AFV moden, seperti M1117 ASV dalam foto, biasanya dilindungi oleh perisai struktur utama yang diperbuat daripada keluli dan aluminium serta komponen perlindungan tambahan yang diperbuat daripada pelbagai aloi, seramik, komposit, atau gabungannya.
Bagi Amerika Syarikat dan rakan strategiknya, perlunya peningkatan kemampuan pertahanan dan perisai untuk memenuhi komitmen taktikal semasa dan jangkaan sudah jelas. Misi multinasional yang dipimpin AS di Afghanistan, yang masih berusaha mencapai kesimpulan logiknya, akan mendapat manfaat dari pelajaran yang dipelajari di Iraq mengenai misi dan syarat melindungi tenteranya dan menyusun strategi untuk inisiatif baru untuk mengembangkan sistem pertahanan
Sistem Pertahanan dan Tempahan (SPB) (istilah lain untuk Pertahanan Struktural) adalah alat yang strategik kerana mempunyai kesan yang nyata terhadap sistem dan sumber daya kritikal dan juga memberi kesan langsung kepada pejuang. Ini terutama berlaku untuk lingkungan operasi yang tidak simetris di mana ancaman terhadap kedudukan tetap dan keselamatan perimeter, serta pasukan yang turun dan kenderaan peronda, sangat parah. Walaupun pertunangan ini berkembang dengan pesat, kehadiran sistem peringatan elektronik, digabungkan dengan penyelesaian pertahanan yang berkesan, sering kali dapat memberi ketenteraan kepada tentera kelebihan, yang membolehkan mereka bertahan, menyerang balik dan menguasai. Sebaliknya, ketiadaan infrastruktur yang sesuai atau berkesan untuk mempertahankan pasukan mereka dapat menyebabkan para pejuang dan bukan pejuang terdedah kepada taktik penyergapan, dan ini adalah salah satu kunci, walaupun serius, pelajaran operasi moden di teater perang serantau.
Aspek utama
Perisai struktur merujuk kepada jenis bahan strategik yang tahan terhadap serangan balistik dan yang dapat disatukan ke dalam sistem pengangkutan pegun, mudah alih atau bergerak dan penyelesaian perlindungan balistik peribadi. Bahan tradisional seperti keluli dan aluminium atau konkrit bertetulang, serta bahan canggih seperti nanomaterial dan komposit seramik, dapat digunakan dalam pengeluaran SZB. Beberapa contoh aplikasi perisai struktur termasuk pembuatan struktur kekal dan sementara seperti menara pengawal, pasukan keselamatan atau van keselamatan, sistem perlindungan kenderaan, dan perlindungan peribadi pejuang. Yang terakhir ini mungkin merangkumi perisai yang dapat dipakai atau sistem perlindungan pusat pemeriksaan dan posisi pertempuran berperisai yang dapat diangkut.
Tiga percubaan untuk membuat konsep exoskeleton: projek BLEEX, Raytheon SARCOS dan Lockheed Martin HULC
Oleh itu, Sistem Perlindungan dan Tempahan (SPB) dapat sangat membantu dalam meningkatkan daya tahan taktik dan strategik dalam pertempuran dan persekitaran berisiko tinggi lainnya. Mereka adalah faktor utama dalam program untuk melindungi kekuatan mereka. Mereka juga menjadi asas untuk mengatasi banyak jenis serangan asimetri, seperti ranjau di tepi jalan dan RPG semasa misi di persekitaran bandar dan operasi pemberontakan. Oleh kerana ia dapat dibuat dari komposit ringan dan bahan canggih dan eksotik lainnya, mereka juga dapat berguna dalam bidang pengurusan tanda tangan untuk infrastruktur yang dilindungi, seperti menutup kenderaan dengan lebih banyak bahan pelindung dari radar darat. Sebenarnya, kita boleh mengatakan bahawa aplikasi SZB sangat pelbagai - seperti juga bahan dari mana ia dapat dibuat.
Sebilangan bahan dari mana SZB terbentuk dapat diklasifikasikan sebagai bahan eksotik dan baru, yaitu bahan yang memiliki sifat baru selain kemampuan bahan tradisional. Sebagai contoh, nanomaterials, termasuk nanotube dan nanofiber, serta bahan komposit canggih, dapat meningkatkan prestasi perisai. Struktur di kawasan yang tidak disyaki bertempur, yang sebelumnya dianggap memiliki tahap pertahanan yang rendah untuk serangan tempur, kini termasuk dalam rencana pelaksanaan SZB. Contohnya, Akta Kebenaran Pertahanan Nasional 2012, memperuntukkan peningkatan standard keselamatan dalam projek pembinaan tentera dalam pembinaan ketenteraan, penciptaan dan pemodenan infrastruktur yang ada di Amerika Syarikat dan negara-negara NATO. Dalam pembinaan sektor swasta, keperluan SOC untuk projek pembinaan baru dan pengubahsuaian bangunan yang ada juga meningkat karena pertimbangan keselamatan, ergonomik dan persekitaran, kerana perlindungan struktur juga memiliki kemampuan untuk mengurangi kebisingan dan meningkatkan penebat haba. Walau bagaimanapun, syarat untuk melindungi pejuang tetap menjadi salah satu kebimbangan tertinggi bagi perancang tentera.
Kor Jurutera Amerika Syarikat (USACE) bertanggungjawab untuk program pemerintah AS untuk membina infrastruktur keselamatan ketenteraan, awam, dan nasional di peringkat global dan domestik. Mungkin projek paling terkenal yang dibina oleh USACE, Pentagon, berdiri sebagai peringatan akan pentingnya program SIS dan kaitannya dengan operasi berterusan dan misi keselamatan dan pasukan keselamatan negara. Pembinaan disiapkan pada tahun 1941, dengan sejumlah kecil logam digunakan kerana kekurangan bahan mentah strategik pada masa perang, Pentagon dibina hampir keseluruhannya dari konkrit bertetulang. Dalam kesimpulan kajian American Engineers Civil Engineers mengenai keadaan bangunan itu sejurus selepas 11 September, dikatakan bahawa elemen reka bentuk dan pembinaan asli Pentagon menyumbang kepada ketahanannya semasa serangan kapal pelayaran, mereka pemusnahan fizikal yang terhad dan kehilangan nyawa. Ciri reka bentuk integriti, redundansi dan penyerapan tenaga disorot dalam laporan kumpulan. Ia mengatakan bahawa unsur-unsur seperti itu "harus di masa depan dimasukkan dalam reka bentuk bangunan dan struktur lain di mana penentangan terhadap kemusnahan progresif dianggap sangat penting."
Sama, jika tidak serupa, sifat dan keperluan berlaku untuk struktur pemerintahan tetap dan mudah alih di dalam dan luar negeri, besar dan kecil, dan harus merangkumi peningkatan keselamatan seperti rintangan serangan balistik sebagai elemen struktur bawaan untuk melindungi dari ancaman yang diharapkan secara realistik. Oleh itu, SZB sangat penting di seluruh usaha ketenteraan dan orang awam dan kemungkinan akan menjadi perkara biasa pada masa akan datang.
Peraturan praktikal untuk mewujudkan perlindungan
Sistem monolitik
Semakin kuat, kekuatan "mencukupi" akan memusnahkan projektil
Semakin sukar, ketangguhan "memadai" tidak retak
Semakin tebal semakin baik
Semakin sukar, semakin baik
Satu pinggan tebal lebih baik daripada dua plat berlapis nipis
Semakin banyak cerun (sudut pertemuan) semakin baik
Sistem berbilang bahan (hibrid)
Lebih tegas tidak selalu lebih baik, tetapi venir keras biasanya ada
Sukar tidak selalu lebih baik, tetapi asas yang sukar biasanya ada
Tebal tidak selalu lebih baik
Lebih sukar tidak selalu lebih baik
Dua plat nipis boleh lebih baik daripada yang tebal
Lebih banyak cerun tidak selalu lebih baik
Manfaat adaptif
Bahan perisai tradisional telah menunjukkan batasan dalam menghadapi cabaran keselamatan baru, sementara bahan canggih, termasuk komposit dan bahan nano, telah menunjukkan kelebihan yang signifikan berbanding sistem yang lebih tua, meningkatkan daya tahan askar walaupun dalam keadaan yang melampau.
Kekurangan sistem pertahanan yang ada mungkin merupakan salah satu warisan Perang Dingin. Doktrin ketenteraan pada masa itu tidak tertumpu pada operasi ketenteraan di kawasan binaan (istilah Inggeris MOBA - Operasi Mobiliti Untuk Kawasan Buatan) atau operasi ketenteraan dalam keadaan bandar (istilah Inggeris MOUT - Operasi Ketenteraan di Medan Bandar). Demikian juga, doktrin yang muncul setelah Perang Teluk didasarkan pada kemampuan teknologi tinggi, ketepatan tinggi yang dapat diterapkan dalam senario kejutan dan kagum dengan jangka waktu yang terhad. Hal ini, tentu saja, tidak terjadi di Iraq, di mana sistem dan taktik ofensif berteknologi tinggi sangat penting pada tahap awal konflik, dan keperluan untuk mempertahankan kecepatan operasi dalam jangka waktu yang panjang menjadi kritikal.
SZB memberikan kelebihan kepada pasukan yang terlibat dalam operasi jangka panjang di peringkat teater atau wilayah, termasuk yang berlaku dalam konteks kempen MOUT. Sebilangan besar faedah ini, misalnya, dalam melindungi senjata dan benda berharga sekiranya berisiko tinggi, jelas, ada yang lain kurang jelas. Ini boleh merangkumi masalah keselamatan alam sekitar dan ergonomik serta pengerasan, pengedap dan perlindungan elektronik pertempuran dan infrastruktur maklumat kritikal lain daripada kesan asimetri yang berpotensi merosakkan. Walau bagaimanapun, SZB sebagai satu set teknologi juga akan memiliki makna yang lebih luas daripada yang menggunakan seluruh bidang teknologi pertahanan. Ini disebabkan oleh fakta bahawa perisai struktur adalah sektor teknologi umum untuk semua cabang tentera, yang mempengaruhi aplikasi pertahanan lain dan kategori peralatan ketenteraan, tugas dan aplikasi keselamatan negara.
Perkara di atas dapat dikembangkan. SZB harus dimasukkan dalam syarat-syarat untuk perlindungan kemudahan nuklear dan strategik (kerana kesesuaiannya untuk sistem pegun, separa dan sepenuhnya bergerak dalam semua keadaan pertempuran), sektor ketenteraan dan awam di kawasan binaan bukan tempur (kerana bangunan akan mendapat manfaat daripada langkah-langkah keselamatan dan kaedah pembinaan baru yang meningkatkan daya tahan terhadap keganasan dan bencana alam seperti taufan dan gempa bumi), pemodenan dan inisiatif untuk mengubah pasukan, memerangi elektronik dan pemprosesan data (kerana kemampuannya untuk meningkatkan perlindungan infrastruktur elektronik) dan kenderaan tempur (kerana kemampuannya untuk membuat perlindungan balistik yang boleh dipercayai untuk kakitangan bergerak).
Struktur panel sandwic khas perisai telus
Struktur kaca yang digunakan oleh kebanyakan pengeluar kaca kalis peluru: kaca pertama sebagai lapisan luar, beberapa lapisan kaca dan butyral polivinil di tengah, kemudian poliuretana dan akhirnya polikarbonat. Kelebihan kaedah ini terletak pada kemampuan polikarbonat untuk mengembang dan "menangkap" serpihan yang terbentuk oleh permukaan kaca yang lebih keras. Pengembangan ini boleh dilakukan lebih dari dua inci.
NWB juga diselaraskan dengan inisiatif reformasi belanjawan. Ini kerana beberapa aplikasi di bidang teknologi ini memungkinkan untuk memodenkan dan memperbaharui kemudahan dan sistem yang ada dengan kos rendah dan penciptaan infrastruktur yang sama sekali baru, yang seterusnya memungkinkan untuk mendapatkan keuntungan dari anggaran yang stabil untuk komponen lain dari keseluruhan program modenisasi dan inisiatif. Sebagai contoh, anggaran tahun 2010 Jabatan Pertahanan AS memperuntukkan $ 1.4 bilion untuk program pembangunan ketenteraan, $ 15.2 bilion untuk inisiatif perlindungan pasukan (permintaan tunggal terbesar setelah perbelanjaan risikan ketenteraan), dan $ 1.5 bilion untuk memerangi IED (alat peledak improvisasi). SPB dapat meningkatkan kecekapan kos di sektor pertahanan ini. Akibatnya, ini adalah teknologi dengan pembayaran yang berpotensi besar untuk pengembangan program keselamatan nasional dan antarabangsa dan memerangi keganasan, seperti kedutaan dan projek kejuruteraan jangka panjang yang lain, untuk melindungi VIP dan melindungi personel yang terlibat dalam situasi kritikal.
Kelebihan lain untuk menggunakan SZB dan mengintegrasikannya ke dalam pengembangan program ketenteraan termasuk hakikat bahawa bahan itu sendiri dan kaedah lanjutan pengeluarannya dan pemprosesan dan penambahbaikan berikutnya berkongsi platform asas yang sama untuk pembangunan dalam bidang bahan eksotik dan maju, termasuk nanomaterials. Mereka dapat dimasukkan ke dalam SZB untuk memberikan kemampuan tambahan, seperti matriks sensor tertanam dan biometrik, yang menjadi bagian dari sistem perlindungan itu sendiri. Sejumlah inisiatif global sedang dilakukan untuk mengembangkan perlindungan struktur, pembuatan dan reka bentuk dan menggunakan SSS, yang menggunakan rangkaian ciri unik mereka untuk digunakan dalam berbagai aplikasi.
Komponen piezoelektrik dari Ceramtec
Di Amerika Syarikat, bahan untuk SZB dan proses yang berkaitan dikembangkan di pusat dan perkhidmatan Jabatan Pertahanan dan industri swasta. Di antara pusat R&D yang paling penting, perlu diperhatikan makmal penyelidikan ketenteraan ARL, yang jabatan penyelidikan senjata dan bahannya terlibat dalam inisiatif perlindungan dalam program untuk trak, sistem senjata dan kenderaan masa depan yang menjanjikan. Pusat Bahan Komposit University of Delaware juga melakukan penyelidikan yang dibiayai oleh DOD mengenai bahan pelindung canggih, dan pusat pembangunan SZB lain akan disorot.
Nanomaterial yang maju
Perlindungan struktur boleh dibuat dari pelbagai bahan menggunakan rangkaian reka bentuk, fabrikasi dan teknik cetakan maju yang diperluas. Laju pengembangan material adalah salah satu teknologi pertahanan dan sains gunaan terpantas, didorong oleh cabaran strategik. Ini berlaku untuk penemuan bahan baru, dan juga untuk terus meningkatkan penggunaan produk bernilai pertahanan yang ada yang sesuai untuk pengembangan transformasi dalam mempertahankan kekuatan mereka.
Nanomaterials telah digunakan secara meluas dalam program pembangunan di sektor aplikasi ini, dan banyak proses fabrikasi revolusioner sedang dalam proses atau telah memasuki pengeluaran industri. Di garis depan pengembangan bahan canggih adalah graphene, pertama kali ditemukan pada tahun 2004, homolog grafit yang ciri-ciri luar biasa membuatnya menjanjikan untuk sejumlah aplikasi, termasuk potensi penggunaan perlindungan struktur. Graphene adalah kepingan grafit setebal satu atom, menjadikannya bahan paling nipis yang ditemui hingga kini. Kerana fakta bahawa ia kira-kira dua ratus kali lebih kuat daripada keluli, graphene juga merupakan salah satu bahan paling tahan lama yang pernah dibuat di makmal. Graphene juga mempunyai sifat kekonduksian elektrik yang tidak biasa, yang merupakan penerangan revolusi dalam mikropemproses semikonduktor. Ini menjadikan graphene sebagai bahan dengan potensi besar dalam beberapa bidang teknologi utama. Walau bagaimanapun, walaupun semua ini menjanjikan, penggunaan graphene untuk pengembangan program ketenteraan masih tetap ada di masa depan kerana kurangnya penyelidikan yang diterapkan pada bahan yang sangat baru ini, kesukaran untuk menghasilkan dalam jumlah industri sambil mengekalkan keuntungan yang tinggi.(Untuk "eksperimen maju dengan bahan dua dimensi - graphene" A. K. Geim dan K. S. Novoselov dianugerahkan Hadiah Nobel dalam fizik untuk 2010).
BMP M2 / M3 BRADLEY menggunakan perisai aloi aluminium 7039-T64 (separuh atas) dan 5083-H131 (separuh bawah). Namun, pengalaman bertempur di Iraq menyebabkan peningkatan perlindungan kerana lapisan perisai tambahan yang diperbuat daripada keluli multilayer ditambah unsur-unsur perisai pasif (komposisi) dan reaktif, yang kita lihat dalam foto.
Walau bagaimanapun, nanotube karbon (CNT) lebih terkenal dalam bidang penyelidikan dan inisiatif pembangunan dan telah menemui banyak aplikasi praktikal bukan hanya di bidang ketenteraan, tetapi juga di bidang keselamatan negara dan penguatkuasaan undang-undang. Bahan perisai canggih dari nanotube karbon panjang boleh dibuat dalam pelbagai bentuk dan struktur, termasuk kepingan, serat, piring, dan bentuk yang dibentuk. Bahan terakhir "diperbaiki nano" ringan tetapi sangat tahan lama, dan sifat elektrotermanya dapat diubah semasa proses pembuatan. Semasa membuat struktur komposit, perisai berasaskan CNT menyediakan penyelesaian ringan dan fleksibel yang memberikan perlindungan yang unggul terhadap serangan balistik terhadap kenderaan dan infrastruktur tempur tetap atau mudah alih yang lain. Di bawah kontrak yang ada dengan makmal Natick Labs, Nanocomp Technologies telah mengembangkan panel komposit berdasarkan CNT setebal hanya beberapa milimeter untuk perlindungan peribadi personel, mereka menghentikan peluru 9 mm pada jarak dekat.
Kerosakan semasa menebuk bahan komposit
Bahan Komposit
Agak serupa dengan aloi logam, bahan komposit pada dasarnya berbeza kerana tidak larut antara satu sama lain dan dapat terbentuk dari bahan penyusunnya berbeza daripada unsur atau pencampuran fasa logam. Walau bagaimanapun, seperti aloi, komposit dapat terbentuk dari dua atau lebih komponen, yang boleh berbeza dari segi bentuk atau strukturnya. Bahan komposit boleh dibuat mengikut pelbagai proses. Ini termasuk teknik ikatan baru seperti laminasi, sandwich, sintering, cetakan suntikan zarah, tenunan serat, dan teknik pembuatan nano seperti mikrokompresi. Apabila dihasilkan sebagai sistem perlindungan balistik, mereka diklasifikasikan sebagai perisai struktur komposit (CSA) dan membentuk sejumlah bahan baru seperti laminasi intermetalik logam (MIL) dan komposit matriks seramik (CMC).
Komposit balistik biasanya dihasilkan sebagai struktur sarang lebah dan laminasi komposit berdinding tebal, lapisan getah dan seramik yang digabungkan untuk memberikan keseimbangan optimum struktur dan prestasi balistik dengan berat minimum. Antara laminasi ini adalah komposit perisai legap, lut sinar dan telus yang digunakan sebagai pengganti kaca kalis letupan untuk kenderaan. Komposit gentian kaca dan gentian epoksi memberikan perlindungan yang sangat baik untuk kenderaan di kawasan pertempuran di mana risiko serangan IED sangat tinggi. Buih aluminium dengan sel tertutup CCAF (Closed-Cell Aluminium Foam) mempunyai berat yang rendah digabungkan dengan kekuatan tinggi, kekakuan, menyerap tenaga dengan baik, ciri pembuatannya boleh berbeza kerana struktur struktur mikro yang membentuknya. Apabila balistik, CCAF menunjukkan ubah bentuk bukan linear yang ketara dan pelemahan gelombang tekanan. Panel perisai komposit yang mengandungi CCAF dapat menahan benturan pecahan 20mm, menurut maklumat yang diberikan oleh makmal Amerika ARL.
Komposit balistik dalam kategori ini sesuai untuk perlindungan letupan kenderaan, seperti pelindung balistik untuk kenderaan MRAP yang dikerahkan di persekitaran pertempuran bandar. Mereka juga boleh digunakan di kawasan lain, seperti tong meriam. Selalunya dibuat dalam bentuk pelat penutup atau panel, yang dipasang di dalam dan di luar mesin terlindung sebagai pelat lantai, pelindung spall dan lapisan. Komposit seramik boleh dibuat dalam bentuk perisai struktur dengan ciri-ciri anti-letupan dan anti-pecahan yang baik (banyak serpihan sekunder dan serpihan). Ini menjadikan komposit seramik sangat sesuai untuk aplikasi perisai struktur, terutama untuk MRAP dan kenderaan tempur kecil dan sederhana lain, yang reka bentuknya harus menjadi kompromi memandangkan kekangan berat kerana hakikat bahawa perisai berat mempunyai kesan negatif terhadap mobiliti kenderaan. Walau bagaimanapun, kenderaan yang lebih besar, termasuk trak taktikal dan kenderaan berperisai (seperti bas berperisai Rhino Runner), adalah calon yang lebih baik untuk disatukan dengan penyelesaian perisai logam standard.
Apabila digabungkan ke dalam komposit nanomaterial yang maju, nanokomposit yang dihasilkan dapat memberikan tahap prestasi atau perlindungan tambahan terhadap bahan yang tidak bertetulang, atau tahap yang sama sambil menurunkan jisim. Polimer dan monomer, termasuk polimer plastik, juga boleh dihasilkan untuk digunakan sebagai bahan komposit canggih untuk aplikasi perlindungan struktur. Salah satu ciri nanopolimer yang ditanamkan dengan nanopartikel - bahawa panjang gelombang kurang daripada panjang gelombang cahaya yang dapat dilihat (kira-kira 400 nanometer) - menunjukkan bahawa bahan siap boleh telus. Beberapa jenis bahan strategik polimerisasi telah dihasilkan dengan ciri yang serupa. Jelas, sifat-sifat ini sangat bernilai secara strategik ketika mengubah atau mengganti kaca kalis peluru tradisional dalam kenderaan tempur dan keselamatan.
SmartArmour adalah sistem tempahan pelbagai lapisan, pelbagai fungsi yang dihasilkan oleh SmartNano Materials of Piano, dapat dibekalkan secara telus atau legap mengikut spesifikasi pengguna akhir, ia dapat menahan peluru menembus baju besi, gelombang letupan, serpihan shell dan letupan di IED. Walau bagaimanapun, kaca logam Vitreloy zirkonium dan berilium juga dihasilkan dengan sifat serupa oleh Amorphous Technologies International. Pusat R&D RDECOM ARL telah mengembangkan perisai cecair untuk perlindungan balistik berdasarkan cecair penebat ricih nanopartikel silika padat yang digantung dalam polietilena glikol; ia berjaya diuji pada pelindung badan dengan Kevlar.
Pemprosesan peranti adalah ketepuan bahan perisai struktur dengan struktur nano yang dapat menggabungkan pemproses semikonduktor berprestasi tinggi menjadi elemen perisai. "Bahan pintar" sedemikian boleh dibina ke dalam dinding perisai, contoh penggunaannya adalah piezoelektrik. Ini adalah bahan semula jadi yang memancarkan impuls elektrik apabila digoncang, cacat atau dimampatkan. Piezoelektrik, yang sebelumnya digunakan secara komersial dalam jarum putar, boleh disisipkan dalam struktur perisai, misalnya, panel, elemen modular dan dipasang di dinding galas beban dalam bentuk sensor terma, getaran dan kejutan.
Dalam projek yang dibiayai oleh Jabatan Tenaga AS dan dijalankan oleh makmal Berkeley di University of California, bahan piezoelektrik canggih berdasarkan bahan piezoelektrik dengan struktur kristal perovskite sedang dikembangkan. Namun, Accellent Technologies, sebuah firma pertahanan yang berpusat di Minneapolis yang mengkhususkan diri dalam pemantauan struktur, telah mengembangkan rangkaian perkakasan dan perisian yang disebut SMART Layer yang menggabungkan sensor menjadi komponen struktur seperti panel dan dinding. Sistem syarikat menggunakan multisensor tertanam yang menggunakan sensor termal, tegangan dan gentian optik berasaskan mikropemproses untuk mengesan perubahan integriti struktur yang diperhatikan dengan menggunakan kaedah pengimbasan aktif proprietari. Diaform Armor Solutions, bahagian dari Ceradyne Inc., telah mencipta penyelesaian perisai struktur ringan menggunakan komposit termoplastik untuk cepat membuat bentuk struktur tiga dimensi yang dapat membentuk elemen modular dari susunan struktur bertetulang.
Modul Keselamatan Protech Kalis Peluru
Konsep Perisai Pelbagai Lapisan IBD Deisenroth Advanced
Elemen reka bentuk modular yang memenuhi piawaian matriks balistik perisai (BAM) juga banyak digunakan dalam reka bentuk baru, penambahan dan pengubahsuaian pada struktur yang ada, di mana ciri yang paling penting adalah peningkatan keselamatan dan ketahanan terhadap serangan balistik. Spesifikasi BAM, yang dipatenkan oleh Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, menerangkan elemen struktur berperisai pelbagai lapisan, seperti dinding, siling dan lantai, yang terdiri daripada lapisan kepingan keras dari serat aramid dan keluli alat keras (misalnya, Thermasteel, dikeluarkan oleh Thermasteel Corporation), atau mesh keluli yang mengeras. Spesifikasi BAM merangkumi BAM-1, BAM-1A, dan BAM-8; masing-masing menerangkan peningkatan tahap perlindungan struktur. Zagros Construction telah mengembangkan sistem temboknya, ThermalBlast, yang menurut syarikatnya sangat tahan terhadap serangan balistik dan serangan paksa. Ia menggunakan sistem BAM-8 yang dipatenkan yang terdiri dari dinding dalaman pelindung peluru ringan (atau BAM Inner Matrix), yang sebahagiannya terdiri dari Kevlar balistik, yang juga dapat dimasukkan ke dalam siling dan lantai dan panel ThermaSteel yang lain. Syarikat ini mengesyorkan sistem ThermalBlastnya untuk kedutaan, pemerintah dan pejabat pos, pemasangan tentera, depot peluru, dan kemudahan kritikal lain. US Bullet-proofing menghasilkan rangkaian panel keluli kalis peluru sebagai penyelesaian lembaran balistik tunggal, yang dinilai syarikat untuk memenuhi NIJ Armor Level IV.
Bahan SZB juga digunakan dalam beberapa sistem ofensif, seperti pelapisan silo peluru berpandu dan tiub pelancaran dan kontena yang dibawa pada pelancar anti-peluru berpandu mudah alih, yang memerlukan ciri-ciri lelasan termal yang baik dan ketahanan kejutan kinetik. Sistem HyperShield, yang dikembangkan oleh syarikat Amerika V-System Composites, yang menggunakan jubin perisai bersepadu dan struktur komposit canggih, adalah penyelesaian tempahan kalis peluru yang murah dan ringan dan mempunyai tahap perlindungan NIJ Level III untuk pertahanan peluru berpandu, yang juga merangkumi kenderaan pengangkutan dan keperluan balistik untuk kapal terbang. Hulu ledak nuklear yang terkubur, seperti B-61 Amerika, juga dapat menggunakan bahan perisai struktur, sementara peluru nuklear yang dimaksudkan untuk peledakan darat dalam apa yang disebut "pengeboman karpet", seperti bom B-53 Amerika, juga memerlukan perisai badan peluru. dari beban kejutan.
Frontier Performance Polymers, dengan sokongan Army Center Natick, berjaya mengembangkan teknologi polimer terobosan dan kaedah pembuatan inovatif untuk perisai ringan dan telus untuk melindungi mata dan wajah. Bahan ini dengan berat dasar 0.16 kg / cm2 mempunyai ciri balistik yang sama dengan bahan aramid / fenolik yang digunakan dalam topi keledar tentera, tetapi harganya 10 kali lebih sedikit
Bahan tradisional
Walau bagaimanapun, bahan tradisional yang digunakan dalam penghasilan struktur pelindung, seperti keluli tidak paduan dan konkrit bertetulang, sama sekali tidak menjadi bahan pada masa lalu. Aloi logam khususnya menjadi bahan pilihan kerana sifat perisai yang telah terbukti dan kemudahan pembuatan yang ada untuk pengeluaran dan aplikasi pertahanan mereka. Penyelesaian berperisai "sukar" ini tidak hanya berlaku pada keluli balistik dan aloi strategik, tetapi juga pada bahan komposit canggih dengan sifat balistik yang baik. Ini juga berlaku untuk jenis perisai yang dibuat dari atau diperkuat dengan serat, atau jaring tenunan yang ketat. Sebagai bahan perisai struktur, konkrit mempunyai ciri yang diinginkan dan terus digunakan secara meluas dengan kos pembuatan yang rendah.
US Marine Corps LAV 8x8 menerima elemen perisai komposit tambahan di atas lambung aloi aluminiumnya sebagai sebahagian daripada program pemodenan yang sedang berlangsung.
Bahan perisai dari AMAP-S IBD Deisenroth berfungsi sebagai fungsi sokongan penting dalam mengurangkan tanda tangan termal kenderaan
Kenderaan tempur ekspedisi EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) dari Marine Corps adalah kenderaan tempur berperisai pertama, yang menggunakan perisai 2518-787, aloi aluminium, tembaga, mangan. Walaupun aloi ini tahan lasak dan mempunyai sifat balistik yang baik, namun ketahanan balistiknya yang lemah dalam kimpalan pantat konvensional. Ini memaksa pengeluar untuk mengecualikan kimpalan pantat dan kimpalan fillet utama dari struktur untuk meningkatkan ketahanan hentaman, pelat ke pelat kini dilekatkan secara mekanikal. Pada akhirnya, banyak masalah dengan program ini mendorong penutupan projek yang menjanjikan ini.
Aloi adalah beberapa bahan paling sukar dari mana perisai struktur dapat dibuat. Aloi adalah gabungan dua atau lebih unsur kimia - logam (atau unsur logam dan bukan logam), biasanya "menyatu" bersama atau larut satu sama lain semasa proses lebur. Hasilnya adalah bahan dengan prestasi yang lebih baik daripada setiap komponen secara individu. Titanium dan aloi titanium adalah elemen perisai struktur yang biasa. Penggunaannya merangkumi plat "traumatik" dalam sistem tempahan peribadi, yang memberikan tahap perlindungan yang tinggi untuk kawasan tubuh yang sangat rentan. Aloi berilium-aluminium juga terbukti berjaya dalam banyak kes. Kekuatan dan kekukuhan aloi ini melebihi dari paduan titanium konvensional, yang mengakibatkan berat struktur yang lebih rendah dan peningkatan prestasi. Baja perisai juga merupakan bahan strategik yang sesuai untuk perisai struktur.
Sejumlah "superalloy" atau "aloi berprestasi tinggi" juga telah dihasilkan secara komersial dengan nama jenama. Antaranya ialah aloi Hastelloy berkekuatan tinggi, yang komponen utamanya adalah logam peralihan - nikel; Kovar, aloi kobalt-nikel berharga untuk pekali pengembangan haba yang sangat baik; aloi nikel-tembaga-besi Monel; dan aloi nikel-kromium Inconel.
Pengerasan laser adalah salah satu proses pemprosesan yang meningkatkan ciri-ciri fungsi logam asas dan aloi. Terdapat jenis penambahbaikan harta benda lain, termasuk mikrokompresi, proses pemprosesan yang menggunakan teknik pancaran ion terfokus untuk menepu bahan canggih dengan substruktur untuk kekuatan dan ketahanan tambahan. Pembentukan superplastik juga digunakan, menghasilkan produk logam dan seramik dengan kekuatan tegangan yang sangat tinggi.
Makmal NETL (Makmal Teknologi Tenaga Nasional) Jabatan Tenaga AS menerima tugasan dari Tank-Automotive and Armaments Command (TACOM) dan Makmal Penyelidikan Ketenteraan ARL untuk menjalankan program untuk mengembangkan plat perisai keluli cor untuk kenderaan tentera Amerika, termasuk BMP BRADLEY. Di atasnya, NETL-TACOM-Lanoxide Corp dan DARPA bersama-sama mengembangkan penetasan cor, dan kesan sampingan dari program ini adalah penerimaan perisai patch. Kemudian, di bawah program ini, plat perisai titanium (menggunakan aloi penerbangan Ti-6Al-4V) dikembangkan untuk penetasan M-1A1 ABRAMS MBT bekerjasama dengan TACOM dan kontraktor utama General Dynamics. Baru-baru ini, NETL telah mengembangkan perisai AFV berkekuatan tinggi menggunakan aloi serbuk titanium yang disinter untuk meningkatkan kekuatan bahan akhir. Bahan perisai yang terbuat dari penyusupan silikon (SiSiC) dan silikon karbida sinter (SSiC) adalah produk CeramTec dari Amerika Utara dari New Jersey, bahagian Amerika syarikat Jerman CeramTec AG. Bahan-bahan ini menunjukkan kestabilan terma kimia yang baik dan daya tahan tinggi terhadap tekanan tribologi (tribologi adalah disiplin saintifik yang mengkaji geseran dan keausan komponen mesin dan mekanisme dengan adanya pelincir).
AT & F Advanced Metals of Orville yang berpusat di Ohio adalah syarikat swasta yang mengkhususkan diri dalam pembuatan dan pemprosesan logam dan aloi tahan lama, termasuk titanium, zirkonium, niobium, aloi nikel dan keluli tahan karat dupleks, yang membekalkan pelanggan awam dan pertahanan. Yang lebih spesifik adalah bahagian Penyelesaian Keluli dan Nuklear syarikat ini. Ia juga mengeluarkan bahan untuk SZB berdasarkan keluli aloi rendah kekuatan tinggi, keluli karbon, aloi berasaskan keluli. Syarikat itu juga berurusan dengan perisai struktur kemudahan nuklear, termasuk dalaman reaktor dan bekas untuk sisa nuklear.
Program lain
Program SZB lain sedang dilakukan di seluruh spektrum kekuatan yang dikerahkan dan banyak operasi ketenteraan global. Tuntutan dan cabaran langsung mereka berkaitan langsung dengan perlindungan kekuatan komunikasi mereka saat ini dan masa depan, kerana bidang aplikasi ini meliputi perlindungan balistik kenderaan, askar sebagai kerja pemodenan sistem, dan menyumbang kepada kelangsungan infrastruktur ketenteraan terhadap berbagai ancaman asimetris biasa ditemui dalam operasi pengaman wilayah.
Perisai kenderaan, pemasangan tentera dan kerajaan serta lokasi anggota tentera yang maju di barisan depan dan di belakang hanya akan mendapat keuntungan dari ketersediaan kemampuan yang digunakan. Walaupun banyak aplikasi adalah penambahbaikan dan peningkatan keupayaan dan sistem yang ada seperti itu, seperti jenis perisai tambahan untuk kenderaan tempur untuk melindungi daripada IED, yang lain adalah sistem yang inovatif dan generasi akan datang.
Syarikat Jerman IBD Deisenroth Engineering AG mengeluarkan Sistem Peningkatan Kelangsungan Hidup berteknologi tinggi AMAP. Ini adalah rangkaian penyelesaian perisai struktur yang menggunakan pelbagai kaedah pembuatan dan bahan canggih, termasuk aloi dan komposit kekuatan tinggi. Antaranya ialah AMAP-IED, yang menggabungkan teknologi perisai seramik dan lapisan anti-fragmentasi dan yang dapat dibekalkan sebagai elemen modular dan yang dirancang untuk meningkatkan perlindungan kenderaan tentera. IBD memanggil AMAP-IED sebagai sistem perlindungan generasi seterusnya dan mengklasifikasikannya sebagai perlindungan terhadap serpihan peluru artileri hingga 155 mm berkaliber, serta periuk api dan IED tepi jalan. AMAP-T adalah perisai telus yang dibuat menggunakan kaca seramik, yang digambarkan oleh syarikat sebagai mempunyai ketelusan yang unggul dan ketahanan yang melampau, memenuhi STANAG Tahap 1 hingga 4.
Perlindungan atap kenderaan disediakan oleh AMAP-R dan AMAP-ADS, yang merupakan bahan yang dioptimumkan untuk senjata, yang pertama dibuat dari bahan komposit ultra ringan yang sesuai untuk perisai atap kenderaan. Penyelesaian perisai yang paling menarik ialah AMAP-S. Dioptimumkan untuk perlindungan balistik dan pengurusan tanda tangan, ia mengurangkan tanda tangan kenderaan tentera ketika diimbas oleh sensor pengintipan dalam spektrum yang dapat dilihat, inframerah, radar dan akustik. Bahan-bahan ini dapat digunakan sebagai pelengkap badan mesin yang ada, yaitu, mereka dapat dipasang pada model baru atau mesin yang sudah siap digunakan.
Contoh Pita Sensor Lapisan SMART yang Cemerlang
Bahagian BAE korporat Amerika ProTech menawarkan pelbagai penyelesaian perisai struktur yang merangkumi beberapa jenis pagar kalis peluru dan posisi pertempuran berperisai, termasuk bilik perisai dan menara pengawal, pagar keselamatan bergerak dan sistem perlindungan yang dipasang pada kenderaan untuk tentera jenis menara. Penyelesaian pegun untuk perisai struktur syarikat ini diwakili oleh sejumlah posisi pertempuran perisai pasang siap AFPS (posisi pertempuran berperisai), yang dapat melindungi dari peluru berkaliber 9 mm - 12.7 mm. Penyelesaian AFPS lain dari ProTech merangkumi struktur perisai yang boleh dibawa yang dioptimumkan untuk keselamatan perimeter dan pusat pemeriksaan, perlindungan aset penting, keselamatan rumah pengawal dan pusat pemeriksaan sempadan.
ProTech juga mengeluarkan sistem modular yang dapat dirancang mengikut spesifikasi pengguna akhir. Sistem serupa, berdasarkan kontainer berperisai yang boleh dibawa oleh EADS, telah dikembangkan dengan kerjasama KMW di bawah kontrak dengan Agensi Perolehan Pertahanan Persekutuan Jerman. Sistem kontena berperisai yang disebut TransProtec, yang dapat menampung 18 orang, termasuk peralatan, dioptimumkan untuk melindungi kekuatan darat dari serangan IED, tembakan penembak jitu, peluru berpandu, ranjau dan senjata pemusnah besar-besaran dan kini sedang digunakan dengan tentera Denmark dan Jerman, di yang terakhir sistem ini disebut MuConPers (wadah sejagat untuk mengangkut orang).
Plasan Amerika Utara, bahagian dari Plasan Sasa Israel, juga telah mengembangkan penyelesaian perisai struktur di bawah kontrak berjuta-juta dolar dengan Jabatan Pertahanan AS untuk perlindungan kenderaan MRAP baru. Menurut kontrak, Plasan adalah kontraktor utama dalam program pengeluaran bersama dengan BAE Systems sebagai subkontraktor untuk pembekalan sistem tempahan untuk mesin Oshkosh M-ATV, yang kebanyakannya bekerja di Afghanistan berdasarkan kontrak dengan arahan TACOM dari Amerika tentera. Plasan adalah peneraju dunia dalam reka bentuk sistem perisai pelengkap dan sistem perlindungan bawah letupan untuk perlindungan kenderaan taktikal di kawasan ketenteraan dan orang awam.
Sistem perlindungan askar maju berada dalam bidang aplikasi perlindungan struktur dan termasuk exoskeleton tempur yang dikuasakan secara mekanikal. Mereka berjanji akan memberi kesan yang besar pada operasi pertempuran darat jika sistem tersebut mencapai potensi penuh mereka. Beberapa inisiatif program pengembangan teknologi DOD dan sektor swasta utama kini dibuka di Amerika Syarikat. Salah satu program ini dijalankan oleh Pusat Penyelidikan Natick Labs Army for US Soldiers Development menurut Konsep Masa Depan, yang menyediakan sistem bersepadu sepenuhnya untuk askar, yang merangkumi enam subsistem utama. NSRDEC (MIT's ISN - Soldier Nanotechnologies) dan Soldier System Integration Lab (SSIL) juga mengusahakan program-program ini. Matlamat utama SSIL adalah untuk mengembangkan apa yang disebut SSIL sebagai saman tempur abad ke-21. Yang menggabungkan keupayaan teknologi tinggi dengan berat badan yang rendah.
Laboratorium Berkeley Robotics and Human Engineering (BLEEX) telah mengembangkan prototaip exoskeleton yang bergerak sendiri, yang terdiri daripada dua kaki bertenaga antropomorfik, sistem pendorong, dan kerangka jenis ransel di mana pelbagai kargo. Exoskeleton membolehkan pengguna - atau "juruterbang" - membawa beban yang sangat berat sambil memudahkan berjalan dan berlari naik dan turun sepanjang jarak perjalanan normal tanpa menggunakan kekuatan fizikal oleh pengendali.
Inisiatif Raytheon Sarcos sedang dijalankan di kilang Raytheon di Salt Lake City. Ini mewakili pekerjaan yang lebih bercita-cita tinggi untuk mengembangkan exoskeleton seorang askar, yang menurut Raytheon pada dasarnya adalah robot yang dapat dipakai yang meningkatkan kekuatan, daya tahan dan mobiliti pemakai. Exoskeleton XOS, yang berasal dari sistem eksperimen asal yang dikembangkan oleh Sarcos, pada masa ini membolehkan juruterbang mengangkat beban hingga 200 paun dan melakukan tugas dengan usaha tinggi seperti menaiki tangga dan condong tanpa keletihan, tetapi kini digerakkan secara hidraulik. sumber tenaga luaran pegun untuk dirinya sendiri. Juga diperkenalkan adalah program exoskeleton HULC Lockheed Martin, yang juga dirancang untuk membawa muatan 200 pound pada bila-bila masa dan di mana-mana kawasan, dan dirancang untuk menjadi hidraulik sepenuhnya dan tidak memerlukan sumber kuasa luaran. Sistem HULC merangkumi mikroprosesor onboard yang disambungkan ke antara muka sensor, yang memungkinkan exoskeleton merasakan niat pilot dan bergerak bersama dengannya. Sistem HULC sangat modular, memungkinkan penggantian medan komponen utama yang cepat dan cekap, dan cekap tenaga dalam reka bentuk untuk membolehkan operasi bateri semasa misi dilanjutkan. Walau bagaimanapun, HULC, seperti exoskeleton dari BLEEX, lebih banyak difahami sebagai sistem untuk membawa muatan, dan bukannya menggantikan kemampuan fizikal semula jadi seorang askar. Sedang mengembangkan HAL (Hybrid Assistive Limb) oleh syarikat Jepun Cyberdyne of Ibaraki, ia adalah sistem yang kuat secara keseluruhan yang direka untuk meningkatkan kekuatan fizikal seseorang dari dua hingga 10 kali ganda. Walaupun penampilan "Iron Man", kesesuaiannya dengan tugas-tugas ketenteraan masa depan tetap dipertanyakan.
Tindakan selanjutnya
Ringkasnya, tugas penting bagi SZB dapat didefinisikan secara luas sebagai mengurangkan kerentanan terhadap tindakan bermusuhan, terutama serangan balistik, yang mana banyak, jika tidak semua bahan tradisional saat ini tidak memberikan tahap perlindungan pasukan yang mencukupi.
Tempur sering mengajar para komandan pelajaran keras yang kelihatan jelas pada masa lalu. Salah satu pelajaran pertempuran yang paling sukar hari ini adalah ketidakcukupan perlindungan perisai terhadap ancaman improvisasi, yang merangkumi serangan kereta bunuh diri terhadap sasaran ketenteraan dan orang awam dan serangan IED terhadap anggota pengangkutan dan teater. Tabiat lama, terutamanya kebiasaan tentera, mati sangat sukar. Tetapi secara historis, kebiasaan ini cenderung hilang di bawah tekanan pertempuran, seperti tentera berkuda Perancis berbanding busur Inggeris semasa Perang Seratus Tahun, atau kekurangan kenderaan berperisai Iraq gaya Soviet terhadap serangan dari peluru berpandu ketepatan dan MBT yang lebih maju semasa Teluk Perang.
Menanggapi cabaran dengan cepat dan dengan penangguhan yang sesuai adalah kunci kejayaan ketenteraan dan kestabilan keselamatan. Oleh itu, jika mereka diberi perhatian serius dalam hal perlindungan pasukan dan merupakan masalah pertahanan utama dalam era transformasi penstrukturan kuasa ini, maka perlindungan struktur dan SZB menggunakan teknologi ini harus menjadi perolehan pertahanan dan keutamaan R&D untuk semua pemimpin tentera. Ancaman asimetri hari ini terhadap infrastruktur ketenteraan dan awam, serta pertempuran asimetrik dalam operasi tempur serantau, mempengaruhi pembangunan dasar pertahanan dan reka bentuk dan perolehan sistem di seluruh dunia. Ini sebagaimana mestinya pada masa depan yang dapat diramalkan.
Sistem ketenteraan berperisai seperti itu terutama dilihat sebagai pelengkap kepada penyelesaian keutamaan lain, dan bukan sebagai bahagian yang tidak terpisahkan dari banyak dan kebanyakan sistem pertempuran. Tetapi semuanya berubah. Sistem perlindungan dan perisai mewakili potensi besar dan meningkatkan keupayaan dalam operasi abad ke-21. Penggunaannya akan berkembang dan menjadi standard bagi banyak, jika tidak kebanyakan, sistem pertahanan di semua peringkat.
