美國(guó)空軍開(kāi)展新型透明陶瓷裝甲材料的試驗(yàn)

  據(jù)《防務(wù)新聞》報(bào)道,美國(guó)俄亥俄州賴(lài)特帕特森空軍基地的工程師正在開(kāi)展一種新的透明裝甲材料的試驗(yàn)。這種裝甲材料具有比傳統(tǒng)材料強(qiáng)度高、重量輕的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于防止子彈穿過(guò)武器裝備窗戶等透明件具有良好功效。

  空軍研究實(shí)驗(yàn)室材料與制造技術(shù)處正在從事氮氧化鋁ALONtm的試驗(yàn)工作,以代替目前在地面及空中交通工具上使用的傳統(tǒng)多層玻璃透明件。該試驗(yàn)是與位于馬里蘭州的陸軍研究實(shí)驗(yàn)室及俄亥俄州的代頓研究所共同完成的。

  ALONtm是一種陶瓷材料,具有很高的壓縮強(qiáng)度及良好的耐久性。拋光后,可作為武器裝備的透明裝甲使用。據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Joseph La Monica上尉稱(chēng):"它的透光率優(yōu)于普通玻璃,且在性能及重量方面優(yōu)于傳統(tǒng)玻璃。"

  傳統(tǒng)的透明裝甲是厚的、粘接在一起的多層玻璃,而由ALONtm制成的新型透明裝甲是由一塊整體抗沖擊板材、玻璃的中間層及聚合物背襯組成的。每一層都較傳統(tǒng)玻璃層薄很多。

  事實(shí)上,ALONtm具有很強(qiáng)的抗劃傷能力、抗沖擊能力,并具有很強(qiáng)的耐久性及抗穿透性。重量及厚度大約為傳統(tǒng)玻璃透明裝甲的一半。

  在2004年1月的驗(yàn)證過(guò)程中,一個(gè)ALONtm的試驗(yàn)件經(jīng)受了俄式30毫米口徑M-44步槍和50毫米口徑布朗寧自動(dòng)手槍子彈的彈擊試驗(yàn)。當(dāng)子彈打在玻璃試驗(yàn)件時(shí),未發(fā)生穿透現(xiàn)象。

  在多次試驗(yàn)中,ALONtm在典型的30毫米口徑對(duì)空火力的多次打擊下表現(xiàn)出很好的防彈性能,與此同時(shí),還進(jìn)行了50毫米口徑及臨時(shí)爆破裝置的穿透試驗(yàn)。

  由于這種材料的物理性能及設(shè)計(jì)方案對(duì)于較高水平的威脅表現(xiàn)出很好的防護(hù)能力,因而La Monica上尉對(duì)試驗(yàn)結(jié)果表示樂(lè)觀。他說(shuō):"采用玻璃作為裝甲材料,在較高威脅水平下,你必須要制出多層玻璃,但采用ALONtm,只需將層厚加大數(shù)毫米即可。"

  代頓研究所的研究人員Ron Hoffman說(shuō),這種材料具有輕質(zhì)的特點(diǎn),當(dāng)遇到較大威脅時(shí),你考慮的是如何增加防護(hù)能力而又不使重量上升。因而輕量化的裝甲材料非常易于用到飛機(jī)及戰(zhàn)車(chē)等武器裝備上。

  Hoffman還指出采用ALONtm在耐久性方面獲得的效益:"事實(shí)上,在傳統(tǒng)玻璃表面,材料會(huì)發(fā)生退化現(xiàn)象,進(jìn)而影響透光率。而像沙粒等物質(zhì)的沖擊對(duì)于ALONtm.僅有很小影響或基本無(wú)影響,因而預(yù)計(jì)其壽命將是傳統(tǒng)玻璃的許多倍。"

  ALONtm的抗劃傷性將極大提高裝甲材料的透明度,從而使軍隊(duì)士兵在戰(zhàn)場(chǎng)上具有更廣、更清晰的視野,更利于看到外面的威脅并迅速做出決定,以提高武器裝備的生存性。

  La Monica上尉說(shuō),陸軍正在尋求將這種新型裝甲材料作為地面車(chē)輛(如"悍馬"戰(zhàn)車(chē))窗戶的材料。空軍正在探索將其用于低速飛行的飛機(jī)透明件。這些飛機(jī)包括C-130"大力士"、C-17"環(huán)球霸王"III、A-10"雷電"II及直升機(jī)。

  La Monica上尉說(shuō),該實(shí)驗(yàn)室在將這種材料轉(zhuǎn)入工程應(yīng)用之前,需要解決的問(wèn)題主要包括可加工性、尺寸及成本等。傳統(tǒng)的透明裝甲每平方英寸3美元多一點(diǎn),而ALONtm透明裝甲成本為每平方英寸10~15美元。由于加熱及拋光等工序的難度較大,導(dǎo)致其成本較高。但他們正在尋求成本更低的方法。

  La Monica上尉稱(chēng):"拋光工序的試驗(yàn)證明結(jié)果良好,采用某種拋光方法,我們能確保材料強(qiáng)度提高0.5倍。"

  La Monica說(shuō),目前,由于加熱大塊透明裝甲材料的設(shè)備非常昂貴,因而,部件尺寸仍受限制。為降低成本,研究人員正在尋求用較小尺寸的透明裝甲材料鋪成較大尺寸的窗戶。

  他還說(shuō),通過(guò)采用商業(yè)等級(jí)的材料來(lái)降低成本也是一種選擇,其結(jié)果反應(yīng)良好。"到目前為止,較低等級(jí)的材料與彈擊試驗(yàn)所要求的高純度材料之間的差距非常小。"

  La Monica上尉說(shuō),一旦這種材料可大批量生產(chǎn)以滿足軍事需求,成本再降下來(lái),ALONtm所具有的高耐久性及高強(qiáng)度將為武器裝備帶來(lái)巨大效益。

  La Monica上尉還說(shuō):"它可能初始成本非常昂貴,但由于它的更換率很低,因此,從長(zhǎng)期使用角度看,其成本并不高。