Genomskinlig rustning
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 7 november 2018; kontroller kräver 36 redigeringar .Transparent pansar (eller skottsäkert glas ) - pansar som erhålls genom att kombinera lager av silikatglas (härdat, härdat, förstärkt genom kemisk etsning) med lager av polyuretaner, metylmetakrylater och polykarbonater. Syftet med transparent rustning är att skydda människor, vapen och militär utrustning från effekterna av skadliga ämnen - kulor och fragment av ammunition. I Ryssland, för pansarglas, är den mellanstatliga standarden GOST 30826-2014 "Skyddande flerlagers skottsäkra glasögon" i kraft.
Kravet på optisk transparens och önskan att ge ökat motstånd mot penetrering av en höghastighetsimpregnator bestämmer användningen vid tillverkning av transparent pansar av förstärkt silikatglas eller andra mycket hårda transparenta material (till exempel aluminiumoxynitrid , aluminiumoxid ( safir) [1] , aluminiumoxid-magnesia spinell), som har ökad tryckhållfasthet [ 2] .
Samtidigt uppnås en minskning av tendensen till spröd brott hos sådana material, delvis, på ett konstruktivt sätt - genom att komponera ett glasblock av ett antal materiallager anslutna till en monolit med en transparent polymeradhesiv film.
Skapande historia
Användningen av transparent rustning började i slutet av 1930-talet och drevs av utvecklingen av militärflyget. Efter uppkomsten av ett genomskinligt cockpittak gjord av icke-krossande organiskt glas , blir det nödvändigt att skydda piloten från kulspruteeld från fiendens flygplan. Med tanke på den allvarliga massan och övergripande restriktioner som är inneboende i luftfarten kunde skyddet av piloten endast tillhandahållas från den minsta (och mest massiva) kalibern av maskingevär och kanonbeväpning från den perioden 7,62-7,92 mm. Detta gäller fullt ut för både genomskinlig och ogenomskinlig (metall) rustning, den senare när det gäller den massa som tilldelats för att skydda flygplanet översteg betydligt den genomskinliga rustningen. Under andra världskriget installerades genomskinlig rustning på nästan alla typer av stridsflygplan i de stridande staterna - jaktplan, jaktbombplan, attackflygplan och bombplan.
På det sovjetiska attackflygplanet Il-2 installerades "surfplatta" genomskinlig rustning av märket K-4. Det var en skiktad komposition med ett yttre lager av härdat glas ( stalinit ) 34 mm tjockt, sammansatt av plattor 100 × 150 mm, och ett inre lager eller "kudde" av 30 mm organiskt glas [3] . Den producerades i form av platta plattor, skikten var förbundna med en tunn film av polyvinylbutyral . Med en tjocklek på 64 mm och en massa på 120 kg / m² kunde K-4 pansar inte penetreras av en 7,62 mm pansargenomträngande kula när den avfyrades nästan blankt (D = 30 m). I en eller annan form användes "surfplatta" pansar på alla typer av sovjetiska flygplan - Yakovlev Yak-7 och Yak-9 jaktplan , Lavochkin La-5 och La-7 , etc. Fälttester av sovjetisk transparent pansar genom beskjutning var utfördes med en pansargenomträngande kula B-30 enligt normal mot pansarytan var skottavståndet 30 m [4] . År 1943 skapades förbättrad rustning av märket K-5 med kontinuerliga lager av silikatglas, installerat på Il-10 attackflygplan .
I Sovjetunionen utfördes arbetet med att skapa transparent rustning baserad på organiskt glas av All-Union Institute of Aviation Materials VIAM . En av skaparna av pansaringenjören M. V. Dumnov. Ledarna för detta arbete B. V. Erofeev och M. M. Gudimov tilldelades Stalinpriset [5] .
På tyska flygplan användes " triplex " skottsäkert glas i stor utsträckning - ett paket med härdade glasplattor limmade till en monolit med transparent lim. På Fw-190- flygplanet i A4-A8-serien installerades ett fyrskiktigt (6 + 17 + 18 + 6 mm) pansarglas för vindrutan 50 mm tjockt i en vinkel på 25 grader mot maskinens längdaxel. Glasblockvikt 14,6 kg eller 120 kg/m² [6] . Pansarmotståndstester utfördes på prover av 400 × 330 mm i storlek med en enda beskjutning av en pansargenomträngande kula SmK 7,9 mm från en MG 17 maskingevär från ett avstånd av 50 m . sekventiell förstörelse av glasskikt vid penetrering av transparent pansar med kulor som använder en högfrekvent gnistkammare [7] .
I allmänhet hade skottsäker transparent pansar, med lika motstånd mot stålpansar , ungefär samma massa per kvadratmeter skydd, men fyra gånger tjockleken, det senare är ett slags betalning för transparens. I likhet med stål (metall) pansar, med en ökning av skjutvinkeln för transparent pansar från det normala, ökar dess hållbarhet (avståndet för icke-penetration av pansaret minskar). Med andra ord reagerar pansarets motstånd positivt på en förändring i anslagsvinkelns cosinus. Seriell genomskinlig rustning från andra världskriget i tjocklekar på 50–60 mm gav skydd mot 7,62–7,92 mm pansargenomträngande kulor från nollområde. Samtidigt motstod ett glasblock med en tjocklek på 60 mm en pansargenomträngande kula längs normalen och ett block med en tjocklek på 50 mm - i en vinkel, med hänsyn till designvinkeln för den genomskinliga rustningen.
Används på Spitfire Mk.VB och P-39 Airacobra-jaktplanen, 38 mm frontal pansarskydd gav endast partiellt skydd mot pansargenomträngande kulor i gevärskalibrig kaliber. Transparent pansar 76 mm tjock skyddad från 12,7 mm pansargenomträngande kulor [8] . Det 75 mm tjocka frontpansarglaset installerat på det tyska attackflygplanet Hs-129 är utformat för att skydda piloten från den främre halvklotet från 12,7 mm pansargenomträngande kulor från DShK luftvärnsmaskingevär från en räckvidd på 200-300 m. Bland konstruktörerna av pansarskydd är en paradox känd, enligt vilken rustningen påverkas av helt andra medel (givna av TTT) mot vilka den är utformad. Faktum är att det finns ögonvittnesskildringar från krigstiden om skyddet (räddningen) av piloten när en 20 mm explosiv projektil direkt träffar vindrutan i Il-2 cockpit.
Eftersom stridsöverlevnadsförmågan för Il-2 som ställts av de taktiska och tekniska kraven (TTT) implementerades i förhållande till verkan av pansargenomträngande kulor av normal kaliber ( 7,62-7,92 mm), är det inget konstigt i den slutliga bedömningen av resultaten av stridsanvändningen av Il-2: pilotens cockpit kunde inte motstå nederlaget och kollapsade efter att ha träffats av kulor av stor kaliber, granater av liten kaliber och luftvärnsfragment, samtidigt som det gav många glasfragment, vilket ledde till skador på piloten " [9] . Omedelbart efter kriget togs hänsyn till dessa brister. De taktiska och tekniska kraven från 1945 (TTT-45) ställde kravet att tillhandahålla pansarskydd för besättningen på attackflygplan från ammunition av HS-404-kanonen av 20 mm kaliber från ett skjutavstånd av 50 m [9] .
I krigets slutskede är det en kraftig ökning av tjockleken på den genomskinliga rustningen installerad på de tyska jetjaktplanen Me 163 , Me 262 , He 162 , He 280 och andra. var allmänt representerad av storkaliber 12,7 mm Colt -Browing maskingevär. I det här fallet inträffade verkan av 12,7 mm-kulor på pansarplanet för interceptorflygplanet, inklusive på en kollisionskurs, det vill säga när man lägger till hastighetsvektorerna, med jetflygplanets egen hastighet V = 200 m / s. Med tanke på denna omständighet var de nya jetjaktplanen utrustade med förbättrad rustning för piloten och vissa sårbara enheter endast från den främre halvklotet, vilket gav fullt skydd mot den specificerade kalibern. Den genomskinliga pansringen i cockpitkapellet var designad för verkan av 12,7 mm pansargenomträngande kulor och hade en tjocklek på 90-100 mm, tjockleken på den tvärgående stålpansar som täcker flygkroppssektionen nådde också rekordvärden för flyg på 15 och 20 mm [10] [11] [12] .
Efterkrigsutveckling av transparent rustning
I Sovjetunionen, fram till slutet av kriget, var kraven för att skydda piloten (besättningen) med transparent rustning begränsade uteslutande till 7,62-7,92 mm kaliber. Efter krigets slut, i slutet av 1940-talet, blev det nödvändigt att skydda cockpiten från elden från 12,7 mm A/N M2 Colt Browning maskingevär, som var standardbeväpningen för det amerikanska flygvapnets jetjaktflygplan, bland annat från erfarenheterna från kriget i Korea. VIAM-specialister har etablerat en positiv effekt av ett metallklämma på motståndet hos transparent rustning. Och på jetjaktplan och stridsbombplan tillverkade på 1950- och 1960- och 1970-talen hade den genomskinliga cockpitrustningen en standard metallram.
I början av 1950-talet, i Sovjetunionen, inte utan inflytande från den tyska praxisen att skydda jetjaktplan, skapades genomskinlig pansar för att skydda mot M75 pansargenomträngande spårningsprojektil (AP-T) från 20 mm Hispano-Suiza HS-404 luftpistol , projektilvikt 165 d, se figur. HS-404-pistolen hade den högsta mynningsenergin bland luftgevär av denna kaliber. Sådan rustning med en tjocklek på 124 mm skapades av VIAM med deltagande av M.V. Dumnova, handledare B.V. Perov , och installerade i synnerhet på attackflygplanet Il-40 (se länkar), stridsbombaren Su-7 och några andra flygplan. Men ett sådant tungt passivt skydd, dess massa var cirka 280 kg / m 2 , massan av ett glasblock var 43 kg, på grund av den snabba utvecklingen av överljudsflyg och missilvapen från flygplan under denna period blev det snart en anakronism , och under övergången till nästa generations flygplan på 1970-talet fick hon avslag. Under samma period, i samband med förändringen av Sovjetunionens militära doktrin, övergav de själva attackflygplanet. I USA på 1950 -talet adopterades det lätta bärarbaserade attackflygplanet A-4 Skyhawk av marinen , som tjänstgjorde i stridsförband i mer än 25 år och användes allmänt i nästan alla lokala konflikter på 1960-, 1970-talen och 80-tal.
Modern användning av transparent rustning
Enligt moderna koncept är transparent rustning, tillsammans med ogenomskinlig cockpitrustning, ett av elementen för att säkerställa stridsöverlevnadsförmågan hos flygplan (LA).
På amerikanska stridsflygplan av tredje och fjärde generationen (1970-1980) saknas praktiskt taget genomskinlig cockpitrustning. I fall där genomskinlig rustning är installerad, till exempel på F-4E Phantom multirole fighter eller F-14 Tomcat carrier-based fighter , är dess tjocklek minimal och är 32 mm, och rustningen i sig har snarare en symbolisk betydelse. Det finns ingen genomskinlig rustning på den F/A-18 bärarbaserade jaktbombplanen. Detta beror på ett antal omständigheter. Inklusive, med en grundläggande förändring av medlen för förstörelse av denna klass av flygplan, orsakad av utbyte av handeldvapen och kanonvapen från jaktplan med styrda missilvapen med stridsspetsar av fragmenteringstyp utrustade med närhetssäkringar . Under dessa förhållanden blir platsen för detonationspunkterna för missilstridsspetsen i förhållande till flygplanet och cockpiten (det vill säga riktningarna för de träffande elementens närmande till rustningen) lika sannolikt, och som ett resultat blir själva idén om de föredragna verkningsriktningarna för det slagande medlet försvinner.
Samtidigt används genomskinlig rustning för att skydda besättningarna på stridshelikoptrar som arbetar inom skottområdet för automatiska infanterivapen. 1971 togs Mi-24 transport- och stridshelikopter i bruk i Sovjetunionen [13] . Mi-24 cockpitlyktor består av sidopaneler med dubbel krökning gjorda av plexiglas och platta frontala skottsäkra glasblock. De breda frontpansarblocken i båda cockpits som ligger i tandem, tillsammans med stålpansar i cockpiten 4-5 mm tjocka, skyddar den framåtriktade projektionen av navigatör-operatören och helikopterpiloten från 7,62 mm kulor av infanterivapen. Transparent rustning används för att skydda cockpiten på moderna Mi-28 och Ka-50 attackhelikoptrar , vars främre och sidofönster är gjorda av pansarglasblock. Enligt utvecklarna är dessa fordon skyddade från pansargenomträngande kulor på 12,7 mm kaliber och 20 mm granater. Sittbrunnen på det bepansrade attackflygplanet Su-25 från de framåtriktade eldriktningarna skyddas också av ett transparent TSK-137 pansarblock 65 mm tjockt.
Krav för transparent rustning
Transparent rustning som används på militärflygplan måste ha två obligatoriska egenskaper:
- När genomborrat av ett skadligt medel, ge ett minimum av sekundära fragment;
- När du interagerar med dessa verktyg, se till att transparensen bevaras över största möjliga yta.
Det första kravet, även relaterat till glasningen av cockpitkapellet, syftar till att eliminera risken för skador eller skador på besättningen av sekundära fragment som bildas när de bryter igenom ömtåliga barriärer. Förlusten av genomskinlighet för pansarglas, särskilt på ensitsiga flygplan, motsvarar praktiskt taget deras misslyckande.
Transparent rustning i markfordon
Kraven för den genomskinliga pansringen av bepansrade stridsfordon i lättviktskategorin bestäms av STANAG 4569- standarden som gäller i NATO . Standarden ger flera skyddsnivåer, övergången från första till nästa nivå motsvarar en ökning av säkerhetsgraden. Tabellerna nedan ger en uppfattning om de applicerade tjocklekarna och massorna av transparent rustning.
Transparent standardrustning för militär användning av GKN Aerospace (UK) [14] (otillgänglig länk)| Pansartjocklek , mm |
nationell standard |
Vapen/ ammunition |
Kaliber | Testmedium, kultyp |
Kulvikt , g |
Islagshastighet , m/s |
Antal poängträffar * |
Pansarvikt , kg/m 2 |
Testförhållanden _ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 40 | STANAG 4569 Nivå 1 |
Gevär och fragmenteringssimulator FSP _ |
5,56 mm 5,56 mm 7,62 mm 20 mm |
5,56x45 ss109 M193 vanlig 7,62x51 vanlig och 20 mm FSP |
4,00 3,56 9,65 53,8 |
900 937 833 550 |
3 träffar i toppen av 120 mm FSP-trion - 1 träff |
90 | Vid t env. miljöer |
| 48 | 112 | t −19° och +49°С | |||||||
| 58 | STANAG 4569 Nivå 2 |
Gevär och fragmenteringssimulator FSP _ |
7,62 mm 20 mm |
7,62×39 mm, kula "BZ" och 20 mm FSP |
7,77 53,8 |
695 630 |
3 träffar i toppen av 120 mm FSP-trion - 1 träff |
132 | Vid t env. miljöer |
| 64 | 151 | "BZ" vid +75°С FSP vid t env. miljöer | |||||||
| 71 | 161 | "BZ" vid +75° FSP vid -31°C | |||||||
| 96 | STANAG 4569 Nivå 3 |
Gevär och fragmenteringssimulator FSP |
7,62 mm 20 mm |
7,62x54 mm B-32 och 20 mm FSP |
10,04 53,8 |
854 770 |
3 träffar i toppen av 120 mm FSP-trion - 1 träff |
224 | B-32 vid +65° FSP vid -40°C |
| 102 | Gevär och fragmenteringssimulator FSP |
7,62 mm 7,62 mm 20 mm |
7,62x54 mm B-32 7,62x51 AP FFV och 20 mm FSP |
10,04 8,4 53,8 |
854 930 770 |
3 träffar i toppen av 120 mm FSP 1-träffen |
239 | FFV vid t env. FSP media vid -40°C |
Under det senaste decenniet har ett antal länder bedrivit forskning och utveckling för att utveckla mer effektiva transparenta pansar, som, samtidigt som den uppnådda nivån av skottsäker motstånd bibehålls, har en lägre massa och tjocklek och bygger på principen om att bygga kombinerade rustningar. med ett mycket hårt keramiskt lager för ansiktet. Ett av de lovande materialen för genomskinlig keramik för rustning är konstgjord enkristall safir [15] . Nedan är jämförande egenskaper för Saint-Gobain (USA) transparent pansar baserad på enkristall safir odlad med EFG™ (Edge-defined Film-fed Growth) teknologi [16] .
Jämförande egenskaper hos transparent rustning med ett monolager av safir och traditionell transparent rustning baserad på silikater [17]
| Testmedium, kultyp |
Antal poängträffar |
Pansarglas tjocklek , mm |
Tjocklek på PB med safir, mm |
Ökning av tjocklek på safirpansar |
Massa av skottsäkert glas, kg/m 2 |
Massa av PB med safir, kg / m 2 |
Viktökning för safirrustning |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7,62×39 mm, BZ | 3 | 58 | 20.8 | 64 % | 133 | 56 | 58 % |
| 7,62×54 mm B-32 | 3 | 104 | 33,5 | 68 % | 248 | 86 | 65 % |
| 7,62×54 mm B-32 | ett | 55 | 24.8 | 55 % | 115 | 67,5 | 41 % |
| 20 mm FSP V sp 630 m/s | ett | 55 | 44 | tjugo% | 132 | 114 | fjorton% |
| 20 mm FSP V sp 770 m/s | ett | 70 | 52 | 26 % | 160 | 125 | 22 % |
Som nämnts ovan, under andra världskriget och efter det, var tjockleken på den genomskinliga flygpansaren för att skydda mot en 7,62 mm pansargenomträngande kula av typen B-32, när den avfyrades från ett avstånd av cirka 30 m, cirka 60 mm. Pansaröverlevnadsförmåga - 1 glasblock träff.
De uppgifter som presenteras i tabellerna visar tydligt att det nuvarande kravet på att säkerställa pansars överlevnadsförmåga vid beskjutning, d.v.s. bibehållande av sitt skottsäkra motstånd vid ett givet (begränsat) avstånd mellan lesionerna (120 mm), leder till en nästan dubbelt (från 55 till 96-104 mm) ökning av tjockleken och massan (respektive från 132 till 224-248 kg/m 2 ) av rustning. Samtidigt kompletterades kravet på överlevnadsförmågan för den genomskinliga rustningen av stridsfordon från markstyrkorna med villkoret att motstå starkare vapen, representerat i första hand av en 20 mm FSP-fragmenteringssimulator eller en 7,62 mm FFV-kula med en cermet ( WC) kärna.
Se även
Anteckningar
- ↑ Jones, Christopher Transparent Ceramic Composite Armor - US Patent 7584689 Arkiverad 27 november 2015 på Wayback Machine
- ↑ E. Strassburger. Ballistisk testning av transparent pansarkeramik. Journal of the European Ceramic Society. Volym 29, nummer 2, januari 2009, sid 267–273
- ↑ Shavrov V. B. Historia om flygplanskonstruktioner i Sovjetunionen. - M .: Mashinostroenie, 1978, del 2, sid. 417-429
- ↑ Empiriskt fann man att det optimala motståndet för en kaliber på 7,62 mm tillhandahålls vid ett massförhållande mellan silikat och organiskt glas på ungefär 50:50.
- ↑ Utveckling av flygvetenskap och -teknologi i USSR (Historiska och tekniska uppsatser). — M.: Nauka, 1980, sid. 328
- ↑ Grinsell R. Focke-Wulf Fw-190. London/Sydney: Jane's Publ. Co. 1980
- ↑ Der Bruchvorgang beim Beschuss von Panzerglas. Bericht der TAL 14/43 Bearbeiter: Struth und Heitzmann
- ↑ Horas Alter. Flygplansrustning. - Army Ordnance, 1941, XXI, N 125, 497-498
- ↑ 1 2 O.V. Rastrenin "Flying Tanks" av Ilyushin. Arvingarna till IL-2. Arvingarna till IL-2. - "Yauza", 2018 - (Krig och oss. Flygsamling). ISBN 978-5-04-089216-7 , sid. 12, 31.
- ↑ Jane's All the Worlds Aircraft 1945-1946, s. 123
- ↑ Lei V. Raketer och rymdfärder. - M .: Försvarsministeriets militära förlag, 1961, sid. 409
- ↑ Jeffrey L. Ethell. De tyska jetplanen i strid. Jane's Publishing Co., London. 1980, sid. 56‒57
- ↑ Mi-24 Hind - Beskrivning (otillgänglig länk)
- ↑ Militär Transparent Armor A4 GKN Data . Hämtad 14 april 2022. Arkiverad från originalet 30 november 2021.
- ↑ NATO finansierar nya transparenta rustningar (otillgänglig länk) . Datum för åtkomst: 4 januari 2012. Arkiverad från originalet den 24 februari 2012.
- ↑ CD Jones, JB Rioux, JW Locher, Large-Area Saphire for Transparent Armor, Proceedings of the 32nd International Conference on Advanced Ceramics and Composites. American Ceramic Society, s. 113-124, jan. 2008.
- ↑ Framsteg i ballistiska av kommersiellt tillgängliga Saint-Gobain safir genomskinliga pansarkompositer . Hämtad 2 oktober 2017. Arkiverad från originalet 26 december 2017.
Länkar
- Il-40 attackflygplan . avia-il.ru. - sida Sturmovik Il-40 på hemsidan Aircraft OKB im. Ilyushin. Hämtad 25 januari 2009.
 Ordböcker och uppslagsverk |
|---|