Moderne AFV'er, såsom M1117 ASV på billedet, er normalt beskyttet af hovedkonstruktionerne i stål og aluminium plus yderligere beskyttelseskomponenter lavet af forskellige legeringer, keramik, kompositter eller en kombination af disse.
For USA og dets strategiske partnere er behovet for forbedrede forsvars- og rustningskapaciteter for at opfylde nuværende og forventede taktiske forpligtelser klart. Den USA-ledede multinationale mission i Afghanistan, som stadig stræber efter sin logiske konklusion, vil drage fordel af de erfaringer, der er taget i Irak om missioner og krav til beskyttelse af sine tropper og strategisering for nye initiativer til udvikling af forsvarssystemer
Defense and Reservation System (SPB) (en anden betegnelse for strukturelt forsvar) er et strategisk værktøj, fordi det har en mærkbar effekt på kritiske systemer og ressourcer og også har en direkte indvirkning på jagerflyet. Dette gælder hovedsageligt asymmetriske driftsmiljøer, hvor trusler mod faste positioner og perimetsikkerhed samt afmonterede tropper og patruljekøretøjer er særligt akutte. Selvom disse engagementer udvikler sig hurtigt, kan tilstedeværelsen af elektroniske advarselssystemer kombineret med effektive defensive løsninger ofte give militæret en afgørende fordel, så de kan overleve, modangreb og dominere. Omvendt kan fraværet af en egnet eller effektiv infrastruktur til at forsvare deres styrker efterlade både kombattanter og ikke-kombattanter sårbare over for bagholdstaktikker, og dette er en af de centrale, omend ædruende erfaringer fra moderne operationer i regionale krigsteatre.
Vigtige aspekter
Strukturel rustning refererer til de typer strategiske materialer, der er modstandsdygtige over for ballistiske angreb, og som kan integreres i stationære, transportable eller mobile transportsystemer og personlige ballistiske beskyttelsesløsninger. Traditionelle materialer som stål og aluminium eller armeret beton samt avancerede materialer som nanomaterialer og keramiske kompositter kan bruges til fremstilling af SZB. Nogle eksempler på strukturelle rustningsapplikationer omfatter fremstilling af permanente og midlertidige strukturer, såsom vagttårne, tropper eller sikringsbiler, køretøjsbeskyttelsessystemer og personbeskyttelse af kæmpende. Sidstnævnte kan omfatte bærbare skjolde eller kontrolpostbeskyttelsessystemer og transportable pansrede kampstillinger.
Tre forsøg på at skabe et eksoskelet -koncept: projekter BLEEX, Raytheon SARCOS og Lockheed Martin HULC
Derfor kan beskyttelses- og reservationssystemer (SPB) være en stor hjælp til at øge taktisk og strategisk overlevelsesevne i kamp- og andre højrisikomiljøer. De er en nøglefaktor i programmer til beskyttelse af deres styrker. De er også grundlaget for at imødegå mange former for asymmetriske angreb, f.eks. Vejminer og RPG'er under missioner i bymiljøer og modoptræden. Da de kan fremstilles af lette kompositmaterialer og andre avancerede og eksotiske materialer, kan de også være nyttige inden for signaturhåndtering til beskyttede infrastrukturer, såsom at dække køretøjer med mere maskeringsmaterialer fra jordbaserede radarer. Faktisk kan vi sige, at anvendelserne af SZB er meget forskellige - det samme er de materialer, de kan laves fra.
Nogle af de materialer, som SZB er dannet fra, kan klassificeres som eksotiske og nye materialer, det vil sige dem, der har nye egenskaber ud over traditionelle materialers muligheder. For eksempel kan nanomaterialer, herunder nanorør og nanofibre, samt avancerede kompositmaterialer forbedre rustningsevnen. Strukturer i mistænkte ikke-kampområder, som tidligere blev anset for at have en lav grad af forsvar for kampangreb, er nu inkluderet i SZB-implementeringsplanerne. Forordningen om national forsvarsautorisation fra 2012 indeholder f.eks. Øgede sikkerhedsstandarder i militære byggeprojekter inden for militær konstruktion, oprettelse og modernisering af eksisterende infrastruktur i USA og NATO -lande. I byggeri i den private sektor stiger SOC -krav til nye byggeprojekter og renovering af eksisterende bygninger også på grund af sikkerhed, ergonomiske og miljømæssige hensyn, da strukturel beskyttelse også har evnen til at reducere støj og øge varmeisolering. Kravene til beskyttelse af kombattanter er imidlertid fortsat en af de største bekymringer for militære planlæggere.
United States Corps of Engineers (USACE) er ansvarlig for amerikanske regerings programmer til at bygge militær, civil og national sikkerhedsinfrastruktur både globalt og indenlandsk. Måske er det mest berømte projekt bygget af USACE, Pentagon, en påmindelse om betydningen af SIS -programmer og deres relevans for igangværende operationer og nationale sikkerheds- og troppebeskyttelsesmissioner. Byggeriet blev afsluttet i 1941, med en lille mængde metal brugt på grund af mangel på strategiske råvarer i krigstid, Pentagon blev bygget næsten udelukkende af armeret beton. I afslutningen af American Society of Civil Engineers 'undersøgelse af bygningens tilstand umiddelbart efter den 11. september blev det sagt, at elementer i det originale design og konstruktion af Pentagon bidrog til dets modstandsdygtighed under angrebet af jetflyet, de begrænset fysisk ødelæggelse og tab af liv. Designegenskaberne for integritet, redundans og energiabsorbering blev fremhævet i gruppens rapport. Den sagde, at sådanne elementer "i fremtiden bør indgå i design af bygninger og andre strukturer, hvor modstand mod progressiv ødelæggelse anses for meget vigtig."
Lignende, hvis ikke identiske egenskaber og krav gælder for faste og mobile statslige strukturer i ind- og udland, store som små, og bør omfatte sikkerhedsforbedringer såsom ballistisk angrebsmodstand som indbyggede strukturelle elementer til beskyttelse mod realistisk forventede trusler. Derfor er SZB'er af afgørende betydning på tværs af hele spektret af militær og civil indsats og vil sandsynligvis blive almindelige i fremtiden.
Tommelfingerregler for oprettelse af beskyttelse
Monolitiske systemer
Jo stærkere jo bedre vil "tilstrækkelig" styrke ødelægge projektilet
Jo hårdere jo bedre, "tilstrækkelig" sejhed modstår revner
Jo tykkere jo bedre
Jo hårdere jo bedre
En tyk plade er bedre end to tyndt lagplader
Jo mere hældning (mødevinkel) jo bedre
Multimaterialesystemer (hybrid)
Fastere er ikke altid bedre, men en hård finer er normalt til stede
Hårdt er ikke altid bedre, men en hård base er normalt til stede
Tykkere er ikke altid bedre
Hardere er ikke altid bedre
To tynde tallerkener kan være bedre end en tyk
Flere hældninger er ikke altid bedre
Adaptive fordele
Traditionelle rustningsmaterialer har vist begrænsninger over for nye sikkerhedsudfordringer, mens avancerede materialer, herunder kompositter og nanomaterialer, har vist betydelige fordele i forhold til ældre systemer, hvilket øger soldatens overlevelsesevne, selv under ekstreme forhold.
Manglerne ved eksisterende forsvarssystemer kan måske være en af arven fra den kolde krig. Den tids militære doktriner fokuserede ikke på militære operationer i bebyggede områder (engelsk udtryk MOBA - mobilitetsoperationer for bebyggede områder) eller militære operationer i byforhold (engelsk udtryk MOUT - Military Operations in Urban Terrain). På samme måde var de doktriner, der opstod efter Golfkrigen, baseret på anvendelige højteknologiske, højpræcise kapaciteter i chok- og ærefrygtsscenarier med en begrænset tidsramme. Dette skete naturligvis ikke i Irak, hvor højteknologiske offensive systemer og taktikker var af primær betydning i de tidlige stadier af konflikten, og behovet for at opretholde det operationelle tempo over en lang periode blev kritisk.
SZB'er giver fordele til kræfter, der er involveret i langsigtede operationer på teater- eller regionalt niveau, herunder dem, der forekommer i forbindelse med MOUT-kampagner. Mange af disse fordele, for eksempel ved beskyttelse af våben og værdifulde genstande i nærvær af høj risiko, er indlysende, nogle andre er mindre indlysende. Disse kan omfatte miljømæssige og ergonomiske sikkerhedsspørgsmål og hærdning, forsegling og beskyttelse af kampelektronik og anden kritisk informationsinfrastruktur mod potentielt skadelige asymmetriske påvirkninger. Imidlertid vil SZB som et sæt teknologier også have en bredere betydning end endda dem, der løber gennem hele forsvarsteknologiområdet. Dette skyldes det faktum, at strukturel rustning er en fælles teknologisektor for alle grene af militæret, som påvirker andre forsvarsprogrammer og kategorier af militært udstyr, opgaver og nationale sikkerhedsapplikationer.
Ovenstående kan udvides. SZB bør indgå i kravene til beskyttelse af nukleare og strategiske faciliteter (på grund af dets egnethed til stationære, halv- og fuldt mobile systemer under alle kampforhold), de militære og civile sektorer i ikke-stridende bebyggede områder (fordi bygninger vil drage fordel af sikkerhedsforanstaltninger og nye byggemetoder, der øger modstandsdygtigheden over for terrorisme og naturkatastrofer som orkaner og jordskælv), modernisering og initiativer til at transformere tropper, bekæmpe elektronik og databehandling (på grund af dets evne til at forbedre beskyttelsen af elektronisk infrastruktur) og kampkøretøjer (på grund af deres evne til at skabe pålidelig ballistisk beskyttelse for mobilt personale).
Struktur af et typisk sandwichpanel af gennemsigtig rustning
Glasstrukturen, der bruges af de fleste skudsikre glasproducenter: først glas som det ydre lag, flere lag glas og polyvinylbutyral i midten, derefter polyurethan og til sidst polycarbonat. Fordelen ved denne metode ligger i polycarbonats evne til at ekspandere og "fange" snavs dannet af de hårdere glasoverflader. Denne udvidelse er mulig over to tommer.
NWB'er er også tilpasset budgetreforminitiativer. Dette skyldes, at nogle applikationer på dette teknologiområde muliggør modernisering og renovering af eksisterende faciliteter og systemer til lave omkostninger og oprettelse af en helt ny infrastruktur, hvilket igen giver mulighed for fordelene ved et stabilt budget for andre komponenter i overordnede moderniseringsprogrammer og initiativer. F.eks. Afsatte det amerikanske forsvarsministeriums budget for 2010 1,4 milliarder dollar til militære udviklingsprogrammer, 15,2 milliarder dollar til troppebeskyttelsesinitiativer (den største enkeltanmodning efter militær efterretningsudgifter) og 1,5 milliarder dollar til bekæmpelse af IED'er (improviserede eksplosive anordninger). SPB'er kan forbedre omkostningseffektiviteten i disse forsvarssektorer. Derfor er det en teknologi med potentielt store betalinger til udvikling af programmer for national og international sikkerhed og bekæmpelse af terrorisme, såsom ambassader og andre langsigtede ingeniørprojekter, for at beskytte VIP'er og beskytte personale, der er involveret i kritiske situationer.
Andre fordele ved at vedtage SZB'er og integrere dem i udviklingen af militære programmer inkluderer, at selve materialerne og de avancerede fremstillingsmetoder og efterfølgende forarbejdning og forfining deler en fælles grundlæggende platform for udvikling inden for eksotiske og avancerede materialer, herunder nanomaterialer. De kan indlejres i SZB for at give yderligere funktioner, såsom en integreret sensormatrix og biometri, som selv bliver en del af selve beskyttelsessystemet. En række globale initiativer er i gang for at udvikle strukturel beskyttelse, fremstilling og design og brug af SSS, som bruger deres unikke sæt egenskaber til brug i en række forskellige applikationer.
Piezoelektriske komponenter fra Ceramtec
I USA udvikles materialer til SZB og relaterede processer i centre og tjenester fra forsvarsministeriet og den private sektor. Blandt de vigtigste centre for igangværende F&U er det værd at bemærke det militære forskningslaboratorium ARL, hvis afdeling for våben- og materialeforskning beskæftiger sig med beskyttelsesinitiativer i programmer til en lovende lastbil, våbensystem og fremtidigt køretøj. University of Delaware Center for Composite Materials udfører også DOD-finansieret forskning om avancerede afskærmningsmaterialer, og andre SZB-udviklingscentre vil blive fremhævet.
Avancerede nanomaterialer
Strukturel beskyttelse kan udføres af en række forskellige materialer ved hjælp af et udvidet udvalg af avanceret design, fremstilling og formningsteknikker. Tempoet for materialeudvikling er en af de hurtigste inden for forsvarsteknologi og anvendt videnskab, drevet af strategiske udfordringer. Dette gælder for opdagelsen af nye materialer samt for løbende at forbedre brugen af eksisterende forsvarsværdige produkter, der er egnede til transformationsudvikling i forsvaret af deres styrker.
Nanomaterialer har fundet udbredt anvendelse i udviklingsprogrammer i denne applikationssektor, og mange revolutionerende fremstillingsprocesser er under udvikling eller er gået i industriel produktion. I spidsen for avanceret materialeudvikling er grafen, der først blev opdaget i 2004, en grafithomolog, hvis usædvanlige egenskaber gør det lovende for en række applikationer, herunder mulig brug af strukturel beskyttelse. Grafen er et ark af grafit, der kun er et atom tykt, hvilket gør det til det tyndeste materiale, der er opdaget til dato. På grund af det faktum, at det er omkring to hundrede gange stærkere end stål, er grafen også et af de mest holdbare materialer, der nogensinde er skabt i laboratoriet. Grafen har også usædvanlige elektriske ledningsevneegenskaber, som indvarsler revolutionerende applikationer i halvledermikroprocessorer. Dette gør grafen til et materiale med stort potentiale inden for flere vigtige teknologiske områder. Selvom alt dette er lovende, forbliver brugen af grafen til udvikling af militære programmer stadig i fremtiden på grund af mangel på anvendt forskning på dette helt nye materiale, vanskelighederne ved at producere i industrielle mængder og samtidig opretholde en høj rentabilitet.(For "avancerede forsøg med todimensionalt materiale - grafen" blev A. K. Geim og K. S. Novoselov tildelt Nobelprisen i fysik for 2010).
M2 / M3 BRADLEY BMP bruger 7039-T64 (øvre halvdel) og 5083-H131 (nederste halvdel) rustning i aluminiumlegering. Kampoplevelse i Irak førte imidlertid til øget beskyttelse på grund af et ekstra lag rustning lavet af flerlagsstål plus elementer af passiv (kompositorisk) og reaktiv rustning, som vi ser på billedet.
Kulstofnanorør (CNT'er) er imidlertid meget bedre kendt inden for forsknings- og udviklingsinitiativer og har allerede fundet mange praktiske anvendelser, ikke kun på det militære område, men også inden for national sikkerhed og retshåndhævelse. Avancerede rustningsmaterialer fra lange carbon -nanorør kan fremstilles i forskellige former og strukturer, herunder ark, fibre, plader og støbte former. De sidste "nano-forbedrede" materialer er lette, men ekstremt holdbare, og deres elektrotermiske egenskaber kan ændres under fremstillingsprocessen. Ved fremstilling af sammensatte strukturer giver CNT-baseret rustning en fleksibel, letvægts løsning, der giver overlegen beskyttelse mod ballistiske angreb på køretøjer og anden fast eller mobil kampinfrastruktur. I henhold til den eksisterende kontrakt med Natick Labs -laboratoriet har Nanocomp Technologies udviklet sammensatte paneler baseret på CNT kun få millimeter tykke til personlig beskyttelse af personale, de stopper en 9 mm kugle på tæt hold.
Skade ved stansning af et kompositmateriale
Kompositmaterialer
Lidt som metallegeringer adskiller kompositmaterialer sig i det væsentlige ved, at de er uopløselige i hinanden og kan dannes ud fra de bestanddele, der er forskellige fra elementer eller blanding af metalfaser. Ligesom legeringer kan kompositter imidlertid dannes af to eller flere komponenter, som kan variere betydeligt i form eller struktur. Kompositmaterialer kan fremstilles i henhold til en lang række processer. Disse omfatter nye bindningsteknikker såsom laminering, sandwich, sintring, partikelsprøjtestøbning, fibervævning og nanoproduktionsteknikker såsom mikrokomprimering. Når de fremstilles som ballistiske beskyttelsessystemer, klassificeres de som sammensatte strukturelle rustninger (CSA) og danner en række nye materialer såsom metalintermetalliske laminater (MIL) og keramiske matrixkompositter (CMC).
Ballistiske kompositter fremstilles typisk som honeycomb -strukturer og laminater af tyktvæggede komposit-, gummi- og keramiske lag, der kombineres for at give en optimal balance mellem struktur og ballistisk ydeevne med minimal vægt. Blandt disse laminater er uigennemsigtige, gennemskinnelige og gennemsigtige rustningskompositter, der bruges som en eksplosionssikker glaserstatning til køretøjer. Epoxy -glasfiber- og glasfiberkompositter giver fremragende beskyttelse til køretøjer i kampområder, hvor risikoen for IED -angreb er meget høj. Aluminiumskum med lukkede celler CCAF (Closed-Cell Aluminium Foam) har en lav vægt kombineret med høj styrke, stivhed, absorberer energi godt, dets fremstillingsegenskaber kan være forskellige på grund af strukturen i mikrostrukturen, der danner dem. Når det er ballistisk, udviser CCAF betydelig ikke-lineær deformation og spændingsbølgedæmpning. Komposit rustningspaneler indeholdende CCAF kan modstå påvirkningen af 20 mm fragmenteringsskaller, ifølge oplysninger fra det amerikanske laboratorium ARL.
Ballistiske kompositter i denne kategori er velegnede til køretøjseksplosionsbeskyttelse, såsom ballistisk afskærmning til MRAP -køretøjer indsat i bykampmiljøer. De kan også bruges på andre områder, såsom kanontønder. De fremstilles ofte i form af dækplader eller paneler, som installeres inden for og uden for beskyttede maskiner som gulvplader, spalteskærme og foringer. Keramiske kompositter kan fremstilles i form af strukturelle rustninger med gode anti-eksplosions- og fragmenteringsegenskaber (mange sekundære fragmenter og snavs). Dette gør keramiske kompositter velegnede til strukturelle panseranvendelser, især til MRAP og andre små og mellemstore kampkøretøjer, hvis design burde være et kompromis i betragtning af vægtbegrænsningerne på grund af det faktum, at tung rustning har en negativ effekt på køretøjets mobilitet. Imidlertid er større køretøjer, herunder taktiske lastbiler og pansrede køretøjer (f.eks. Rhino Runner -panserbussen) bedre kandidater til integration med standardmetallpansrede løsninger.
Når de indgår i avancerede kompositter af nanomaterialer, kan de resulterende nanokompositter give yderligere ydelsesniveauer eller beskyttelse over uarmerede materialer eller de samme niveauer, mens massen reduceres. Polymerer og monomerer, herunder plastpolymerer, kan også fremstilles til brug som avancerede kompositmaterialer til strukturelle beskyttelsesapplikationer. Et kendetegn ved nanopolymerer implanteret med nanopartikler - at bølgelængden er mindre end bølgelængden for synligt lys (ca. 400 nanometer) - tyder på, at de færdige materialer kan være transparente. Flere typer af sådanne polymeriserede strategiske materialer er blevet fremstillet med lignende egenskaber. Disse egenskaber er naturligvis strategisk værdifulde ved ændring eller udskiftning af traditionelt skudsikkert glas i kamp- og sikkerhedskøretøjer.
SmartArmour er et flerlags, multifunktionelt reservationssystem fremstillet af SmartNano Materials of Piano, kan leveres gennemsigtigt eller uigennemsigtigt i forhold til slutbrugerens specifikationer, det kan modstå rustningspenningskugler, blastbølge, skalfragmenter og detonation ved IED'er. Vitreloy zirconium og beryllium metalglas fremstilles imidlertid også med lignende egenskaber af Amorphous Technologies International. ARL's RDECOM R&D Center har udviklet en flydende rustning til ballistisk beskyttelse baseret på en forskydningsfortykende væske af faste silica -nanopartikler suspenderet i polyethylenglycol; det er blevet testet med succes på kropspanser med Kevlar.
Enhedsbehandling er mætningen af strukturelle pansermaterialer med nanostrukturer, der kan kombinere højtydende halvlederprocessorer til rustningselementer. Sådanne "smarte materialer" kan bygges ind i pansrede vægge, et eksempel på brugen er piezoelektrisk. Disse er naturlige materialer, der udsender elektriske impulser, når de rystes, deformeres eller komprimeres. Piezoelektriske apparater, der tidligere blev brugt kommercielt i drejetallerkenåle, kan indlejres i rustningskonstruktioner, f.eks. Paneler, modulelementer og installeres i bærende vægge i form af termiske, vibrations- og stødsensorer.
I et projekt finansieret af det amerikanske energiministerium og udført af Berkeley-laboratoriet ved University of California udvikles state-of-the-art piezoelektriske materialer baseret på piezoelektriske materialer med en perovskitkrystalstruktur. Accellent Technologies, et Minneapolis-baseret forsvarsfirma med speciale i strukturel overvågning, har imidlertid udviklet en hardware- og softwarepakke kaldet SMART Layer, der kombinerer sensorer til strukturelle komponenter såsom paneler og vægge. Virksomhedens system bruger indlejrede multisensorer, der bruger mikroprocessorbaserede termiske, træk- og fiberoptiske sensorer til at registrere ændringer i integriteten af observerede strukturer ved hjælp af en proprietær aktiv scanningsmetode. Diaform Armor Solutions, en division af Ceradyne Inc., har skabt lette strukturelle rustningsløsninger ved hjælp af termoplastiske kompositter til hurtigt at fremstille tredimensionelle strukturformer, der kan danne modulære elementer i forstærkede konstruktionssamlinger.
Skudsikker Protech sikkerhedsmodul
IBD Deisenroth Advanced Multi-Layer Armor Concept
Modulære designelementer, der opfylder standarderne for ballistisk rustningsmatrix (BAM), bruges også meget i nye designs, tilføjelser og ændringer af eksisterende strukturer, hvor de vigtigste egenskaber er øget sikkerhed og modstand mod ballistiske angreb. BAM-specifikationen, patenteret af Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, beskriver pansrede strukturelementer i flere lag, såsom vægge, lofter og gulve, sammensat af lag af hårde plader af aramidfiber og hærdet værktøjsstål (f.eks. Thermasteel, fremstillet af Thermasteel Corporation) eller hærdet stålnet. BAM-specifikationer inkluderer BAM-1, BAM-1A og BAM-8; hver beskriver stigende niveauer af strukturel beskyttelse. Zagros Construction har udviklet sit vægsystem, ThermalBlast, som virksomheden siger er yderst modstandsdygtigt over for ballistiske angreb og kraftindfald. Den anvender det patenterede BAM-8-system, der består af en beskyttende, letvægts skudsikker indervæg (eller BAM Inner Matrix), delvist sammensat af ballistiske Kevlar, som også kan inkorporeres i lofter og gulve og andre ThermaSteel-paneler. Virksomheden anbefaler sit ThermalBlast -system til ambassader, regeringer og posthuse, militære installationer, ammunitionsdepoter og andre kritiske faciliteter. US Bullet-proofing fremstiller sit sortiment af skudsikre stålpaneler som en enkelt ballistisk pladeløsning, som virksomheden vurderer at opfylde NIJ Armor Level IV.
SZB-materialer bruges også i nogle offensive systemer, såsom foringer af missilsiloer og affyringsrør og containere, der bæres på mobile anti-missilaffyringsramper, som kræver god termisk slid- og kinetisk stødmodstandskarakteristik. HyperShield-systemet, der er udviklet af det amerikanske firma V-System Composites, der anvender integrerede rustningsfliser og avancerede kompositstrukturer, er en billig, let skudsikker bookingløsning og har et NIJ niveau III-beskyttelsesniveau for missilforsvar, som også omfatter transportkøretøjer og ballistiske krav til fly. Et nedgravet atomsprænghoved, såsom den amerikanske B-61, kan også bruge strukturelle pansermaterialer, mens atomvåben, der er beregnet til detonation på jorden i den såkaldte "tæppebombning", såsom den amerikanske B-53-bombe, også vil kræve pansring fra ammunitionskroppen. fra stødbelastninger.
Frontier Performance Polymers har med støtte fra Army Center Natick med succes udviklet banebrydende polymerteknologi og en innovativ fremstillingsmetode til let, gennemsigtig rustning for at beskytte øjne og ansigt. Dette materiale med en basisvægt på 0,16 kg / cm2 har de samme ballistiske egenskaber som de aramid / fenoliske materialer, der bruges i militære hjelme, men koster 10 gange mindre
Traditionelle materialer
Imidlertid er traditionelle materialer, der anvendes til fremstilling af beskyttelsesstrukturer, såsom ulegeret stål og armeret beton, på ingen måde materialer fra fortiden. Metallegeringer er især de foretrukne materialer på grund af deres dokumenterede afskærmningsegenskaber og eksisterende produktionsfaciliteter til deres produktions- og forsvarsapplikationer. Disse såkaldte "hårde" pansrede løsninger gælder ikke kun for ballistiske stål og strategiske legeringer, men også for avancerede kompositmaterialer med gode ballistiske egenskaber. Dette gælder også typer rustninger fremstillet af eller forstærket med fiber eller tætvævet net. Som et strukturelt pansret materiale har beton de ønskede egenskaber og bliver fortsat meget udbredt, mens det har en lav fremstillingsomkostning.
US Marine Corps LAV 8x8 modtager yderligere sammensatte rustningselementer over sit aluminiumslegeringsskrog som en del af et igangværende moderniseringsprogram.
Pansret materiale fra AMAP-S IBD Deisenroth tjener en vigtig støttefunktion til at reducere køretøjets termiske signatur
Ekspeditionskampvogn EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) fra Marine Corps er det første pansrede kampvogn, der brugte rustning 2518-787, en legering af aluminium, kobber, mangan. Selvom denne legering er hård og har gode ballistiske egenskaber, har den en dårlig ballistisk sejhed i konventionelle stødsvejsninger. Dette tvang producenten til at udelukke stødsvejsning og hovedfiletsvejsning fra konstruktionen for at øge slagfastheden, pladen er nu mekanisk fastgjort. I sidste ende førte mange problemer med dette program til lukning af dette lovende projekt.
Legeringer er nogle af de hårdeste materialer, hvorfra strukturelle rustninger kan laves. Legeringer er en kombination af to eller flere kemiske elementer - metaller (eller metalliske og ikke -metalliske elementer), der normalt "smeltes" sammen eller opløses i hinanden under smelteprocessen. Resultatet er et materiale med bedre ydeevne end hver komponent individuelt. Titanium og titanlegeringer er almindelige strukturelle rustningselementer. Deres anvendelse omfatter "traumatiske" plader i personlige bookingsystemer, som giver en høj grad af beskyttelse til yderst sårbare områder af kroppen. Beryllium-aluminiumlegering har også vist sig at være vellykket i mange tilfælde. Den særlige styrke og stivhed af denne legering overgår de i konventionelle titaniumlegeringer, hvilket resulterer i lavere strukturel vægt og forbedret ydeevne. Panserstål er også strategiske materialer, der er velegnede til strukturelle rustninger.
En række såkaldte "superlegeringer" eller "højtydende legeringer" er også blevet produceret kommercielt under varemærkerne. Blandt dem er Hastelloy -legeringen med høj styrke, hvis hovedkomponent er et overgangsmetal - nikkel; Kovar, en kobolt-nikkellegering værdsat for sin fremragende termiske ekspansionskoefficient; nikkel-kobber-jernlegering Monel; og Inconel nikkel-chrom legering.
Laserhærdning er en af behandlingsprocesserne, der forbedrer de funktionelle egenskaber ved uædle metaller og legeringer. Der er andre former for ejendomsforbedringer, herunder mikrokomprimering, en behandlingsproces, der bruger en fokuseret ionstråle -teknik til at mætte avancerede materialer med understrukturer for ekstra styrke og holdbarhed. Superplastisk formning bruges også, hvilket resulterer i metal- og keramikprodukter med ekstremt høj trækstyrke.
Det amerikanske energiministeriums NETL (National Energy Technology Laboratory) laboratorium modtog en opgave fra Tank-Automotive and Armaments Command (TACOM) og ARL Military Research Laboratory om at gennemføre et program til at udvikle en rustningsplade af støbt stål til amerikanske militære køretøjer, herunder BRADLEY BMP. På den udviklede NETL-TACOM-Lanoxide Corp og DARPA i fællesskab en støbt luge, og en bivirkning af programmet var modtagelsen af patch-rustning. Senere under programmet blev der udviklet en rustning af titanium (ved hjælp af luftlegeringen Ti-6Al-4V) til M-1A1 ABRAMS MBT-lugen i samarbejde med TACOM og hovedentreprenøren General Dynamics. For nylig har NETL udviklet AFV-rustning med høj styrke ved hjælp af sintrede titanpulverlegeringer for at øge styrken af det endelige materiale. Pansermaterialerne fremstillet af siliciuminfiltration (SiSiC) og sintret siliciumcarbid (SSiC) er produkter fra CeramTec i Nordamerika fra New Jersey, den amerikanske division i det tyske firma CeramTec AG. Disse materialer viser god kemisk termisk stabilitet og høj modstandsdygtighed over for tribologisk belastning (tribologi er en videnskabelig disciplin, der studerer friktion og slid af maskinkomponenter og mekanismer i nærvær af smøremidler).
Ohio-baserede AT&F Advanced Metals of Orville er et privatejet selskab, der har specialiseret sig i fremstilling og forarbejdning af holdbare metaller og legeringer, herunder titanium, zirkonium, niob, nikkellegeringer og duplex rustfrit stål, der leverer civil- og forsvarskunder. Endnu mere specifik er Steel Solutions og Nuclear divisionen i dette selskab. Det producerer også materialer til SZB baseret på højstyrke lavlegeret stål, kulstofstål, stålbaserede legeringer. Virksomheden beskæftiger sig også med strukturel rustning af nukleare anlæg, herunder reaktorinterne og containere til atomaffald.
Andre programmer
Andre SZB -programmer udføres på tværs af hele spektret af indsatte styrker og en lang række globale militære operationer. Deres umiddelbare krav og udfordringer er direkte relateret til den nuværende og fremtidige beskyttelse af deres kommunikationskræfter, da disse anvendelsesområder omfatter ballistisk beskyttelse af køretøjer, soldat som systemmoderniseringsarbejde og bidrager til overlevelse af militær infrastruktur mod de forskellige asymmetriske trusler almindeligt forekommende i regionale fredsbevarende operationer.
Avanceret pansring af køretøjer, militære og offentlige installationer og militærpersonale på frontlinjerne og bagpå vil kun drage fordel af tilgængeligheden af indsatte kapaciteter. Selvom mange applikationer er forbedringer og opgraderinger af eksisterende kapaciteter og systemer som sådan, såsom nye typer ekstra rustninger til kampkøretøjer til beskyttelse mod IED'er, er andre innovative og fremtidige generationers systemer.
Det tyske firma IBD Deisenroth Engineering AG fremstiller AMAP High-tech Survivability Enhancement System. Det er en række strukturelle rustningsløsninger, der bruger flere fremstillingsmetoder og avancerede materialer, herunder legeringer og kompositter med høj styrke. Blandt dem er AMAP-IED, som kombinerer keramisk rustning og anti-fragmentering foringsteknologi, og som kan leveres som modulelementer, og som er designet til at øge beskyttelsen af militære køretøjer. IBD kalder AMAP-IED et næste generations beskyttelsessystem og klassificerer det som beskyttelse mod fragmenter af artilleri-skaller op til 155 mm kaliber, samt vejminer og IED'er. AMAP-T er en gennemsigtig rustning fremstillet af keramisk glas, som virksomheden beskriver som overlegen gennemsigtighed og ekstrem holdbarhed, der opfylder STANAG niveau 1 til 4.
Køretøjsbeskyttelse leveres af AMAP-R og AMAP-ADS, som er våbenoptimerede materialer, førstnævnte fremstillet af ultralette kompositmaterialer, der er velegnede til køretøjs tagpanser. Den mest interessante rustningsløsning er AMAP-S. Optimeret til ballistisk beskyttelse og signaturstyring, det reducerer signaturen af militære køretøjer, når de scannes af rekognosceringssensorer i de synlige, infrarøde, radar- og akustiske spektre. Disse materialer kan bruges som et supplement til eksisterende maskinkroppe, det vil sige, at de kan installeres på nye modeller eller maskiner, der allerede er i drift.
Accellent SMART Layer Sensor Tapes Prøver
BAE-divisionen i det amerikanske selskab ProTech tilbyder en række strukturelle rustningsløsninger, der omfatter flere typer skudsikre hegn og pansrede kampstillinger, herunder pansrede kabiner og vagttårne, mobile sikkerhedshegn og køretøjsmonterede beskyttelsessystemer til soldater i tårnetypen. Stationære løsninger til strukturelle rustninger i dette firma er repræsenteret af en række præfabrikerede pansrede kampstillinger AFPS (pansrede kampstillinger), som er i stand til at beskytte mod kugler af kaliber 9 mm - 12,7 mm. Andre AFPS -løsninger fra ProTech inkluderer transportable pansrede strukturer, der er optimeret til omkreds- og kontrolpostsikkerhed, vital aktivbeskyttelse, vagthussikkerhed og grænsekontrolpunkter.
ProTech producerer også modulære systemer, der kan designes i henhold til slutbrugerens specifikationer. Lignende systemer, der er baseret på transportable pansrede containere fremstillet af EADS, er blevet udviklet i samarbejde med KMW i henhold til en kontrakt med det tyske forbundsforsvar. Et pansret containersystem kaldet TransProtec, som kan rumme 18 personer, inklusive udstyr, er optimeret til at beskytte jordstyrker mod IED -angreb, snigskytterild, granater, miner og masseødelæggelsesvåben og er i øjeblikket i tjeneste med den danske og tyske hær, i sidstnævnte kaldes systemet MuConPers (universal container til transport af mennesker).
Plasan North America, en division af Israels Plasan Sasa, har også udviklet strukturelle rustningsløsninger under en kontrakt på flere millioner dollars med det amerikanske forsvarsministerium om beskyttelse af nye MRAP-køretøjer. Ifølge kontrakten er Plasan hovedentreprenør i det fælles produktionsprogram med BAE Systems som underleverandør til levering af reservationssystemer til Oshkosh M-ATV-maskiner, hvoraf de fleste arbejder i Afghanistan under en kontrakt med TACOM-kommandoen fra den amerikanske hær. Plasan er verdens førende inden for design af komplementære pansersystemer og under-blast-beskyttelsessystemer til beskyttelse af taktiske køretøjer i militære og civile områder.
Avancerede soldatbeskyttelsessystemer falder inden for området strukturelle beskyttelsesapplikationer og omfatter mekanisk drevne eksoskeletoner. De lover at få en betydelig indvirkning på landkampoperationer, hvis sådanne systemer når deres fulde potentiale. Flere store DOD- og private sektors teknologiudviklingsprograminitiativer er i øjeblikket åbne i USA. Et af disse programmer udføres af den amerikanske hærs Natick Labs Research Center for Soldiers Development i henhold til Future Warrior Concept, som giver et fuldt integreret system til soldaten, som omfatter seks hovedundersystemer. NSRDEC (MIT's ISN - Soldier Nanotechnologies) og Soldier System Integration Lab (SSIL) arbejder også på disse programmer. Det endelige mål med SSIL er at udvikle, hvad SSIL kalder en kampdragt fra det 21. århundrede. Som kombinerer højteknologiske kapaciteter med lav vægt.
Berkeley Robotics and Human Engineering Laboratory (BLEEX) har udviklet en prototype af et selvkørende eksoskelet, bestående af to antropomorfe drevne ben, et fremdrivningssystem og en ramme af rygsæk, som forskellige laster. Exoskeleton gør det muligt for brugeren - eller "piloten" - at bære ekstremt tunge belastninger, mens det letter at gå og løbe op og ned ad skråninger i hele normal kørsel uden brug af fysisk kraft fra operatøren.
Raytheon Sarcos -initiativet er i gang på Raytheon -fabrikken i Salt Lake City. Det repræsenterer mere ambitiøst arbejde med at udvikle en soldats eksoskelet, som Raytheon hævder er i det væsentlige en bærbar robot, der forbedrer bærerens styrke, udholdenhed og mobilitet. XOS-exoskeleton, der går tilbage til det originale eksperimentelle system udviklet af Sarcos, giver piloten i øjeblikket mulighed for at løfte belastninger på op til 200 kilo og udføre krævende opgaver som at klatre op ad trapper og skråninger uden træthed, men er nu hydraulisk drevet. Kræver en stationær ekstern energikilde for sig selv. Lockheed Martins HULC exoskeleton -program, der også er introduceret, er også designet til at bære 200 kilo belastninger når som helst og i ethvert terræn, og er designet til at være fuldt hydraulisk og ikke kræver en ekstern strømkilde. HULC -systemet inkluderer en indbygget mikroprocessor forbundet til sensorinterfaces, som gør det muligt for exoskeletet at fornemme pilotens hensigt og bevæge sig i forbindelse med det. HULC -systemet er yderst modulært, hvilket giver mulighed for hurtig og effektiv udskiftning af hovedkomponenter i marken og er energieffektiv i designet til at muliggøre batteridrift under længerevarende missioner. HULC er imidlertid ligesom eksoskeletet fra BLEEX opfattet mere som et system til at bære belastninger frem for at erstatte en soldats naturlige fysiske evner. I øjeblikket udvikler HAL (Hybrid Assistive Limb) af det japanske firma Cyberdyne of Ibaraki, det er et overordnet kraftfuldt system designet til at øge en persons fysiske styrke fra to til 10 gange. På trods af fremkomsten af "Iron Man" er dens tilpasningsevne til fremtidige militære opgaver stadig i tvivl.
Yderligere handlinger
Sammenfattende kan en vigtig opgave for SZB bredt defineres som at reducere sårbarheden over for fjendtlige handlinger, især ballistiske angreb, som mange, hvis ikke alle traditionelle materialer i øjeblikket ikke giver tilstrækkelige niveauer af troppebeskyttelse.
Combat lærer ofte kommandanter hårde lektioner, der tidligere har virket indlysende. En af de mest vanskelige kampe i dag er den utilstrækkelige rustningsbeskyttelse til improviserede trusler, som omfatter selvmordsbilangreb på militære og civile mål og IED -angreb på transport- og teaterpersonale. Gamle vaner, især militære vaner, dør især hårdt af. Men historisk set har disse vaner en tendens til at forsvinde under kampens pres, såsom fransk kavaleri versus engelske buer under hundredeårskrigen eller utilstrækkelige sovjetiske irakiske pansrede køretøjer til angreb fra præcisionsstyret ammunition og mere avancerede MBT'er under Golfen Krig.
At reagere hurtigt på udfordringer og med passende modforanstaltninger er nøglen til militær succes og sikkerhedsstabilitet. Så hvis de bliver taget alvorligt, når det kommer til troppebeskyttelse og er et stort forsvarsspørgsmål i denne transformerende æra med magtomlægning, så bør strukturbeskyttelse og SZB, der bruger denne teknologi, blive en forsvarsindkøb og F & U -prioritet for alle militære ledere. Dagens asymmetriske trusler mod militær og civil infrastruktur samt asymmetrisk kamp i regionale kampoperationer påvirker forsvarspolitisk udvikling og systemdesign og indkøb globalt. Dette er som det skal være i den forudsigelige fremtid.
Sådanne pansrede militære systemer blev hovedsageligt set som komplement til andre prioriterede løsninger og ikke som en integreret del af mange og de fleste kampsystemer. Men alt ændrer sig. Beskyttelses- og rustningssystemer repræsenterer et stort potentiale og forbedrer mulighederne i det 21. århundredes operationer. Deres brug vil udvide og blive standarden for mange, hvis ikke de fleste, forsvarssystemer på alle niveauer.
