Den sade att sådana element "i framtiden bör ingå i konstruktionerna av byggnader och andra strukturer där motstånd mot progressiv förstörelse anses vara mycket viktigt."
Liknande, om inte identiska, gäller fastigheter och krav för fasta och mobila statliga strukturer hemma och utomlands, stora som små, och bör inkludera säkerhetsförbättringar som ballistisk attackmotstånd som inbyggda strukturella element för att skydda mot realistiskt förväntade hot. Följaktligen är SZB: er viktiga för hela militära och civila ansträngningar och kommer sannolikt att bli vanliga i framtiden.
Tumregler för att skapa skydd
Monolitiska system
Ju starkare desto bättre kommer "tillräcklig" styrka att förstöra projektilen
Ju tuffare desto bättre, "tillräcklig" seghet motstår sprickbildning
Ju tjockare desto bättre
Ju svårare desto bättre
En tjock tallrik är bättre än två tunnskiktade plattor
Ju mer lutningen (mötesvinkel) desto bättre
Multimaterialsystem (hybrid)
Fastare är inte alltid bättre, men en hård faner är vanligtvis närvarande
Tufft är inte alltid bättre, men en tuff bas är vanligtvis närvarande
Tjockare är inte alltid bättre
Svårare är inte alltid bättre
Två tunna tallrikar kan vara bättre än en tjocka
Mer lutning är inte alltid bättre
Adaptiva fördelar
Traditionella rustningsmaterial har visat begränsningar inför nya säkerhetsutmaningar, medan avancerade material, inklusive kompositer och nanomaterial, har visat betydande fördelar jämfört med äldre system, vilket ökar soldatens överlevnad även under extrema förhållanden.
Bristerna i befintliga försvarssystem kan kanske vara en av arven från det kalla kriget. Den tidens militära doktriner fokuserade inte på militära operationer i bebyggda områden (engelska termen MOBA - Mobility Operations For Built -up Areas) eller militära operationer i stadsförhållanden (engelska termen MOUT - Military Operations in Urban Terrain). På samma sätt baserades de doktriner som framkom efter Gulfkriget på utbyggbara högteknologiska, högprecisionskapacitet i chock- och vördnadsscenarier med en begränsad tidsram. Detta hände naturligtvis inte i Irak, där högteknologiska offensiva system och taktik var av primär betydelse i konfliktens tidiga skeden, och behovet av att bibehålla den operativa tempot under en lång tidsperiod blev avgörande.
SZB ger fördelar för krafter som är inblandade i långsiktiga operationer på teater eller regional nivå, inklusive de som sker i samband med MOUT-kampanjer. Många av dessa fördelar, till exempel i skydd av vapen och värdefulla föremål i närvaro av hög risk, är uppenbara, vissa andra är mindre uppenbara. Dessa kan innefatta miljö- och ergonomiska säkerhetsfrågor och härdning, tätning och skydd av stridselektronik och annan kritisk informationsinfrastruktur från potentiellt skadliga asymmetriska påverkan. Emellertid kommer SZB som en uppsättning teknologier också att ha en bredare innebörd än till och med de som går genom hela området för försvarsteknik. Detta beror på det faktum att strukturell rustning är en gemensam tekniksektor för alla grenar av militären, som påverkar andra försvarsapplikationer och kategorier av militär utrustning, uppgifter och nationella säkerhetsapplikationer.
Ovanstående kan utökas. SZB bör ingå i kraven för skydd av kärnvapen och strategiska anläggningar (på grund av dess lämplighet för stationära, halv- och fullt rörliga system under alla stridsförhållanden), den militära och civila sektorn i icke-stridande bebyggda områden (eftersom byggnader kommer att dra nytta av säkerhetsåtgärder och nya konstruktionsmetoder som ökar motståndskraften mot terrorism och naturkatastrofer som orkaner och jordbävningar), modernisering och initiativ för att omvandla trupper, bekämpa elektronik och databehandling (på grund av dess förmåga att förbättra skyddet av elektronisk infrastruktur) och stridsfordon (på grund av deras förmåga att skapa tillförlitligt ballistiskt skydd för mobil personal).
Struktur av en typisk sandwichpanel av transparent rustning
Glasstrukturen som används av de flesta skottsäkra glastillverkare: först glas som det yttre lagret, flera lager av glas och polyvinylbutyral i mitten, sedan polyuretan och slutligen polykarbonat. Fördelen med denna metod ligger i polykarbonats förmåga att expandera och "fånga" skräpet som bildas av de hårdare glasytorna. Denna expansion är möjlig över två tum.
NWB är också anpassade till budgetreforminitiativ. Detta beror på att vissa applikationer inom detta teknikområde möjliggör modernisering och renovering av befintliga anläggningar och system till låg kostnad och skapandet av en helt ny infrastruktur, vilket i sin tur möjliggör fördelarna med en stabil budget för andra komponenter i övergripande moderniseringsprogram och initiativ. Till exempel avsatte det amerikanska försvarsdepartementets budget 2010 1,4 miljarder dollar för militära utvecklingsprogram, 15,2 miljarder dollar för insatser för truppskydd (den största enskilda begäran efter militära underrättelseutgifter) och 1,5 miljarder dollar för att bekämpa IED (improviserade explosiva enheter). SPB kan förbättra kostnadseffektiviteten inom dessa försvarssektorer. Följaktligen är det en teknik med potentiellt stora betalningar för utvecklingen av program för nationell och internationell säkerhet och kampen mot terrorism, såsom ambassader och andra långsiktiga ingenjörsprojekt, för att skydda VIP: er och skydda personal som är involverade i kritiska situationer.
Andra fördelar med att anta SZB och integrera dem i utvecklingen av militära program inkluderar det faktum att själva materialen och de avancerade metoderna för deras produktion och efterföljande bearbetning och förfining delar en gemensam grundplattform för utveckling inom exotiska och avancerade material, inklusive nanomaterial. De kan vara inbäddade i SZB för att ge ytterligare funktioner, till exempel en inbäddad sensormatris och biometri, som själva blir en del av själva skyddssystemet. Ett antal globala initiativ pågår för att utveckla strukturskydd, tillverkning och design och användning av SSS, som använder sina unika uppsättningar av egenskaper för användning i en mängd olika applikationer.
Piezoelektriska komponenter från Ceramtec
I USA utvecklas material för SZB och relaterade processer i försvarsdepartementets centrum och tjänster och den privata sektorn. Bland de viktigaste centra för pågående FoU är det värt att notera ARL: s militära forskningslaboratorium, vars avdelning för vapen- och materialforskning är engagerad i skyddsåtgärder i program för en lovande lastbil, vapensystem och framtida fordon. University of Delaware Center for Composite Materials bedriver också DOD-finansierad forskning om avancerat skärmningsmaterial, och andra SZB-utvecklingscenter kommer att lyftas fram.
Avancerade nanomaterial
Strukturellt skydd kan tillverkas av en mängd olika material med hjälp av ett utökat sortiment av avancerad design, tillverkning och gjutningsteknik. Materialutvecklingstakten är en av de snabbaste inom försvarsteknik och tillämpad vetenskap, driven av strategiska utmaningar. Detta gäller för upptäckten av nya material, liksom för att ständigt förbättra användningen av befintliga försvarsvärderade produkter som är lämpliga för transformationsutveckling i försvaret av sina styrkor.
Nanomaterial har funnits utbredd användning i utvecklingsprogram inom denna applikationssektor, och många revolutionerande tillverkningsprocesser är under utveckling eller har gått in i industriell produktion. I spetsen för avancerad materialutveckling ligger grafen, som först upptäcktes 2004, en grafithomolog vars ovanliga egenskaper gör det lovande för ett antal applikationer, inklusive den potentiella användningen av strukturskydd. Grafen är ett ark av grafit som bara är en atom tjockt, vilket gör det till det tunnaste material som hittats hittills. På grund av att det är ungefär tvåhundra gånger starkare än stål, är grafen också ett av de mest hållbara material som någonsin skapats i laboratoriet. Grafen har också ovanliga elektriska konduktivitetsegenskaper, vilket inbjuder till revolutionerande tillämpningar inom halvledarmikroprocessorer. Detta gör grafen till ett material med stor potential inom flera viktiga teknikområden. Även om allt detta är lovande, så är användningen av grafen för utvecklingen av militära program fortfarande kvar i framtiden på grund av bristen på tillämpad forskning om detta mycket nya material, svårigheterna att producera i industriella kvantiteter och samtidigt behålla hög lönsamhet.(För "avancerade experiment med tvådimensionellt material - grafen" tilldelades A. K. Geim och K. S. Novoselov Nobelpriset i fysik för 2010).
M2 / M3 BRADLEY BMP använder 7039-T64 (övre halvan) och 5083-H131 (nedre halvan) rustning i aluminiumlegering. Men stridserfarenhet i Irak ledde till ökat skydd på grund av ytterligare ett pansarlager av stål med flera lager plus element av passiv (kompositionell) och reaktiv rustning, som vi ser på bilden.
Emellertid är kolnanorör (CNT) mycket bättre kända inom forsknings- och utvecklingsinitiativ och har redan funnit många praktiska tillämpningar, inte bara inom det militära området, utan också inom nationell säkerhet och brottsbekämpning. Avancerade rustningsmaterial från långa kolnanorör kan tillverkas i en mängd olika former och strukturer, inklusive ark, fibrer, plattor och formade former. De sista "nanoförbättrade" materialen är lätta men extremt hållbara, och deras elektrotermiska egenskaper kan ändras under tillverkningsprocessen. Vid tillverkning av sammansatta strukturer ger CNT-baserade rustningar en flexibel, lättviktig lösning som ger överlägset skydd mot ballistiska attacker på fordon och annan fast eller mobil stridsinfrastruktur. Enligt det befintliga kontraktet med Natick Labs laboratorium har Nanocomp Technologies utvecklat kompositpaneler baserade på CNT endast några millimeter tjocka för personligt skydd av personal, de stoppar en 9 mm kula på nära håll.
Skada vid stansning av ett kompositmaterial
Kompositmaterial
Något liknande metalllegeringar skiljer sig kompositmaterial väsentligen åt genom att de är olösliga i varandra och kan bildas av de ingående materialen annorlunda än element eller blandning av metallfaser. Liksom legeringar kan emellertid kompositer bildas av två eller flera komponenter, som kan variera avsevärt i form eller struktur. Kompositmaterial kan tillverkas enligt en mängd olika processer. Dessa inkluderar nya bindningstekniker såsom laminering, smörgås, sintring, partikelformsprutning, fibervävning och nanotillverkningstekniker såsom mikrokomprimering. När de tillverkas som ballistiska skyddssystem klassificeras de som sammansatta strukturella rustningar (CSA) och bildar ett antal nya material som metallintermetalliska laminat (MIL) och keramiska matriskompositer (CMC).
Ballistiska kompositer tillverkas vanligtvis som bikakestrukturer och laminat av tjockväggiga komposit-, gummi- och keramiska lager som kombineras för att ge en optimal balans av struktur och ballistisk prestanda med minimal vikt. Bland dessa laminat finns ogenomskinliga, genomskinliga och transparenta rustningskompositer som används som en explosionssäker glasersättning för fordon. Epoxiglasfiber- och glasfiberkompositer ger utmärkt skydd för fordon i stridsområden där risken för IED -attacker är mycket hög. Aluminiumskum med slutna celler CCAF (Closed-Cell Aluminium Foam) har en låg vikt i kombination med hög hållfasthet, styvhet, absorberar energi väl, dess tillverkningsegenskaper kan vara olika på grund av strukturen i mikrostrukturen som bildar dem. När det är ballistiskt uppvisar CCAF betydande icke-linjär deformation och spänningsvågsdämpning. Kompositpansarpaneler som innehåller CCAF tål påverkan av 20 mm fragmenteringsskal, enligt information från det amerikanska laboratoriet ARL.
Ballistiska kompositer i denna kategori är lämpliga för fordonsexplosionsskydd, såsom ballistisk skärmning för MRAP -fordon som används i stadskampmiljöer. De kan också användas i andra områden, till exempel kanontunnor. De tillverkas ofta i form av täckplattor eller paneler, som installeras inuti och utanför skyddade maskiner som golvplattor, spjällskydd och foder. Keramiska kompositer kan tillverkas i form av strukturella rustningar med bra anti-explosions- och fragmenteringsegenskaper (många sekundära fragment och skräp). Detta gör keramiska kompositer väl lämpade för strukturella rustningstillämpningar, särskilt för MRAP och andra små och medelstora stridsfordon, vars konstruktion bör vara en kompromiss med tanke på viktbegränsningarna på grund av att tung rustning har en negativ effekt på fordonets rörlighet. Men större fordon, inklusive taktiska lastbilar och pansarfordon (som Rhino Runner pansarbuss), är bättre kandidater för integration med vanliga metallpansarlösningar.
När de införlivas i avancerade kompositer av nanomaterial kan de resulterande nanokompositerna ge ytterligare prestandanivåer eller skydd mot oarmerade material, eller samma nivåer samtidigt som massan minskar. Polymerer och monomerer, inklusive plastpolymerer, kan också tillverkas för användning som avancerade kompositmaterial för strukturella skyddstillämpningar. En egenskap hos nanopolymerer implanterade med nanopartiklar - att våglängden är mindre än våglängden för synligt ljus (cirka 400 nanometer) - tyder på att de färdiga materialen kan vara transparenta. Flera typer av sådana polymeriserade strategiska material har tillverkats med liknande egenskaper. Uppenbarligen är dessa egenskaper strategiskt värdefulla när man modifierar eller byter ut traditionellt skottsäkert glas i strids- och säkerhetsfordon.
SmartArmour är ett flerlagers, multifunktionellt bokningssystem som tillverkas av SmartNano Materials of Piano, kan levereras transparent eller ogenomskinligt för slutanvändarens specifikationer, det tål rustningspenningskulor, sprängvåg, skalfragment och detonation vid IED. Vitreloy zirkonium och berylliummetallglas tillverkas dock också med liknande egenskaper av Amorphous Technologies International. ARL: s RDECOM R&D Center har utvecklat en flytande rustning för ballistiskt skydd baserat på en skjuvförtjockningsvätska av fasta kiseldioxid nanopartiklar suspenderade i polyetylenglykol; den har framgångsrikt testats på kroppspansar med Kevlar.
Enhetsbearbetning är mättnad av strukturella rustningsmaterial med nanostrukturer som kan kombinera högpresterande halvledarprocessorer till rustningselement. Sådana "smarta material" kan byggas in i pansarväggar, ett exempel på användningen är piezoelektrisk. Dessa är naturmaterial som avger elektriska impulser när de skakas, deformeras eller komprimeras. Piezoelektriker, som tidigare kommersiellt använts i skivnålar, kan bäddas in i rustningskonstruktioner, till exempel paneler, modulelement och installeras i bärande väggar i form av termiska, vibrations- och chocksensorer.
I ett projekt som finansieras av det amerikanska energidepartementet och utförs av Berkeley-laboratoriet vid University of California utvecklas toppmoderna piezoelektriska material baserade på piezoelektriska material med perovskitkristallstruktur. Accellent Technologies, ett Minneapolis-baserat försvarsföretag som specialiserat sig på strukturell övervakning, har dock utvecklat en hård- och mjukvarusvit som kallas SMART Layer som kombinerar sensorer till strukturella komponenter som paneler och väggar. Företagets system använder inbyggda multisensorer som använder mikroprocessorbaserade termiska, drag- och fiberoptiska sensorer för att upptäcka förändringar i integriteten hos observerade strukturer med hjälp av en proprietär aktiv skanningsmetod. Diaform Armor Solutions, en division av Ceradyne Inc., har skapat lätta strukturella rustningslösningar med hjälp av termoplastkompositer för att snabbt tillverka tredimensionella strukturformer som kan bilda modulära element i förstärkta konstruktionsenheter.
Bulletproof Protech säkerhetsmodul
IBD Deisenroth Advanced Multi-Layer Armor Concept
Modulära designelement som uppfyller standarderna för ballistisk rustningsmatris (BAM) används också i stor utsträckning i nya konstruktioner, tillägg och modifieringar av befintliga strukturer, där de viktigaste egenskaperna är ökad säkerhet och motståndskraft mot ballistiska attacker. BAM-specifikationen, patenterad av Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, beskriver pansarstrukturer i flera lager, såsom väggar, tak och golv, bestående av lager av hårda ark av aramidfiber och härdat verktygsstål (till exempel Thermasteel, tillverkad av Thermasteel Corporation) eller härdat stålnät. BAM-specifikationer inkluderar BAM-1, BAM-1A och BAM-8; var och en beskriver ökande nivåer av strukturskydd. Zagros Construction har utvecklat sitt väggsystem, ThermalBlast, som enligt företaget är mycket motståndskraftigt mot ballistiska attacker och våldsangrepp. Den använder det patenterade BAM-8-systemet som består av en skyddande, lätt skottsäker innervägg (eller BAM Inner Matrix), delvis sammansatt av ballistiska Kevlar, som också kan införlivas i tak och golv och andra ThermaSteel-paneler. Företaget rekommenderar sitt ThermalBlast -system för ambassader, regeringar och postkontor, militära installationer, ammunitionsdepåer och andra kritiska anläggningar. US Bullet-proofing tillverkar sitt sortiment av skottsäkra stålpaneler som en enda ballistisk plåtlösning, som företaget bedömer för att uppfylla NIJ Armor Level IV.
SZB-material används också i vissa offensiva system, såsom foder av missilsilon och uppskjutningsrör och behållare som transporteras på mobila missilskjutare, vilket kräver god värme- och kinetisk chockresistens. HyperShield-systemet, utvecklat av det amerikanska företaget V-System Composites, som använder integrerade rustningsplattor och avancerade kompositstrukturer, är en billig, lätt skottsäker bokningslösning och har en NIJ Level III-skyddsnivå för missilförsvar, som även inkluderar transportfordon och ballistiska krav för flygplan. Ett nedgrävt kärnvapenspets, som den amerikanska B-61, kan också använda strukturella rustningsmaterial, medan kärnvapenvapen som är avsedda för markdetonation i den så kallade "mattbombningen", som den amerikanska B-53-bomben, också kommer att kräva rustning från ammunitionskroppen. från stötbelastningar.
Frontier Performance Polymers, med stöd av Army Center Natick, har framgångsrikt utvecklat banbrytande polymerteknik och en innovativ tillverkningsmetod för lätt, transparent rustning för att skydda ögon och ansikte. Detta material med en grundvikt på 0,16 kg / cm2 har samma ballistiska egenskaper som aramid / fenolmaterial som används i militära hjälmar, men kostar 10 gånger mindre
Traditionella material
Traditionella material som används vid tillverkning av skyddskonstruktioner, såsom olegerat stål och armerad betong, är emellertid inte på något sätt tidigare material. Metalllegeringar förblir i synnerhet de föredragna materialen på grund av deras beprövade avskärmningsegenskaper och befintliga tillverkningsanläggningar för deras produktions- och försvarsapplikationer. Dessa så kallade”tuffa” pansarlösningar gäller inte bara för ballistiskt stål och strategiska legeringar, utan även för avancerade kompositmaterial med goda ballistiska egenskaper. Detta gäller också typer av rustningar tillverkade av eller förstärkta med fiber eller tätt vävda nät. Som ett strukturellt pansarmaterial har betong de önskade egenskaperna och fortsätter att användas i stor utsträckning samtidigt som det har en låg tillverkningskostnad.
US Marine Corps LAV 8x8 får ytterligare kompositpansarelement över sitt aluminiumlegeringsskrov som en del av ett pågående moderniseringsprogram.
Pansarmaterial från AMAP-S IBD Deisenroth tjänar en viktig stödfunktion för att minska fordonets termiska signatur
Expeditionary fight vehicle EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) från Marine Corps är det första pansarstridsfordonet som använde rustning 2518-787, en legering av aluminium, koppar, mangan. Även om denna legering är hård och har bra ballistiska egenskaper, har den dålig ballistisk seghet i konventionella stamsvetsningar. Detta tvingade tillverkaren att utesluta stumsvetsar och huvudfiltsvetsar från strukturen för att öka slagmotståndet, plattan är nu mekaniskt fäst. I slutändan föranledde många problem med detta program stängningen av detta lovande projekt.
Legeringar är några av de tuffaste materialen från vilka strukturella rustningar kan göras. Legeringar är en kombination av två eller flera kemiska element - metaller (eller metalliska och icke -metalliska element), vanligtvis "smälts" ihop eller löses upp i varandra under smältprocessen. Resultatet är ett material med bättre prestanda än varje komponent för sig. Titan och titanlegeringar är vanliga strukturella rustningselement. Deras användning inkluderar "traumatiska" plattor i personliga bokningssystem, som ger en hög grad av skydd för mycket sårbara delar av kroppen. Beryllium-aluminiumlegering har också visat sig vara framgångsrik i många fall. Den speciella styrkan och styvheten hos denna legering överträffar den hos konventionella titanlegeringar, vilket resulterar i lägre strukturvikt och förbättrad prestanda. Pansarstål är också strategiska material som är lämpliga för strukturella rustningar.
Ett antal så kallade "superlegeringar" eller "högpresterande legeringar" har också producerats kommersiellt under varumärkena. Bland dem finns höghållfast Hastelloy -legering, vars huvudkomponent är en övergångsmetall - nickel; Kovar, en kobolt-nickellegering uppskattad för sin utmärkta värmeutvidgningskoefficient; nickel-koppar-järnlegering Monel; och Inconel nickel-kromlegering.
Laserhärdning är en av bearbetningsprocesserna som förbättrar basmetallernas och legeringarnas funktionella egenskaper. Det finns andra typer av fastighetsförbättringar, inklusive mikrokomprimering, en bearbetningsprocess som använder en fokuserad jonstrålteknik för att mätta avancerade material med understrukturer för ökad styrka och hållbarhet. Superplastisk formning används också, vilket resulterar i metall- och keramikprodukter med extremt hög draghållfasthet.
Det amerikanska energidepartementets laboratorium NETL (National Energy Technology Laboratory) fick ett uppdrag från Tank-Automotive and Armaments Command (TACOM) och ARL Military Research Laboratory för att genomföra ett program för att utveckla en pansarplatta av gjutstål för amerikanska militära fordon, inklusive BRADLEY BMP. På den utvecklade NETL-TACOM-Lanoxide Corp och DARPA tillsammans en gjuten lucka, och en bieffekt av programmet var mottagandet av patch-rustning. Senare, under programmet, utvecklades en titanpansarplatta (med användning av Ti-6Al-4V-luftlegeringen) för M-1A1 ABRAMS MBT-luckan i samarbete med TACOM och huvudentreprenören General Dynamics. På senare tid har NETL utvecklat höghållfast AFV-rustning med hjälp av sintrade titanpulverlegeringar för att öka hållfastheten hos det slutliga materialet. Rustningsmaterialen tillverkade av kiselinfiltration (SiSiC) och sintrad kiselkarbid (SSiC) är produkter från CeramTec i Nordamerika från New Jersey, den amerikanska divisionen i det tyska företaget CeramTec AG. Dessa material uppvisar god kemisk termisk stabilitet och hög motståndskraft mot tribologisk stress (tribologi är en vetenskaplig disciplin som studerar friktion och slitage av maskinkomponenter och mekanismer i närvaro av smörjmedel).
Ohio-baserade AT&F Advanced Metals of Orville är ett privatägt företag som specialiserat sig på tillverkning och bearbetning av hållbara metaller och legeringar, inklusive titan, zirkonium, niob, nickellegeringar och duplex rostfritt stål, som levererar civil- och försvarskunder. Ännu mer specifik är divisionen Steel Solutions and Nuclear i detta företag. Det tillverkar också material för SZB baserat på höghållfast låglegerat stål, kolstål, stålbaserade legeringar. Företaget arbetar också med strukturell rustning av kärntekniska anläggningar, inklusive reaktorinterna och behållare för kärnavfall.
Andra program
Andra SZB -program genomförs över hela spektrumet av utplacerade styrkor och en mängd globala militära operationer. Deras omedelbara krav och utmaningar är direkt relaterade till det nuvarande och framtida skyddet för deras kommunikationsstyrkor, eftersom dessa tillämpningsområden inkluderar ballistiskt skydd av fordon, soldat som systemmoderniseringsarbete och bidrar till överlevnad av militär infrastruktur mot de olika asymmetriska hoten vanligt förekommande i regionala fredsbevarande operationer.
Avancerad rustning av fordon, militära och statliga installationer och platser för militär personal på frontlinjerna och i baksidan kommer bara att dra nytta av tillgången till utplacerade funktioner. Medan många applikationer är förbättringar och uppgraderingar av befintliga funktioner och system som sådana, till exempel nya typer av extra rustning för stridsfordon för att skydda mot IED, är andra innovativa och framtidsgenererande system.
Det tyska företaget IBD Deisenroth Engineering AG tillverkar AMAP High-tech Survivability Enhancement System. Det är en rad strukturella rustningslösningar som använder flera tillverkningsmetoder och avancerade material, inklusive höghållfasta legeringar och kompositer. Bland dem finns AMAP-IED, som kombinerar keramisk rustning och anti-fragmentering foder teknik och som kan levereras som modulära element och som är utformad för att öka skyddet av militära fordon. IBD kallar AMAP-IED för ett nästa generations skyddssystem och klassificerar det som skydd mot fragment av artilleriskal upp till 155 mm kaliber, samt vägminor och IED. AMAP-T är en transparent rustning tillverkad av keramiskt glas, som företaget beskriver som överlägsen transparens och extrem hållbarhet, som uppfyller STANAG nivå 1 till 4.
Takskydd för fordon tillhandahålls av AMAP-R och AMAP-ADS, som är vapenoptimerade material, det förstnämnda tillverkat av ultralätta kompositmaterial som lämpar sig för fordonets takpansar. Den mest intressanta rustningslösningen är AMAP-S. Optimerat för ballistiskt skydd och signaturhantering, det minskar signaturen för militära fordon när de skannas av spaningssensorer i de synliga, infraröda, radar- och akustiska spektra. Dessa material kan användas som ett komplement till befintliga maskinkroppar, det vill säga att de kan installeras på nya modeller eller maskiner som redan används.
Accellent SMART Layer Sensor Tapes Prover
BAE-divisionen i det amerikanska företaget ProTech erbjuder en rad strukturella rustningslösningar som inkluderar flera typer av skottsäkra staket och pansarstridspositioner, inklusive pansarbås och vakttorn, mobila säkerhetsstängsel och fordonsmonterade skyddssystem för torntypsoldater. Stationära lösningar för strukturella rustningar i detta företag representeras av ett antal prefabricerade pansarstridspositioner AFPS (pansarstridspositioner), som kan skydda mot kulor av kaliber 9 mm - 12,7 mm. Andra AFPS -lösningar från ProTech inkluderar transportabla pansarstrukturer optimerade för omkrets- och kontrollpunkter, livsviktigt tillgångsskydd, vakthusskydd och gränskontroller.
ProTech tillverkar också modulsystem som kan utformas enligt slutanvändarens specifikationer. Liknande system, baserade på transportabla pansarcontainrar tillverkade av EADS, har utvecklats i samarbete med KMW under ett kontrakt med den tyska federala försvarsförvaltningsbyrån. Ett pansarcontainersystem som heter TransProtec, som rymmer 18 personer, inklusive utrustning, är optimerat för att skydda markstyrkorna från IED -attacker, prickskytareld, granat, gruvor och massförstörelsevapen och är för närvarande i tjänst med den danska och tyska armén, i sistnämnda kallas systemet MuConPers (universal container för transport av människor).
Plasan North America, en division av Israels Plasan Sasa, har också utvecklat strukturella rustningslösningar under ett kontrakt på flera miljoner dollar med det amerikanska försvarsdepartementet för skydd av nya MRAP-fordon. Enligt kontraktet är Plasan huvudentreprenören i det gemensamma produktionsprogrammet med BAE Systems som underleverantör för leverans av bokningssystem för Oshkosh M-ATV-maskiner, varav de flesta arbetar i Afghanistan under ett kontrakt med TACOM-kommandot från amerikanen armé. Plasan är världsledande inom design av komplementära rustningssystem och underblästringsskyddssystem för skydd av taktiska fordon i militära och civila områden.
Avancerade soldatskyddssystem faller inom området strukturella skyddstillämpningar och inkluderar mekaniskt drivna exoskeleton. De lovar att ha en betydande inverkan på markstridsoperationer om sådana system når sin fulla potential. Flera stora initiativ för teknikutveckling inom DOD och privat sektor är för närvarande öppna i USA. Ett av dessa program utförs av den amerikanska arméns Natick Labs Research Center for Soldiers Development enligt Future Warrior Concept, som tillhandahåller ett fullt integrerat system för soldaten, som omfattar sex huvudsakliga undersystem. NSRDEC (MIT's ISN - Soldier Nanotechnologies) och Soldier System Integration Lab (SSIL) arbetar också med dessa program. Det slutliga målet med SSIL är att utveckla vad SSIL kallar en kampsport från 2000 -talet. Som kombinerar högteknologiska förmågor med låg vikt.
Berkeley Robotics and Human Engineering Laboratory (BLEEX) har utvecklat en prototyp av ett självgående exoskelet, bestående av två antropomorfa drivna ben, ett framdrivningssystem och en ryggsäckstyp på vilken olika laster. Exoskeleton gör det möjligt för användaren - eller "piloten" - att bära extremt tunga laster samtidigt som det underlättar att gå och springa upp och nerför lutningar under hela normala resor utan användning av fysisk kraft från operatören.
Raytheon Sarcos -initiativet pågår vid Raytheon -fabriken i Salt Lake City. Det representerar ett mer ambitiöst arbete för att utveckla ett soldats exoskelet, vilket Raytheon hävdar är i huvudsak en bärbar robot som förbättrar bärarens styrka, uthållighet och rörlighet. XOS-exoskeletet, som går tillbaka till det ursprungliga experimentella systemet som utvecklats av Sarcos, tillåter för närvarande piloten att lyfta laster på upp till 200 pund och utföra ansträngande uppgifter som att klättra trappor och lutningar utan trötthet, men är nu hydrauliskt driven. Kräver en stationär yttre energikälla för sig själv. Lockheed Martins HULC -exoskelet -program introduceras också, vilket också är utformat för att bära 200 kilo last när som helst och i vilken terräng som helst, och är utformat för att vara helt hydrauliskt och inte kräver någon extern strömkälla. HULC -systemet innehåller en inbyggd mikroprocessor ansluten till sensorgränssnitt, vilket gör att exoskeletet kan känna av pilotens avsikt och röra sig i samband med det. HULC -systemet är mycket modulärt, vilket möjliggör ett snabbt och effektivt fältbyte av huvudkomponenter och är energieffektivt utformat för att möjliggöra batteridrift under långa uppdrag. HULC är dock, precis som exoskeleton från BLEEX, mer tänkt som ett system för att bära last, snarare än att ersätta en soldats naturliga fysiska förmågor. För närvarande utvecklar HAL (Hybrid Assistive Limb) av det japanska företaget Cyberdyne i Ibaraki, det är ett övergripande kraftfullt system som är utformat för att öka en persons fysiska styrka från två till tio gånger. Trots utseendet av "Iron Man" är dess anpassningsförmåga till framtida militära uppgifter fortfarande ifrågasatt.
Ytterligare åtgärder
Sammanfattningsvis kan en viktig uppgift för SZB i stort definieras som att minska sårbarheten för fientliga handlingar, särskilt ballistiska attacker, för vilka många, om inte alla traditionella material, för närvarande inte ger tillräckliga nivåer av truppskydd.
Combat lär ofta befälhavare hårda lektioner som tidigare tyckts vara uppenbara. En av de svåraste lärdomarna i strid idag är otillräcklig pansarskydd mot improviserade hot, som inkluderar självmordsbilsattacker mot militära och civila mål och IED -attacker mot transport- och teaterpersonal. Gamla vanor, särskilt militära vanor, dör särskilt hårt. Men historiskt sett tenderar dessa vanor att försvinna under stridstrycket, till exempel franskt kavalleri mot engelska bågar under hundraårskriget, eller otillräckliga sovjetiska pansarfordon till attacker från precisionsstyrd ammunition och mer avancerade MBT under Gulfen Krig.
Att svara på utmaningar snabbt och med lämpliga motåtgärder är nyckeln till militär framgång och säkerhetsstabilitet. Så om de tas på allvar när det gäller truppskydd och är en stor försvarsfråga i denna omvandlingstid av maktomstrukturering, bör strukturskydd och SZB som använder denna teknik bli en försvarsupphandling och FoU -prioritet för alla militära ledare. Dagens asymmetriska hot mot militär och civil infrastruktur, liksom asymmetrisk strid i regionala stridsoperationer, påverkar försvarspolitisk utveckling och systemdesign och upphandling globalt. Detta är som det ska vara i en förutsägbar framtid.
Sådana bepansrade militära system betraktades huvudsakligen som komplement till andra prioriterade lösningar, och inte som en integrerad del av många och de flesta stridsystemen. Men allt förändras. Skydd och rustningssystem representerar stor potential och förbättrar möjligheterna i 2000 -talets verksamhet. Deras användning kommer att expandera och bli standarden för många, om inte de flesta, försvarssystem på alla nivåer.
