하나님의 갑옷 : 유망한 개인 갑옷 보호 수단을위한 기술
프레임 워크 내에서 개발중인 가장 중요한 작업 미국 NGSW 프로그램 유망한 소총 무기세계 최고의 무기 실험실에서 개발 된 현대적이고 유망한 방탄 조끼의 보급을 보장해야합니다. NGSW 프로그램 하에서 개발 된 미국 무기에 효과적으로 저항 할 수있는 유망한 소형 무기 인 "칼"개발 문제로 돌아 가기 전에 유망한 개인 보호 장비 (NIB)를 만드는 기술인 "방패"에 더 익숙해지는 것이 좋습니다.
총알이 적에게 명중되면, 더 많은 전투 작전에 적극적으로 참여할 수 없거나 신체의 보호되지 않은 부분에 빠질 수 있기 때문에 NIB 불완전 성 문제는 널리 퍼져 있다는 의견이 있습니다. NGSW 프로그램에 의해 미군은이 문제를 고려하지 않았다. 문제는 유망한 NIB의 개선 속도가 현재 소형 무기의 개선 속도보다 상당히 앞서 있다는 것입니다. 그리고 미군은 작은 무기의 특성을 획기적으로 향상시키는 방향으로 획기적인 노력을 기울이고 있습니다. 문제는 그들이 성공할까요?
탄약의 장갑 관통력을 높이는 두 가지 주요 방법이 있습니다-운동 에너지를 높이고 탄약 / 탄약 코어의 모양과 재료를 최적화합니다 (물론 폭발성, 누적 성 또는 독약에 대해서는 이야기하지 않습니다). 그리고 여기서 우리는 실제로 특정 한계에 대항합니다. 총알 또는 코어는 경도가 높고 밀도가 충분하여 (질량을 증가시키기 위해) 밀도가 높은 세라믹 합금으로 만들어지며 더 어렵고 만들기가 어려울 수 있습니다. 총알의 크기를 늘려 총알의 질량을 늘리는 것은 권총의 허용 가능한 크기에서 거의 불가능합니다. 예를 들어, 초음속에 대한 총알 속도는 여전히 증가하지만,이 경우에도 개발자는 필요한 화약 부족, 매우 빠른 배럴 마모 및 슈터에 대한 높은 반동의 형태로 엄청난 어려움에 직면합니다. 한편 NIB의 개선은 훨씬 더 집중적입니다.
재료
처음부터 개인용 보호 장비는 강철 큐라 세 및 플레이트부터 초고 분자량 고밀도 폴리에틸렌 (UHMWPE) 및 붕소 탄화물의 삽입물이있는 아라미드 직물로 만든 현대적인 방탄 조끼에 이르기까지 먼 길을 왔습니다.
소련 육군 전투기의 강철 흉갑-방탄복의 선구자
붕소 탄화물로 만든 갑옷 판 "화강암 6а"와 러시아 연방 군대의 방탄 조끼 45Б5
NIB 개선은 새로운 재료 검색, 복합 및 서멧 장갑 요소 생성, 마이크로 및 나노 스케일을 포함하여 NIB 요소의 모양과 구조를 최적화하여 총알과 조각의 에너지를 효과적으로 소멸시키는 영역에 있습니다. 비 뉴턴 유체를 기반으로 한 "액체 갑옷"과 같은보다 이국적인 솔루션도 개발되고 있습니다.
가장 확실한 방법은 유망한 복합 재료 및 세라믹 재료의 인서트로 보강하여 기존의 방탄복 디자인을 개선하는 것입니다. 현재 대부분의 NIB에는 열 강화 강철, 티타늄 또는 실리콘 카바이드로 만든 인서트가 장착되어 있지만, 붕소 카바이드로 만들어진 갑옷 요소로 점차 대체되며, 질량이 적고 저항이 훨씬 큽니다.
VIRIAL 실리콘 카바이드 아머
NEVZ-CERAMIX에서 제조 한 붕소 탄화물의 갑옷 요소
구조
NIB의 또 다른 개선 영역은 장갑 요소의 배치를위한 최적의 구조를 찾는 것인데, 한편으로는 전투기의 최대 표면적을 다루어야하며 다른 한편으로는 움직임을 방해하지 않아야합니다. 예를 들어, 완전히 성공한 것은 아니지만 흥미로운 개발이지만 미국 회사 인 Pinnacle Armor가 설계하고 제조 한 갑옷 "드래곤 스킨"(드래곤 스킨)을 가져올 수 있습니다. 드래곤 스킨 방탄 조끼에서 장갑 요소의 비늘 배열이 실현됩니다.
피나클 아머 드래곤 스킨 바디 아머
직경 50mm 및 두께 6,4mm의 실리콘 카바이드로 만든 본딩 디스크는 디자인의 특정 유연성과 동시에 보호 표면의 충분히 넓은 영역으로 인해이 NIB를 착용하는 편의성을 제공합니다. 이 디자인은 또한 근거리에서 소형 무기로 발사되는 여러 번의 총알에 대한 저항력을 제공합니다. "드래곤 스킨"은 Heckler & Koch MP40 기관단총, M5 소총 또는 Kalashnikov 돌격 소총으로 최대 16 발을 견딜 수 있습니다 (유일한 질문은 어느 카트리지와 어느 카트리지인지입니다) ?).
"스 칼리"장갑 장비 배치의 방탄 조끼의 단점은 후방 부상으로부터 군인이 거의 완벽하게 보호 할 수 없다는 것인데,이 유형의 방탄 조끼는 미 육군의 시험을 통과하지 않아 ISS를 뚫지 않아도 심각한 부상이나 군인의 사망으로 이어진다. 그럼에도 불구하고, 그들은 미국의 일부 특수 부대와 특별 서비스에 의해 사용됩니다.
냉간 강에 대한 극한 보호를 위해 설계된 소비에트 ZhZL-74 방탄복에도 유사한 "scaly"방식이 구현되었으며, 여기서 직경이 50 mm, 두께가 2 mm 인 알루미늄 합금 ABT-101의 외장 디스크가 사용되었습니다.
방탄 조끼 ЖЗЛ-74
SIB "드래곤 스킨"의 단점에도 불구하고, 장갑 요소의 비늘 모양 배열은 다른 유형의 갑옷 보호 및 충격 흡수 요소와 함께 사용되어 총알과 조각의 영향을 줄일 수 있습니다.
American Rice University의 과학자들은 물체가 동일한 원료의 모 놀리 식 물체보다 운동 에너지를보다 효과적으로 흡수 할 수있는 특이한 구조를 개발했습니다. 과학적 연구의 기초는 원자 수준에서 공동을 갖는 필라멘트의 특수 배열로 인해 초 고밀도 탄소 나노 튜브의 신경총의 특성에 대한 연구였으며, 이는 다른 물체와의 충돌에서 높은 효율로 에너지를 흡수 할 수있게한다. 이러한 구조를 산업 규모로 나노 스케일로 완전히 재현하는 것은 아직 불가능하기 때문에, 그러한 구조를 매크로 크기로 반복하기로 결정했다. 연구진은 3D 프린터로 인쇄 할 수있는 폴리머 필라멘트를 사용했지만 나노 튜브와 동일한 시스템에 배치하여 강도와 압축성이 뛰어난 큐브를 받았다.
재료보다 구조에 의해 특성이 더 결정된 재료는 NIB 개선을위한 유망한 방향이 될 수 있습니다.
구조의 효과를 테스트하기 위해 과학자들은 동일한 재료로 두 번째 물체를 만들었지 만 모 놀리 식으로 풀을 시작했습니다. 첫 번째 경우에는 총알이 두 번째 레이어에서 이미 중지되었으며 두 번째 레이어에서는 훨씬 깊어지고 전체 큐브가 손상되었습니다. 그대로 유지되었지만 균열로 덮여있었습니다. 압력 하에서 강도를 테스트하기 위해 특수 구조의 플라스틱 큐브를 프레스 아래에 놓았습니다. 실험 동안, 물체는 적어도 두 번 압축되었지만, 그 완전성은 침해되지 않았다.
폴리머 스레드 큐브의 변형
폼 메탈
구조에 의해 그 특성이 크게 결정되는 재료에 관해 말하면, 발포 금속-금속 또는 복합 금속 발포 분야의 발전을 언급 할 수는 없습니다. 폼은 알루미늄, 스틸, 티타늄, 기타 금속 또는 그 합금을 기반으로 만들 수 있습니다.
폼 샘플
노스 캐롤라이나 대학교 (University of North Carolina, USA)의 전문가들은 상부 세라믹 층과 얇은 하부 알루미늄 층 사이를 둘러싸는 스틸 매트릭스를 가진 스틸 폼 금속을 개발했습니다. 2,5 cm 미만의 두께의 거품은 7,62 mm 구경의 장갑 관통 관통을 막고 8 mm 미만의 구멍이 후면에 남습니다.
발포 금속 블록에 총알이 있음 (클립의 서명에서 구경 12,7 mm의 총알에 대해 말하지만 다른 많은 출처는 7,62 mm를 나타냅니다)
그 중에서도 발포 판은 엑스레이, 감마 및 중성자 복사의 영향을 효과적으로 줄이고, 일반 금속보다 두 배나 좋은 화재 및 열로부터 보호합니다.
중공 구조를 가진 또 다른 재료는 초경량 폼 금속으로, Boeing과 공동으로 HRL Laboratories가 개발했습니다. 새로운 소재는 폴리스티렌 폼보다 수백 배 더 가벼우 며 99,99 % 공기로 구성되어 있지만 강도는 매우 높습니다. 개발자에 따르면이 재료로 달걀을 덮고 25 바닥 높이에서 떨어지면 깨지지 않습니다. 결과 발포 금속은 너무 가벼워 민들레 위에 놓일 수 있습니다.
HRL 실험실 및 보잉의 유망한 자료
프로토 타입은 속이 빈 니켈 튜브를 사용하는데, 그 배열은 인간 뼈의 구조와 유사하므로 재료가 많은 에너지를 흡수 할 수 있습니다. 각 튜브의 벽 두께는 100 나노 미터 정도입니다. 니켈 대신에, 다른 금속 및 합금이 미래에 사용될 수있다.
HRL 연구소 및 보잉의 거품 금속 프레젠테이션
상기 언급 된 구조화 된 중합체 물질뿐만 아니라이 물질 또는 그의 유사체는 총알의 충격에 의해 신체에 야기되는 손상을 최소화하도록 설계된 가볍고 내구성있는 충격 흡수 백킹의 요소로서 유망한 NIB에서 사용하기 위해 고려 될 수있다.
나노 기술
러시아에서는 "nanotechnology"라는 단어가 정치인과 언론에 의해 상당히 불신되어 있으며, 그 정보는 과학과 비교하여 부패와 관련이 있습니다. 동시에, 나노 기술, 원자 및 분자 수준에서 물체의 조작, 주어진 구조를 가진 물질의 생성은 산업 및 기술의 혁명을 이룰 수 있습니다. 역사 인류의. 나노 기술의 창시자 중 한 사람인 Eric Drexler의 "Machines of Creation"책을 추천 할 수있다.
21 세기의 다양한 산업에서 널리 사용되는 가장 유망한 재료 중 하나는 1 원자 두께의 탄소 원자 층에 의해 형성된 탄소의 2 차원 동위 원소 변형 인 그래 핀입니다. 스페인 전문가들은 그래 핀을 기반으로 한 방탄복을 개발하고 있습니다. 그래 핀 아머의 개발은 2000 년대 초에 시작되었습니다. 연구 결과는 유망한 것으로 인정되었으며, 9 월 2018에서 개발자는 실제 테스트로 전환했습니다. 이 프로젝트는 유럽 국방부 (European Defense Agency)가 자금을 지원하고 있으며 현재 영국 회사 인 Cambridge Nanomaterials Technology의 전문가들이 참여하고 있습니다.
총알에 대한 2 차원 탄소
미국, 특히 라이스 대학교와 뉴욕 대학교에서도 비슷한 작업이 진행되고 있으며, 여기서 고체 물체로 그래 핀 시트를 포격하는 실험이 수행되었습니다. 그래 핀 갑옷 요소는 케블라 갑옷 요소보다 훨씬 강할 것으로 예상되며 세라믹 갑옷과 결합하여 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 가장 어려운 점은 산업적인 양으로 그래 핀을 생산하는 것입니다. 그러나 다양한 산업 분야에서이 물질의 잠재력을 감안할 때 해결책을 찾을 수있을 것입니다. 화웨이는 12 월 2019의 특수 매체 페이지에 게재 된 내부자 정보에 따르면 2020가 시작될 때 그래 핀 배터리 (그래 핀 전극 포함)가 장착 된 P40 스마트 폰을 출시 할 계획인데, 이는 그래 핀의 산업 생산에서 상당한 발전을 나타낼 수 있습니다.
2007 년 말 이스라엘 과학자들은 이황화 텅스텐 (텅스텐 금속과 황화수소 산의 염) 나노 입자를 기반으로자가 치유 물질을 개발했습니다. 이황화 텅스텐 나노 입자는 층을 이룬 풀러렌 유사 또는 나노 튜브 형태입니다. 나노 튜 불렌은 근본적으로 다른 재료로는 얻을 수없는 기록적인 기계적 특성, 놀라운 유연성 및 강도를 가지고 있으며, 이는 공유 화학 결합의 강도에 직면 해 있습니다.
몰리브덴 및 이황화 텅스텐의 다중 벽 나노 튜브의 전자 현미경 이미지 및 구조 모델
미래에는이 소재로 채워진 방탄 조끼가 기존의 모든 유망한 NIB 모델의 특성을 능가 할 수 있습니다. 현재, 이황화 텅스텐 나노 튜브에 기초한 NIB의 개발은 출발 물질의 높은 합성 비용으로 인해 실험실 단계에있다. 그럼에도 불구하고, 어떤 국제 회사는 이미 특허 기술을 사용하여 연간 수 킬로그램의 텅스텐 및 몰리브덴 이황화물 나노 입자를 생산하고 있습니다.
영국의 대기업 인 배 시스템즈 (Bae Systems)는 젤로 채워진 방탄복을 개발하고있다. 젤로 채워진 방탄 조끼에서는 아라미드 섬유에 비 뉴턴 유체가 함침되어 있으며, 이는 충격에 따라 즉시 경화되는 특성이 있습니다. "액상 갑옷"은 유망한 NIB 개발을위한 가장 유망한 분야 중 하나라고 생각됩니다. 이러한 작업은 또한 유망한 병사“Ratnik-3”와 관련하여 러시아에서 수행되고 있습니다.
장비 컨셉 "Warrior-3"
거의 모든 사람이 가장 단순한 비 뉴턴 유체를 만들 수 있습니다. 전분을 물과 섞으면됩니다. 물론 갑옷은 모든 것이 더 복잡합니다.
따라서 기술 진보의 선두에있는 최신 기술을 사용하여 유망한 NIB를 만들 계획이라고 결론 지을 수 있습니다. 우리가 작은 무기에 대해 이야기한다면, 그러한 기술의 폭동은 없습니다. 이것의 이유, 무기 부족의 필요 부족 또는 보수주의는 무엇입니까?
유망한 많은 NIB 프로젝트는 확실히 중단 될 것이지만, 그 중 일부는 활, 석궁 및 총구 장착 소형 무기가 구식이었던 것처럼 20 세기의 모든 소형 무기를 쓸모 없게 만들 수 있습니다. 또한 방탄복은 전투기 장비에서 유일하게 중요한 요소는 아니며 전투에서 생존력을 크게 높일 수 있습니다.
다른 장비 항목이 전장에서 군인의 생존 가능성을 높이고 이것이 왜 소형 무기의 가치를 증가시키는 지에 대해서는 다음 기사에서 이야기하겠습니다. 종합하면 기존 및 미래 NIB를 관통 할 수있는 소형 무기를 만들어야하는 이유와이를 절약 할 가치가없는 이유를 이해할 수 있습니다.
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