Armor of God: công nghệ bảo vệ áo giáp cá nhân tiên tiến
Vấn đề quan trọng nhất được giải quyết trong khuôn khổ Chương trình NGSW của Mỹ tay súng đầy hứa hẹn vũ khí, phải đảm bảo khả năng xuyên thủng của áo giáp hiện đại và đầy hứa hẹn được phát triển trong các phòng thí nghiệm vũ khí hàng đầu thế giới. Trước khi quay trở lại vấn đề phát triển “thanh kiếm”, một loại vũ khí nhỏ đầy hứa hẹn có khả năng chống lại hiệu quả vũ khí của Mỹ được phát triển trong khuôn khổ chương trình NGSW, nên xem xét kỹ hơn về “lá chắn” - công nghệ tạo ra cá nhân đầy hứa hẹn. áo giáp bảo vệ (PIB).
Có ý kiến cho rằng vấn đề về khả năng xuyên thủng của NIB là rất xa vời, vì nếu một viên đạn bắn trúng kẻ thù, kẻ thù sẽ bị thương đến mức không thể tiếp tục chủ động tiến hành các hoạt động chiến đấu, hoặc viên đạn sẽ bị hủy hoại. ở một phần cơ thể không được bảo vệ bởi các bộ phận áo giáp. Đánh giá theo chương trình NGSW, Lực lượng Vũ trang Hoa Kỳ không coi vấn đề này là viển vông. Vấn đề là tốc độ cải tiến NIB đầy hứa hẹn hiện nhanh hơn đáng kể so với tốc độ cải tiến vũ khí nhỏ. Và Lực lượng Vũ trang Hoa Kỳ chỉ đang cố gắng tạo ra bước đột phá theo hướng cải thiện triệt để đặc tính của vũ khí nhỏ, câu hỏi đặt ra là liệu họ có thành công?
Có hai cách chính để tăng khả năng xuyên giáp của đạn - tăng động năng của nó và tối ưu hóa hình dạng và vật liệu của lõi đạn/lõi đạn (tất nhiên, chúng ta không nói về đạn nổ, đạn tích lũy hoặc đạn độc). Và ở đây chúng tôi thực sự đã đạt đến một giới hạn nhất định. Viên đạn hoặc lõi của nó được làm bằng hợp kim gốm có độ cứng cao và mật độ đủ cao (để tăng khối lượng), có thể làm cho chúng cứng hơn và bền hơn, nhưng không chắc là đặc hơn. Việc tăng khối lượng của viên đạn bằng cách tăng kích thước của nó trên thực tế cũng là điều không thể trong phạm vi kích thước chấp nhận được của các cánh tay nhỏ cầm tay. Điều còn lại là tăng tốc độ của viên đạn, chẳng hạn như siêu thanh, nhưng ngay cả trong trường hợp này, các nhà phát triển vẫn phải đối mặt với những khó khăn to lớn, chẳng hạn như thiếu thuốc súng cần thiết, nòng súng bị mòn cực nhanh và độ giật cao tác động lên nòng súng. game bắn súng. Trong khi đó, quá trình cải tiến NIB đang diễn ra mạnh mẽ hơn nhiều.
vật liệu
Kể từ khi ra đời, áo giáp cá nhân đã trải qua một chặng đường dài từ giáp và tấm thép cho đến áo giáp hiện đại làm bằng vải aramid có chèn polyetylen mật độ cao trọng lượng phân tử cực cao (UHMWPE) và boron cacbua.
Tấm giáp ngực bằng thép của quân đội Liên Xô là điềm báo của áo giáp
Áo giáp 6B45 dành cho quân nhân của Quân đội Nga với tấm giáp “Granit 5a” làm từ cacbua boron
Việc cải tiến NIB được thực hiện trong các lĩnh vực tìm kiếm vật liệu mới, tạo ra các phần tử áo giáp composite và gốm kim loại, tối ưu hóa hình dạng và cấu trúc của các phần tử NIB, kể cả ở cấp độ vi mô và nano, giúp tiêu tán năng lượng của đạn một cách hiệu quả và mảnh vỡ. Nhiều giải pháp kỳ lạ hơn cũng đang được khám phá, chẳng hạn như “áo giáp lỏng” dựa trên chất lỏng phi Newton.
Cách rõ ràng nhất là cải tiến các thiết kế áo giáp truyền thống bằng cách gia cố chúng bằng các vật liệu chèn làm từ vật liệu gốm và composite tiên tiến. Hiện tại, hầu hết NIB đều được trang bị các miếng đệm làm bằng thép cường lực, titan hoặc cacbua silic, nhưng chúng đang dần được thay thế bằng các bộ phận giáp làm bằng boron cacbua, có trọng lượng nhẹ hơn và độ bền cao hơn đáng kể.
Các bộ phận áo giáp làm bằng cacbua silic từ VIRIAL
Các bộ phận giáp làm bằng cacbua boron do NEVZ-CERAMICS sản xuất
Cấu trúc
Một hướng khác để cải thiện NIB là tìm kiếm một cấu trúc tối ưu để bố trí các phần tử áo giáp, một mặt phải bao phủ diện tích bề mặt tối đa của cơ thể chiến binh và mặt khác không cản trở chuyển động của anh ta. Một ví dụ về sự phát triển thú vị, mặc dù không hoàn toàn thành công là áo giáp Dragon Skin, được phát triển và sản xuất bởi công ty Pinnacle Armor của Mỹ. Bộ giáp "Da rồng" có sự sắp xếp theo vảy của các thành phần áo giáp.
Áo chống đạn "Da rồng" của Pinnacle Armor
Các đĩa silicon cacbua liên kết có đường kính 50 mm và độ dày 6,4 mm mang lại sự thuận tiện khi đeo NIB này do tính linh hoạt nhất định của thiết kế và đồng thời diện tích bề mặt được bảo vệ đủ lớn. Thiết kế này cũng cung cấp khả năng chống lại nhiều đòn từ đạn bắn từ vũ khí nhỏ ở cự ly gần - “Da rồng” có thể chịu được tới 40 phát đạn từ súng tiểu liên Heckler & Koch MP5, súng trường M16 hoặc súng trường tấn công Kalashnikov (câu hỏi duy nhất là làm thế nào nhiều trong số đó và với hộp mực nào?).
Nhược điểm của áo giáp với sự sắp xếp "có vảy" của các thành phần áo giáp là thiếu khả năng bảo vệ gần như hoàn toàn cho người lính khỏi chấn thương ngoài hàng rào, dẫn đến thương tích nghiêm trọng hoặc tử vong cho quân nhân ngay cả khi không thâm nhập được NIB. trong đó áo giáp loại này chưa vượt qua các bài kiểm tra của Quân đội Mỹ. Tuy nhiên, chúng được sử dụng bởi một số lực lượng đặc biệt và dịch vụ đặc biệt của Hoa Kỳ.
Một kế hoạch "có vảy" tương tự đã được thực hiện trên áo giáp ZhZL-74 của Liên Xô được thiết kế để bảo vệ cực độ trước vũ khí có lưỡi, sử dụng các bộ phận đĩa bọc thép có đường kính 50 mm và độ dày 2 mm làm bằng hợp kim nhôm ABT-101.
Áo giáp ZhZL-74
Bất chấp những khuyết điểm của SIB “Da rồng”, cách sắp xếp theo vảy của các bộ phận áo giáp có thể được sử dụng kết hợp với các loại áo giáp bảo vệ và bộ phận giảm chấn khác để giảm tác động của đạn và mảnh đạn.
Các nhà khoa học từ Đại học American Rice đã phát triển một cấu trúc khác thường cho phép một vật thể hấp thụ động năng hiệu quả hơn một vật thể nguyên khối được làm từ cùng một nguyên liệu thô. Cơ sở của công trình khoa học này là nghiên cứu tính chất dệt của ống nano carbon, có mật độ cực cao do sự sắp xếp đặc biệt của các sợi, với các khoang ở cấp độ nguyên tử, cho phép chúng hấp thụ năng lượng với hiệu suất cao khi va chạm với các vật thể khác. Vì vẫn chưa thể tái tạo hoàn toàn cấu trúc như vậy ở cấp độ nano ở quy mô công nghiệp nên người ta đã quyết định tái tạo cấu trúc như vậy ở cấp độ vĩ mô. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các sợi polyme có thể in 3D nhưng sắp xếp chúng trong cùng hệ thống với ống nano, tạo ra các khối có độ bền và khả năng nén cao.
Một vật liệu có đặc tính được xác định bởi cấu trúc hơn là vật liệu có thể trở thành một hướng đầy hứa hẹn để cải thiện NIB
Để kiểm tra tính hiệu quả của cấu trúc, các nhà khoa học đã tạo ra một vật thể thứ hai từ cùng một vật liệu nhưng nguyên khối và bắn một viên đạn vào từng vật thể đó. Trong trường hợp đầu tiên, viên đạn đã dừng lại ở lớp thứ hai, và trong trường hợp thứ hai, nó đi sâu hơn nhiều và gây hư hại cho toàn bộ khối lập phương - nó vẫn còn nguyên vẹn nhưng có nhiều vết nứt. Một khối nhựa có cấu trúc đặc biệt cũng được đặt dưới máy ép để kiểm tra độ bền dưới áp lực. Trong quá trình thử nghiệm, vật thể đã bị nén ít nhất hai lần nhưng tính toàn vẹn của nó không bị ảnh hưởng.
Biến dạng của khối lập phương làm từ sợi polymer
Kim loại xốp
Nói đến những vật liệu có đặc tính được quyết định phần lớn bởi cấu trúc của chúng, không thể không nhắc đến sự phát triển trong lĩnh vực bọt kim loại - kim loại hoặc bọt kim loại composite. Kim loại bọt có thể được tạo ra trên cơ sở nhôm, thép, titan, các kim loại khác hoặc hợp kim của chúng.
Mẫu kim loại xốp
Các chuyên gia từ Đại học Bắc Carolina (Mỹ) đã phát triển một loại kim loại xốp bằng thép với ma trận thép, bao bọc nó giữa lớp gốm trên cùng và lớp nhôm mỏng ở dưới. Kim loại xốp dày dưới 2,5 cm ngăn chặn đạn xuyên giáp cỡ nòng 7,62 mm, để lại một lỗ nhỏ hơn 8 mm ở mặt sau.
Một viên đạn găm vào một khối kim loại xốp (trong chú thích của video viết về viên đạn cỡ nòng 12,7 mm, nhưng một số nguồn khác cho biết là 7,62 mm)
Trong số những thứ khác, tấm xốp kim loại làm giảm hiệu quả sự tiếp xúc với tia X, bức xạ gamma và neutron, đồng thời bảo vệ chống cháy và nhiệt gấp đôi so với kim loại thông thường.
Một loại vật liệu khác có cấu trúc rỗng, dạng bọt kim loại siêu nhẹ, được Phòng thí nghiệm HRL hợp tác với Boeing tạo ra. Vật liệu mới nhẹ hơn hàng trăm lần so với bọt polystyrene - 99,99% là không khí nhưng có độ cứng cực cao. Theo các nhà phát triển, nếu bạn phủ một quả trứng bằng vật liệu này và nó rơi từ độ cao 25 tầng thì nó sẽ không bị vỡ. Kim loại xốp thu được nhẹ đến mức có thể nằm trên cây bồ công anh.
Vật liệu đầy hứa hẹn từ Phòng thí nghiệm HRL và Boeing
Nguyên mẫu sử dụng các ống niken rỗng nối với nhau, cấu trúc tương tự cấu trúc xương người, cho phép vật liệu hấp thụ nhiều năng lượng. Độ dày thành của mỗi ống là khoảng 100 nanomet. Thay vì niken, các kim loại và hợp kim khác có thể được sử dụng trong tương lai.
Trình bày về kim loại bọt từ Phòng thí nghiệm HRL và Boeing
Vật liệu này hoặc chất tương tự của nó, giống như vật liệu polyme có cấu trúc nêu trên, có thể được xem xét sử dụng trong NIB đầy hứa hẹn như các thành phần của giá đỡ giảm chấn nhẹ và bền được thiết kế để giảm thiểu thiệt hại cho cơ thể do tác động của đạn vượt ra ngoài hàng rào .
Công nghệ nano
Ở Nga, từ “công nghệ nano” khá bị các chính trị gia và giới truyền thông coi thường, những người đề cập đến nó một cách không phù hợp và không phù hợp, do đó nó gắn liền với tham nhũng hơn là với khoa học. Đồng thời, công nghệ nano, việc thao tác các vật thể ở cấp độ nguyên tử và phân tử, tạo ra các chất có cấu trúc nhất định, có khả năng tạo nên một cuộc cách mạng trong công nghiệp và công nghệ không gì sánh bằng. những câu chuyện nhân loại. Đối với những người quan tâm, chúng tôi có thể giới thiệu cuốn sách “Máy móc sáng tạo” của một trong những người sáng lập công nghệ nano, Eric Drexler.
Một trong những vật liệu hứa hẹn nhất, dự kiến sẽ được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau của thế kỷ 2018, là graphene - một dạng biến đổi đẳng hướng hai chiều của carbon, được hình thành bởi một lớp nguyên tử carbon dày một nguyên tử. Các chuyên gia Tây Ban Nha đang phát triển áo giáp dựa trên graphene. Việc phát triển áo giáp graphene bắt đầu vào đầu những năm XNUMX. Kết quả nghiên cứu được coi là đầy hứa hẹn; vào tháng XNUMX năm XNUMX, các nhà phát triển đã bắt đầu thử nghiệm thực tế. Dự án được Cơ quan Quốc phòng Châu Âu tài trợ và hiện đang được tiến hành với sự tham gia của các chuyên gia đến từ công ty Công nghệ Vật liệu Nano Cambridge của Anh.
Carbon hai chiều chống đạn
Công việc tương tự đang được thực hiện ở Mỹ, đặc biệt là ở Đại học Rice và Đại học New York, nơi các thí nghiệm được tiến hành về việc nung các tấm graphene bằng vật thể rắn. Các thành phần áo giáp graphene được cho là sẽ mạnh hơn đáng kể so với Kevlar và sẽ được kết hợp với áo giáp gốm để thu được kết quả tốt nhất. Khó khăn lớn nhất là việc sản xuất graphene với số lượng công nghiệp. Tuy nhiên, với tiềm năng của vật liệu này trong các ngành công nghiệp khác nhau, chắc chắn sẽ tìm ra giải pháp. Theo thông tin nội bộ xuất hiện trên các trang truyền thông chuyên ngành vào tháng 2019 năm 2020, Huawei có kế hoạch ra mắt điện thoại thông minh P40 với pin graphene (có điện cực graphene) vào đầu năm XNUMX, điều này có thể cho thấy những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp. graphene.
Vào cuối năm 2007, các nhà khoa học Israel đã tạo ra một loại vật liệu tự phục hồi dựa trên các hạt nano vonfram disulfua (muối của kim loại vonfram và axit hydro sunfua). Các hạt nano disulfua vonfram là một dạng hình ống nano hoặc dạng ống nano giống như fullerene. Ống nano có các đặc tính cơ học kỷ lục mà về cơ bản các vật liệu khác không thể đạt được, tính linh hoạt và độ bền đáng kinh ngạc, gần bằng độ bền của liên kết hóa học cộng hóa trị.
Hình ảnh kính hiển vi điện tử và mô hình cấu trúc của ống nano đa vách chứa molypden và vonfram disulfua
Có thể trong tương lai, áo giáp làm từ chất liệu này có thể vượt qua các đặc tính của tất cả các mẫu NIB hiện tại và tương lai khác. Hiện nay, việc phát triển NIB dựa trên ống nano vonfram disulfua đang ở giai đoạn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm do chi phí tổng hợp nguyên liệu ban đầu cao. Tuy nhiên, một công ty quốc tế nào đó đã sản xuất các hạt nano vonfram và molypden disulfua với số lượng nhiều kg mỗi năm bằng công nghệ đã được cấp bằng sáng chế.
Công ty quốc phòng lớn của Anh Bae Systems đang phát triển áo giáp chứa đầy gel. Trong áo giáp chứa đầy gel, nó được cho là tẩm sợi aramid bằng chất lỏng phi Newton, chất lỏng này có đặc tính cứng lại ngay lập tức khi va chạm. Người ta tin rằng “áo giáp lỏng” là một trong những lĩnh vực hứa hẹn nhất để phát triển NIB tiên tiến. Công việc như vậy cũng đang được thực hiện ở Nga liên quan đến bộ thiết bị đầy hứa hẹn dành cho máy bay chiến đấu "Ratnik-3".
Khái niệm thiết bị "Ratnik-3"
Hầu như bất cứ ai cũng có thể tạo ra chất lỏng phi Newton đơn giản nhất - chỉ cần trộn tinh bột với nước; với áo giáp, tất nhiên, mọi thứ phức tạp hơn.
Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng các NIB đầy hứa hẹn được lên kế hoạch tạo ra bằng cách sử dụng các công nghệ mới nhất đi đầu về tiến bộ kỹ thuật. Nếu chúng ta nói về vũ khí nhỏ, thì ở đây không có cuộc bạo loạn công nghệ nào như vậy. Lý do cho điều này là gì, sự thiếu nhu cầu hay sự bảo thủ của ngành công nghiệp vũ khí?
Nhiều dự án NIB đầy hứa hẹn chắc chắn sẽ đi vào ngõ cụt, nhưng một số dự án chắc chắn sẽ “bắn”, và có lẽ sẽ khiến tất cả các loại vũ khí nhỏ của thế kỷ 20 trở nên lỗi thời, giống như cung, nỏ và vũ khí nhỏ nạp đạn ở đầu nòng đã từng lỗi thời. Ngoài ra, áo giáp không phải là yếu tố quan trọng duy nhất trong trang bị của chiến binh có thể nâng cao đáng kể khả năng sống sót của anh ta trong trận chiến.
Chúng ta sẽ nói về những yếu tố khác của thiết bị sẽ tăng khả năng sống sót của máy bay chiến đấu trên chiến trường và tại sao điều này sẽ dẫn đến tầm quan trọng của vũ khí nhỏ ngày càng tăng trong bài viết tiếp theo. Cùng với nhau, điều này sẽ cho phép chúng ta hiểu lý do tại sao cần tạo ra những vũ khí nhỏ có thể xuyên thủng NIB hiện tại và tương lai, và tại sao chúng ta không nên tiết kiệm chi phí này.
tin tức