Kariniame kare taikant pažangias technologijas, personalo ir turto nuostolių situacija tampa vis sudėtingesnė. Todėl taip pat reikėtų atlikti nuodugnius neperšaunamų medžiagų tyrimus ir pritaikymą. Keraminiai šarvai ir pluoštu sustiprintos kompozitinės medžiagos yra svarbios tyrimų ir taikymo kryptys. Apžvelgiamos naujos kompozicinės neperšaunamos keraminės plokštės ir aramidinės neperšaunamos kompozicinės medžiagos, atliktas naujos kompozitinės neperšaunamos keraminės plokštės ir tradicinės neperšaunamos plokštės palyginimas, jos charakteristikos ir kai kurios problemos, kurios vis dar egzistuoja atliekant dabartinius tyrimus ir taikymą. analizuojamas; atliekamas neperšaunamas aramidinės neperšaunamos kompozitinės medžiagos neperšaunamas mechanizmas. Išsamiai apibūdinkite ir nurodykite pagrindinius veiksnius, turinčius įtakos balistinių aramidinių kompozitinių medžiagų veikimui.
01
Nauja kompozicinė keraminė neperšaunama plokštė
Keraminių šarvų tyrimai yra svarbi neperšaunamų kompozitinių medžiagų kūrimo ir taikymo dalis. Keraminių šarvų balistinės apsaugos efektas yra pranašesnis už įprasto šarvinio plieno. Šiuo metu plačiausiai ištirti ir taikomi pasyvieji ir reaktyvieji šarvai. Kalbant apie neperšaunamą mechanizmą, reaktyviųjų šarvų šarvų medžiaga generuos kinetinę energiją po kulkos sužadinimo, o kinetinė energija reaguoja į kulką, o pasyvieji šarvai priešinasi kulkos poveikiui dėl savo savybių. Šiandien JAV, Rusija ir kitos šalys naudojo keramiką ir kompozitines medžiagas kurdamos geresnio svorio šarvų sistemas ir sukūrė keraminius skydinius šarvus, kurie buvo plačiai naudojami.
1.1 Neperšaunamas mechanizmas
Kai kulka dideliu greičiu pataiko į kompozitinę keraminę neperšaunamą plokštę, veikimo jėgos ir reakcijos jėgos principas priverčiamas dideliu greičiu patekti į neperšaunamą plokštę, o tada iššokti dideliu greičiu su priešinga jėga viduje, sudarydama apytiksliai apvali kulkos skylė paviršiuje. Jis pasiekia tikslą sunaikinti tik neperšaunamos plokštės paviršių, nepadarydamas mirtinos žalos bendrai neperšaunamai plokštei, taip užtikrinant neperšaunamumą.
1.2 Naujų kompozitinių keraminių neperšaunamų plokščių eksploataciniai parametrai
Pagrindinės keraminių medžiagų charakteristikos pateiktos 1 lentelėje.
Keraminės medžiagos turi didelį specifinį standumą, didelį specifinį stiprumą ir cheminį inertiškumą daugelyje aplinkų. Tuo pačiu metu dėl mažo tankio, didelio kietumo ir didelio gniuždymo stiprumo, palyginti su metalais, jie yra plačiai naudojami. Didelio grynumo aliuminis turi didesnį tankį, mažesnį kietumą ir atsparumą lūžiams, todėl jo elastinis atsparumas yra mažesnis; Silicio karbido keramikos struktūra pasižymi dideliu stiprumu, dideliu kietumu, atsparumu dilimui, atsparumu korozijai, dideliu šilumos laidumu ir kitomis savybėmis; Titano diboridas turi aukštą tamprumo modulį; boro karbidas pasižymi aukšta lydymosi temperatūra, puikiomis kietumu ir mechaninėmis savybėmis, o jo tankis yra mažiausias iš kelių dažniausiai naudojamų keraminių medžiagų. Be to, elastingumo modulis yra didelis, todėl tai idealus pasirinkimas kariniams šarvams. ir geras medžiagų pasirinkimas kosmoso srityje.
Pagrindinės kompozitinių medžiagų charakteristikos pateiktos 2 lentelėje.
Neperšaunamos kompozitinės medžiagos turi ne tik tam tikrą modulį, bet ir gerą pailgėjimą, atsparumą lūžiams, didelį savitąjį stiprumą ir išlaikyti gerą našumą esant įtempiams. E-stiklas turi didelį atsparumą tempimui, bet silpną kietumą, o kevlaro medžiaga yra mažo tankio, didelio stiprumo, gero kietumo, atsparumo aukštai temperatūrai, ją lengva apdoroti ir formuoti. Boras pasižymi mažo tankio, didelio specifinio stiprumo ir didelio elastingumo modulio savybėmis.
1.3 Naujų kompozitinių keraminių neperšaunamų plokščių medžiagų charakteristikos
Naujos kompozicinės keraminės neperšaunamos plokštės turi nepalyginamų pranašumų prieš tradicines neperšaunamas plokštes. Konkrečius palyginimus rasite 3 lentelėje.
(1) Gali atlaikyti daugybę kulkų smūgių.Ši medžiaga gali atlaikyti nuolatinį kelių kulkų smūgį į tą patį paviršių tuo pačiu metu, nesudaužant visumos. Jis tik suformuos apytiksliai apskritas kulkų skylutes ant paviršiaus, nepaveikdamas kitų medžiagos dalių neperšaunamo poveikio.
(2) Jis turi gerą konstrukcinį projektavimą.Sudėtinės keraminės plokštės gali sukelti lenkimo deformaciją atitinkamais kampais ir po deformacijos gali grįžti į pradinę formą. Jie gali būti suprojektuoti į įvairių formų kompozicines keramines neperšaunamas medžiagas, pvz., plokščius, išlenktus ir pasvirusius paviršius.
(3) Galima taisyti ir naudoti pakartotinai.Pataikius kulka, paviršiuje esančios apskritos kulkos skylės gali būti užpildytos keraminiais neperšaunamais korpusais ir sujungiamos su neperšaunamais klijais, kad būtų atkurtos originalios medžiagos savybės.
(4) Didelis naudojimo patikimumas.Ši medžiaga visapusiškai naudoja didelio našumo keraminių plokščių, UHWMPE plokščių ir TC4 plokščių balistines savybes, todėl balistinis atsparumas yra geresnis nei atskirų medžiagų, ir gali veiksmingai blokuoti įvairias pistoletų specifikacijas ir susijusias mažo ir vidutinio kalibro skvarbiąsias bombas.
(5) Technologija yra labai brandi ir gerai projektuojama.Ši medžiaga jau turi pakankamai brandų gamybos procesą ir gali būti suprojektuota pagal individualius poreikius pagal faktinius poreikius, kad būtų patenkinti skirtingi neperšaunami poreikiai.
1.4 Problemos dėl dabartinių neperšaunamų kompozitinių medžiagų
Kadangi neperšaunamos kompozitinės medžiagos yra sudarytos iš įvairių medžiagų, nehomogeniškumas, anizotropija, sudėtingi struktūriniai ryšiai, sudėtingi gedimo mechanizmai ir sudėtingi kompozitinių medžiagų stiprumo kriterijai yra pagrindinė kompozitinių medžiagų ir jų struktūrų mechanika. charakteristikas, todėl sudėtingiau ir sudėtingiau atlikti kompozitinių medžiagų, jų konstrukcijų ir apsaugos mechanizmų analizę, skaičiavimą, bandymą ir projektavimą. Iki šiol neperšaunamos kompozitinės medžiagos vis dar turi šias problemas.
(1) Nepakankamas energijos sugėrimas.Naudojimo metu nesugerta neperšaunamų medžiagų energija pridarys nuostolių personalui ir turtui, o ginklų naikinamoji galia taip pat padidės atnaujinus ginklus. Todėl būsimi tyrimai ir taikymas turėtų būti sutelktas į medžiagų neperšaunamų savybių ir saugos gerinimą šiuo aspektu. .
(2) Svoris nėra pakankamai lengvas.Neperšaunamų kompozitinių medžiagų svoris yra svarbus veiksnys, lemiantis, ar jas galima reklamuoti ir naudoti. Todėl neperšaunamų kompozitinių medžiagų svorį reikėtų kiek įmanoma sumažinti, tuo pačiu užtikrinant gerą neperšaunamą atsparumą.
(3) Prieštaravimų stiprinimas ir griežtinimas.Ypač neperšaunamų keraminių kompozitinių medžiagų atveju šį prieštaravimą dažnai sunku įveikti. Pridėjus tam tikrų grūdinančių medžiagų į balistiniams atsparias kompozicines medžiagas, gali sumažėti medžiagos stiprumas. Tačiau padidinus medžiagos stiprumą, medžiagos kietumas gali sumažėti. Todėl reikia atlikti daugybę bandymų, kad būtų nustatytas tinkamiausias balistinei medžiagai atsparios medžiagos stiprumas ir kietumas. .
(4) Kalbant apie kompozitinių medžiagų suderinamumą, įskaitant fizines, chemines, mechanines ir kitas medžiagų charakteristikas, kompozitinėse medžiagose gali būti integruotos įvairios savybės, kad būtų užtikrinta geresnė apsauga.
Be to, taip pat yra problemų, tokių kaip sąsaja ir kaina, kurios nebuvo iki galo išspręstos.
02
Aramidinė neperšaunama kompozitinė medžiaga
2.1 Neperšaunamas mechanizmas
Kai pluoštinė neperšaunama medžiaga bus veikiama smūgio energijos, ji išsitemps ir deformuosis. Pluošto sugerta energija taps darbu, reikalingu jo deformacijai. Jo tempimo deformacijai ir lūžimui reikalingas darbas yra lūžio energija, dar žinoma kaip lūžio darbas. , pluošto lūžio energija yra susijusi su pluoštų, dalyvaujančių tempimo deformaciniame lūžyje, skaičiumi. Parametras, matuojantis pluoštų antibalistines savybes, yra pluošto energijos absorbcijos greitis (trūkimo energija pluošto masės vienetui).
Kai pluoštines neperšaunamas medžiagas veikia išorinis smūgis, smūgio sukeltas išilginis įtempis pluošto medžiagoje greitai plinta visomis kryptimis, sudarydamas „smūgio bangą“ (ty garso bangą). Garso greitis pluoštinėse neperšaunamose medžiagose turės įtakos momentinei energijos sklaidai, kuri lemia pluoštų, dalyvaujančių energijos sugertyje, kiekį ir taip paveiks medžiagos neperšaunamą poveikį. Todėl garso greitis pluošte yra dar vienas svarbus parametras, turintis įtakos pluošto balistinėms savybėms.
Neperšaunamų medžiagų pluoštų formos yra tiesios ir išlenktos. Jei medžiagos pluošto forma yra tiesi, energija sklis pluošto ašine kryptimi be atspindžio, todėl energija pasklis toli ir greitai; jei pluošto forma yra išlenkta arba pluoštas Jei pluošte yra pertraukų, pluošto lenkimo taškai arba pertrūkiai atspindės dalį energijos, sumažindami momentinės difuzijos diapazoną, taip pat sumažės medžiagos neperšaunamas poveikis . Galima pastebėti, kad pluoštinio dvimačio dvimačio audinio neperšaunamas efektas bus geresnis nei paprasto pynimo.
Energijos perdavimą dažnai lydi pluoštų sąlytis tame pačiame sluoksnyje arba tarp sluoksnių. Perduodant smūgio energiją, energijos atspindys atsiranda visų medžiagų sąsajose, o situacijos yra įvairios ir sudėtingos. Todėl efektyviausias smūgio energijos sklidimo kelias yra difuzija išilgai pluošto ašies.
2.2 Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos neperšaunamų aramidinių kompozitinių medžiagų veikimui
Neperšaunamų kompozitinių medžiagų veikimui daugiausia įtakos turi matricos medžiagos modulis ir turinys, pluošto medžiagos savybės, pluošto audimo būdas ir procesas.
2.2.1 Matricos dervos modulio poveikis kompozitinių medžiagų balistinėms savybėms
Kadangi mažo modulio matricos derva pasižymi geromis slopinimo savybėmis ir yra palanki energijos absorbcijai, laminatai, pagaminti iš mažo modulio matricos dervos, pasižymi geresniu neperšaunamumu nei didelio modulio matricos derva.
2.2.2 Matricinės dervos kiekio poveikis kompozitinių medžiagų balistinėms savybėms
Matricos dervos kiekis turi labai didelę įtaką kompozitinių medžiagų balistinėms savybėms. Padidinus pluošto tūrį kompozicinėse medžiagose pagerės balistinės savybės, tačiau jei pluošto tūris bus per didelis, balistinės savybės sumažės. Kadangi kompozitinėje medžiagoje esanti matricinė derva gali perduoti įtempį struktūriniame vienete, tačiau jei pluošto tūris yra per didelis, matricos kiekis kompozitinėje medžiagoje bus per mažas, todėl dervos ir dervos sukibimas sumažės. pluošto ir tarp pluošto ir pluošto, taip paveikdamas laminato vientisumą, sumažės ir kompozitinės medžiagos elastinės savybės. Pluošto tūrio kiekis reiškia pluošto tūrio procentą audinyje nuo viso audinio tūrio, kurį galima konvertuoti į ploto tankį. Ploto tankis yra svarbus veiksnys matuojant neperšaunamų plokščių faktinį pritaikymą. Jei jis gali atitikti apsaugos reikalavimus, projektavimo ir taikymo metu ploto tankis turėtų būti kuo mažesnis, kad būtų galima žymiai sumažinti išlaidas ir svorį.
2.2.3 Laminato ploto tankio įtaka laminato balistinėms savybėms
Sviediniams prasiskverbus į laminatą, bus tendencija, kad pluoštai slys, o kai kurie pluoštai negalės sumažinti sviedinio prasiskverbimo. Jei ploto tankis padidės, padidės laminato sugerta energija, o tai rodo, kad jo balistinis pasipriešinimas didėja didėjant ploto tankiui. Laminato be ataudų balistinės savybės yra geresnės nei paprasto pynimo laminato.
2.2.4 Pluošto audinio struktūros įtaka laminatų balistinėms savybėms
Palyginti su satino ir paprasto pynimo audiniais, dvimačiai dvimačiai audiniai turi mažiausią apdorojimo laipsnį ir mažiausiai praranda pluošto stiprumą. Audinio pluoštai bus išdėstyti lygiagrečiai tiesiomis linijomis, kurių stiprumo išlaikymo vertė bus didžiausia. Kadangi tarp pluoštų nėra tiesioginių persidengimo taškų, susitraukimo greitis iš esmės yra lygus nuliui, o tai veiksmingai sumažina deformacijų bangų atspindį ir išvengia įtempių koncentracijos vietiniuose taškuose, kai atsitrenkia sviediniai. Todėl dvimačio dvimačio audinio plyšimo sugerties energija yra didelė. Kadangi dvimačio dvimačio audinio audinio struktūra yra laisva, ji yra palanki energijai sugerti, todėl jis yra geriausias neperšaunamas.
2.2.5 Audinio sluoksnių skaičiaus įtaka laminatų balistinėms savybėms
Mažo paviršiaus tankio audiniai turi geresnes balistines savybes. Kompozitinių medžiagų balistinį atsparumą lemia medžiagoje esantiems pluoštams naudojami pinti siūlai, audinio pynimas, sluoksnių skaičius kiekviename sluoksnyje ir pluoštų išdėstymas. Esant tam tikram svoriui, kuo plonesnė ir tankesnė pynė ir kuo daugiau medžiagos sluoksnių, tuo geresnės bus medžiagos balistinės savybės. Kai balistinės medžiagos paviršiaus tankis yra pastovus, reikėtų atsižvelgti į audinius su daugiau sluoksnių ir mažesnio vieno paviršiaus tankio. Tuo pačiu metu pagerinus paties pluošto veikimą, pagerės ir medžiagos balistinis atsparumas.
03
Programos ir plėtros tendencijos
Pažangios balistinėms medžiagoms atsparios kompozitinės medžiagos turi didelį specifinį stiprumą, specifinį modulį, dizainą ir universalumą ir yra būtinos daugelyje karinių pritaikymų. Jie yra pagrindiniai dizaino ir pagrindinių asmens apsaugos bei pažangių ginklų ir ginkluotės technologijų veiksniai. Todėl organizacijai, jei ji gali įžengti į šią tyrimų ir taikymo sritį ir tapti kvalifikuotu tam tikros rūšies produkto tiekėju, tai turės didelę strateginę reikšmę tiek socialine, tiek ekonomine nauda.
Kompozitinės medžiagos pasižymi geromis savybėmis, nes sujungia atitinkamus armavimo medžiagų ir matricų pranašumus. Jie taip pat yra greičiausiai augančios ir perspektyviausios neperšaunamos medžiagos. Neperšaunamos medžiagos pamažu tampa įvairesnės ir derinamos, o įvairios naujos neperšaunamos medžiagos, pasižyminčios dideliu kietumu ir dideliu tvirtumu, buvo skirtos sudėtingesnėms apsaugos problemoms spręsti. Kuriant lengvas ir efektyvias šarvų sistemas, neperšaunamos keramikos ir pluoštu sustiprintų neperšaunamų kompozitinių medžiagų privalumai tapo vis ryškesni. Naujos kompozicinės keraminės neperšaunamos plokštės turi neprilygstamų pranašumų su tradicinėmis neperšaunamomis plokštėmis, tačiau negalima ignoruoti esamų problemų, todėl mes sutelkiame dėmesį į Siekdami išspręsti neperšaunamų kompozitinių medžiagų problemas, šiuo metu tyrimų tikslas yra nuolatinis medžiagų savybių optimizavimas.
