军事评论

被动预订解决方案的创新

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英国Foxhound巡逻车的高水平保护是使用超级昂贵的复合材料为船员的保护舱提供的。 但并非所有用户都能够或不愿意维持异国装甲材料的高成本。



纳米技术为新奇特材料的应用提供了极具吸引力的前景,但事实证明,现代创新预订解决方案中的一些最重要的步骤实际上是由于将技术引入大规模生产,通常使用更传统的材料。

过去十年的生活现实已经使上个世纪90-s中期军事规划机构的假设变得如此程度,以至于冷战后出现的轻型空中装甲编队需求的快速增长现在似乎是一种纯粹的幻想。

在过去十年中严重困扰以色列军队的火箭和火箭推进式手榴弹导致了70 ton Namer BMP的发展,而美国军队在伊拉克和阿富汗的经验使他们考虑用类似大象的地面替换布拉德利BMP(战斗重量为33吨)的计划。地面战斗车,重量可达84吨。 装甲和保护系统构成了这个质量的重要组成部分,那么现代的,轻量级的奇迹材料对我们的承诺是什么?

因此,部分质量急剧增加的原因在于,根据定义,增强现有机器保护的唯一方法是安装装(发票)装甲。 在某种程度上,这也是由于物理定律和重型机器应对爆炸的能力。 但是,经济和价格问题会产生相当大的影响。

瑞士公司RUAG的代表说:“如果你想保护整个机器不受各种威胁的影响 - 你会看到动能,类似RPG的威胁和路边炸弹,也就是说,你必须应对爆炸和高速碎片 - 那么应该防范这些威胁集成到基础机器中。“

“在你回到绘图板并且说:”我对基本机器感到满意之前,你可以做很多事情,我基本上没有保护,但建设性地可以承受剧院当前需要的任何保护。 ”。 由于通用装甲的创新而大规模减少质量并不是一个好主意,并且,实现这样的解决方案,你根本就不会消除质量问题。“

然而,他补充说:“我们掌握了脉搏,我们与研究机构和大学合作,看看正在采取哪些步骤,如果我们看到应用程序,我们将是第一个与他们合作,与材料和要求交朋友” 。

事实上,研究和学术机构是肥沃的土壤。 12月2012,洛克希德马丁公司宣布与英格兰南部的萨里大学达成合作协议,使用该大学在其工厂开发的方法,这增加了铝和碳化硅陶瓷和复合背衬基地之间的粘合力。从而避免了传统轻陶瓷的缺点。 洛克希德·马丁公司的一份声明说,初步测试显示,复合装甲板“保持完整,有多次撞击”15,5-mm穿甲燃烧子弹。

与此同时,从许多机器上使用的铝制装甲,例如英国战士和广泛使用的M113系列装甲车,到目前制造的车辆的钢制装甲,例如Nexter VBCI(attule Blinde de Combat d'Infanterie - 装甲),这是一个非常明显的过渡。步兵战车)。

在过去十年中,由于现代生产技术,钢材变得更加困难,但复合材料仍然发挥着至关重要的作用,特别是在设计师和工程师希望节省质量的情况下。 此外,工程师可以混合芳纶纤维,陶瓷,石墨和其他材料,以使装甲的参数满足其性能要求。

但是,这通常会显着增加成本,而不是所有用户。

例如,在General Dynamics Force Protection Europe的Ocelot汽车(作为英国Foxhound轻型安全巡逻计划的一部分开发)中,在船员的受保护舱中使用了特殊的复合材料,这种材料提供了惊人的保护水平,但价格非常优惠。 确切的防护等级被分类,但被描述为一个整体,相当于重量超过23,5吨的Mastiff机器的保护等级,尽管Ocelot质量不到这个质量的三分之一。 具有这种特性的一台机器的成本估计约为1,3百万美元,而由于政府提供的设备的集成,影院机器标准的成本几乎增加了50%。

对于使用特殊材料少量制造的保护良好的汽车,这听起来并不太糟糕,但对于原本打算取代相当简单和便宜的Land Rover Snatch汽车的机器来说,它的价格非常昂贵。

美国陆军在联合战术机器JLTV(联合轻型战术车辆)上的程序往往大致相当于保护等级,但是更合理的价格是每件300000美元(尽管仍然很高)。 很明显,Force Protection正在关注替代供应商,以便将Ocelot项目机器的成本降低到接近这个数字的价值。


在轰击SidePRO-ATR模块后,喷射手榴弹的多次击打标记。 Polygon Oxenboden在瑞士


钢铁价值

在预算紧张的情况下,人们越来越了解操作钢壳机器的实用主义,因为依靠更加复杂的影院,威胁程度越来越高,依赖于更具特色的材料和主动防护系统的贴片。

即使在这种情况下,额外预订系统中的钢材也有其粉丝。 在过去的十年中,没有一个国防技术的专栏作家能够注意到格子装甲在防御RPG方面的巨大增长。 此外,在过去的三到四年中,我们看到编织系统的分布越来越多,例如来自AMSAFE的Tarian,与传统的铰接式格栅屏幕相比,提供了更容易,更简单和更灵活的保护,这可能会显着增加机器的尺寸,使其难以操纵。狭窄的街道。

然而,一些开发商仍然忠于钢铁解决方案。 例如,RUAG SidePRO-LASSO试图提供一种简单的解决方案,但保留了钢结构的优点。 公司发言人说:“如果你看一下复合材料的性能,它们的缺点与传统钢材相比太大了。 从使用寿命来看,您可以获得大约一年半到两年的复合材料限制,而钢材可以服务20多年并且工作得很好。 她有点容易受到外部条件的影响。 如果他们得到莫洛托夫鸡尾酒,复合材料会燃烧。 钢不变形,很少受低温影响......因此,我们从一开始就使用钢材。“

“对于动能和其他类型的威胁,我们也使用复合材料。 至于钢的质量,创造力的空间不是很大。 如果车辆确实存在质量限制,那么您应该查看钢材以外的其他选项。 您需要了解陶瓷,芳纶材料和各种可用材料。 RUAG没有大规模生产复合材料的能力,因此我们购买现成的产品是有道理的。“

“我们不能只购买的解决方案,我们自己制造。 例如,在屋顶保护系统中,使用橡胶,专门用于此,我们自己生产,但我们购买芳纶和玻璃纤维复合材料,然后将它们组合成一个单独的屋顶保护套件系统。

他补充说:“真正的纳米材料的外观将从根本上改变一切,然后你将能够创造自己的完美材料之路,而不是选择已有的材料。 但在进入大规模生产之前,我认为未来不会发生任何重大变化。“

扬克尔是低成本产品市场中钢铁装甲的另一个支持者。 她开始采用热成型技术 - 实际上是同时冲压和回火钢 - 以获得具有非常精确公差的高强度钢制铠装零件。 使用这种技术的Jankel的主要产品是装甲丰田200 Land Cruiser,但该公司还开发了全成型的J8 Jeep。 扬克尔的业务发展总监丹尼尔克罗斯比说:“我们放弃了常规案例并完全取代了盔甲。”

这个过程非常昂贵,因为需要特殊的工具来获得面板,但它在大规模生产中是有利可图的(在任何时候Jankel都有Land Cruiser 60车辆在生产中并且还保留库存以从仓库购买汽车)。 由于热成型技术非常精确,它可以用于制造大型复杂面板,从而减少了该车所需的零件数量。 例如,对于由Jankel改装的Land Cruiser装甲车,所有36面板都是必需的,与由更传统的装甲板制成的200面板相比,大幅减少。

克罗斯比解释说,这在保护方面提供了许多优势,不仅因为所用的钢种(标准钢种为500 Br)具有更好的防爆特性,而且因为面板数量较少。 也就是说,扬克尔可以创造出更具吸引力的最终产品,使身体更紧致,更耐用,更轻盈。

“该机器的侧壁由一个部件组成,”他补充说,“它提供了更好的防侧喷的保护,并且还消除了为分裂保护做出额外的搭接接头和折痕保护的需要,否则会增加制造时间并削弱设计。 精确的公差也意味着新的装甲板可以轻松安装,在重新组装汽车时可以节省更多的时间和金钱。“

虽然实质上扬克尔通过以相同的成本提供更高的保护来销售主要优势。 “目前,价格是一个严重的诱因。” 他承认,尽管热成型机器的军事用户通常具有高水平的系统和附加设备的集成,但“基础机器实际上被认为是大规模产品,因此追求一些昂贵的复合材料以便增加甚至略低的有效载荷这种机器很有意义,因为我们已经对可用的承载能力感到满意。“

Jankel在其他产品系列中使用复合材料,同时努力将单一产品中各种材料的特性与强粘合力结合起来。 “有纳米技术,在某些领域,运动正在开始,但目前通常最有效的是改善现有系统。”

“如果有人可以改进纤维并提出一些更好的东西,与使用经过全面测试和部署的现成产品相比,这将节省0,02千克,那么这应该是向前迈出的一大步,它是非常有价值的对于买方。 我们总是接到那些说他们拥有最新和最好的东西的人的电话,但是当我们仔细观察时,结果发现他们已经创造了一种在市场上几乎无法实现的工业解决方案。“

Plasan车辆设计部首席设计师Nir Kahn也持类似观点。 他说,“技术总体上已经到了一个问题不再可以做到的阶段,但商业上可用的是什么,以及最有效的做法是什么。”

在这里,对于许多工程师和开发人员来说,真正的创新发挥作用,他们寻求将大量的技术和材料引入大规模生产,以便“进一步”使用它们“民主化”。

被动预订解决方案的创新
Jankel的热成型方法在成本,强度和性能方面具有许多优势。 但由于初始成本较高,从商业角度来看,它仅对大规模生产机器具有竞争力。



碳纳米管被认为是装甲材料的巨大希望,它们能够传导热量和电力,因此可以将各种传感器和能量结构以非常薄的形式嵌入这些材料中。 展示纳米管的厚度,在照片中它在人发环上弯曲


新方法开始大规模生产。

波士顿公司Plasan US Defense Composite Structures(PLUS DCS)处于复合材料生产技术的最前沿,开发了一种接受术语“拉挤成型”的方法,Kan称之为“挤出(挤出挤出)的复合等效物”。 几乎任何从铝挤出(在压机上挤压)的形式都可以通过拉挤成型方法产生。 任何具有恒定横截面的形状都可以从任何类型的复合材料拉制而成 - 石墨,玻璃纤维,凯夫拉尔 - 您实际上可以将不同的纤维混合到相同的拉挤部件中。 至于装甲,其中一个优点是能够在单个连续过程中拉挤不同结构的复合材料层。 这个过程的巨大优势在于它可以抵消大部分生产成本。 零件价格的一个重要部分是材料成本,而不是技术工艺的成本。“

他说,尽管商业拉挤成型通常用于获得“远程操作车辆的托架式轴”的非常小的部件,但是,普拉坦技术特别适用于预订船舶,其中通常有大面积覆盖有平板的船舶。 “拉挤成型最常用于获得梁和杆以及类似几何形状的零件,但您可以拉制平板,就像使用平面冲压一样。 这种将多种材料组合在一起的能力使得它非常有效地用于复合材料的大规模生产,“另一个优点是该技术不需要大面积,这通常是高压釜所必需的。

另一家Plasan子公司是Tortech,这是与剑桥大学的合资企业。 他们希望找到一种大规模生产CNT(碳纳米管)碳氢化合物纳米管的方法,许多人称之为装甲材料的真正创新。 支持这一趋势的卡恩先生表示,“CNT本身的特性非常非常有前景,许多应用已经为它们发明了。 这些纤维比碳纤维更坚固,碳纤维已经相当耐用。“

此外,CNT具有导电性,这意味着它们可用于电池和智能材料的生产中。 “通过在当今的多层材料中嵌入CNT,您可以获得可以进行通信的材料。 你可以将轻型传感器构建成装甲材料。“ 他补充说,Tortech正在开发的新生产方法将使该公司在未来几年内创造出与直接碳纤维竞争价值的CNT。

目前CNT的主要制造商之一是新罕布什尔州的Nanocomp Technologies。 在美国国防部宣布这些材料对国防的重要性后,该公司(唯一一家)根据美国国防工业法案年度2010第三次审计,开始向该部门的机构提供基于CNT的纤维和板材。

6月,2012公司还与杜邦建立了战略合作伙伴关系,旨在将弹道防护系统用于CNT纳米管的良好拉伸强度和较低重量以及由于将它们“交织”成其他材料而具有的电气,热学和结构特征。 例如,当用于身体保护配置时,CNT可以集成到现有的编织材料中,连接内置电子设备,用作数据传输线,以及所有者的状态监视和加热系统。

公司发言人表示,Nanocomp的真正优势在于其生产大量CNT碳纳米管的能力。 “我们正在与合作伙伴共同开发并获得客户所需的技术准备水平,我们还需要能够提供所需数量的产品。 你需要一架直升机在你所在的建筑物周围飞行,然后你会对我们的生产规模有所了解。 这里没有任何纳米的暗示。 我们位于100000广场的建筑物内。 脚,其中三分之一目前从事生产。 在接下来的12月份,我们计划再扩建三分之一,在两到三年内,我们将占用整个建筑物进行生产。“

除了对保护系统特别感兴趣的CNT板材外,该公司还生产纤维结构。 电缆制造商使用它们来代替铜线,但它们也可以作为某些保护解决方案中的增强元件。 CNT也以带的形式生产,包裹电缆作为屏蔽材料。

物质进化

杜邦公司的合作伙伴Nanocomp是软保护材料领域最着名的品牌。 在开发了Kevlar之后,她已经成为公众意识中的名义术语,她并没有就此止步。 她对CNT技术产生了兴趣,并于7月份从BAE Systems收购了Tensylon高性能材料2012,旨在加强其在拉伸保护解决方案中的地位。 Tensylon生产超高分子量聚乙烯胶带,用于防弹衣,防护罩和机器面板中的弹道嵌件。 此次交易促进了该领域其他制造商的良性竞争以及非常真实的创新涌入。

材料的开发非常明显,开发人员不断修改和改进混合物,织物材料和纤维,以使其特性与提出的要求相匹配。 例如,在二月2013,在阿布扎比的IDEX展会上,TenCate Advanced Armor展示了一款新的Targa-Light CX防弹盾牌。 该防护罩经过NIJ IV级防护等级认证,其重量为17,2 kg TenCate,是市场上最轻的防护罩。

同样在2月2013,英国国防科学技术实验室DSTL启动了一个项目,为英国国防部搜索新的知识材料。 作为该项目的一部分,DSTL的材料与结构科学与技术中心正在寻找新的材料和机会,以创造可以对外部影响做出反应的微观和纳米材料,正如他们在这个组织中所说的那样“渴望革命而不是进化”。

特别感兴趣的领域包括显示和警告损坏的智能涂层,具有纺织线的智能织物和可以提供改进性能的自适应“变形”结构。

这似乎反映了卡恩对有前途的技术的看法。 “现在我们不想知道这个领域有什么可能,我们该怎么办? 当你开始逐个原子地收集材料并基本上得到你想要的东西时,就不再有任何界限了。“

“因此,从中长期来看,我肯定会看到只有在科幻电影中才能看到属性的材料,例如电影”终结者2“中的自组装机器人? 目前在科学物理学的基础上发现很少,可以说“这无法实现”。 真正的问题是它是否可以在市场上实现,是否有利可图?“
这尤其适用于装甲的生产,其中将已知的和甚至新的材料组合成层状结构仍然是混合装甲特征的非常有效的方式。 “在盔甲中,层层的形成仍然是一切的本质,”坎说。 “当射弹穿过材料时,你希望在初始撞击时发生一个事件,在内部移动时发生另一个事件,在后部发生事件的第三个模型。”

“虽然你可以创建单片材料(缺少一个更好的术语),当你移动它时改变它的属性,从层中形成材料可能更具成本效益,这将提供你正在寻找的属性。 我相信这种情况将在可预见的未来继续下去,不是因为它无法完成,而是因为这种生产层压材料的方法具有更高的经济效益。“

11月,2012宣布成立工业和学者联盟,其中包括AIGIS Blast保护,BAE系统,MIRA,Permali Gloucester,Sigmatex,TPS和诺丁汉大学。 该协会将探索具有成本效益的多层和“多材料”结构的潜力,这将提供改善的地雷和空气爆炸的光保护,并减少材料碎裂和剥落的可能性。

该团队以LiMBS(爆炸和弹道生存力的轻质材料和结构-爆炸和弹道生存力的轻质材料和结构)的名称开始研究。 特别注意表面密度明显低于均质轧制装甲,但具有相同水平的爆炸和弹道防护的材料的开发。 这些材料在制造和维修上也应具有成本效益,适合翻新和修改,并减少了裂痕。

最初的研究包括测试基本的Armox 370T装甲,铝,碳纤维,玻璃纤维,芳纶纤维和Tabreshield。


Plasch是Plasan与剑桥大学的合资企业,正在开发一种大规模生产碳纳米管的方法,该方法与标准碳纤维竞争价格


使用的材料:
简的国际防务评论4月2013
http://www.jankel.com
http://www.monch.com
http://www.plasansasa.com
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5 评论
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  1. 猫头鹰
    猫头鹰 10二月2014 10:21
    +4
    俄罗斯处在“游击战缓慢地区”,因此,对于陆军,内务部和FSB的运输和战斗车辆而言,被动保护装置免于爆炸装置爆炸和保护免遭5,45-7,62毫米小武器轰击非常重要。 我希望它不再需要用原木和沙子盒包裹“乌拉尔”的主体,并用挂在门上的防弹背心保护驾驶室。
    1. Kuvabatake
      Kuvabatake 10二月2014 10:58
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      我不希望对此问题有一个快速的解决方案...
    2. pawel57
      pawel57 10二月2014 16:55
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      军队不是坏装甲车,而是。 您的老板不同意国防部的代表,也没有给您保留。 这些问题已基本解决。
  2. 牙山阿塔
    牙山阿塔 10二月2014 15:58
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    我们正在等待高温超导,“在玻璃中”熔化,它们在哪里? 由于某些物理或经济政治原因,具有所有预期结果的纳米结构也可能“陷入昏迷”。 然后我相信破坏本能的力量,也就是说,枪匠总是口袋里有钉子。 保护士兵的问题首先必须由政治家解决。 没有一个恐怖分子或瓦希普勒人会没有钱就离开椅子已经不是什么秘密了。 销毁恐怖分子的钱财比制造超级装甲要容易得多。 例如,对于沙特阿拉伯人来说,可以通过用流泪的侄子代替灰狗爸爸来解决问题。 饮料
    1. gridasov
      gridasov 10可能是2014 21:21
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      我只能同意你的看法。 沙特酋长是近视眼。 他们充满了对石油储备永远充足的幻想。 他们对科学发展兴趣不大,他们更愿意被骆驼比赛带走。 通常,众所周知的原则是“在我之后,甚至是洪水”。 但是,不仅是酋长受此困扰。
  3. gridasov
    gridasov 10可能是2014 21:15
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    通过简单的方法来解决确保材料不受外部物体的穿透性爆炸作用并产生过大动能的不可破坏的阻力的方法,以确保装甲的能量密度对于子弹,弹丸等的脉冲效应是无法克服的。具体而言,您至少可以使用三种未使用的方法。 1.方法如下。 纳兹真空夹层介于简单钢层之间。 2.产生高偏振层材料的方法。 换句话说,在材料的各层之间产生这样的电位差,在该电位差处,渗透物的击穿密度本身将产生反应的磁力流的等效密度。 这种磁通的组织不是很复杂。 3.将液态的高度分散的填料与金属化的分散的填料一起使用,这使得有可能在冲动时产生极化系统,这抵消了破坏。 所有方法都不会使装甲能力与重量和材料的排他性成比例关系。