Armadura transparente
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 7 de noviembre de 2018; las comprobaciones requieren 36 ediciones .Armadura transparente (o vidrio antibalas ) - armadura obtenida combinando capas de vidrio de silicato (templado, templado, reforzado por ataque químico) con capas de poliuretanos, metacrilatos de metilo y policarbonatos. El propósito de la armadura transparente es proteger a las personas, las armas y el equipo militar de los efectos de los agentes dañinos: balas y fragmentos de municiones. En Rusia, para vidrio blindado, está en vigor el estándar interestatal GOST 30826-2014 "Gafas protectoras antibalas multicapa".
El requisito de transparencia óptica y el deseo de proporcionar una mayor resistencia a la penetración de un impactador de alta velocidad determinan el uso en la fabricación de armaduras transparentes de vidrio de silicato reforzado u otros materiales transparentes de alta dureza (por ejemplo, oxinitruro de aluminio, óxido de aluminio ( zafiro) [1] , espinela de alúmina-magnesia), que tienen una mayor resistencia a la compresión [2] .
Al mismo tiempo, se logra una disminución en la tendencia a la fractura por fragilidad de dichos materiales, en parte, de manera constructiva, al componer un bloque de vidrio a partir de varias capas de material conectadas en un monolito por una película adhesiva de polímero transparente.
Historial de creación
El uso de armaduras transparentes comenzó a fines de la década de 1930 y fue impulsado por el desarrollo de la aviación militar. Tras la aparición de un dosel de cabina transparente hecho de vidrio orgánico que no se rompe , se hace necesario proteger al piloto del fuego de ametralladoras de los aviones enemigos. En vista de las severas restricciones de masa y generales inherentes a la aviación, la protección del piloto solo podía proporcionarse con el calibre más pequeño (y más masivo) de ametralladora y armamento de cañón de ese período 7,62-7,92 mm. Esto se aplica completamente tanto a la armadura transparente como a la opaca (metálica), la última en términos de la masa asignada para proteger la aeronave, superó significativamente la armadura transparente. Durante la Segunda Guerra Mundial, se instaló una armadura transparente en casi todos los tipos de aviones de combate de los estados en guerra: cazas, cazabombarderos, aviones de ataque y bombarderos.
En el avión de ataque soviético Il-2 , se instaló una armadura transparente "tableta" de la marca K-4. Era una composición en capas con una capa exterior de vidrio templado ( estalinita ) de 34 mm de espesor, ensamblada a partir de tejas de 100 × 150 mm, y una capa interior o "almohada" de vidrio orgánico de 30 mm [3] . Se produjo en forma de placas planas, las capas estaban conectadas por una película delgada de butiral de polivinilo . Con un espesor de 64 mm y una masa de 120 kg / m², la armadura K-4 no podía ser penetrada por una bala perforante de 7,62 mm cuando se disparaba casi a quemarropa (D = 30 m). De una forma u otra, la armadura de "tableta" se usó en todos los tipos de aviones soviéticos: los cazas Yakovlev Yak-7 y Yak-9 , Lavochkin La-5 y La-7 , etc. Las pruebas de campo de la armadura transparente soviética por bombardeo fueron llevado a cabo con una bala perforante B-30 de acuerdo con la superficie normal de la armadura, la distancia de disparo fue de 30 m [4] . Para 1943, se creó una armadura mejorada de la marca K-5 con capas continuas de vidrio de silicato, instalada en el avión de ataque Il-10 .
En la URSS, el Instituto de Materiales de Aviación de toda la Unión VIAM llevó a cabo el trabajo sobre la creación de una armadura transparente basada en vidrio orgánico . Uno de los creadores del ingeniero de armaduras M. V. Dumnov. Los líderes de este trabajo B. V. Erofeev y M. M. Gudimov recibieron el Premio Stalin [5] .
En los aviones alemanes, se usaba ampliamente el vidrio antibalas " triple " : un paquete de placas de vidrio endurecido pegadas en un monolito con pegamento transparente. En el avión Fw-190 de la serie A4-A8, se instaló un parabrisas de vidrio blindado de cuatro capas (6 + 17 + 18 + 6 mm) de 50 mm de espesor en un ángulo de 25 grados con respecto al eje longitudinal de la máquina. Peso del bloque de vidrio 14,6 kg o 120 kg/m² [6] . Las pruebas de resistencia de la armadura se llevaron a cabo en muestras de 400 × 330 mm de tamaño con un solo disparo de una bala perforante SmK 7.9 mm de una ametralladora MG 17 desde una distancia de 50 m destrucción secuencial de capas de vidrio al penetrar una armadura transparente con balas usando una cámara de chispas de alta frecuencia [7] .
En general, las corazas antibalas transparentes, de igual resistencia que las corazas de acero , tenían aproximadamente la misma masa por metro cuadrado de protección, pero cuatro veces el espesor, siendo esta última una especie de pago por la transparencia. Similar a la armadura de acero (metal), con un aumento en el ángulo de tiro de la armadura transparente de lo normal, su durabilidad aumenta (la distancia de no penetración de la armadura disminuye). En otras palabras, la resistencia de la armadura responde positivamente a un cambio en el coseno del ángulo de impacto. La armadura transparente en serie del período de la Segunda Guerra Mundial en espesores de 50 a 60 mm brindó protección contra balas perforantes de 7,62 a 7,92 mm desde el rango cero. Al mismo tiempo, un bloque de vidrio con un grosor de 60 mm resistió una bala perforante a lo largo de la normal, y un bloque con un grosor de 50 mm, en ángulo, teniendo en cuenta el ángulo de diseño de la armadura transparente.
Utilizado en los cazas Spitfire Mk.VB y P-39 Airacobra, el blindaje frontal del dosel de 38 mm proporcionaba solo una protección parcial contra las balas perforantes del calibre de un rifle. Armadura transparente de 76 mm de espesor protegida de balas perforantes de 12,7 mm [8] . El vidrio blindado frontal de 75 mm de espesor instalado en el avión de ataque alemán Hs-129 está diseñado para proteger al piloto del hemisferio frontal de las balas perforantes de 12,7 mm de la ametralladora antiaérea DShK desde un rango de 200-300 m. Entre los diseñadores de protección de armaduras, se conoce una paradoja, según la cual la armadura se ve afectada por medios completamente diferentes (dados por el TTT) contra los que está diseñada. De hecho, hay relatos de testigos presenciales de la época de la guerra sobre la protección (rescate) del piloto cuando un proyectil explosivo de 20 mm golpea directamente el parabrisas de la cabina del Il-2.
Dado que la capacidad de supervivencia en combate del Il-2 establecida por los requisitos tácticos y técnicos (TTT) se implementó en relación con la acción de las balas perforantes de calibre normal ( 7.62-7.92 mm), no hay nada extraño en la evaluación final de los resultados del uso de combate del Il-2: la cabina del piloto no pudo resistir la derrota y se derrumbó por el impacto de balas de gran calibre, proyectiles de pequeño calibre y fragmentos antiaéreos, mientras que arrojaba numerosos fragmentos de vidrio, lo que provocó lesiones a el piloto " [9] . Inmediatamente después de la guerra, se tuvieron en cuenta estas deficiencias. Los requisitos tácticos y técnicos de 1945 (TTT-45) establecieron el requisito de proporcionar protección de armadura para la tripulación del avión de ataque de municiones del cañón HS-404 de calibre 20 mm desde una distancia de disparo de 50 m [9] .
En la etapa final de la guerra, hay un fuerte aumento en el grosor de la armadura transparente instalada en los aviones de combate alemanes Me 163 , Me 262 , He 162 , He 280 y otros estuvo ampliamente representado por Colt de 12,7 mm de gran calibre. -Ametralladoras Browning. En este caso, la acción de las balas de 12,7 mm sobre el blindaje de la aeronave interceptora ocurrió, incluso en curso de colisión, es decir, al sumar los vectores de velocidad, con la propia velocidad del avión a reacción V = 200 m/s. Dada esta circunstancia, los nuevos aviones de combate fueron equipados con blindaje mejorado para el piloto y algunas unidades vulnerables solo del hemisferio frontal, brindando protección total contra el calibre especificado. El blindaje transparente del dosel de la cabina fue diseñado para la acción de balas perforantes de 12,7 mm y tenía un espesor de 90-100 mm, el espesor del blindaje de acero transversal que cubría la sección del fuselaje también alcanzó valores récord para la aviación de 15 y 20 mm [10] [11] [12] .
Desarrollo de posguerra de armaduras transparentes
En la URSS, hasta el final de la guerra, los requisitos para proteger al piloto (tripulación) con armadura transparente se limitaron exclusivamente al calibre 7,62-7,92 mm. Después del final de la guerra, a fines de la década de 1940, se hizo necesario proteger la cabina del fuego de las ametralladoras Colt Browning de 12,7 mm A / N M2, que eran el armamento estándar de los aviones de combate a reacción de la Fuerza Aérea de EE. UU. incluso de la experiencia de la guerra en Corea. Los especialistas de VIAM han establecido un efecto positivo de un clip metálico en la resistencia de armaduras transparentes. Y en los aviones de combate y los cazabombarderos producidos en las décadas de 1950, 1960 y 1970, el blindaje transparente de la cabina tenía una estructura de metal estándar.
A principios de la década de 1950, en la URSS, no sin la influencia de la práctica alemana de proteger a los aviones de combate, se creó una armadura transparente de aviación para proteger contra el proyectil trazador perforador de armadura (AP-T) M75 del Hispano-Suiza de 20 mm . Carabina de aire comprimido HS-404 , peso del proyectil 165 d, ver figura. El arma HS-404 tenía la energía de boca más alta entre las armas de aire comprimido de este calibre. Dicha armadura con un grosor de 124 mm fue creada por VIAM con la participación de M.V. Dumnova, supervisora B.V. Perov , e instalado, en particular, en el avión de ataque Il-40 (ver Enlaces), el cazabombardero Su-7 y algunos otros aviones. Sin embargo, una protección pasiva tan pesada, su masa era de aproximadamente 280 kg / m 2 , la masa de un bloque de vidrio era de 43 kg, debido al rápido desarrollo de la aviación supersónica y las armas de misiles de los aviones durante este período, pronto se convirtió en un anacronismo , y durante la transición a la próxima generación de aviones de la década de 1970, fue rechazada. En el mismo período, en relación con el cambio en la doctrina militar de la URSS, abandonaron los aviones de ataque. En los Estados Unidos, en la década de 1950, la Marina adoptó el avión de ataque basado en portaaviones ligero A-4 Skyhawk , que sirvió en unidades de combate durante más de 25 años y fue ampliamente utilizado en casi todos los conflictos locales de los años 60, 70 y años 80
Uso moderno de armaduras transparentes
Según los conceptos modernos, el blindaje transparente, junto con el blindaje opaco de la cabina, es uno de los elementos para garantizar la capacidad de supervivencia en combate de las aeronaves (LA).
En los aviones de combate estadounidenses de la tercera y cuarta generación (1970-1980), la armadura transparente de la cabina está prácticamente ausente. En los casos en que se instala una armadura transparente, por ejemplo, en el caza polivalente F-4E Phantom o en el caza basado en portaaviones F-14 Tomcat , su grosor es mínimo y es de 32 mm, y la armadura en sí tiene un significado más bien simbólico. No hay una armadura transparente en el cazabombardero basado en portaaviones F/A-18. Esto se debe a una serie de circunstancias. Incluyendo, con un cambio fundamental en los medios de destrucción de esta clase de aeronaves, provocado por la sustitución de armas pequeñas y cañones de cazas por armas de misiles guiados con ojivas de tipo fragmentación equipadas con espoletas de proximidad . En estas condiciones, la ubicación de los puntos de detonación de la ojiva del misil en relación con la aeronave y la cabina (es decir, las direcciones de aproximación de los elementos de ataque a la armadura) se vuelve igualmente probable y, como resultado, la misma desaparece la idea de las direcciones de acción preferidas del agente golpeador.
Al mismo tiempo, la armadura transparente se usa para proteger a las tripulaciones de los helicópteros de combate que operan en el rango de fuego de las armas automáticas de infantería. En 1971, el helicóptero de transporte y combate Mi-24 entró en servicio en la URSS [13] . Las linternas de la cabina del Mi-24 consisten en paneles laterales de doble curvatura hechos de plexiglás y bloques frontales planos de vidrio antibalas. Los anchos bloques blindados frontales de ambas cabinas ubicadas en tándem, junto con la armadura de acero de la cabina de 4-5 mm de espesor, protegen la proyección delantera del navegante-operador y el piloto del helicóptero de las balas de 7,62 mm de las armas de infantería. La armadura transparente se utiliza para proteger la cabina de los modernos helicópteros de ataque Mi-28 y Ka-50 , cuyas ventanas frontales y laterales están hechas de bloques de vidrio blindados. Según los desarrolladores, estos vehículos están protegidos contra balas perforantes de calibre 12,7 mm y proyectiles de 20 mm. La cabina del avión de ataque blindado Su-25 desde las direcciones de fuego hacia adelante también está protegida por un bloque de blindaje TSK-137 transparente de 65 mm de espesor.
Requisitos para la armadura transparente
Los blindajes transparentes utilizados en aeronaves militares deben tener dos cualidades obligatorias:
- Cuando sea atravesado por un agente dañino, dé un mínimo de fragmentos secundarios;
- Al interactuar con estas herramientas, asegúrese de preservar la transparencia en el área máxima posible.
El primer requisito, también relacionado con el acristalamiento del dosel de la cabina, tiene como objetivo eliminar la posibilidad de daños o lesiones a la tripulación por fragmentos secundarios formados al romper barreras frágiles. La pérdida de transparencia de los cristales blindados, en particular en los aviones monoplaza, equivale prácticamente a su avería.
Blindaje transparente en vehículos terrestres
Los requisitos para el blindaje transparente de los vehículos blindados de combate en la categoría de peso ligero están determinados por la norma STANAG 4569 vigente en la OTAN . El estándar prevé varios niveles de protección, la transición del primero al siguiente nivel corresponde a un aumento en el grado de seguridad. Las tablas a continuación dan una idea de los espesores y masas aplicados de armadura transparente.
Blindaje transparente estándar para uso militar de GKN Aerospace (Reino Unido) [14] (enlace inaccesible)| Espesor de la armadura , mm |
norma nacional |
Arma / municiones |
Calibre | Medio de prueba, tipo bala |
Peso de la bala , g |
Velocidad de impacto , m/s |
Número de aciertos puntuables * |
Peso de la armadura, kg / m 2 |
Condiciones de prueba |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 40 | STANAG 4569 Nivel 1 |
Simulador de fusil y fragmentación FSP |
5,56 mm 5,56 mm 7,62 mm 20 mm |
5,56x45 ss109 M193 liso 7,62x51 liso y 20 mm FSP |
4,00 3,56 9,65 53,8 |
900 937 833 550 |
3 golpes en la parte superior del trío FSP de 120 mm - 1 golpe |
90 | En t env. ambientes |
| 48 | 112 | t −19° y +49°С | |||||||
| 58 | STANAG 4569 Nivel 2 |
Simulador de fusil y fragmentación FSP |
7,62 mm 20 mm |
7,62 × 39 mm, bala "BZ" y 20 mm FSP |
7,77 53,8 |
695 630 |
3 golpes en la parte superior del trío FSP de 120 mm - 1 golpe |
132 | En t env. ambientes |
| 64 | 151 | "BZ" a +75°С FSP a t env. ambientes | |||||||
| 71 | 161 | "BZ" a +75° FSP a -31°С | |||||||
| 96 | STANAG 4569 Nivel 3 |
Simulador de fusil y fragmentación FSP |
7,62 mm 20 mm |
7,62x54 mm B-32 y 20 mm FSP |
10,04 53,8 |
854 770 |
3 golpes en la parte superior del trío FSP de 120 mm - 1 golpe |
224 | B-32 a +65° FSP a −40°C |
| 102 | Simulador de fusil y fragmentación FSP |
7,62 mm 7,62 mm 20 mm |
7,62 x 54 mm B-32 7,62 x 51 AP FFV y 20 mm FSP |
10,04 8,4 53,8 |
854 930 770 |
3 golpes en las tapas de la FSP de 120 mm 1 golpe |
239 | FFV a t env. Medios FSP a -40 °C |
En la última década, varios países han estado realizando investigación y desarrollo para desarrollar blindajes transparentes más efectivos que, si bien mantienen el nivel alcanzado de resistencia a prueba de balas, tienen una masa y un espesor más bajos y se basan en el principio de construir blindajes combinados. con una capa cerámica facial de gran dureza. Uno de los materiales prometedores para la cerámica transparente para armaduras es el zafiro monocristalino artificial [15] . A continuación, se muestran las características comparativas de la armadura transparente de Saint-Gobain (EE. UU.) basada en zafiro monocristalino cultivado mediante la tecnología EFG™ (Edge-defined Film-fed Growth) [16] .
Características comparativas de armadura transparente con monocapa de zafiro y armadura transparente tradicional a base de silicatos [17]
| Medio de prueba, tipo bala |
Número de aciertos de gol |
Espesor vidrio blindado, mm |
Espesor de PB con zafiro, mm |
Ganancia de espesor de armadura de zafiro |
Masa de vidrio antibalas, kg / m 2 |
Masa de PB con zafiro, kg/m 2 |
Aumento de peso para la armadura de zafiro |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7,62 × 39 mm, BZ | 3 | 58 | 20.8 | 64% | 133 | 56 | 58% |
| 7,62 × 54 mm B-32 | 3 | 104 | 33.5 | 68% | 248 | 86 | sesenta y cinco% |
| 7,62 × 54 mm B-32 | una | 55 | 24,8 | 55% | 115 | 67.5 | 41% |
| 20 mm FSP V sp 630 m/s | una | 55 | 44 | veinte% | 132 | 114 | catorce% |
| 20 mm FSP Vsp 770 m/s | una | 70 | 52 | 26% | 160 | 125 | 22% |
Como se señaló anteriormente, durante la Segunda Guerra Mundial y después de ella, el grosor de la armadura de aviación transparente para proteger contra una bala perforante de 7,62 mm del tipo B-32, cuando se disparó desde una distancia de unos 30 m, fue de aproximadamente 60 milímetro Capacidad de supervivencia de la armadura: golpe de 1 bloque de vidrio.
Los datos presentados en las tablas muestran claramente que el requisito actual para garantizar la capacidad de supervivencia de la armadura durante el bombardeo, es decir, manteniendo su resistencia a prueba de balas a una distancia dada (limitada) entre lesiones (120 mm), conduce a un aumento de casi el doble (de 55 a 96-104 mm) en el espesor y la masa (respectivamente de 132 a 224-248 kg / m 2 ) de armadura. Al mismo tiempo, el requisito de supervivencia de la armadura transparente de los vehículos de combate de las fuerzas terrestres se complementó con la condición de resistir armas más fuertes, representadas principalmente por un simulador de fragmentación FSP de 20 mm o una bala FFV de 7,62 mm con cermet ( WC) núcleo.
Véase también
Notas
- ↑ Jones, Christopher Armadura de compuesto de cerámica transparente - Patente de EE. UU. 7584689 Archivado el 27 de noviembre de 2015 en Wayback Machine .
- ↑ E. Strassburger. Pruebas balísticas de cerámica de armadura transparente. Revista de la Sociedad Europea de Cerámica. Volumen 29, número 2, enero de 2009, páginas 267–273
- ↑ Shavrov V. B. Historia de los diseños de aeronaves en la URSS. - M .: Mashinostroenie, 1978, parte 2, p. 417-429
- ↑ Empíricamente, se encontró que la resistencia óptima para un calibre de 7,62 mm se proporciona con una relación de masa de silicato y vidrio orgánico de aproximadamente 50:50.
- ↑ Desarrollo de la ciencia y la tecnología de la aviación en la URSS (ensayos históricos y técnicos). — M.: Nauka, 1980, pág. 328
- ↑ Grinsell R. Focke-Wulf Fw-190. Londres/Sídney: Jane's Publ. Co. 1980
- ↑ Der Bruchvorgang beim Beschuss von Panzerglas. Bericht der TAL 14/43 Bearbeiter: Struth und Heitzmann
- ↑ Horas Alter. Blindaje de aviones. - Artillería del Ejército, 1941, XXI, N 125, 497-498
- ↑ 1 2 V.O. Rastrenin "Tanques voladores" de Ilyushin. Los herederos de IL-2. Los herederos de IL-2. - "Yauza", 2018 - (La guerra y nosotros. Colección Aviación). ISBN 978-5-04-089216-7 , pág. 12, 31.
- ↑ Jane's All the Worlds Aircraft 1945-1946, págs. 123
- ↑ Lei V. Cohetes y vuelos espaciales. - M .: Editorial militar del Ministerio de Defensa, 1961, p. 409
- ↑ Jeffrey L.Ethell. Los jets alemanes en combate. Jane´s Publishing Co., Londres. 1980, págs. 56‒57
- ↑ Mi-24 Hind - Descripción (enlace inaccesible)
- ↑ Armadura militar transparente A4 GKN Datos . Consultado el 14 de abril de 2022. Archivado desde el original el 30 de noviembre de 2021.
- ↑ La OTAN financia una nueva armadura transparente (enlace inaccesible) . Fecha de acceso: 4 de enero de 2012. Archivado desde el original el 24 de febrero de 2012.
- ↑ CD Jones, JB Rioux, JW Locher, Large-Area Saphire for Transparent Armor, Actas de la 32.ª Conferencia internacional sobre cerámica y compuestos avanzados. Sociedad Americana de Cerámica, págs. 113-124, enero. 2008.
- ↑ Avances en balística de compuestos de armadura transparente Saint-Gobain Sapphire disponibles comercialmente . Consultado el 2 de octubre de 2017. Archivado desde el original el 26 de diciembre de 2017.
Enlaces
- Avión de ataque Il-40 . avia-il.ru. - página Sturmovik Il-40 en el sitio web Aircraft OKB im. Ilyushin. Consultado el 25 de enero de 2009.
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