Nejdůležitějším úkolem řešeným slibnými ručními zbraněmi vyvíjenými v rámci amerického programu NGSW by mělo být zajištění zaručeného průniku moderního a pokročilého neprůstřelného brnění vyvinutého v předních světových zbrojních laboratořích. Před návratem k problému vývoje „meče“, slibné ruční palné zbraně, schopné účinně čelit americkým zbraním vyvinutým v rámci programu NGSW, by bylo vhodné seznámit se s „štítem“- technologiemi pro vytváření slibných osobních brnění (NIB).
Existuje názor, že problém penetrace NIB je přitažený za vlasy, protože pokud kulka zasáhne nepřítele, bude buď natolik zraněn, že se nebude moci nadále aktivně účastnit nepřátelských akcí, nebo bude nutné zasáhnout v části těla, která není chráněna prvky brnění. Soudě podle programu NGSW, americké ozbrojené síly nepovažují tento problém za přehnaný. Problém je v tom, že míra zlepšení nadějných NIB v současné době výrazně předstihla rychlost zlepšování ručních zbraní. A americké ozbrojené síly se právě pokoušejí o průlom ve směru radikálního zlepšení vlastností ručních palných zbraní, otázkou je, zda se jim to podaří?
Existují dva hlavní způsoby, jak zvýšit průbojnost munice - zvýšit její kinetickou energii a optimalizovat tvar a materiál munice / muničního jádra (samozřejmě nemluvíme o výbušné, kumulativní nebo otrávené munici). A tady vlastně narážíme na určitou hranici. Střela nebo jádro je vyrobeno z keramických slitin o vysoké tvrdosti a dostatečně vysoké hustotě (pro zvýšení hmotnosti), mohou být tvrdší a pevnější, sotva hustší. Zvýšení hmotnosti střely zvětšením jejích rozměrů je v přijatelných rozměrech ručních ručních zbraní také prakticky nemožné. Stále dochází ke zvýšení rychlosti střely, například na hypersonickou, ale v tomto případě se vývojáři potýkají s obrovskými obtížemi v podobě nedostatku potřebných pohonných hmot, extrémně rychlého opotřebení hlavně a vysokého zpětného rázu působícího na střelec. Mezitím probíhá zlepšování NIB mnohem intenzivněji.
Materiály
Od svého vzniku prošlo osobní brnění dlouhou cestou od ocelových kyrysů a desek k moderním neprůstřelným vestám vyrobeným z aramidové tkaniny s vložkami vyrobenými z ultravysokomolekulárního polyetylenu s vysokou hustotou (UHMWPE) a karbidu boru.
NIB se zdokonaluje v oblastech hledání nových materiálů, vytváření kompozitních a kovokeramických pancéřových prvků, optimalizaci tvaru a struktury prvků NIB, a to i v mikro a nanoúrovni, které efektivně rozptýlí energii střel a úlomků. Zpracovává se také exotičtější řešení, například „tekuté brnění“na bázi nenewtonských tekutin.
Nejviditelnějším způsobem je zlepšit tradiční návrhy neprůstřelných vest jejich vyztužením vložkami ze slibných kompozitních a keramických materiálů. V tuto chvíli je většina NIB vybavena vložkami z tepelně zpevněné oceli, karbidu titanu nebo křemíku, ale postupně je nahrazují pancéřovými prvky z karbidu boru, které mají nižší hmotnost a výrazně vyšší odpor.
Struktura
Dalším směrem vylepšení NIB je hledání optimální struktury rozmístění obrněných prvků, které by na jedné straně měly pokrývat maximální povrchovou plochu těla bojovníka, a na druhé straně by neměly omezovat jeho hnutí. Jako příklad, byť ne zcela úspěšného, ale zajímavého vývoje, lze uvést neprůstřelnou vestu Dragon Skin, navrženou a vyrobenou americkou společností Pinnacle Armor. Brnění těla „Dragon Skin“má šupinaté uspořádání prvků brnění.
Lepené disky vyrobené z karbidu křemíku o průměru 50 mm a tloušťce 6,4 mm poskytují pohodlí při nošení tohoto NIB díky určité flexibilitě designu a současně dostatečně velké ploše chráněného povrchu. Tento design také poskytuje odolnost vůči opakovaným zásahům střel z ručních zbraní zblízka - „Dragon Skin“vydrží až 40 zásahů samopalem Heckler & Koch MP5, puškou M16 nebo útočnou puškou Kalashnikov (jedinou otázkou je, jak moc z nichž a které kazety?).
Nevýhodou „šupinatého“uspořádání pancéřových prvků neprůstřelné vesty je téměř úplná nedostatečná ochrana vojáka před zraněním za bariérou, což vede k vážným zraněním nebo smrti vojáků i bez průniku do NIB, v důsledku čehož neprůstřelné vesty tohoto typu neprošlo testy americké armády. Přesto je používají některé speciální síly a speciální služby Spojených států.
Podobné „šupinaté“schéma bylo implementováno v sovětském neprůstřelném brnění ZhZL-74 určeném pro extrémní ochranu proti chladným zbraním, ve kterém byly pancéřové prvky-disky o průměru 50 mm a tloušťce 2 mm ze slitiny hliníku ABT-101 použitý.
Navzdory nedostatkům NIB „Dragon Skin“lze šupinaté uspořádání pancéřových prvků použít v kombinaci s jinými typy pancéřových ochranných a náraz pohlcujících prvků ke snížení dopadu střel a úlomků za bariéru.
Vědci z americké Rice University vyvinuli neobvyklou strukturu, která umožňuje objektu účinněji absorbovat kinetickou energii než monolitický předmět ze stejné suroviny. Základem vědecké práce bylo studium vlastností uhlíkových nanotrubičkových plexů, které mají díky speciálnímu uspořádání vláken ultra vysokou hustotu, s dutinami na atomové úrovni, což jim umožňuje absorbovat energii s vysokou účinností, když střet s jinými předměty. Vzhledem k tomu, že v průmyslovém měřítku zatím není možné takovou strukturu v nanoúrovni plně reprodukovat, bylo rozhodnuto tuto strukturu zopakovat v makro velikostech. Vědci použili polymerová vlákna, která lze vytisknout na 3D tiskárně, ale jsou uspořádána ve stejném systému jako nanotrubičky, a nakonec skončila u kostek s vysokou pevností a stlačitelností.
Aby vědci otestovali účinnost struktury, vytvořili druhý předmět ze stejného materiálu, ale monolitického, a do každého z nich byla vypuštěna kulka. V prvním případě se střela zastavila již na druhé vrstvě a ve druhé se dostala mnohem hlouběji a způsobila poškození celé krychle - zůstala neporušená, ale pokrytá prasklinami. Plastová kostka se speciální strukturou byla také vystavena tlaku, aby se otestovala její pevnost pod tlakem. Během experimentu se předmět zmenšil nejméně dvakrát, ale jeho integrita nebyla narušena.
Pěnový kov
Když mluvíme o materiálech, jejichž vlastnosti jsou do značné míry dány strukturou, nelze nezmínit vývoj v oblasti pěnového kovu - kovu nebo kompozitního kovového molitanu. Pěnový kov může být vytvořen na bázi hliníku, oceli, titanu, jiných kovů nebo jejich slitin.
Specialisté z University of North Carolina (USA) vyvinuli ocelový pěnový kov s ocelovou matricí, obklopující jej mezi horní keramickou vrstvou a tenkou spodní vrstvou hliníku. Pěnový kov o tloušťce méně než 2,5 cm zastaví průbojné střely 7,62 mm, načež na zadním povrchu zůstane otvor menší než 8 mm.
Pěnová deska mimo jiné účinně snižuje účinky rentgenového, gama a neutronového záření a také chrání před ohněm a teplem dvakrát lépe než konvenční kov.
Dalším materiálem s dutou strukturou je ultralehká forma pěny, kterou vytvořily HRL Laboratories ve spojení s Boeingem. Nový materiál je stokrát lehčí než polystyren - je to 99,99% vzduch, ale má extrémně vysokou tuhost. Podle vývojářů, pokud je vejce pokryto tímto materiálem a spadne z výšky 25 pater, nerozbije se. Výsledná pěna je tak lehká, že může ležet na pampelišce.
Prototyp používá duté niklové trubice navzájem spojené, jejichž uspořádání je podobné struktuře lidských kostí, což umožňuje materiálu absorbovat spoustu energie. Každá trubka má tloušťku stěny asi 100 nanometrů. Místo niklu lze v budoucnu použít jiné kovy a slitiny.
Tento materiál nebo jeho analog, stejně jako výše uvedený strukturovaný polymerní materiál, lze považovat za použití ve slibných NIB jako prvky lehké a trvanlivé podpory absorbující nárazy určené k minimalizaci poškození těla kulkami za bariérou.
Nanotechnologie
Jedním z nejslibnějších materiálů, o kterém se předpokládá, že bude široce používán v různých průmyslových odvětvích 21. století, je grafen, dvourozměrná alotropická modifikace uhlíku tvořená vrstvou atomů uhlíku o tloušťce jednoho atomu. Španělští odborníci vyvíjejí neprůstřelnou vestu na bázi grafenu. Vývoj grafenového brnění začal na počátku dvacátých let minulého století. Výsledky výzkumu jsou považovány za slibné, v září 2018 se vývojáři přesunuli k praktickým testům. Projekt je financován Evropskou obrannou agenturou a v současné době probíhá za účasti specialistů z britské společnosti Cambridge Nanomaterials Technology.
Podobná práce probíhá ve Spojených státech, zejména na Rice University a University of New York, kde byly prováděny experimenty s bombardováním grafenových listů pevnými předměty. Očekává se, že grafenový pancíř bude výrazně silnější než kevlar a bude kombinován s keramickým pancířem pro dosažení nejlepších výsledků. Největší výzvou je výroba grafenu v průmyslových množstvích. Vzhledem k potenciálu tohoto materiálu v různých průmyslových odvětvích však není pochyb, že se najde řešení. Podle zasvěcených informací, které se objevily na stránkách specializovaných médií v prosinci 2019, plánuje Huawei uvést smartphone P40 s grafenovou baterií (s grafenovými elektrodami) na trh počátkem roku 2020, což může naznačovat výrazný pokrok v průmyslové výrobě grafenu.
Na konci roku 2007 izraelští vědci vytvořili samoopravný materiál na bázi nanočástic disulfidu wolframu (sůl wolframového kovu a kyselina sirovodíková). Nanočástice disulfid wolframu jsou vrstvené fullerenové nebo nanotubulární útvary. Nanotubuleny mají rekordní mechanické vlastnosti, které jsou u jiných materiálů v zásadě nedosažitelné, úžasnou pružnost a pevnost, která je na hranici síly kovalentních chemických vazeb.
Je možné, že v budoucnu neprůstřelné vesty naplněné tímto materiálem mohou svými vlastnostmi překonat všechny ostatní stávající a slibné modely NIB. V současné době je vývoj NIB na bázi nanotrubiček disulfid wolframu ve fázi laboratorního výzkumu kvůli vysokým nákladům na syntézu výchozího materiálu. Přesto určitá mezinárodní společnost již vyrábí patentované technologie nanočástice wolframu a disulfidů molybdenu v množství mnoha kilogramů ročně.
Velká britská obranná společnost Bae Systems vyvíjí neprůstřelnou vestu naplněnou gelem. V gelovém tělním brnění má impregnovat aramidové vlákno nenewtonskou kapalinou, která má vlastnost okamžitého vytvrzení při nárazu. Věří se, že „tekuté brnění“je jednou z nejslibnějších oblastí pro rozvoj slibných NIB. Taková práce se v Rusku provádí v souvislosti se slibnou sadou vybavení pro vojáky „Ratnik-3“.
Lze tedy uzavřít, že se plánuje vytvoření slibných NIB pomocí nejnovějších technologií v čele technologického pokroku. Pokud mluvíme o ručních palných zbraních, pak zde není takový výtržník technologie pozorován. Jaký je důvod toho, nedostatek potřeby nebo konzervatismus zbrojního průmyslu?
Mnoho projektů nadějných NIB se určitě zastaví, ale některé z nich určitě „vystřelí“a možná zastarají všechny ruční palné zbraně 20. století, stejně jako ve své době zastaraly luky, kuše a malorážky. Brnění navíc není jediným důležitým vybavením bojovníka, které může radikálně zvýšit jeho schopnost přežít v bitvě.
