Armadura de Dios: tecnologías para medios prometedores de protección de armadura individual
La tarea más importante que se está desarrollando en el marco de Programa estadounidense NGSW rifle prometedor armas, debe ser la provisión de penetración garantizada de los modernos y prometedores chalecos antibalas desarrollados en los principales laboratorios de armas del mundo. Antes de volver al problema de desarrollar una "espada", una prometedora arma pequeña capaz de resistir efectivamente las armas estadounidenses desarrolladas bajo el programa NGSW, sería aconsejable conocer más de cerca el "escudo": tecnologías para crear equipos de protección personal (NIB) prometedores.
Existe la opinión de que el problema de la impenetrabilidad de NIB es exagerado, porque si una bala golpea a un enemigo, estará tan traumatizado que no podrá realizar activamente operaciones de combate adicionales, o caerá en una parte desprotegida del cuerpo. A juzgar por el programa NGSW, las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos no consideran que este problema sea artificial. El problema es que la tasa de mejora de las NIB prometedoras está actualmente muy por delante de la tasa de mejora de las armas pequeñas. Y las Fuerzas Armadas de EE. UU. Solo están tratando de hacer un avance en la dirección de mejorar radicalmente las características de las armas pequeñas, la pregunta es, ¿tendrán éxito?
Hay dos formas principales de aumentar la penetración de la armadura de la munición: aumentar su energía cinética y optimizar la forma y el material del núcleo de munición / munición (por supuesto, no estamos hablando de municiones explosivas, acumulativas o envenenadas). Y aquí realmente descansamos contra cierto límite. Una bala o núcleo para ella está hecha de aleaciones cerámicas de alta dureza y densidad suficientemente alta (para aumentar la masa), pueden ser más y más difíciles de fabricar, apenas es más densa. Aumentar la masa de una bala aumentando sus dimensiones también es casi imposible en las dimensiones aceptables de las pistolas. Sigue habiendo un aumento en la velocidad de la bala, por ejemplo, para hipersónico, pero incluso en este caso, los desarrolladores se enfrentan a enormes dificultades en la forma de la falta de pólvora necesaria, el desgaste extremadamente rápido del cañón y el alto retroceso que actúa sobre el tirador. Mientras tanto, la mejora de NIB es mucho más intensa.
materiales
Desde su inicio, el equipo de protección personal ha recorrido un largo camino desde las cuirasses y placas de acero hasta los modernos chalecos antibalas hechos de tela de aramida con inserciones de polietileno de alta densidad de peso molecular ultra alto (UHMWPE) y carburo de boro.
Peto de acero de combatientes del ejército de la URSS: un presagio de armadura corporal
Chaleco antibalas 6Б45 del personal militar del ejército de la Federación de Rusia con placa de blindaje "Granito 5а" de carburo de boro
La mejora de la NIB se encuentra en las áreas de búsqueda de nuevos materiales, creando elementos blindados compuestos y cermet, optimizando la forma y la estructura de los elementos NIB, incluso a micro y nanoescala, que disiparán efectivamente la energía de las balas y fragmentos. También se están desarrollando soluciones más exóticas, como la "armadura líquida" basada en fluidos no newtonianos.
La forma más obvia es mejorar los diseños tradicionales de la armadura corporal reforzándolos con inserciones de materiales compuestos y cerámicos prometedores. Por el momento, la mayor parte del NIB está equipado con insertos hechos de acero reforzado con calor, titanio o carburo de silicio, pero gradualmente reemplazados por elementos de armadura hechos de carburo de boro, que tienen una masa más baja y una resistencia significativamente mayor.
Armadura de carburo de silicio VIRIAL
Elementos de armadura de carburo de boro producidos por NEVZ-CERAMIX
Estructura
Otra área de mejora de NIB es la búsqueda de la estructura óptima para la colocación de elementos blindados, que por un lado deben cubrir el área de superficie máxima del cuerpo del luchador y, por otro lado, no obstaculizan sus movimientos. Como ejemplo, aunque no es del todo exitoso, pero es un desarrollo interesante, puede traer la armadura "Piel de dragón" (Piel de dragón), diseñada y fabricada por la compañía estadounidense Pinnacle Armor. En el chaleco antibalas Dragon Skin se realiza la disposición escamosa de elementos blindados.
Pinnacle Armor Dragon Skin Body Armor
Los discos adheridos de carburo de silicio con un diámetro de 50 mm y un grosor de 6,4 mm brindan la comodidad de llevar este NIB debido a una cierta flexibilidad del diseño y al mismo tiempo a un área suficientemente grande de la superficie protegida. Además, este diseño ofrece resistencia a los impactos repetidos de balas disparadas desde armas pequeñas a corta distancia: la "Piel de dragón" puede soportar hasta 40 impactos de una metralleta Heckler & Koch MP5, un rifle M16 o un rifle de asalto Kalashnikov (la única pregunta es cuánto de cuál y qué cartucho ?).
La desventaja de los chalecos antibalas de una disposición "escamosa" de elementos blindados es la falta casi completa de protección del luchador contra las lesiones hacia atrás, lo que provoca lesiones graves o la muerte de los militares incluso sin romper la EEI, como resultado de lo cual este tipo de chalecos antibalas no pasó las pruebas del Ejército de los EE. UU. Sin embargo, son utilizados por algunas fuerzas especiales y servicios especiales de los Estados Unidos.
Se implementó un esquema "escamoso" similar en la armadura corporal soviética ZhZL-74 diseñada para una protección extrema contra el acero frío, en la que se utilizaron discos blindados con un diámetro de 50 mm, espesor 2 mm de aleación de aluminio ABT-101.
Chaleco antibalas ЖЗЛ-74
A pesar de las deficiencias de la "Piel de dragón" de SIB, la disposición escamosa de elementos blindados se puede usar en combinación con otros tipos de protección de armadura y elementos amortiguadores para reducir el impacto de balas y fragmentos.
Los científicos de la American Rice University han desarrollado una estructura inusual que permite que un objeto absorba más eficazmente la energía cinética que un objeto monolítico de las mismas materias primas. La base del trabajo científico fue el estudio de las propiedades de los plexos de los nanotubos de carbono, que tienen una densidad ultraalta debido a la disposición especial de los filamentos, con cavidades a nivel atómico, lo que les permite absorber energía con alta eficiencia en una colisión con otros objetos. Como todavía no es posible reproducir completamente dicha estructura a escala nanométrica a escala industrial, se decidió repetir dicha estructura en tamaños macro. Los investigadores utilizaron filamentos de polímero, que pueden imprimirse en una impresora 3D, pero los colocaron en el mismo sistema que los nanotubos, y como resultado recibieron cubos con alta resistencia y compresibilidad.
Un material cuyas propiedades están más determinadas por la estructura que por el material puede convertirse en una dirección prometedora para mejorar la NIB
Para probar la efectividad de la estructura, los científicos crearon un segundo objeto del mismo material, pero monolítico, y lanzaron un grupo en cada uno de ellos. En el primer caso, la bala ya se detuvo en la segunda capa, y en el segundo fue mucho más profunda y causó daños a todo el cubo: permaneció intacto, pero estaba cubierto de grietas. También se colocó un cubo de plástico con una estructura especial debajo de la prensa para probar su resistencia bajo presión. Durante el experimento, el objeto se comprimió al menos dos veces, pero no se violó su integridad.
Deformación de un cubo de hilos de polímero.
Espuma de metal
Hablando de materiales, cuyas propiedades están determinadas en gran medida por la estructura, uno no puede dejar de mencionar los desarrollos en el campo de la espuma de metal - metal o espuma de metal compuesto. La espuma se puede crear sobre la base de aluminio, acero, titanio, otros metales o sus aleaciones.
Muestra de espuma
Los expertos de la Universidad de Carolina del Norte (EE. UU.) Desarrollaron un metal de espuma de acero con una matriz de acero, encerrándolo entre la capa superior de cerámica y una capa inferior delgada de aluminio. La espuma de menos de 2,5 cm de espesor detiene las balas perforantes de calibre 7,62 mm, después de lo cual permanece un agujero de menos de 8 mm en la superficie posterior.
Golpe de una bala en un bloque de espuma de metal (en la firma del clip dice sobre una bala del calibre 12,7 mm, pero varias otras fuentes indican 7,62 mm)
Entre otras cosas, la placa de espuma reduce efectivamente los efectos de los rayos X, la radiación gamma y de neutrones, y también protege del fuego y el calor dos veces mejor que el metal común.
Otro material con una estructura hueca es una forma ultraligera de espuma metálica, creada por los Laboratorios HRL en colaboración con Boeing. El nuevo material es cien veces más liviano que la espuma de poliestireno: consta de 99,99% de aire, pero tiene una rigidez extremadamente alta. Según los desarrolladores, si cubre un huevo con este material y cae desde la altura de los pisos 25, no se romperá. El metal de espuma resultante es tan ligero que puede descansar sobre un diente de león.
Material prometedor de HRL Laboratories y Boeing
El prototipo utiliza tubos huecos de níquel interconectados, cuya disposición es similar a la estructura de los huesos humanos, lo que permite que el material absorba mucha energía. El grosor de la pared de cada tubo es del orden de nanómetros 100. En lugar de níquel, se pueden usar otros metales y aleaciones en el futuro.
Presentación de espuma metálica por HRL Laboratories y Boeing
Este material o su análogo, así como el material polimérico estructurado mencionado anteriormente, se puede considerar para su uso en NIB prometedores como elementos de un respaldo ligero y duradero que absorbe los golpes diseñado para minimizar el daño al cuerpo causado por el bombardeo de balas.
Nanotecnología
En Rusia, la palabra "nanotecnología" está bastante desacreditada por los políticos y los medios de comunicación, quienes la recuerdan dentro y fuera de lugar, como resultado de lo cual está más asociada con la corrupción que con la ciencia. Al mismo tiempo, la nanotecnología, la manipulación de objetos a nivel atómico y molecular, la creación de sustancias con una estructura dada, son capaces de hacer una revolución en la industria y la tecnología, que no fue igual a historias de la humanidad. Los interesados pueden recomendar el libro "Máquinas de creación" de Eric Drexler, uno de los fundadores de la nanotecnología.
Uno de los materiales más prometedores, que se usa ampliamente en diversas industrias del siglo XXI, es el grafeno, una modificación alotrópica bidimensional del carbono formada por una capa de átomos de carbono de un átomo de espesor. Expertos españoles están desarrollando armaduras corporales a base de grafeno. El desarrollo de la armadura de grafeno comenzó a principios de la década de 2000. Los resultados de la investigación fueron reconocidos como prometedores, en septiembre 2018, los desarrolladores cambiaron a pruebas prácticas. El proyecto está financiado por la Agencia Europea de Defensa y actualmente está en curso, con la participación de especialistas de la compañía británica Cambridge Nanomaterials Technology.
Carbono bidimensional contra balas
Se está realizando un trabajo similar en los Estados Unidos, en particular, la Universidad de Rice y la Universidad de Nueva York, donde se realizaron experimentos para bombardear hojas de grafeno con objetos sólidos. Se espera que los elementos de armadura de grafeno sean significativamente más fuertes que los de Kevlar y se combinarán con una armadura de cerámica para obtener el mejor resultado. La mayor dificultad es la producción de grafeno en cantidades industriales. Sin embargo, dado el potencial de este material en varias industrias, no hay duda de que se encontrará una solución. Según la información privilegiada que apareció en las páginas de medios especializados en diciembre de 2019, Huawei planea lanzar un teléfono inteligente P2020 con batería de grafeno (con electrodos de grafeno) al comienzo de 40, lo que puede indicar avances significativos en la producción industrial de grafeno.
A finales de 2007, científicos israelíes crearon un material autocurativo basado en nanopartículas de disulfuro de tungsteno (una sal de metal de tungsteno y ácido sulfhídrico). Las nanopartículas de disulfuro de tungsteno son formaciones en capas de tipo fullereno o nanotubulares. Los nanotubulenos poseen características mecánicas récord que son fundamentalmente inalcanzables para otros materiales, una flexibilidad y una fuerza asombrosas, que está al borde de la fuerza de los enlaces químicos covalentes.
Imagen microscópica electrónica y modelo estructural de un nanotubo de paredes múltiples de disulfuros de molibdeno y tungsteno
Es posible que en el futuro, los chalecos antibalas con relleno de este material puedan superar las características de todos los demás modelos NIB existentes y prometedores. Actualmente, el desarrollo de NIB basado en nanotubos de disulfuro de tungsteno está en la etapa de laboratorio debido al alto costo de síntesis del material de partida. Sin embargo, cierta compañía internacional ya está produciendo nanopartículas de disulfuros de tungsteno y molibdeno en la cantidad de muchos kilogramos por año utilizando una tecnología patentada.
La gran compañía de defensa británica Bae Systems está desarrollando una armadura corporal llena de gel. En un chaleco antibalas lleno de gel, se supone que impregna la fibra de aramida con un fluido no newtoniano, que tiene la propiedad de endurecerse instantáneamente bajo impacto. Se cree que la "armadura líquida" es una de las áreas más prometedoras para el desarrollo de NIB prometedoras. Tal trabajo también se está llevando a cabo en Rusia en relación con el prometedor equipo de soldados "Ratnik-3".
Concepto de equipo "Warrior-3"
Casi cualquier persona puede hacer el fluido no newtoniano más simple: simplemente mezcle el almidón con agua y, con la armadura corporal, todo es, por supuesto, más complicado.
Por lo tanto, podemos concluir que está previsto crear NIB prometedoras utilizando las últimas tecnologías que están a la vanguardia del progreso tecnológico. Si hablamos de armas pequeñas, entonces no hay tanta revuelta tecnológica. ¿Cuál es la razón de esto, la falta de necesidad o el conservadurismo de la esfera de las armas?
Muchos proyectos prometedores de NIB ciertamente se detendrán, pero algunos de ellos seguramente "dispararán", y posiblemente harán que todas las armas pequeñas del siglo XX sean obsoletas, ya que los arcos, las ballestas y las armas pequeñas con carga de hocico quedaron desactualizadas a su debido tiempo. Además, la armadura corporal no es el único elemento importante en el equipo de un luchador, que puede aumentar radicalmente su supervivencia en la batalla.
Qué otros elementos de equipo aumentarán la capacidad de supervivencia de los soldados en el campo de batalla y por qué esto conducirá a un aumento en el valor de las armas pequeñas, hablaremos en el próximo artículo. En conjunto, esto nos permitirá comprender por qué es necesario crear armas pequeñas que puedan penetrar en los NIB existentes y futuros, y por qué no vale la pena ahorrar en esto.
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