Rezistență compozită

Armura compusă sau armura compozită este un tip de armură care constă în asocierea sau alternarea straturilor din diferite materiale, cum ar fi metalul , materialele plastice speciale, ceramica balistică sau utilizarea spațiilor goale umplute cu aer sau gaze inerte sau de stingere sub presiune.

Armura compusă este, în terminologia industriei militare, un tip de armură pentru tancuri .

Vehiculul militar ușor Plasan Sand Cat de 5 tone, care are o armură compozită integrată în corp

Armură compozită laminată în ceramică-kevlar, rezultate ale testului balistic

Caracteristici

Majoritatea armurilor compozite utilizate astăzi sunt mai ușoare decât armurile metalice de calitate similară, deși adesea ocupă mai mult volum pentru a oferi aceeași rezistență la penetrare. A fost posibil să se proiecteze armuri în materiale compozite mai puternice, mai ușoare și mai puțin voluminoase decât armura tradițională omogenă din oțel , dar cu costuri adesea prohibitive, care au limitat utilizarea la cele mai vulnerabile părți ale unui vehicul, implicate în distrugerea catastrofală a acestuia (tancuri, depozite de muniție) ). Scopul lor principal este de a rezista munițiilor antitanc de tip HEAT .

Istorie

Gloanțe de căldură

Obuzele explozive HEAT cu cap gol au pus vehiculele blindate în pericol grav de la introducerea lor în timpul celui de-al doilea război mondial (în lentila explozivă a armei germane Panzerfaust ). Ușoare, mici și relativ ieftine, focurile HEAT pot pătrunde totuși zeci de centimetri de armură de oțel .

Abilitatea unor materiale de a rezista loviturilor de căldură urmează „legea densității”, care stabilește că pătrunderea jeturilor incandescente și concentrate cauzate de încărcături explozive goale este proporțională cu rădăcina pătrată a densității căptușelii interne a sarcinii goale ( de obicei se folosește cupru ) împărțit la rădăcina pătrată a densității țintă. În funcție de greutate, țintele mai ușoare (de exemplu, vehiculul trupelor M113 , construit din aluminiu ) sunt mai vulnerabile decât țintele metalelor grele ( oțel inoxidabil , tungsten , uraniu sărăcit etc.). Unele materiale au un „punct dulce” în ceea ce privește densitatea, ceea ce le face deosebit de utile în acest rol. ^[1]

„Combinația K” a tancului sovietic T-64

Prima utilizare pe scară largă a armurilor compozite a avut loc în T-64 sovietic . A folosit o armură numită „ Combinația K ”, formată dintr-un fel de fibră de sticlă și plastic încastrat între două straturi groase de oțel intern și extern. Printr-un proces fizic cunoscut sub numele de tixotropie , rășina se transformă într-o stare lichidă sub presiune constantă, permițând modelarea armăturii în forme curbate.

Modelele ulterioare ale noului T-64 au folosit un agregat de rășină umplut cu carbură de bor care a oferit o protecție semnificativ mai bună. Cu toate acestea, calitatea rezervoarelor produse în această epocă a diferit foarte mult; dacă nu era disponibilă suficientă carbură de bor scumpă, pentru a atinge cota minimă de producție a rezervorului cerută de autoritățile centrale, rezervorul ar fi livrat cu cavitatea compozită umplută cu orice „compozit acceptabil” (cum ar fi rășina cu fibră de sticlă) sau chiar fără nicio umplutură. Pentru a rezolva această problemă, sovieticii au investigat și au investit pe larg în armuri reactive (inventate și utilizate de israelieni în războiul din 1967 ), ceea ce le-a conferit o oarecare capacitate de control al calității , chiar și în faza post-asamblare.

Materiale pentru plăci mai avansate

Plăci SICADUR ( carbură de siliciu ) pentru APC .

Printre cele mai avansate materiale utilizate pentru construirea plăcilor acestor armuri, putem menționa diverse tipuri de ceramică balistică , cum ar fi carbură de bor , SICADUR ( carbură de siliciu ).

De obicei, aceste plăci, plasate sub corpul de oțel , sunt lipite pe o suprafață de kevlar (ușor de modelat și tăiat cu laser ), care servește ca bază pentru plăci, produse cu dimensiuni, forme și curbe predefinite.

Plăcile sunt similare ca structură cu cele care pot fi inserate în diferite tipuri de armuri .

Materiale la alegere

Oțelul , ieftin și rezistent, dar greu, poate fi introdus în părțile inferioare și exterioare ale caroseriei și în compartimentul motorului (pentru rezistență la temperaturi ridicate și capacitate de conducere termică ), unde contribuie la o bună distribuție a greutăților, scăzând centrul de greutate . Straturile de mijloc sunt din ceramică balistică și cele interne din Kevlar, pentru a evita „ umărul ”.
Araldit (rășină bicomponentă foarte rezistentă, care poate fi întoarsă )
Carbură de bor .
Dynema ( polietilenă ultra-densă)
Kevlar (cunoscut și sub numele de Aramid sau Twaron)
SICADUR ( carbură de siliciu , culoare neagră)
Titan (destul de scump, ușor, nemagnetic , rezistent mai ales la temperaturi ridicate)

Corasa Chobham

Astăzi cel mai comun tip de armură compozită este armura Chobham , dezvoltată și utilizată de britanici în tancul experimental FV 4211 , care se baza pe unele componente ale tancului Chieftain .

Definită inițial ca „armură Chobham” (de la numele laboratorului englezesc unde a fost proiectată), armura compusă este rezultatul a 5 ani de studii acoperite de secretul militar. Armura lui Chobham constă dintr-un „ sandviș ” de straturi ceramice intercalate între două straturi groase de armură de oțel, un aranjament care s-a dovedit foarte eficient în creșterea rezistenței la loviturile HEAT, chiar și în comparație cu alte modele care încorporează armuri compozite.

Structura dinamică a lui Chobham

Tancul de luptă British Army Challenger 2 , care folosește armura Chobham

Armura compozită Chobham este structurată în straturi: cele exterioare sunt formate din plăci de oțel care îndeplinesc sarcina de a conține plăcile ceramice (pentru a crește rezistența la capete termice și cu încărcături goale) cufundate într-o matrice de material plastic (pentru a crește elasticitatea împotriva capetelor de energie cinetică). În timpul asamblării, plăcile trebuie unite între ele într-un mod special pentru a nu genera puncte slabe de-a lungul liniilor de sudură: toate acestea cresc gradul de complexitate în timpul construcției, spre deosebire de armura convențională mai slabă turnată într-o singură bucată.

Deși secretul persistă, în detaliu a fost descris ca fiind format din plăci ceramice balistice încorporate într-un cadru metalic și sudate pe o placă din spate și diferite straturi elastice. Datorită durității extreme a tipului de ceramică utilizată, această armură oferă o rezistență superioară împotriva proiectilelor cu încărcătură goală , cum ar fi HEAT și străpunge proiectilele care perforează armura, cum ar fi APFSDS .

Plăcile ceramice absorb și distribuie energia cinetică într-un mod similar cu ceea ce fac plăcile domino , deoarece acestea sunt în contact, fiecare placă transferă energia cinetică primită de proiectil către cele două care sunt în spate, aceste două la trei alte, acestea la patru și așa mai departe: în acest fel, energia cinetică concentrată a sabotului împușcat sau a focosului încărcat gol este distribuită într-o formă de ventilator , ajungând foarte diluată la peretele din oțel din spate și după aceasta la spațiul cabinei turelei cu tunarul și comandantul.

Acest tip de armură a fost inițial folosit pentru carul anglo-iranian Shir 1 și destinat exportului în Iran de către șah pentru un ordin total de peste o mie de caruri. Schimbarea politică din acea țară ( Revoluția iraniană din 1979 ) a dus la blocarea comenzilor: după schimbarea numelui (Challenger) și adăugarea unor mici modificări pentru a le adapta la piața europeană, vehiculele deja produse au fost astfel achiziționate de armata britanică pentru a-l înlocui pe Șef .

M1A2 Abrams

Sistemul Chobham s-a dovedit a fi o îmbunătățire atât de mare încât a fost folosit în curând în tancul de luptă greu american M1 Abrams de atunci. Fabricarea ceramicii în „plăci” mari, dispuse pe un arc mare metal-elastic, conferă laturile turelei rezervoarelor Challenger și Abrams de o formă grosieră, cu unghiuri drepte, definite de unii ca „aspectul bolovanului tăiat ".

Cele mai recente versiuni ale tancurilor americane M1A2 au primit un strat suplimentar de armură constând din uraniu sărăcit : deși garantează o rezistență sporită, acest material provoacă o creștere uriașă a greutății totale a vehiculului (până la 65-75 tone) și, în consecință, a consumului de combustibil. combustibil în timpul conducerii.

Formă

Datorită necesităților de producție, armurile compozite nu pot fi folosite la vehiculele cu forme rotunjite (cum ar fi turelele de tancuri sovietice), dar impune forme pătrate și unghiulare: profilul „unghiular” al SUA M1 și British Challenger 2 sunt consecința adoptării armurii compozite pentru corpurile acestor vagoane. Toate tancurile occidentale actuale, cum ar fi germanul Leopard 2, prezintă armuri compozite. Tancurile mai ușoare ale țărilor din fosta Uniune Sovietică au doar în unele locuri (cum ar fi pe partea înclinată), dar în lateral folosesc armura reactivă explozivă. Ciroasele carului italian Ariete sunt, de asemenea, creditate pentru că sunt construite din material compozit.

Chobham alergând

Mecanismul precis folosit de armura Chobham pentru a rezista loviturilor HEAT a fost dezvăluit în anii 1980 . Fotografia de mare viteză a arătat cum materialele ceramice se fragmentează pe măsură ce pătrunde lovitura HEAT, fragmentele care dobândesc o energie cinetică dezordonată (cu mișcări de rotație și deplasare laterală nefolositoare pentru pătrunderea loviturii) deranjează geometria jetului de metal generat de sarcina goală , scăzând foarte mult penetrarea.

Eficacitatea sistemului a fost demonstrată cu desăvârșire în timpul Furtunii din deșert , unde nu s-a pierdut niciun tanc tanc al armatei britanice din cauza focului inamic. În ciuda acestui fapt, un Challenger 2 a fost distrus în Irak pe 23 martie 2003 de „ foc prietenos”: doi tancuri și-au pierdut viața după ce un foc a pătruns într-un hublou al turelei. În prezent, armura de tip Chobham se află la a treia generație și este utilizată de unele tancuri moderne occidentale, cum ar fi britanicul Challenger 2 , nord-americanul Abrams M1A1 și Bundeswehr german Leopard 2 (A5 / A6).

Utilizare

Francez Leclerc rezervor, japoneză Type 90 rezervor, pakistanez „ Al-Khalid “ vehicul ^[2] și chineză Type 96/98 și Type 99 luptă cisternă tancuri folosesc armura compozit modular extensiv. Utilizarea modulelor de armură compozite facilitează actualizarea, repararea și transportul armurii separat de restul vehiculului.

Tancul rusesc T-80 și tancul Al-Khalid din Pakistan utilizează armuri compozite împreună cu armura reactivă de suprafață "ERA", ceea ce face mai dificilă pătrunderea armurii către focoarele încărcate goale ale elicopterelor și rachetelor antirachete RPG .

Cu toate acestea, armura reactivă oferă doar o protecție marginală împotriva muniției cu energie cinetică APDS „ Sabot ” lansată din tancuri, reprezintă un pericol pentru infanteria din apropiere și poate fi „jupuită” (de exemplu, cu explozii de mitraliere grele de la 12,7 ca Browning M2 ; sau cu 40 mm tunuri, ca Bofors- ul M247 DIVAD ).

Difuzie în vehicule blindate ușoare

Plăci ceramice balistice pentru vehicule „ușoare” (2-6 tone)

Ulterior, armura compozită a fost aplicată vehiculelor mai mici și mai ușoare, începând cu scara jeepurilor . Multe dintre aceste sisteme sunt aplicate ca upgrade-uri la armura existentă, ceea ce face dificilă aranjarea acestora în jurul întregului vehicul și, prin urmare, sunt plasate în puncte strategice pentru a fi protejate. În ciuda tuturor, ei au adesea o eficiență surprinzătoare; plăcile ceramice balistice suplimentare la rezervorul ușor canadian M113 au fost realizate în anii 1990, după ce s-a constatat în diferite teste că ar putea oferi o protecție mai bună decât APC-uri, cum ar fi cea mai recentă M2 Bradley .

Cheltuieli

În timp ce asigură o rezistență dublă sau triplă în comparație cu armura de oțel cu grosime similară, armura compusă este destul de costisitoare de producție și crește inevitabil costul final al vehiculului de luptă.