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信息内容

陶瓷防弹板的研究:未来国产武装直升机迟来的保护
发布时间:2017-2-10 15:22:14  阅读:63  次 新闻来源:  作者:
  

·            现在,陶瓷材料在各个领域的运用已经越来越广泛,因其具有耐高温性、稳定性,被视为航空航天以及国防领域的重要材料。长期以来,我国的航空防弹装甲板的研制和使用都比较落后,具有防弹性能不佳,比重大的缺点。为了改变这一长期落后的情况,北京航空航天大学在有关部门的大力协助下,分别进行了“轻质陶瓷/混合复合材料装甲技术研究”和“轻质高效防弹复合装甲材料研究”等国防预研,主要针对未来的国产武装直升机的防护需求。

轻质陶瓷/复合材料装甲的典型结构如下图:

结构图

这种复合装甲的防弹原理简要的总结就是:弹体在侵彻陶瓷面板时,形状被破坏,弹丸与装甲接触面积增大,陶瓷在破碎的过程中吸收了部分弹体的能量,同时破碎的陶瓷碎片与弹体相互磨蚀,弹体速度被降低,能量减弱,剩余的能量不足以穿透纤维背板。

在陶瓷面板的选择上,三氧化二铝陶瓷硬度比碳化硼陶瓷要低,三氧化二铝陶瓷的硬度是均质钢的3倍,碳化硼陶瓷的硬度是均质钢的6倍,但是碳化硼陶瓷的密度只有三氧化二铝陶瓷的三分之二,因此在同体积的情况下,碳化硼陶瓷的重量只有三氧化二铝陶瓷重量的三分之二,但是防弹能力却更高。碳化硼陶瓷比三氧化二铝陶瓷更适合做飞机的防弹装甲板,现实中碳化硼陶瓷的运用也更多,比如美军的AH-64阿帕奇的座舱就运用了碳化硼陶瓷/芳纶复合装甲,我军武直9的装甲抗坠毁座椅就使用了碳化硼陶瓷/PE复合装甲。

碳化硼陶瓷块儿

碳化硼陶瓷块儿

材料比较图

材料比较图

三氧化二铝、碳化硅和碳化硼的性能对比,可以看到碳化硼的优势很明显

背板材料,一般用的多的是芳纶和PE(超高分子量聚乙烯纤维)两种,PE可以热压成平板和各种曲面,做背板非常合适,国内最早的PE背板是随着直9的仿制原型引进而来的,且长期生产都要依靠从国外进口材料,再由国内压制生产。后来国内自行研制了ZJB10-SD301J型背板,摆脱了对国外的依赖。

国内现在做各种陶瓷防弹板的已经有不少了,卖的更是烂大街了,阿里巴巴上一搜一大把。

阿里巴巴

阿里巴巴上一家公司的碳化硼复合防弹板

上面这幅图里的陶瓷形状只是很多种形状中的一种。

综上所述,碳化硼陶瓷/PE复合装甲比三氧化二铝陶瓷/PE复合装甲更轻,防弹性能却更好,北航研制的碳化硼/PE装甲板在靶试中可以防护飞行速度488米/秒的12.7mm穿甲燃烧弹(488米/每秒约是美军12.7mm穿甲燃烧弹1000米距离上的存速)和738米/秒的7.62mm钢芯弹。北航在2002年又研制出碳化硼陶瓷/PBO纤维复合装甲板,能够防护14.5mm穿甲燃烧弹。(PBO纤维: 聚对苯撑苯并二噁唑纤维 )

靶式

北航的碳化硼/PE和三氧化二铝/PE靶试

武直10是在2003年首飞,量产型2012年入役,武直19是2010年首飞,2011年入役。武直19座椅的防弹板的照片出现在2012年,所以应该是在入役时就有,武直10的座椅防弹板出现在2015年巴基斯坦,这两型直升机座椅上的附加防弹板应该是一样的,通过网友拍摄的照片可知型号为 ZJYP1-9110-200,所用材质要么是碳化硼陶瓷/PE,要么是碳化硼陶瓷/PBO,防护能力为至少能防护美军的12.7mm穿甲燃烧弹。驾驶员除了受到座椅上的附加防弹板的防护,还受到防弹玻璃和机体防弹板的防护,目前状态下还可以接受。更强的防护还得等新的大马力发动机搞定。

防弹板

武直10的座椅防弹板

武直19的防弹板

美军阿帕奇和意大利A129的飞行员座椅两侧的防弹板安装方式类似于这两块板的安装方式,飞行员的座椅两侧也安装了防弹板。


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