مهمترین وظیفه حل شده توسط توسعه یافته در چارچوب برنامه آمریکایی NGSW تفنگ امیدوار کننده سلاح، باید تضمین نفوذ تضمینی زره بدن مدرن و پیشرفته توسعه یافته در آزمایشگاه های تسلیحاتی پیشرو در جهان باشد. قبل از بازگشت به مشکل توسعه "شمشیر"، یک سلاح کوچک امیدوار کننده که قادر به مقاومت موثر در برابر سلاح های آمریکایی توسعه یافته تحت برنامه NGSW است، توصیه می شود نگاهی دقیق تر به "سپر" - فن آوری های ایجاد حفاظت زرهی پیشرفته شخصی بیندازید. (NIB).
این عقیده وجود دارد که مشکل نفوذ ناپذیری NIB دور از ذهن است، زیرا اگر گلوله به دشمن اصابت کند، یا آنقدر مجروح می شود که نمی تواند به عملیات رزمی فعال ادامه دهد یا ضربه باید در یک ضربه باشد. بخشی از بدن که توسط عناصر زره محافظت نمی شود. با قضاوت بر اساس برنامه NGSW، نیروهای مسلح ایالات متحده این مشکل را دور از ذهن نمی دانند. مشکل این است که سرعت بهبود NIS امیدوار کننده در حال حاضر به طور قابل توجهی جلوتر از سرعت بهبود سلاح های کوچک است. و ارتش ایالات متحده فقط در تلاش است تا پیشرفتی در جهت بهبود اساسی در ویژگی های سلاح های کوچک ایجاد کند، سؤال این است که آیا آنها موفق خواهند شد؟
دو راه اصلی برای افزایش نفوذ زره مهمات وجود دارد - افزایش انرژی جنبشی آن و بهینه سازی شکل و مواد مهمات / هسته مهمات (البته ما در مورد مهمات انفجاری، تجمعی یا سمی صحبت نمی کنیم). و در اینجا ما در واقع به یک حد معین برخورد می کنیم. گلوله یا هسته آن از آلیاژهای سرامیکی با سختی بالا و چگالی کافی بالا (برای افزایش جرم) ساخته شده است، می توان آنها را سخت تر و قوی تر کرد، به سختی متراکم تر کرد. افزایش جرم گلوله با افزایش ابعاد آن نیز در ابعاد قابل قبول سلاح های سبک عملا غیر ممکن است. باقی مانده است که سرعت گلوله را افزایش دهیم، به عنوان مثال، به مافوق صوت، اما حتی در این مورد، توسعه دهندگان با مشکلات بزرگی مواجه می شوند، به شکل فقدان باروت لازم، سایش بسیار سریع بشکه و اثر پس زدن زیاد. تیرانداز در همین حال، بهبود NIB با شدت بیشتری در حال انجام است.
مصالح
از زمان آغاز به کار، تجهیزات محافظ شخصی راه درازی را از کیسه‌ها و صفحات فولادی تا زره‌های بدن مدرن ساخته شده از پارچه آرامید با درج‌هایی از پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE) و کاربید بور طی کرده‌اند.
پیش بند فولادی سربازان ارتش اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی - پیشگویی از جلیقه های ضد گلوله
جلیقه ضد گلوله 6B45 برای سربازان ارتش روسیه با صفحه زرهی "گرانیت 5a" ساخته شده از کاربید بور
بهبود NIB در راستای جستجوی مواد جدید، ایجاد عناصر زره کامپوزیتی و سرامیکی-فلزی، بهینه سازی شکل و ساختار عناصر NIB از جمله در سطح میکرو و نانو است که به طور موثر انرژی گلوله ها و ترکش ها را از بین می برد. . راه‌حل‌های عجیب‌تری نیز در حال توسعه هستند، مانند «زره مایع» بر اساس مایعات غیر نیوتنی.
واضح ترین راه بهبود طرح های سنتی جلیقه های ضد گلوله با تقویت آنها با درج هایی از مواد کامپوزیت و سرامیکی پیشرفته است. در حال حاضر، بیشتر NIB ها مجهز به درج های ساخته شده از فولاد مقاوم در برابر حرارت، تیتانیوم یا کاربید سیلیکون هستند، اما به تدریج با عناصر زره پوش ساخته شده از کاربید بور، که جرم کمتر و دوام قابل توجهی بیشتری دارند، جایگزین می شوند.
عناصر زره کاربید سیلیکون VIRIAL
عناصر زره کاربید بور تولید شده توسط NEVZ-CERAMICS
ساختار
جهت دیگر بهبود NIB جستجوی ساختار بهینه برای قرار دادن عناصر زرهی است که از یک طرف باید حداکثر سطح بدن جنگنده را پوشش دهد و از طرف دیگر مانع حرکت او نشود. . به عنوان مثال، اگرچه کاملاً موفق نیست، اما یک پیشرفت جالب است، می توان به جلیقه ضد گلوله Dragon Skin اشاره کرد که توسط شرکت آمریکایی Pinnacle Armor توسعه و تولید شده است. جلیقه زرهی "Dragon Skin" دارای آرایش پوسته پوسته عناصر زره است.
جلیقه ضد گلوله "Dragon skin" شرکت Pinnacle Armor
دیسک های پیوندی ساخته شده از کاربید سیلیکون با قطر 50 میلی متر و ضخامت 6,4 میلی متر به دلیل انعطاف پذیری خاصی از طراحی و در عین حال مساحت کافی از سطح محافظت شده، راحتی پوشیدن این NIB را فراهم می کند. همچنین، این طراحی در برابر اصابت گلوله های متعدد شلیک شده از سلاح های کوچک در فاصله نزدیک، مقاومت می کند - "Dragon Skin" می تواند تا 40 ضربه از یک مسلسل Heckler & Koch MP5، یک تفنگ M16 یا یک تفنگ تهاجمی کلاشینکف (تنها) را تحمل کند. سوال این است که چه مقدار و با چه کارتریج؟).
نقطه ضعف جلیقه های ضد گلوله با طرح "فلس دار" عناصر زرهی عدم محافظت تقریباً کامل یک جنگنده از آسیب انسدادی است که منجر به صدمات جدی یا مرگ پرسنل نظامی حتی بدون شکستن NIB می شود. کدام جلیقه های ضد گلوله از این نوع تست های ارتش آمریکا را پس ندادند. با این حال، برخی از نیروهای ویژه و سرویس های ویژه ایالات متحده از آنها استفاده می کنند.
یک طرح مشابه "فلس دار" در جلیقه ضد گلوله شوروی ZhZL-74 که برای محافظت شدید در برابر سلاح های سرد طراحی شده بود، اجرا شد که از دیسک های زره پوش با قطر 50 میلی متر، ضخامت 2 میلی متر ساخته شده از آلیاژ آلومینیوم ABT-101 استفاده می کرد.
زره بدن ZhZL-74
با وجود کاستی های SIB "Dragon Skin"، آرایش پوسته پوسته عناصر زره را می توان در ترکیب با سایر انواع محافظ زره و عناصر ضربه گیر برای کاهش ضربه گلوله و ترکش استفاده کرد.
دانشمندان دانشگاه رایس آمریکا ساختاری غیرعادی ایجاد کرده‌اند که به جسم اجازه می‌دهد انرژی جنبشی را موثرتر از یک جسم یکپارچه از همان ماده خام جذب کند. اساس کار علمی، مطالعه خواص گره‌های نانولوله‌های کربنی بود که به دلیل چیدمان خاص رشته‌ها، چگالی بسیار بالایی دارند، با حفره‌هایی در سطح اتمی، که به آنها اجازه می‌دهد در هنگام برخورد انرژی را با راندمان بالا جذب کنند. با اشیاء دیگر از آنجایی که هنوز امکان بازتولید کامل چنین ساختاری در مقیاس نانو در مقیاس صنعتی وجود ندارد، تصمیم گرفته شد که چنین ساختاری در مقیاس کلان تکرار شود. محققان از رشته‌های پلیمری قابل چاپ سه‌بعدی استفاده کردند، اما آنها را در همان سیستم نانولوله‌ها چیدند و در نتیجه مکعب‌هایی با استحکام و تراکم‌پذیری بالا تولید کردند.
ماده ای که خواص آن بیشتر توسط ساختار تعیین می شود تا مواد، می تواند به یک جهت امیدوار کننده برای بهبود NIB تبدیل شود.
دانشمندان برای آزمایش اثربخشی این سازه، شی دومی را از همان ماده، اما یکپارچه، ساختند و یک گلوله به هر یک از آنها پرتاب کردند. در حالت اول ، گلوله قبلاً روی لایه دوم متوقف شد و در دومی بسیار عمیق تر شد و به کل مکعب آسیب وارد کرد - دست نخورده باقی ماند ، اما با ترک پوشانده شد. یک مکعب پلاستیکی با ساختار ویژه نیز برای آزمایش مقاومت فشاری آن تحت فشار قرار گرفت. در طول آزمایش، جسم حداقل دو بار فشرده شد، اما یکپارچگی آن نقض نشد.
تغییر شکل یک مکعب ساخته شده از رشته های پلیمری
فوم فلزی
صحبت در مورد مواد، که خواص آنها تا حد زیادی توسط ساختار تعیین می شود، غیرممکن است که از تحولات در زمینه فوم فلزی - فلز یا فوم فلزی کامپوزیت صحبت نکنیم. فوم فلز را می توان بر اساس آلومینیوم، فولاد، تیتانیوم، سایر فلزات یا آلیاژهای آنها ایجاد کرد.
نمونه فوم
متخصصان دانشگاه کارولینای شمالی (ایالات متحده آمریکا) یک فلز فوم فولادی با ماتریس فولادی ساخته اند که آن را بین یک لایه سرامیکی بالایی و یک لایه نازک پایینی آلومینیومی قرار می دهد. فوم فلزی با ضخامت کمتر از 2,5 سانتی متر گلوله های سوراخ کننده زره با کالیبر 7,62 میلی متر را متوقف می کند و پس از آن سوراخی کمتر از 8 میلی متر در سطح پشتی باقی می ماند.
برخورد گلوله به بلوک فلزی فوم (در عنوان ویدیو در مورد یک گلوله کالیبر 12,7 میلی متر نوشته شده است، اما تعدادی از منابع دیگر 7,62 میلی متر را نشان می دهند)
از جمله، صفحه فلزی فوم به طور موثر اثرات اشعه ایکس، گاما و نوترون را کاهش می دهد و همچنین دو برابر فلز معمولی در برابر آتش و گرما محافظت می کند.
یکی دیگر از مواد با ساختار توخالی، فرم بسیار سبک از فوم فلزی است که توسط آزمایشگاه های HRL در ارتباط با بوئینگ ایجاد شده است. ماده جدید صد برابر سبک تر از فوم است - 99,99٪ هوا است، اما استحکام بسیار بالایی دارد. به گفته سازندگان، اگر تخم مرغی با این ماده پوشانده شود و از ارتفاع 25 طبقه سقوط کند، نمی شکند. فلز فوم به دست آمده آنقدر سبک است که می تواند روی قاصدک بخوابد.
مطالب امیدوار کننده از آزمایشگاه های HRL و بوئینگ
نمونه اولیه از لوله‌های نیکلی توخالی متصل به یکدیگر استفاده می‌کند که چینش آنها شبیه ساختار استخوان‌های انسان است که به ماده اجازه می‌دهد انرژی زیادی جذب کند. ضخامت دیواره هر لوله حدود 100 نانومتر است. به جای نیکل، می توان از فلزات و آلیاژهای دیگر در آینده استفاده کرد.
ارائه شرکت های فوم فلزی HRL Laboratories و Boeing
این ماده یا آنالوگ آن و همچنین مواد پلیمری ساختاری فوق الذکر را می توان برای استفاده در NIB های پیشرفته به عنوان عناصری از یک تکیه گاه ضربه گیر سبک و بادوام در نظر گرفت که برای به حداقل رساندن صدمات وارده به بدنه در اثر برخورد گلوله ها طراحی شده است.
فناوری نانو
در روسیه، کلمه "نانو فناوری" توسط سیاستمداران و رسانه ها نسبتاً بی اعتبار شده است و آن را در جای خود و بی جا به یاد می آورند، در نتیجه در حال حاضر بیشتر با فساد مرتبط است تا با علم. در عین حال، فناوری‌های نانو، دستکاری اجسام در سطح اتمی و مولکولی، ایجاد مواد با ساختار معین، می‌توانند انقلابی را در صنعت و فناوری ایجاد کنند که تا به حال مشابه آن نبوده است. داستان بشریت. علاقه مندان می توانند کتاب «ماشین های آفرینش» اثر یکی از بنیانگذاران فناوری نانو به نام اریک درکسلر را پیشنهاد کنند.
یکی از امیدوارکننده‌ترین مواد، که انتظار می‌رود به طور گسترده در صنایع مختلف قرن بیست و یکم مورد استفاده قرار گیرد، گرافن است، یک اصلاح آلوتروپیک دو بعدی کربن که توسط لایه‌ای از اتم‌های کربن به ضخامت یک اتم تشکیل شده است. کارشناسان اسپانیایی در حال ساخت زره بدن بر پایه گرافن هستند. توسعه زره گرافن در اوایل دهه 2018 آغاز شد. نتایج تحقیقات امیدوارکننده شناخته شده است، در سپتامبر XNUMX، توسعه دهندگان به سمت آزمایش های عملی رفتند. این پروژه توسط آژانس دفاعی اروپا تامین مالی می شود و در حال حاضر با مشارکت متخصصان شرکت بریتانیایی فناوری نانومواد کمبریج در حال انجام است.
کربن دو بعدی در مقابل گلوله
کار مشابهی در ایالات متحده، به ویژه توسط دانشگاه رایس و دانشگاه نیویورک، که در آنها آزمایش‌هایی روی پوسته‌اندازی ورقه‌های گرافن با اجسام جامد انجام شد، در حال انجام است. انتظار می رود عناصر زره گرافنی به طور قابل توجهی قوی تر از کولار باشند و برای بهترین نتیجه با زره های سرامیکی ترکیب شوند. بزرگترین مشکل تولید گرافن در مقادیر صنعتی است. اما با توجه به پتانسیل این ماده در صنایع مختلف، بدون شک راه حلی برای آن پیدا خواهد شد. بر اساس اطلاعات داخلی که در دسامبر 2019 در صفحات رسانه های تخصصی منتشر شد، هواوی قصد دارد گوشی هوشمند P2020 را با باتری گرافن (با الکترودهای گرافن) در اوایل سال 40 به بازار عرضه کند که ممکن است نشان دهنده پیشرفت چشمگیر در زمینه تولید صنعتی گرافن باشد.
در پایان سال 2007، دانشمندان اسرائیلی یک ماده خود ترمیم شونده بر اساس نانوذرات دی سولفید تنگستن (نمک فلز تنگستن و اسید هیدروسولفید) ایجاد کردند. نانوذرات دی سولفید تنگستن تشکیلات لایه‌ای فولرن مانند یا نانولوله‌ای هستند. نانوتوبولن ها دارای ویژگی های مکانیکی بی سابقه ای هستند که اساساً برای سایر مواد دست نیافتنی است، انعطاف پذیری و استحکام شگفت انگیزی که در آستانه استحکام پیوندهای شیمیایی کووالانسی است.
تصویر میکروسکوپی الکترونی و مدل ساختاری یک نانولوله چند جداره از دی سولفیدهای مولیبدن و تنگستن
این امکان وجود دارد که در آینده جلیقه های ضد گلوله پر از این ماده بتوانند از نظر عملکرد از همه مدل های موجود و امیدوار کننده NIB پیشی بگیرند. در حال حاضر، توسعه NIBهای مبتنی بر نانولوله‌های دی سولفید تنگستن به دلیل هزینه بالای سنتز ماده اولیه در مرحله تحقیقات آزمایشگاهی است. با این حال، یک شرکت بین المللی خاص در حال حاضر نانوذرات تنگستن و دی سولفید مولیبدن را در مقادیر زیادی کیلوگرم در سال با استفاده از یک فناوری ثبت شده تولید می کند.
شرکت بزرگ دفاعی بریتانیا Bae Systems در حال توسعه زره بدن پر از ژل است. در یک جلیقه ضد گلوله پر از ژل، قرار است الیاف آرامید را با یک مایع غیر نیوتنی آغشته کند که دارای خاصیت سخت شدن فوری در هنگام ضربه است. اعتقاد بر این است که "زره مایع" یکی از امیدوار کننده ترین مناطق برای توسعه NIB امیدوار کننده است. چنین کاری در رابطه با مجموعه تجهیزات امیدوارکننده برای جنگنده های Ratnik-3 نیز در روسیه انجام می شود.
مفهوم تجهیزات "Warrior-3"
ساده ترین مایع غیر نیوتنی را تقریباً هر کسی می تواند بسازد - فقط نشاسته را با آب مخلوط کنید، با زره بدن، البته، همه چیز پیچیده تر است.
بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت که NIS امیدوارکننده با استفاده از آخرین فناوری‌هایی که در خط مقدم پیشرفت فنی هستند، برنامه‌ریزی شده است. اگر در مورد سلاح های کوچک صحبت کنیم، چنین شورشی از فناوری در اینجا مشاهده نمی شود. دلیل این امر، بی نیازی یا محافظه کاری صنعت سلاح چیست؟
بسیاری از پروژه های NIB های امیدوار کننده مطمئناً متوقف خواهند شد، اما برخی از آنها قطعا "تیراندازی" خواهند کرد و احتمالاً همه سلاح های کوچک قرن بیستم را منسوخ خواهند کرد، همانطور که کمان ها، کمان های ضربدری و اسلحه های کوچک پر از پوزه در زمان خود منسوخ شده بودند. . علاوه بر این، زره بدن تنها عنصر مهم تجهیزات یک جنگنده نیست که می تواند بقای او را در نبرد به شدت افزایش دهد.
در مورد اینکه چه عناصر دیگری از تجهیزات باعث افزایش بقای جنگنده ها در میدان نبرد می شود و اینکه چرا این امر منجر به افزایش ارزش سلاح های سبک می شود صحبت خواهیم کرد، در مقاله بعدی صحبت خواهیم کرد. در مجموع، این به ما امکان می دهد درک کنیم که چرا لازم است سلاح های کوچکی ایجاد کنیم که بتوانند به NIS موجود و امیدوارکننده نفوذ کنند و چرا ارزش صرفه جویی در این مورد را ندارد.