Moderní AFV, jako například M1117 ASV na fotografii, jsou obvykle chráněny hlavním konstrukčním pancířem z oceli a hliníku a dalšími ochrannými součástmi z různých slitin, keramiky, kompozitů nebo jejich kombinací.
Pro Spojené státy a jejich strategické partnery je jasná potřeba zlepšených obranných a pancéřových schopností, aby byly splněny současné a očekávané taktické závazky. Mnohonárodní mise vedená Spojenými státy v Afghánistánu, která stále usiluje o její logické uzavření, bude těžit ze zkušeností získaných v Iráku, pokud jde o mise a požadavky na ochranu jejích vojsk a strategii pro nové iniciativy k rozvoji obranných systémů
Obranný a rezervační systém (SPB) (jiný výraz pro strukturální obranu) je strategický nástroj, protože má znatelný vliv na kritické systémy a zdroje a má také přímý dopad na stíhačku. To platí hlavně pro asymetrická operační prostředí, ve kterých jsou hrozby pro pevné pozice a perimetrické zabezpečení, jakož i sesazené jednotky a hlídková vozidla obzvláště akutní. I když se tato střetnutí rychle vyvíjejí, přítomnost elektronických varovných systémů v kombinaci s účinnými obrannými řešeními může často poskytnout armádě rozhodující výhodu, která jí umožní přežít, protiútokovat a dominovat. Naopak absence vhodné nebo účinné infrastruktury k obraně jejich sil může způsobit, že budou bojovníci i nebojovníci náchylní k taktickým přepadům, a to je jedna z klíčových, i když střízlivých, lekcí moderních operací v regionálních válečných divadlech.
Klíčové aspekty
Strukturální brnění se týká těch typů strategických materiálů, které jsou odolné vůči balistickým útokům a které lze integrovat do stacionárních, přenosných nebo mobilních přepravních systémů a řešení osobní balistické ochrany. Při výrobě SZB lze použít tradiční materiály, jako je ocel a hliník nebo železobeton, stejně jako pokročilé materiály, jako jsou nanomateriály a keramické kompozity. Některé příklady strukturálních brnění zahrnují výrobu trvalých a dočasných staveb, jako jsou strážní věže, vojenské nebo bezpečnostní dodávky, systémy ochrany vozidel a osobní ochrana bojovníků. Ty mohou zahrnovat nositelné štíty nebo systémy ochrany kontrolních bodů a přepravitelné obrněné bojové pozice.
Tři pokusy o vytvoření konceptu exoskeletu: projekty BLEEX, Raytheon SARCOS a Lockheed Martin HULC
V důsledku toho mohou ochranné a rezervační systémy (SPB) být velkou pomocí při zvyšování taktické a strategické schopnosti přežít v boji a v jiných vysoce rizikových prostředích. Jsou klíčovým faktorem v programech na ochranu jejich sil. Jsou také základem pro boj s mnoha typy asymetrických útoků, jako jsou miny na silnici a RPG během misí v městském prostředí a protipovstaleckých operací. Vzhledem k tomu, že mohou být vytvořeny z lehkých kompozitů a dalších pokročilých a exotických materiálů, mohou být užitečné také v oblasti správy podpisů u chráněných infrastruktur, jako je například pokrytí vozidel maskovacími materiály z pozemních radarů. Ve skutečnosti můžeme říci, že aplikace SZB jsou velmi rozmanité - stejně jako materiály, ze kterých mohou být vyrobeny.
Některé materiály, ze kterých SZB vznikají, lze klasifikovat jako exotické a nové materiály, tedy takové, které mají kromě schopností tradičních materiálů i nové vlastnosti. Nanomateriály, včetně nanotrubic a nanovláken, stejně jako pokročilé kompozitní materiály mohou například zlepšit výkon brnění. Struktury v podezřelých nebojových oblastech, u nichž se dříve předpokládalo, že mají nízký stupeň obrany pro bojové útoky, jsou nyní zahrnuty do prováděcích plánů SZB. Zákon o národní obranné autorizaci z roku 2012 například stanoví zvýšené bezpečnostní standardy v rámci vojenských stavebních projektů při vojenské výstavbě, vytváření a modernizaci stávající infrastruktury v USA a zemích NATO. Ve stavebnictví soukromého sektoru rostou také požadavky SOC na nové stavební projekty a renovace stávajících budov z důvodu bezpečnosti, ergonomie a ochrany životního prostředí, protože strukturální ochrana má také schopnost snižovat hluk a zvyšovat tepelnou izolaci. Požadavky na ochranu bojovníků však zůstávají jednou z nejvyšších starostí vojenských plánovačů.
United States Corps of Engineers (USACE) je zodpovědný za vládní programy USA na budování vojenské, civilní a národní bezpečnostní infrastruktury na globální i domácí úrovni. Snad nejslavnější projekt vytvořený USACE, Pentagon, je připomínkou důležitosti programů SIS a jejich významu pro probíhající operace a mise národní bezpečnosti a ochrany vojsk. Stavba byla dokončena v roce 1941, s malým množstvím kovu použitým kvůli nedostatku strategických surovin během války byl Pentagon postaven téměř výhradně ze železobetonu. V závěru studie Americké společnosti stavebních inženýrů o stavu budovy bezprostředně po 11. září bylo řečeno, že prvky původního návrhu a konstrukce Pentagonu přispěly k jeho odolnosti během útoku tryskové lodi, oni omezená fyzická destrukce a ztráty na životech. Ve zprávě skupiny byly zdůrazněny konstrukční vlastnosti integrity, redundance a absorpce energie. Uvedl, že takové prvky „by měly být v budoucnu zahrnuty do návrhů budov a dalších struktur, v nichž je odolnost vůči progresivní destrukci považována za velmi důležitou“.
Podobné, ne-li stejné, vlastnosti a požadavky platí pro pevné i mobilní vládní struktury doma i v zahraničí, velké i malé, a měly by zahrnovat vylepšení zabezpečení, jako je odolnost proti balistickým útokům, jako vestavěné konstrukční prvky k ochraně před realisticky očekávanými hrozbami. V důsledku toho mají SZB klíčový význam v celém rozsahu vojenského a civilního úsilí a pravděpodobně se v budoucnu stanou běžnou věcí.
Základní pravidla pro vytváření ochrany
Monolitické systémy
Čím silnější, tím lepší, „adekvátní“síla zničí projektil
Čím tvrdší, tím lepší, „adekvátní“houževnatost odolává praskání
Čím tlustší, tím lepší
Čím těžší, tím lepší
Jedna tlustá deska je lepší než dvě tenké vrstvené desky
Čím větší je sklon (úhel setkání), tím lépe
Multi-materiálové systémy (hybridní)
Tužší není vždy lepší, ale obvykle je přítomna tvrdá dýha
Tvrdý není vždy lepší, ale tvrdý základ je obvykle přítomen
Tlustší není vždy lepší
Těžší není vždy lepší
Dva tenké talíře mohou být lepší než jeden tlustý
Větší sklon není vždy lepší
Adaptivní výhody
Tradiční pancéřové materiály ukázaly omezení tváří v tvář novým bezpečnostním výzvám, zatímco pokročilé materiály, včetně kompozitů a nanomateriálů, prokázaly významné výhody oproti starším systémům, což zvyšuje přežití vojáka i v extrémních podmínkách.
Nedostatky stávajících obranných systémů by mohly být možná jedním z dědictví studené války. Tehdejší vojenské doktríny se nezaměřovaly na vojenské operace v zastavěných oblastech (anglický výraz MOBA - Mobility Operations For Built -up Areas) nebo vojenské operace v městských podmínkách (anglický termín MOUT - Military Operations in Urban Terrain). Stejně tak doktríny, které se objevily po válce v Perském zálivu, byly založeny na nasazitelných high-tech, vysoce přesných schopnostech ve scénářích šoku a bázně s omezeným časovým rámcem. To se samozřejmě nestalo v Iráku, kde vysoce technologické útočné systémy a taktiky měly v počátečních fázích konfliktu prvořadý význam a potřeba udržovat operační tempo po dlouhou dobu se stala kritickou.
SZB poskytují výhody silám zapojeným do dlouhodobých operací na divadelní nebo regionální úrovni, včetně těch, které se vyskytují v kontextu kampaní MOUT. Mnoho z těchto výhod, například při ochraně zbraní a cenných předmětů za přítomnosti vysokého rizika, je zjevných, některé další jsou méně zřejmé. Mezi ně mohou patřit environmentální a ergonomické bezpečnostní problémy a zpevnění, utěsnění a ochrana bojové elektroniky a další kritické informační infrastruktury před potenciálně škodlivými asymetrickými dopady. SZB jako soubor technologií však bude mít také širší význam než dokonce ty, které procházejí celou oblastí obranné technologie. To je dáno skutečností, že strukturální brnění je společným technologickým sektorem pro všechna odvětví armády, což ovlivňuje další obranné aplikace a kategorie vojenského vybavení, úkoly a aplikace národní bezpečnosti.
Výše uvedené lze rozšířit. SZB by měla být zahrnuta do požadavků na ochranu jaderných a strategických zařízení (vzhledem ke své vhodnosti pro stacionární, polo- a plně mobilní systémy za všech bojových podmínek), vojenského a civilního sektoru v nebojových zastavěných oblastech (protože budovy budou těžit z bezpečnostních opatření a nových stavebních metod, které zvyšují odolnost vůči terorismu a přírodním katastrofám, jako jsou hurikány a zemětřesení), modernizace a iniciativy na transformaci vojsk, boj s elektronikou a zpracování dat (díky své schopnosti posílit ochranu elektronické infrastruktury) a bojová vozidla (kvůli jejich schopnosti vytvářet spolehlivou balistickou ochranu pro mobilní personál).
Struktura typického sendvičového panelu s průhledným pancířem
Struktura skla používaná většinou výrobců neprůstřelných skel: nejprve sklo jako vnější vrstva, několik vrstev skla a polyvinylbutyralu uprostřed, poté polyuretan a nakonec polykarbonát. Výhoda této metody spočívá ve schopnosti polykarbonátu expandovat a „zachytit“úlomky tvořené tvrdšími skleněnými povrchy. Toto rozšíření je možné přes dva palce.
NWB jsou rovněž sladěny s iniciativami rozpočtové reformy. Důvodem je, že některé aplikace v této technologické oblasti umožňují modernizaci a obnovu stávajících zařízení a systémů s nízkými náklady a vytvoření zcela nové infrastruktury, což zase umožňuje výhody stabilního rozpočtu pro další složky celkových programů modernizace a iniciativy. Například rozpočet amerického ministerstva obrany na rok 2010 vyčlenil 1,4 miliardy dolarů na programy vojenského rozvoje, 15,2 miliardy na iniciativy na ochranu vojsk (největší jednorázová žádost po výdajích na vojenské zpravodajské služby) a 1,5 miliardy na boj proti IED (improvizovaná výbušná zařízení). SPB mohou zlepšit efektivitu nákladů v těchto obranných sektorech. V důsledku toho se jedná o technologii s potenciálně vysokými platbami za vývoj programů pro národní a mezinárodní bezpečnost a boj proti terorismu, jako jsou velvyslanectví a další dlouhodobé inženýrské projekty, k ochraně VIP osob a personálu v kritických situacích.
Mezi další výhody přijetí SZB a jejich integrace do vývoje vojenských programů patří skutečnost, že samotné materiály a pokročilé metody jejich výroby a následného zpracování a zdokonalování sdílejí společnou základní platformu pro vývoj v oblasti exotických a pokročilých materiálů, včetně nanomateriály. Mohou být začleněny do SZB, aby poskytovaly další funkce, jako je vložená senzorová matice a biometrie, které se samy stávají součástí samotného ochranného systému. Probíhá řada globálních iniciativ k vývoji strukturální ochrany, výrobě a navrhování a používání SSS, které využívají svůj jedinečný soubor vlastností pro použití v různých aplikacích.
Piezoelektrické komponenty od Ceramtec
Ve Spojených státech jsou materiály pro SZB a související procesy vyvíjeny v centrech a službách ministerstva obrany a průmyslu soukromého sektoru. Mezi nejdůležitější centra probíhajícího výzkumu a vývoje stojí za zmínku vojenská výzkumná laboratoř ARL, jejíž oddělení výzkumu zbraní a materiálů se zabývá iniciativami na ochranu v programech pro slibný nákladní vůz, zbraňový systém a budoucí vozidlo. Centrum kompozitních materiálů University of Delaware také provádí výzkum pokročilých stínících materiálů financovaný z DOD a vyzdvižena budou další vývojová centra SZB.
Pokročilé nanomateriály
Strukturální ochrana může být vyrobena z různých materiálů pomocí rozšířené řady pokročilých konstrukčních, výrobních a lisovacích technik. Tempo vývoje materiálu je jedním z nejrychlejších v oblasti obranných technologií a aplikované vědy, které je poháněno strategickými výzvami. To platí jak pro objevování nových materiálů, tak pro neustálé zlepšování používání stávajících obranných produktů, které jsou vhodné pro transformační vývoj v obraně jejich sil.
Nanomateriály našly široké využití ve vývojových programech v tomto aplikačním sektoru a řada revolučních výrobních postupů je ve vývoji nebo se dostala do průmyslové výroby. V popředí vývoje pokročilých materiálů je grafen, poprvé objevený v roce 2004, grafitový homolog, jehož neobvyklé vlastnosti jsou slibné pro řadu aplikací, včetně potenciálního využití strukturální ochrany. Graphene je vrstva grafitu tlustá jen jeden atom, což z něj činí nejtenčí materiál, který byl dosud objeven. Vzhledem k tomu, že je asi dvě stěkrát pevnější než ocel, je grafen také jedním z nejtrvanlivějších materiálů, jaké kdy byly v laboratoři vytvořeny. Graphene má také neobvyklé vlastnosti elektrické vodivosti, což ohlašuje revoluční aplikace v polovodičových mikroprocesorech. Díky tomu je grafen materiálem s velkým potenciálem v několika klíčových technologických oblastech. Ačkoli je to všechno slibné, využití grafenu pro rozvoj vojenských programů stále zůstává i do budoucna kvůli nedostatku aplikovaného výzkumu tohoto velmi nového materiálu, obtížnosti výroby v průmyslových množstvích při zachování vysoké ziskovosti.(Za „pokročilé experimenty s dvojrozměrným materiálem - grafenem“získali A. K. Geim a K. S. Novoselov Nobelovu cenu za fyziku za rok 2010).
M2 / M3 BRADLEY BMP používá pancíř ze slitiny hliníku 7039-T64 (horní polovina) a 5083-H131 (spodní polovina). Bojové zkušenosti v Iráku však vedly ke zvýšené ochraně díky další vrstvě pancíře z vícevrstvé oceli plus prvků pasivního (kompozičního) a reaktivního pancíře, které vidíme na fotografii.
Uhlíkové nanotrubice (CNT) jsou však mnohem lépe známé v oblasti iniciativ výzkumu a vývoje a již našly řadu praktických aplikací nejen ve vojenské oblasti, ale také v oblasti národní bezpečnosti a vymáhání práva. Pokročilé pancéřové materiály z dlouhých uhlíkových nanotrubic lze vyrobit v různých tvarech a strukturách, včetně listů, vláken, desek a tvarovaných tvarů. Konečné „nano-vylepšené“materiály jsou lehké, ale extrémně trvanlivé a jejich elektrotepelné vlastnosti lze během výrobního procesu změnit. Při výrobě kompozitních struktur poskytuje brnění na bázi CNT flexibilní a lehké řešení, které poskytuje vynikající ochranu před balistickými útoky na vozidla a další pevnou nebo mobilní bojovou infrastrukturu. Na základě stávající smlouvy s laboratoří Natick Labs vyvinula společnost Nanocomp Technologies kompozitní panely založené na CNT o tloušťce jen několik milimetrů pro osobní ochranu personálu, které v těsné blízkosti zastaví kuličku ráže 9 mm.
Poškození při děrování kompozitního materiálu
Kompozitní materiály
Kompozitní materiály, poněkud podobné kovovým slitinám, se v zásadě liší tím, že jsou navzájem nerozpustné a mohou být vytvořeny ze základních materiálů odlišně od prvků nebo míchání kovových fází. Stejně jako slitiny však mohou být kompozity vytvořeny ze dvou nebo více složek, které se mohou výrazně lišit tvarem nebo strukturou. Kompozitní materiály mohou být vyrobeny podle široké škály procesů. Patří sem nové spojovací techniky, jako je laminace, sendvičování, slinování, vstřikování částic, tkaní vláken a nanotechnologie, jako je mikrokomprese. Jsou -li vyráběny jako systémy balistické ochrany, jsou klasifikovány jako kompozitní strukturální pancéřování (CSA) a tvoří řadu nových materiálů, jako jsou kovové intermetalické lamináty (MIL) a keramické matricové kompozity (CMC).
Balistické kompozity se obvykle vyrábějí jako voštinové struktury a lamináty ze silných stěnových kompozitních, gumových a keramických vrstev, které jsou kombinovány tak, aby poskytovaly optimální rovnováhu struktury a balistického výkonu s minimální hmotností. Mezi tyto lamináty patří neprůhledné, průsvitné a průhledné pancéřové kompozity, které se používají jako náhrada skla do vozidel odolných proti výbuchu. Epoxidové sklolamináty a kompozity ze skelných vláken poskytují vynikající ochranu vozidlům v bojových oblastech, kde je riziko útoků IED velmi vysoké. Hliníková pěna s uzavřenými buňkami CCAF (Closed-Cell Aluminium Foam) má nízkou hmotnost v kombinaci s vysokou pevností, tuhostí, dobře absorbuje energii, její výrobní vlastnosti se mohou lišit díky struktuře mikrostruktury, která je tvoří. Když je balistický, CCAF vykazuje významnou nelineární deformaci a útlum vln napětí. Podle informací americké laboratoře ARL mohou kompozitní panely pancéřování obsahující CCAF odolat nárazu 20 mm fragmentačních granátů.
Balistické kompozity v této kategorii jsou vhodné pro ochranu proti výbuchu vozidel, jako je balistické stínění pro vozidla MRAP nasazená v městských bojových prostředích. Lze je použít i v jiných oblastech, například v dělových sudech. Často se vyrábějí ve formě krycích desek nebo panelů, které jsou instalovány uvnitř i vně chráněných strojů jako podlahové desky, ochranné kryty a ostění. Keramické kompozity mohou být vyrobeny ve formě strukturálního pancíře s dobrými vlastnostmi proti výbuchu a proti fragmentaci (mnoho sekundárních fragmentů a úlomků). Díky tomu jsou keramické kompozity vhodné pro aplikace strukturálních pancéřování, zejména pro MRAP a další malá a střední bojová vozidla, jejichž konstrukce by měla být kompromisem vzhledem k hmotnostním omezením vzhledem k tomu, že těžké brnění má negativní vliv na mobilitu vozidla. Větší vozidla, včetně taktických nákladních vozidel a obrněných vozidel (například obrněný autobus Rhino Runner), jsou však lepšími kandidáty pro integraci se standardními řešeními kovového brnění.
Při začlenění do pokročilých kompozitů nanomateriálů mohou výsledné nanokompozity poskytnout další úrovně výkonu nebo ochrany nad nevyztuženými materiály nebo stejné úrovně při snižování hmotnosti. Polymery a monomery, včetně plastových polymerů, lze také vyrábět pro použití jako pokročilé kompozitní materiály pro aplikace strukturální ochrany. Jedna charakteristika nanopolymerů implantovaných nanočásticemi - že vlnová délka je menší než vlnová délka viditelného světla (asi 400 nanometrů) - naznačuje, že hotové materiály mohou být transparentní. Bylo vyrobeno několik typů takových polymerovaných strategických materiálů s podobnými vlastnostmi. Je zřejmé, že tyto vlastnosti jsou strategicky cenné při úpravách nebo výměně tradičních neprůstřelných skel v bojových a bezpečnostních vozidlech.
SmartArmour je vícevrstvý, multifunkční rezervační systém vyráběný společností SmartNano Materials of Piano, může být dodáván průhledný nebo neprůhledný podle specifikací koncového uživatele, odolá průbojným střelám, nárazovým vlnám, úlomkům skořápky a detonaci na IED. Kovové sklo Vitreloy zirkonium a berylium však vyrábí s podobnými vlastnostmi také Amorphous Technologies International. Centrum výzkumu a vývoje RDECOM společnosti ARL vyvinulo kapalné brnění pro balistickou ochranu na základě střihové zahušťovací kapaliny pevných nanočástic oxidu křemičitého suspendovaných v polyethylenglykolu; byl úspěšně testován na neprůstřelné vestě s kevlarem.
Zpracování zařízení je nasycení strukturálních materiálů brnění nanostrukturami, které mohou kombinovat vysoce výkonné polovodičové procesory do prvků brnění. Takové „chytré materiály“lze zabudovat do pancéřových zdí, příklad použití je piezoelektrický. Jedná se o přírodní materiály, které při otřesu, deformaci nebo stlačení vydávají elektrické impulsy. Piezoelektrika, dříve komerčně používaná u jehel gramofonů, může být zabudována do pancéřových struktur, například panelů, modulárních prvků, a instalována do nosných stěn ve formě teplotních, vibračních a rázových senzorů.
V projektu financovaném americkým ministerstvem energetiky a realizovaném laboratoří Berkeley na Kalifornské univerzitě se vyvíjejí nejmodernější piezoelektrické materiály na bázi piezoelektrických materiálů s perovskitovou krystalovou strukturou. Společnost Accellent Technologies, obranná firma se sídlem v Minneapolisu, specializující se na strukturální monitorování, však vyvinula hardwarovou a softwarovou sadu nazvanou SMART Layer, která kombinuje senzory do strukturálních komponent, jako jsou panely a stěny. Systém společnosti využívá integrované multisenzory, které využívají tepelné, tahové a optické senzory na bázi mikroprocesorů k detekci změn integrity pozorovaných struktur pomocí patentované aktivní metody skenování. Společnost Diaform Armor Solutions, divize společnosti Ceradyne Inc., vytvořila lehká konstrukční řešení brnění pomocí termoplastických kompozitů k rychlé výrobě trojrozměrných strukturálních tvarů, které mohou tvořit modulární prvky vyztužených konstrukčních sestav.
Neprůstřelný bezpečnostní modul Protech
IBD Deisenroth Advanced Multi-Layer Armor Concept
Modulární konstrukční prvky, které splňují standardy BAM (Ballistic Armor Matrix), jsou také široce používány v nových návrzích, doplňcích a úpravách stávajících struktur, kde jsou nejdůležitějšími vlastnostmi zvýšená bezpečnost a odolnost proti balistickým útokům. Specifikace BAM, patentovaná společností Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, popisuje vícevrstvé pancéřové konstrukční prvky, jako jsou stěny, stropy a podlahy, složené z vrstev tvrdých plechů z aramidových vláken a tvrzené nástrojové oceli (například Thermasteel (vyráběná společností Thermasteel Corporation), nebo mřížka z tvrzené oceli. Specifikace BAM zahrnují BAM-1, BAM-1A a BAM-8; každý popisuje rostoucí úrovně strukturální ochrany. Společnost Zagros Construction vyvinula svůj nástěnný systém ThermalBlast, o kterém společnost tvrdí, že je vysoce odolný vůči balistickým útokům a vpádům sil. Využívá patentovaný systém BAM-8 sestávající z ochranné, lehké neprůstřelné vnitřní stěny (nebo BAM Inner Matrix), částečně složené z balistického kevlaru, který lze také začlenit do stropů a podlah a dalších panelů ThermaSteel. Společnost doporučuje svůj systém ThermalBlast pro velvyslanectví, vlády a pošty, vojenská zařízení, muniční sklady a další kritická zařízení. USA Bullet-proofing vyrábí svůj sortiment neprůstřelných ocelových panelů jako řešení z jednoho balistického plechu, které společnost hodnotí jako splňující NIJ Armor Level IV.
Materiály SZB se také používají v některých útočných systémech, jako jsou výstelky raketových sil a odpalovacích trubic a kontejnerů nesených na mobilních protiraketových odpalovacích zařízeních, které vyžadují dobré vlastnosti odolnosti vůči tepelnému oděru a kinetického rázu. Systém HyperShield, vyvinutý americkou společností V-System Composites, který využívá integrované pancéřové dlaždice a pokročilé kompozitní struktury, je levné, lehké neprůstřelné rezervační řešení a má úroveň ochrany NIJ Level III pro protiraketovou obranu, která zahrnuje také přepravní vozidla a balistické požadavky na letadla. Zakopaná jaderná hlavice, jako je americká B-61, může také používat strukturální pancéřové materiály, zatímco jaderná munice určená k pozemní detonaci při takzvaném „kobercovém bombardování“, jako je americká bomba B-53, bude také vyžadovat pancéřování těla munice.z nárazových zatížení.
Frontier Performance Polymers, s podporou Army Center Natick, úspěšně vyvinula průlomovou polymerovou technologii a inovativní výrobní metodu pro lehké, průhledné brnění na ochranu očí a obličeje. Tento materiál se základní hmotností 0,16 kg / cm2 má stejné balistické vlastnosti jako aramidové / fenolické materiály používané ve vojenských přilbách, ale stojí 10krát méně
Tradiční materiály
Tradiční materiály používané při výrobě ochranných struktur, jako je nelegovaná ocel a železobeton, však v žádném případě nejsou materiály minulosti. Zejména slitiny kovů zůstávají preferovanými materiály díky svým osvědčeným stínícím vlastnostem a stávajícím výrobním zařízením pro jejich výrobní a obranné aplikace. Tato takzvaná „houževnatá“obrněná řešení se netýkají pouze balistických ocelí a strategických slitin, ale také pokročilých kompozitních materiálů s dobrými balistickými vlastnostmi. To platí také pro typy brnění vyrobených z nebo vyztužených vlákny nebo hustě tkané síťoviny. Jako konstrukční pancéřový materiál má beton požadované vlastnosti a je stále široce používán, přičemž má nízké výrobní náklady.
Americká námořní pěchota LAV 8x8 dostává v rámci probíhajícího modernizačního programu na trup z hliníkové slitiny další kompozitní pancéřové prvky.
Obrněný materiál od AMAP-S IBD Deisenroth slouží jako důležitá podpůrná funkce při snižování tepelných charakteristik vozidla
Expediční bojové vozidlo EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) námořní pěchoty je první obrněné bojové vozidlo, které používalo brnění 2518-787, slitinu hliníku, mědi, manganu. Ačkoli je tato slitina houževnatá a má dobré balistické vlastnosti, má v běžných tupých svarech špatnou balistickou houževnatost. To přimělo výrobce vyloučit z konstrukce tupé svary a hlavní koutové svary, aby se zvýšila odolnost proti nárazu, deska k desce je nyní mechanicky připevněna. Nakonec mnoho problémů s tímto programem vedlo k uzavření tohoto slibného projektu.
Slitiny jsou jedny z nejtvrdších materiálů, ze kterých lze vyrobit strukturální brnění. Slitiny jsou kombinací dvou nebo více chemických prvků - kovů (nebo kovových a nekovových prvků), obvykle „tavených“dohromady nebo rozpuštěných v sobě během procesu tavení. Výsledkem je materiál s lepším výkonem než každá součást samostatně. Titan a slitiny titanu jsou běžné konstrukční prvky brnění. Jejich použití zahrnuje „traumatické“desky v osobních rezervačních systémech, které poskytují vysoký stupeň ochrany vysoce zranitelných oblastí těla. Beryllium-hliníková slitina se také v mnoha případech ukázala jako úspěšná. Zvláštní pevnost a tuhost této slitiny překonává konvenční slitiny titanu, což má za následek nižší konstrukční hmotnost a lepší výkon. Pancéřované oceli jsou také strategickými materiály vhodnými pro strukturální brnění.
Pod obchodními názvy se také komerčně vyrábí řada takzvaných „super slitin“nebo „vysoce výkonných slitin“. Mezi nimi je vysoce pevná slitina Hastelloy, jejíž hlavní složkou je přechodový kov - nikl; Kovar, slitina kobaltu a niklu ceněná pro svůj vynikající koeficient tepelné roztažnosti; slitina nikl-měď-železo Monel; a slitina nikl-chrom Inconel.
Laserové kalení je jedním ze procesů zpracování, které zlepšují funkční vlastnosti obecných kovů a slitin. Existují i další typy vylepšení vlastností, včetně mikrokomprese, což je proces zpracování, který využívá techniku soustředěného iontového paprsku k nasycení pokročilých materiálů substrukturami pro zvýšení pevnosti a odolnosti. Používá se také superplastické tvarování, což má za následek kovové a keramické výrobky s extrémně vysokou pevností v tahu.
Laboratoř NETL (National Energy Technology Laboratory) amerického ministerstva energetiky obdržela od Velitelství tanků a automobilového průmyslu a výzbroje (TACOM) a Vojenské výzkumné laboratoře ARL úkol provést program na vývoj lité ocelové pancéřové desky pro americká vojenská vozidla, včetně BMP BRADLEY. Na něm společnosti NETL-TACOM-Lanoxide Corp a DARPA společně vyvinuly litý poklop a vedlejším účinkem programu bylo přijetí patch brnění. Později byla v rámci programu vyvinuta titanová pancéřová deska (s použitím letecké slitiny Ti-6Al-4V) pro poklop M-1A1 ABRAMS MBT ve spolupráci se společností TACOM a hlavním dodavatelem General Dynamics. V nedávné době společnost NETL vyvinula vysokopevnostní pancéřování AFV pomocí práškových slitin slinutého titanu za účelem zvýšení pevnosti konečného materiálu. Pancéřové materiály vyrobené ze silikonové infiltrace (SiSiC) a slinutého karbidu křemíku (SSiC) jsou výrobky společnosti CeramTec ze Severní Ameriky z New Jersey, americké divize německé společnosti CeramTec AG. Tyto materiály vykazují dobrou chemickou tepelnou stabilitu a vysokou odolnost vůči tribologickému namáhání (tribologie je vědecká disciplína, která studuje tření a opotřebení strojních součástí a mechanismů za přítomnosti maziv).
Společnost AT&F Advanced Metals of Orville se sídlem v Ohiu je soukromě vlastněná společnost, která se specializuje na výrobu a zpracování trvanlivých kovů a slitin, včetně titanu, zirkonia, niobu, slitin niklu a duplexní nerezové oceli, dodávající civilní a obranné zákazníky. Ještě konkrétnější je divize Steel Solutions and Nuclear této společnosti. Vyrábí také materiály pro SZB na bázi vysokopevnostní nízkolegované oceli, uhlíkové oceli a slitin na bázi oceli. Společnost se také zabývá strukturálním pancéřováním jaderných zařízení, včetně vnitřních prostor reaktorů a kontejnerů na jaderný odpad.
Jiné programy
Další programy SZB probíhají napříč celým spektrem rozmístěných sil a řadou globálních vojenských operací. Jejich okamžité požadavky a výzvy přímo souvisejí se současnou a budoucí ochranou jejich komunikačních sil, protože tyto oblasti použití zahrnují balistickou ochranu vozidel, voják jako práce na modernizaci systému a přispívají k přežití vojenské infrastruktury před různými asymetrickými hrozbami běžně se vyskytující v regionálních mírových operacích.
Pokročilé pancéřování vozidel, vojenských a vládních zařízení a umístění vojenského personálu v předních liniích a vzadu bude těžit pouze z dostupnosti nasazených schopností. Zatímco mnoho aplikací představuje vylepšení a upgrady stávajících schopností a systémů jako takových, například nové typy dodatečného brnění pro bojová vozidla na ochranu proti IED, jiné jsou inovativní a systémy budoucí generace.
Německá společnost IBD Deisenroth Engineering AG vyrábí AMAP High-tech Survivability Enhancement System. Jedná se o řadu řešení strukturálních pancířů využívajících více výrobních metod a pokročilých materiálů, včetně vysoce pevných slitin a kompozitů. Mezi nimi je AMAP-IED, který kombinuje technologii keramického pancíře a obložení proti fragmentaci a který může být dodáván jako modulární prvky a který je určen ke zvýšení ochrany vojenských vozidel. Společnost IBD nazývá AMAP-IED systémem ochrany nové generace a klasifikuje jej jako ochranu před úlomky dělostřeleckých granátů ráže 155 mm, jakož i silničními minami a IED. AMAP-T je transparentní pancíř vyrobený z keramického skla, o kterém společnost popisuje, že má vynikající průhlednost a extrémní odolnost, splňující úrovně STANAG 1 až 4.
Ochranu střechy vozidla zajišťují AMAP-R a AMAP-ADS, což jsou materiály optimalizované pro zbraně, přičemž první z nich je vyrobeno z ultralehkých kompozitních materiálů vhodných pro střešní pancéřování vozidel. Nejzajímavějším řešením brnění je AMAP-S. Optimalizováno pro balistickou ochranu a správu podpisů, snižuje podpis vojenských vozidel při skenování průzkumnými senzory ve viditelném, infračerveném, radarovém a akustickém spektru. Tyto materiály lze použít jako doplněk ke stávajícím tělesům strojů, to znamená, že je lze instalovat na nové modely nebo stroje, které jsou již v provozu.
Vynikající vzorky senzorových pásek SMART Layer
Divize BAE americké korporace ProTech nabízí řadu strukturálních řešení pancéřování, která zahrnují několik typů neprůstřelných plotů a obrněných bojových pozic, včetně obrněných kabin a strážních věží, mobilních bezpečnostních plotů a ochranných systémů montovaných do vozidel pro vojáky věží. Stacionární řešení pro strukturální brnění této společnosti představuje řada prefabrikovaných obrněných bojových pozic AFPS (obrněné bojové pozice), které jsou schopné chránit před střelami ráže 9 mm - 12,7 mm. Mezi další řešení AFPS od ProTech patří přenosné pancéřové struktury optimalizované pro zabezpečení perimetru a kontrolního bodu, zásadní ochranu majetku, zabezpečení strážnice a hraniční kontrolní body.
ProTech také vyrábí modulární systémy, které lze navrhnout podle specifikací koncových uživatelů. Podobné systémy založené na přenosných obrněných kontejnerech vyráběných společností EADS byly vyvinuty ve spolupráci s KMW na základě smlouvy s německou federální agenturou pro zadávání zakázek v oblasti obrany. Obrněný kontejnerový systém s názvem TransProtec, který pojme 18 lidí, včetně vybavení, je optimalizován tak, aby chránil pozemní síly před útoky IED, ostřelovací palbou, šrapnely, minami a zbraněmi hromadného ničení a v současné době je v provozu s dánskou a německou armádou, v systému se říká MuConPers (univerzální kontejner pro přepravu osob).
Společnost Plasan North America, divize izraelské společnosti Plasan Sasa, také vyvinula řešení pro strukturální pancéřování na základě mnohamilionové smlouvy s ministerstvem obrany USA na ochranu nových vozidel MRAP. Podle smlouvy je Plasan hlavním dodavatelem společného výrobního programu s BAE Systems jako subdodavatelem dodávky rezervačních systémů pro stroje Oshkosh M-ATV, z nichž většina pracuje v Afghánistánu na základě smlouvy s americkým velením TACOM armáda. Plasan je světovým lídrem v oblasti návrhu doplňkových pancéřových systémů a systémů ochrany proti výbuchu pro ochranu taktických vozidel ve vojenské a civilní oblasti.
Pokročilé systémy ochrany vojáků spadají do oblasti aplikací strukturální ochrany a zahrnují mechanicky poháněné bojové exoskeletony. Slibují, že budou mít významný dopad na pozemní bojové operace, pokud takové systémy dosáhnou svého plného potenciálu. Ve Spojených státech je v současné době otevřeno několik hlavních iniciativ programu rozvoje technologií DOD a soukromého sektoru. Jeden z těchto programů provádí Výzkumné centrum americké armády Natick Labs pro rozvoj vojáků podle konceptu Future Warrior Concept, který poskytuje plně integrovaný systém pro vojáka, který zahrnuje šest hlavních subsystémů. Na těchto programech pracuje také NSRDEC (ISN MIT - Soldier Nanotechnologies) a Soldier System Integration Lab (SSIL). Konečným cílem SSIL je vyvinout to, čemu SSIL říká bojový oblek 21. století..
Laboratoř Berkeley Robotics and Human Engineering Laboratory (BLEEX) vyvinula prototyp exoskeletu s vlastním pohonem, který se skládá ze dvou antropomorfních poháněných nohou, pohonného systému a rámu batohu, na kterém je různý náklad. Exoskeleton umožňuje uživateli - neboli „pilotovi“- nést extrémně těžká břemena a současně usnadňuje chůzi a běh nahoru a dolů po svazích v celém rozsahu normálního cestování bez použití fyzické síly obsluhou.
V závodě Raytheon v Salt Lake City probíhá iniciativa Raytheon Sarcos. Představuje ambicióznější práci na vývoji exoskeletu vojáka, o kterém Raytheon tvrdí, že je v podstatě nositelným robotem, který zvyšuje sílu, vytrvalost a mobilitu nositele. Exoskelet XOS, který pochází z původního experimentálního systému vyvinutého společností Sarcos, v současné době umožňuje pilotovi zvedat břemena až do hmotnosti 200 liber a provádět úkoly s vysokou námahou, jako je lezení po schodech a svazích, bez únavy, ale nyní je poháněn hydraulicky. stacionární externí zdroj energie pro sebe. Představen je také exoskeletonový program HULC společnosti Lockheed Martin, který je také navržen tak, aby unesl 200 liber nákladů kdykoli a v jakémkoli terénu, a je navržen tak, aby byl plně hydraulický a nevyžaduje externí zdroj energie. Systém HULC obsahuje integrovaný mikroprocesor připojený k senzorovým rozhraním, který umožňuje exoskeletu vycítit záměr pilota a pohybovat se ve spojení s ním. Systém HULC je vysoce modulární, což umožňuje rychlou a efektivní výměnu hlavních součástí v terénu, a je energeticky účinný, aby umožňoval provoz na baterie při delších misích. HULC je však, stejně jako exoskelet od BLEEX, koncipován spíše jako systém pro přenášení břemen, než jako náhrada přirozených fyzických schopností vojáka. V současné době vyvíjí HAL (Hybrid Assistive Limb) japonské společnosti Cyberdyne z Ibaraki, jedná se o celkově výkonný systém navržený tak, aby zvýšil fyzickou sílu člověka dvakrát až desetkrát. Navzdory vzhledu „Iron Mana“zůstává jeho adaptabilita na budoucí vojenské úkoly otázkou.
Další akce
Stručně řečeno, důležitý úkol SZB lze široce definovat jako snížení zranitelnosti vůči nepřátelským akcím, zejména balistickým útokům, u nichž mnoho, ne -li všechny tradiční materiály v současné době neposkytují adekvátní úroveň ochrany vojsk.
Boj často velitelům přináší tvrdé lekce, které se v minulosti zdály zřejmé. Jednou z nejtěžších lekcí boje dnes je nedostatečnost pancéřové ochrany vůči improvizovaným hrozbám, mezi které patří útoky sebevražedných aut na vojenské a civilní cíle a útoky IED na dopravní a divadelní personál. Staré zvyky, zvláště vojenské, obzvlášť tvrdě odumírají. Historicky ale tyto zvyky mizí pod tlakem boje, jako například francouzská kavalerie versus anglická úklona během stoleté války nebo nedostatečnost iráckých obrněných vozidel sovětského stylu k útokům z přesně naváděné munice a pokročilejších MBT během Zálivu Válka.
Rychlá reakce na výzvy a vhodná protiopatření jsou klíčem k vojenskému úspěchu a bezpečnostní stabilitě. Pokud jsou tedy bráni vážně, pokud jde o ochranu vojsk, a jsou hlavním obranným problémem v této transformační éře restrukturalizace moci, pak by se strukturální ochrana a SZB využívající tuto technologii měly stát prioritou nákupu a obrany a výzkumu a vývoje obrany pro všechny vojenské vůdce. Dnešní asymetrická ohrožení vojenské a civilní infrastruktury, stejně jako asymetrické boje v regionálních bojových operacích, ovlivňují vývoj obranné politiky a návrh a zadávání zakázek v celosvětovém měřítku. Tak by to mělo být v předvídatelné budoucnosti.
Takové obrněné vojenské systémy byly vnímány hlavně jako doplněk jiných prioritních řešení, a nikoli jako nedílná součást mnoha a většiny bojových systémů. Všechno se ale mění. Ochranné a pancéřové systémy představují velký potenciál a zlepšují schopnosti operací 21. století. Jejich použití se rozšíří a stane se standardem mnoha, ne -li většiny, obranných systémů na všech úrovních.
