Els AFV moderns, com el M1117 ASV de la foto, solen estar protegits per armadures estructurals principals d'acer i alumini, a més de components de protecció addicionals fets de diversos aliatges, ceràmica, compostos o una combinació d'aquests.
Per als Estats Units i els seus socis estratègics, és clara la necessitat de millorar les capacitats de defensa i blindatge per complir els compromisos tàctics actuals i previstos. La missió multinacional dirigida pels Estats Units a l’Afganistan, que encara s’esforça per arribar a la seva conclusió lògica, es beneficiarà de les lliçons apreses a l’Iraq sobre les missions i els requisits de protecció de les seves tropes i l’estratègia de noves iniciatives per desenvolupar sistemes de defensa
El Sistema de Defensa i Reserva (SPB) (un altre terme per a Defensa Estructural) és una eina estratègica perquè té un efecte notable en els sistemes i recursos crítics i també té un impacte directe en el lluitador. Això s'aplica principalment a entorns operatius asimètrics en els quals les amenaces a les posicions fixes i la seguretat del perímetre, així com les tropes desmuntades i els vehicles de patrulla, són especialment greus. Tot i que aquests compromisos evolucionen ràpidament, la presència de sistemes d’alerta electrònics, combinats amb solucions defensives efectives, sovint poden donar als militars un avantatge decisiu, que els permet sobreviure, contraatacar i dominar. Per contra, l’absència d’una infraestructura adequada o eficaç per defensar les seves forces pot deixar vulnerables tant a combatents com a no combatents a les tàctiques d’emboscada, i aquesta és una de les lliçons clau, encara que serioses, de les modernes operacions als teatres de guerra regionals.
Aspectes clau
L’armadura estructural es refereix a aquells tipus de materials estratègics que són resistents als atacs balístics i que es poden integrar en sistemes de transport estacionaris, transportables o mòbils i en solucions de protecció balística personal. En la producció de SZB es poden utilitzar materials tradicionals com ara acer i alumini o formigó armat, així com materials avançats com nanomaterials i compostos ceràmics. Alguns exemples d’aplicacions d’armadures estructurals inclouen la fabricació d’estructures permanents i temporals com ara torres de vigilància, furgonetes de seguretat o tropes, sistemes de protecció de vehicles i protecció personal dels combatents. Aquests últims poden incloure escuts portables o sistemes de protecció de punts de control i posicions de combat blindades transportables.
Tres intents de crear un concepte d’exosquelet: els projectes BLEEX, Raytheon SARCOS i Lockheed Martin HULC
En conseqüència, els sistemes de protecció i reserva (SPB) poden ser de gran ajuda per augmentar la supervivència tàctica i estratègica en combats i altres entorns d'alt risc. Són un factor clau en els programes de protecció de les seves forces. També són la base per combatre molts tipus d'atacs asimètrics, com ara mines a la carretera i jocs de rol durant missions en entorns urbans i operacions de contrainsurgència. Com que es poden crear a partir de materials compostos lleugers i altres materials exòtics i avançats, també poden ser útils en l'àmbit de la gestió de signatures per a infraestructures protegides, com ara cobrir vehicles amb més material emmascarador de radars terrestres. De fet, podem dir que les aplicacions de SZB són molt diverses, així com els materials amb què es poden fer.
Alguns dels materials a partir dels quals es formen els SZB es poden classificar com a materials exòtics i nous, és a dir, aquells que tenen noves propietats a més de les capacitats dels materials tradicionals. Per exemple, els nanomaterials, inclosos nanotubs i nanofibres, així com materials compostos avançats, poden millorar el rendiment de les armadures. Les estructures en presumptes zones de no combat, que abans es consideraven amb un baix grau de defensa per als atacs de combat, ara s’inclouen als plans d’implementació de SZB. La Llei d’autorització de la defensa nacional del 2012, per exemple, preveu un augment de les normes de seguretat en els projectes d’edificació militar en la construcció, creació i modernització d’infraestructures existents als Estats Units i als països de l’OTAN. En la construcció del sector privat, els requisits de SOC per a projectes de nova construcció i renovació d’edificis existents també augmenten per qüestions de seguretat, ergonòmiques i ambientals, ja que la protecció estructural també té la capacitat de reduir el soroll i augmentar l’aïllament tèrmic. No obstant això, els requisits per a la protecció dels combatents continuen sent una de les preocupacions més altes per als planificadors militars.
El Cos d'Enginyers dels Estats Units (USACE) és responsable dels programes governamentals dels EUA per construir infraestructures de seguretat militar, civil i nacional tant a nivell mundial com nacional. Potser el projecte més famós construït per USACE, el Pentàgon, recorda la importància dels programes del SIS i la seva rellevància per a les operacions en curs i les missions de seguretat nacional i protecció de les tropes. La construcció es va acabar el 1941, amb una petita quantitat de metall utilitzada a causa de l'escassetat de matèries primeres estratègiques durant la guerra; el Pentàgon es va construir gairebé completament amb formigó armat. A la conclusió de l’estudi de la Societat Americana d’Enginyers de Camins, Canals i Ports sobre l’estat de l’edifici immediatament després de l’11 de setembre, es va dir que elements del disseny i la construcció originals del Pentàgon van contribuir a la seva capacitat de resistència durant l’atac del transatlàntic. destrucció física limitada i pèrdua de vides. Les característiques del disseny d’integritat, redundància i absorció d’energia es van destacar a l’informe del grup. Va dir que aquests elements "haurien d'incloure's en el futur en els dissenys d'edificis i altres estructures en què es consideri molt important la resistència a la destrucció progressiva".
Propietats i requisits similars, si no idèntics, s'apliquen a les estructures governamentals fixes i mòbils nacionals i estrangeres, grans i petites, i haurien d'incloure millores de seguretat com la resistència a l'atac balístic com a elements estructurals integrats per protegir-se de les amenaces realistes. En conseqüència, els SZB tenen una importància clau en tota la gamma d'esforços militars i civils i és probable que esdevinguin habituals en el futur.
Regles generals per crear protecció
Sistemes monolítics
Com més forta, millor serà una força "adequada" que destruirà el projectil
Com més dura, millor, la duresa "adequada" resisteix l'esquerda
Com més espès millor
Com més dur millor
Una placa gruixuda és millor que dues plaques fines
Com més pendent (angle de reunió) millor
Sistemes multimaterials (híbrids)
No és sempre més resistent, però sol presentar-se una xapa dura
Resistent no sempre és millor, però normalment hi ha una base dura
El gruix no sempre és millor
Més difícil no sempre és millor
Dues plaques fines poden ser millors que una de gruixuda
Més pendent no sempre és millor
Beneficis adaptatius
Els materials tradicionals de l’armadura han mostrat limitacions davant de nous reptes de seguretat, mentre que els materials avançats, inclosos els compostos i els nanomaterials, han demostrat avantatges significatius respecte als sistemes més antics, augmentant la supervivència del soldat fins i tot en condicions extremes.
Les deficiències dels sistemes de defensa existents podrien ser, potser, un dels llegats de la Guerra Freda. Les doctrines militars d’aquella època no es van centrar en operacions militars en zones urbanitzades (terme en anglès MOBA - Mobility Operations For Builded-Areas) ni en operacions militars en condicions urbanes (terme en anglès MOUT - Military Operations in Urban Terrain). De la mateixa manera, les doctrines que van sorgir després de la guerra del Golf es basaven en capacitats desplegables d’alta tecnologia i alta precisió en escenaris de xoc i temor amb un període de temps limitat. Això, per descomptat, no va passar a l’Iraq, on els sistemes i tàctiques ofensives d’alta tecnologia van tenir una importància primordial en les primeres etapes del conflicte, i es va tornar fonamental la necessitat de mantenir el ritme operatiu durant un llarg període de temps.
Les SZB proporcionen avantatges a les forces implicades en operacions a llarg termini a nivell teatral o regional, incloses les que es produeixen en el context de campanyes MOUT. Molts d’aquests beneficis, per exemple, en la protecció d’armes i objectes valuosos en presència d’alt risc, són obvis, alguns altres són menys evidents. Aquests poden incloure problemes de seguretat mediambientals i ergonòmics i l’enduriment, segellat i protecció de l’electrònica de combat i d’altres infraestructures d’informació crítica contra impactes asimètrics potencialment perjudicials. Tanmateix, SZB com a conjunt de tecnologies també tindrà un significat més ampli que fins i tot aquelles que recorren tot el camp de la tecnologia de defensa. Això es deu al fet que l'armadura estructural és un sector tecnològic comú per a totes les branques de l'exèrcit, que afecta altres aplicacions de defensa i categories d'equipament militar, tasques i aplicacions de seguretat nacional.
L'anterior es pot ampliar. El SZB s’hauria d’incloure als requisits per a la protecció d’instal·lacions nuclears i estratègiques (per la seva idoneïtat per a sistemes estacionaris, semimòbils i completament mòbils en totes les condicions de combat), els sectors militars i civils de les zones urbanitzades no combatents (perquè els edificis es beneficiaran de mesures de seguretat i nous mètodes de construcció que augmentin la resistència al terrorisme i als desastres naturals com ara huracans i terratrèmols), modernització i iniciatives per transformar tropes, combatre l’electrònica i processar dades (per la seva capacitat de millorar la protecció de la infraestructura electrònica) i vehicles de combat (per la seva capacitat de crear protecció balística fiable per al personal mòbil).
Estructura d’un típic panell sandvitx d’armadura transparent
L’estructura de vidre que utilitzen la majoria dels fabricants de vidre antibales: primer el vidre com a capa exterior, diverses capes de vidre i polivinil butiral al mig, després el poliuretà i finalment el policarbonat. L’avantatge d’aquest mètode rau en la capacitat del policarbonat d’expandir i “atrapar” els residus formats per les superfícies de vidre més dures. Aquesta expansió és possible més de dues polzades.
Les ONB també estan alineades amb les iniciatives de reforma pressupostària. Això es deu al fet que algunes aplicacions en aquesta àrea tecnològica permeten la modernització i reforma d’instal·lacions i sistemes existents a baix cost i la creació d’una infraestructura totalment nova, que al seu torn permet obtenir els beneficis d’un pressupost estable per a altres components dels programes de modernització generals. i iniciatives. Per exemple, el pressupost del Departament de Defensa dels EUA de 2010 va destinar 1.400 milions de dòlars a programes de desenvolupament militar, 15.200 milions de dòlars per a iniciatives de protecció de les tropes (la sol·licitud més gran després de la despesa d’intel·ligència militar) i 1.500 milions de dòlars per combatre els IED (dispositius explosius improvisats). Els SPB poden millorar l'eficiència de costos en aquests sectors de defensa. En conseqüència, és una tecnologia amb pagaments potencialment importants pel desenvolupament de programes de seguretat nacional i internacional i la lluita contra el terrorisme, com ara ambaixades i altres projectes d’enginyeria a llarg termini, per protegir els VIP i protegir el personal implicat en situacions crítiques.
Altres avantatges d’adoptar SZB i d’integrar-los en el desenvolupament de programes militars inclouen el fet que els mateixos materials i els mètodes avançats de producció i posterior processament i refinament comparteixen una plataforma bàsica comuna per al desenvolupament en el camp de materials exòtics i avançats, inclosos nanomaterials. Es poden incrustar a la SZB per proporcionar capacitats addicionals, com ara una matriu de sensors incrustats i una biomètrica, que passen a formar part del propi sistema de protecció. Hi ha diverses iniciatives mundials en curs per desenvolupar protecció estructural, fabricació, disseny i ús de SSS, que utilitzen el seu conjunt únic de característiques per utilitzar-les en diverses aplicacions.
Components piezoelèctrics de Ceramtec
Als Estats Units, es desenvolupen materials per a SZB i processos relacionats als centres i serveis del Departament de Defensa i la indústria del sector privat. Entre els centres més importants d’R + D en curs, cal destacar el laboratori d’investigació militar ARL, el departament d’investigació d’armes i materials es dedica a iniciatives de protecció en programes per a camions, sistemes d’armes i vehicles futurs prometedors. El Centre de Materials Compostos de la Universitat de Delaware també està duent a terme investigacions finançades per DOD sobre materials de blindatge avançats i es ressaltaran altres centres de desenvolupament SZB.
Nanomaterials avançats
La protecció estructural es pot fer a partir de diversos materials mitjançant una àmplia gamma de tècniques avançades de disseny, fabricació i emmotllament. El ritme de desenvolupament de materials és un dels més ràpids en tecnologia de defensa i ciència aplicada, impulsat per reptes estratègics. Això s'aplica al descobriment de nous materials, així com a la millora contínua de l'ús de productes existents amb valors de defensa adequats per al desenvolupament transformacional en la defensa de les seves forces.
Els nanomaterials han trobat un ús generalitzat en els programes de desenvolupament d’aquest sector d’aplicacions, i molts processos de fabricació revolucionaris estan en fase de desenvolupament o han entrat en producció industrial. Al capdavant del desenvolupament de materials avançats hi ha el grafè, descobert per primera vegada el 2004, un homòleg de grafit les característiques inusuals del qual el fan prometedor per a diverses aplicacions, inclòs l’ús potencial de protecció estructural. El grafè és una làmina de grafit de només un àtom de gruix, que el converteix en el material més prim descobert fins ara. Degut al fet que és aproximadament dues-centes vegades més fort que l’acer, el grafè és també un dels materials més duradors que s’ha creat mai al laboratori. El grafè també té propietats de conductivitat elèctrica inusuals, cosa que anuncia aplicacions revolucionàries en microprocessadors semiconductors. Això fa que el grafè sigui un material amb un gran potencial en diverses àrees clau de la tecnologia. Tanmateix, tot i que tot això és prometedor, l’ús del grafè per al desenvolupament de programes militars encara es manté en el futur a causa de la manca d’investigacions aplicades sobre aquest material tan nou, les dificultats per produir en quantitats industrials mantenint una alta rendibilitat.(Per "experiments avançats amb material bidimensional - grafè" A. K. Geim i K. S. Novoselov van rebre el premi Nobel de física per al 2010).
El M2 / M3 BRADLEY BMP utilitza armadures d’aliatge d’alumini 7039-T64 (meitat superior) i 5083-H131 (meitat inferior). No obstant això, l'experiència de combat a l'Iraq va provocar una major protecció a causa d'una capa addicional d'armadura feta d'acer multicapa més elements d'armadura passiva (compositiva) i reactiva, que veiem a la foto.
No obstant això, els nanotubs de carboni (CNT) són molt més coneguts en el camp de les iniciatives d'investigació i desenvolupament i ja han trobat nombroses aplicacions pràctiques no només en el camp militar, sinó també en el camp de la seguretat nacional i l'aplicació de la llei. Es poden fabricar materials avançats de blindatge de nanotubs de carboni llargs en diverses formes i estructures, incloses làmines, fibres, plaques i formes modelades. Els materials finals "nanomillorats" són lleugers però extremadament resistents i les seves propietats electrotèrmiques es poden canviar durant el procés de fabricació. Quan es fabriquen estructures compostes, les armadures basades en CNT proporcionen una solució lleugera i flexible que proporciona una protecció superior contra atacs balístics contra vehicles i altres infraestructures de combat fixes o mòbils. Segons el contracte existent amb el laboratori Natick Labs, Nanocomp Technologies ha desenvolupat panells compostos basats en CNT de només uns pocs mil·límetres de gruix per a la protecció personal del personal, que aturen una bala de 9 mm a prop.
Danys en perforar un material compost
Materials compostos
Una mica similars als aliatges metàl·lics, els materials compostos difereixen essencialment pel fet que són insolubles entre si i es poden formar a partir dels materials constitutius de manera diferent que els elements o la barreja de fases metàl·liques. No obstant això, com els aliatges, els compostos es poden formar a partir de dos o més components, que poden variar significativament en forma o estructura. Els materials compostos es poden fabricar segons una àmplia varietat de processos. Aquests inclouen noves tècniques d’unió com la laminació, el sandvitx, el sinteritzat, l’emmotllament per injecció de partícules, el teixit de fibra i les tècniques de nanofabricació com la microcompressió. Quan es fabriquen com a sistemes de protecció balística, es classifiquen com a armadures estructurals compostes (CSA) i formen una sèrie de nous materials com els laminats intermetàl·lics metàl·lics (MIL) i els compostos de matriu ceràmica (CMC).
Els compostos balístics es fabriquen normalment com a estructures de niu d'abella i laminats de capes compostes de paret gruixuda, cautxú i ceràmica que es combinen per proporcionar un equilibri òptim d'estructura i rendiment balístic amb un pes mínim. Entre aquests laminats hi ha compostos d’armadures opacs, translúcids i transparents que s’utilitzen com a substitut de vidre a prova d’explosió per a vehicles. La fibra de vidre epoxi i els compostos de fibra de vidre ofereixen una excel·lent protecció per als vehicles de les zones de combat on el risc d’atacs IED és molt elevat. Escuma d’alumini amb cel·les tancades El CCAF (escuma d’alumini de cèl·lules tancades) té un pes baix combinat amb una elevada resistència, rigidesa, absorbeix bé l’energia, les seves característiques de fabricació poden ser diferents a causa de l’estructura de la microestructura que les forma. Quan és balístic, CCAF presenta una deformació no lineal significativa i una atenuació de l'ona de tensió. Segons la informació proporcionada pel laboratori nord-americà ARL, els panells d'armadura composta que contenen CCAF poden suportar l'impacte de les closques de fragmentació de 20 mm.
Els compostos balístics d’aquesta categoria són adequats per a la protecció contra explosions de vehicles, com ara protecció balística per a vehicles MRAP desplegats en entorns de combat urbans. També es poden utilitzar en altres zones, com ara barrils de canó. Sovint es fabriquen en forma de plaques de cobertura o panells, que s’instal·len a l’interior i a l’exterior de màquines protegides com a plaques de sòl, protectors antilliscants i revestiments. Els compostos ceràmics es poden fabricar en forma d’armadura estructural amb bones característiques antiesplosió i antifragmentació (molts fragments secundaris i deixalles). Això fa que els compostos ceràmics siguin molt adequats per a aplicacions d’armadures estructurals, especialment per a vehicles MRAP i altres vehicles de combat de mida petita i mitjana, el disseny dels quals hauria de ser un compromís ateses les limitacions de pes a causa del fet que les armadures pesades tenen un efecte negatiu sobre la mobilitat del vehicle. No obstant això, els vehicles més grans, inclosos els camions tàctics i els vehicles blindats (com el bus blindat Rhino Runner), són millors candidats a la integració amb les solucions estàndard d’armadura metàl·lica.
Quan s’incorporen a compostos avançats de nanomaterials, els nanocompostos resultants poden proporcionar nivells addicionals de rendiment o protecció sobre materials no reforçats, o els mateixos nivells, tot disminuint la massa. Els polímers i monòmers, inclosos els polímers plàstics, també es poden fabricar per utilitzar-los com a materials compostos avançats per a aplicacions de protecció estructural. Una característica dels nanopolímers implantats amb nanopartícules - que la longitud d'ona és inferior a la longitud d'ona de la llum visible (uns 400 nanòmetres) - suggereix que els materials acabats poden ser transparents. S'han fabricat diversos tipus de materials estratègics polimeritzats amb característiques similars. Viouslybviament, aquestes propietats són estratègicament valuoses a l’hora de modificar o substituir el vidre tradicional a prova de bales en vehicles de combat i seguretat.
SmartArmour és un sistema de reserva multifuncional i de múltiples capes fabricat per SmartNano Materials of Piano, que es pot subministrar de forma transparent o opaca segons les especificacions de l’usuari final, pot suportar bales perforadores de l’armadura, onades d’explosió, fragments de carcassa i detonació als IED. Tot i això, el vidre metàl·lic de zirconi i beril·li Vitreloy també és fabricat amb propietats similars per Amorphous Technologies International. El Centre de Desenvolupament RDECOM d'ARL ha desenvolupat una armadura líquida per a la protecció balística basada en un fluid espessidor tallant de nanopartícules de sílice sòlida suspeses en polietilè glicol; s'ha provat amb èxit en armadures amb Kevlar.
El processament de dispositius és la saturació de materials blindats estructurals amb nanoestructures que poden combinar processadors de semiconductors d’alt rendiment en elements de blindatge. Aquests "materials intel·ligents" es poden incorporar a parets blindades, un exemple d'ús és el piezoelèctric. Es tracta de materials naturals que emeten impulsos elèctrics quan són sacsejats, deformats o comprimits. Els piezoelèctrics, que anteriorment s’utilitzaven comercialment en agulles de plats giratoris, es poden incrustar en estructures de blindatge, per exemple, panells, elements modulars i instal·lar-los en parets de càrrega en forma de sensors tèrmics, de vibració i de xoc.
En un projecte finançat pel Departament d’Energia dels Estats Units i dut a terme pel laboratori Berkeley de la Universitat de Califòrnia, s’estan desenvolupant materials piezoelèctrics d’última generació basats en materials piezoelèctrics amb una estructura cristal·lina de perovskita. No obstant això, Accellent Technologies, una empresa de defensa amb seu a Minneapolis, especialitzada en la vigilància estructural, ha desenvolupat una suite de maquinari i programari anomenada SMART Layer que combina sensors en components estructurals com ara panells i parets. El sistema de la companyia utilitza multisensors incrustats que utilitzen sensors tèrmics, de tracció i de fibra òptica basats en microprocessadors per detectar canvis en la integritat de les estructures observades mitjançant un mètode d’escaneig actiu propietari. Diaform Armor Solutions, una divisió de Ceradyne Inc., ha creat solucions d’armadures estructurals lleugeres que utilitzen compostos termoplàstics per fabricar ràpidament formes estructurals tridimensionals que poden formar elements modulars de conjunts estructurals reforçats.
Mòdul de protecció a prova de bales
Concepte avançat d’armadura multicapa IBD Deisenroth
Els elements de disseny modular que compleixen els estàndards de la matriu d’armadura balística (BAM) també s’utilitzen àmpliament en nous dissenys, addicions i modificacions d’estructures existents, on les característiques més importants són l’augment de la seguretat i la resistència als atacs balístics. L'especificació BAM, patentada per Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, descriu elements estructurals blindats de múltiples capes, com ara parets, sostres i terres, formats per capes de làmines dures de fibra aramida i acer per a eines endurides (per exemple, Thermasteel, fabricat per Thermasteel Corporation), o malla d’acer endurit. Les especificacions de BAM inclouen BAM-1, BAM-1A i BAM-8; cadascun descriu nivells creixents de protecció estructural. Zagros Construction ha desenvolupat el seu sistema de parets, ThermalBlast, que la companyia diu que és altament resistent als atacs balístics i a les incursions forçades. Utilitza el sistema patentat BAM-8 que consisteix en una paret interior protectora i lleugera a prova de bales (o BAM Inner Matrix), parcialment composta de Kevlar balístic, que també es pot incorporar a sostres i terres i altres panells ThermaSteel. La companyia recomana el seu sistema ThermalBlast per a ambaixades, governs i oficines de correus, instal·lacions militars, dipòsits de municions i altres instal·lacions crítiques. US Bullet-proofing fabrica la seva gamma de panells d'acer a prova de bales com a solució de xapa balística única, que la companyia avalua per complir amb el nivell IV de NIJ Armor.
Els materials SZB també s’utilitzen en alguns sistemes ofensius, com ara revestiments de sitges de míssils i tubs de llançament i contenidors transportats amb llançadors antimíssils mòbils, que requereixen una bona característica de resistència a l’abrasió tèrmica i als xocs cinètics. El sistema HyperShield, desenvolupat per l’empresa americana V-System Composites, que utilitza rajoles integrades i estructures compostes avançades, és una solució barata i lleugera a prova de bales i té un nivell de protecció NIJ Nivell III per a defensa antimíssils, que també inclou vehicles de transport i requisits balístics per a aeronaus. Una ogiva nuclear enterrada, com l’americana B-61, també pot utilitzar materials blindats estructurals, mentre que les municions nuclears destinades a la detonació terrestre en l’anomenat "bombardeig de catifes", com la bomba americana B-53, també requeriran blindatge del cos de municions per càrregues de xoc.
Frontier Performance Polymers, amb el suport de Army Center Natick, ha desenvolupat amb èxit una tecnologia innovadora de polímers i un innovador mètode de fabricació d’armadures lleugeres i transparents per protegir els ulls i la cara. Aquest material amb un pes bàsic de 0,16 kg / cm2 té les mateixes característiques balístiques que els materials aramídics / fenòlics utilitzats en cascos militars, però costa deu vegades menys
Materials tradicionals
No obstant això, els materials tradicionals que s’utilitzen en la producció d’estructures de protecció, com l’acer sense aliatge i el formigó armat, no són en cap cas materials del passat. Els aliatges metàl·lics, en particular, continuen sent els materials preferits per les seves propietats de protecció provades i les instal·lacions de fabricació existents per a les seves aplicacions de producció i defensa. Aquestes solucions blindades anomenades "resistents" no només s'apliquen a acers balístics i aliatges estratègics, sinó també a materials compostos avançats amb bones propietats balístiques. Això també s'aplica als tipus d'armadures fetes o reforçades amb fibra o malla estretament teixida. Com a material blindat estructural, el formigó té les característiques desitjades i continua sent àmpliament utilitzat tot tenint un cost de fabricació baix.
El Cos de Marines dels Estats Units LAV 8x8 està rebent elements d'armadura compostos addicionals sobre el seu casc d'aliatge d'alumini com a part d'un programa de modernització en curs.
El material blindat d’AMAP-S IBD Deisenroth té una important funció de suport per reduir la signatura tèrmica del vehicle
Vehicle de combat expedicionari EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) del Cos de Marines és el primer vehicle de combat blindat que utilitzava armadures 2518-787, un aliatge d'alumini, coure i manganès. Tot i que aquest aliatge és resistent i té bones propietats balístiques, presenta una resistència balística pobra en les soldadures a tope convencionals. Això va obligar el fabricant a excloure les soldadures a tope i les soldadures de filets principals de l'estructura per tal d'augmentar la resistència a l'impacte, la placa a la placa està ara fixada mecànicament. Al final, molts problemes d’aquest programa van provocar el tancament d’aquest prometedor projecte.
Els aliatges són alguns dels materials més resistents a partir dels quals es poden fabricar armadures estructurals. Els aliatges són una combinació de dos o més elements químics: metalls (o elements metàl·lics i no metàl·lics), generalment "fusionats" junts o dissolts entre si durant el procés de fusió. El resultat és un material amb un millor rendiment que cada component individualment. El titani i els aliatges de titani són elements comuns d’armadura estructural. El seu ús inclou plaques "traumàtiques" en sistemes de reserva personal, que proporcionen un alt grau de protecció a les zones altament vulnerables del cos. També s’ha demostrat que l’aliatge de beril·li-alumini té èxit en molts casos. La resistència i rigidesa particulars d’aquest aliatge supera les dels aliatges de titani convencionals, donant com a resultat un pes estructural inferior i un rendiment millorat. Els acers blindats també són materials estratègics adequats per a armadures estructurals.
Diversos anomenats "superaliatges" o "aliatges d'alt rendiment" també s'han produït comercialment amb les marques comercials. Entre ells hi ha l'aliatge Hastelloy d'alta resistència, el component principal del qual és un metall de transició: el níquel; Kovar, un aliatge de cobalt-níquel apreciat pel seu excel·lent coeficient d’expansió tèrmica; aliatge de níquel-coure-ferro Monel; i aliatge níquel-crom Inconel.
L’enduriment làser és un dels processos de processament que millora les característiques funcionals dels metalls bàsics i els aliatges. Hi ha altres tipus de millores de propietats, inclosa la microcompressió, un procés de processament que utilitza una tècnica de feix de ions enfocat per saturar materials avançats amb subestructures per obtenir més resistència i durabilitat. També s’utilitza el modelat superplàstic, donant lloc a productes metàl·lics i ceràmics amb una resistència a la tracció extremadament alta.
El laboratori NETL (National Energy Technology Laboratory) del Departament d’Energia dels EUA va rebre una tasca del Tank-Automotive and Armaments Command (TACOM) i el Laboratori d’investigació militar ARL per dur a terme un programa per desenvolupar una placa blindada d’acer fos per a vehicles militars nord-americans. inclòs el BRADLEY BMP. En ella, NETL-TACOM-Lanoxide Corp i DARPA van desenvolupar conjuntament un portell de fosa i un efecte secundari del programa va ser la recepció de blindatges de pegats. Posteriorment, sota el programa, es va desenvolupar una placa blindada de titani (que utilitza l'aliatge d'aviació Ti-6Al-4V) per a la portella M-1A1 ABRAMS MBT en col·laboració amb TACOM i el principal contractista General Dynamics. Més recentment, NETL ha desenvolupat armadures AFV d'alta resistència mitjançant aliatges de pols de titani sinteritzat per augmentar la resistència del material final. Els materials blindats fabricats amb infiltració de silici (SiSiC) i carbur de silici sinteritzat (SSiC) són productes de CeramTec d’Amèrica del Nord de Nova Jersey, la divisió nord-americana de l’empresa alemanya CeramTec AG. Aquests materials demostren una bona estabilitat tèrmica química i una alta resistència a la tensió tribològica (la tribologia és una disciplina científica que estudia la fricció i el desgast dels components i mecanismes de la màquina en presència de lubricants).
AT&F Advanced Metals of Orville, amb seu a Ohio, és una empresa privada especialitzada en la fabricació i processament de metalls i aliatges duradors, inclosos titani, zirconi, niobi, aliatges de níquel i acer inoxidable dúplex, que subministren clients civils i de defensa. Encara més específica és la divisió de solucions siderúrgiques i nuclears d’aquesta empresa. També fabrica materials per a SZB basats en acers d’aliatge d’alta resistència, acers al carboni i aliatges. L’empresa també s’ocupa de l’armadura estructural d’instal·lacions nuclears, incloses les peces internes del reactor i els contenidors per a residus nuclears.
Altres programes
Altres programes SZB s'estan duent a terme a través de tot l'espectre de forces desplegades i una multitud d'operacions militars mundials. Les seves demandes i reptes immediats estan directament relacionats amb la protecció actual i futura de les seves forces de comunicacions, ja que aquestes àrees d’aplicació inclouen la protecció balística dels vehicles, el soldat com a treball de modernització del sistema i la contribució a la supervivència de la infraestructura militar contra les diverses amenaces asimètriques. que es sol trobar en operacions regionals de manteniment de la pau.
L'armadura avançada de vehicles, instal·lacions militars i governamentals i ubicacions de personal militar a les línies del front i a la part posterior només es beneficiaran de la disponibilitat de capacitats desplegades. Tot i que moltes aplicacions són millores i actualitzacions de les capacitats i sistemes existents com a tals, com ara nous tipus d’armadures addicionals per a vehicles de combat per protegir-se dels IED, d’altres són sistemes innovadors i de generació futura.
L’empresa alemanya IBD Deisenroth Engineering AG fabrica el sistema de millora de la supervivència d’alta tecnologia AMAP. És una gamma de solucions d’armadures estructurals que utilitzen múltiples mètodes de fabricació i materials avançats, inclosos aliatges i compostos d’alta resistència. Entre ells es troba l’AMAP-IED, que combina armadura ceràmica i tecnologia de revestiment antifragmentació i que es pot subministrar com a elements modulars i que està dissenyat per augmentar la protecció dels vehicles militars. IBD anomena AMAP-IED un sistema de protecció d’última generació i el classifica com a protecció contra fragments d’obstacles d’artilleria de fins a 155 mm de calibre, així com a mines a la carretera i IED. AMAP-T és una armadura transparent fabricada amb vidre ceràmic, que l’empresa descriu amb una transparència superior i una durabilitat extrema, que compleix els nivells 1 a 4 de STANAG.
La protecció del sostre del vehicle és proporcionada per AMAP-R i AMAP-ADS, que són materials optimitzats per a armes, els primers fabricats amb materials compostos ultralleugers adequats per a les armadures del sostre del vehicle. La solució d'armadura més interessant és l'AMAP-S. Optimitzat per a la protecció balística i la gestió de signatures, redueix la signatura de vehicles militars quan s’escanegen mitjançant sensors de reconeixement en els espectres visibles, infrarojos, radars i acústics. Aquests materials es poden utilitzar com a complement de les carrosseries de màquines existents, és a dir, poden instal·lar-se en nous models o màquines ja en servei.
Mostres de cintes SMART Layer Sensor Accellent
La divisió BAE de la corporació nord-americana ProTech ofereix una gamma de solucions d’armadures estructurals que inclouen diversos tipus de tanques a prova de bales i posicions de combat blindades, incloses cabines blindades i torres de guàrdia, tanques de seguretat mòbils i sistemes de protecció muntats en vehicles per a soldats de tipus torre. Les solucions estacionàries per a l’armadura estructural d’aquesta companyia estan representades per una sèrie de posicions de combat blindades prefabricades AFPS (posicions de combat blindades), que són capaces de protegir-se contra bales de calibre 9 mm - 12,7 mm. Altres solucions AFPS de ProTech inclouen estructures blindades transportables optimitzades per a la seguretat del perímetre i dels punts de control, la protecció d’actius vitals, la seguretat de la caseta de vigilància i els controls de frontera.
ProTech també fabrica sistemes modulars que es poden dissenyar segons les especificacions de l'usuari final. Sistemes similars, basats en contenidors blindats transportables fabricats per EADS, s’han desenvolupat en cooperació amb KMW en virtut d’un contracte amb l’Agència Federal de Contractació de Defensa Alemanya. Un sistema de contenidors blindats anomenat TransProtec, que pot allotjar 18 persones, inclosos els equips, està optimitzat per protegir les forces terrestres dels atacs IED, franctiradors, metralla, mines i armes de destrucció massiva i actualment està en servei amb els exèrcits danès i alemany, a aquest últim, el sistema s'anomena MuConPers (contenidor universal per al transport de persones).
Plasan North America, una divisió de Plasan Sasa d’Israel, també ha desenvolupat solucions d’armadures estructurals en virtut d’un contracte de diversos milions de dòlars amb el Departament de Defensa dels EUA per a la protecció de nous vehicles MRAP. Segons el contracte, Plasan és el principal contractista del programa de producció conjunta amb BAE Systems com a subcontractista per al subministrament de sistemes de reserva per a màquines Oshkosh M-ATV, la majoria dels quals treballen a l’Afganistan sota un contracte amb el comandament TACOM de l’americana. exèrcit. Plasan és líder mundial en el disseny de sistemes de blindatge complementaris i sistemes de protecció contra explosions per a la protecció de vehicles tàctics a les zones militars i civils.
Els sistemes avançats de protecció dels soldats s’emmarquen en l’àmbit de les aplicacions de protecció estructural i inclouen exoesquelets de combat amb acció mecànica. Prometen tenir un impacte significatiu en les operacions de combat terrestre si aquests sistemes assoleixen tot el seu potencial. Actualment, hi ha diverses iniciatives importants del programa de desenvolupament tecnològic de DOD i del sector privat als Estats Units. Un d'aquests programes el porta a terme el Centre de Recerca per al Desenvolupament de Soldats de Natick Labs de l'exèrcit nord-americà segons el concepte Future Warrior, que proporciona un sistema totalment integrat per al soldat, que inclou sis subsistemes principals. NSRDEC (MIT's ISN - Soldier Nanotechnologies) i el Soldier System Integration Lab (SSIL) també estan treballant en aquests programes. L'objectiu final de SSIL és desenvolupar el que SSIL anomena un vestit de combat del segle XXI. Que combina capacitats d'alta tecnologia amb baix pes.
El Laboratori de Robòtica i Enginyeria Humana de Berkeley (BLEEX) ha desenvolupat un prototip d’un exosquelet autopropulsat, format per dues potes antropomòrfiques accionades, un sistema de propulsió i un marc tipus motxilla sobre el qual es carreguen diverses. L'exosquelet permet a l'usuari (o "pilot") transportar càrregues extremadament pesades alhora que facilita caminar i córrer amunt i avall en inclinacions durant tot el recorregut normal sense l'ús de força física per part de l'operador.
La iniciativa Raytheon Sarcos està en curs a la planta de Raytheon a Salt Lake City. Representa un treball més ambiciós per desenvolupar un exoesquelet de soldat, que Raytheon afirma que és essencialment un robot usable que millora la força, la resistència i la mobilitat del portador. L’exosquelet XOS, que es remunta al sistema experimental original desenvolupat per Sarcos, permet actualment al pilot aixecar càrregues de fins a 200 lliures i realitzar tasques d’esforç elevat com pujar escales i pendents sense fatiga, però ara està accionat hidràulicament. una font d’energia externa estacionària per si mateixa. També s’introdueix el programa d’exosquelet HULC de Lockheed Martin, que també està dissenyat per transportar 200 quilos de càrrega en qualsevol moment i en qualsevol terreny, i està dissenyat per ser completament hidràulic i no requereix una font d’energia externa. El sistema HULC inclou un microprocessador integrat connectat a les interfícies del sensor, que permet a l’exosquelet percebre la intenció del pilot i moure’s conjuntament amb ell. El sistema HULC és altament modular, permet la substitució ràpida i eficient dels components principals, i té un disseny eficient en termes energètics per permetre el funcionament de la bateria durant missions prolongades. No obstant això, l’HULC, com l’exosquelet de BLEEX, es concep més com un sistema per transportar càrregues, en lloc de substituir les capacitats físiques naturals d’un soldat. Actualment desenvolupa el HAL (Hybrid Assistive Limb) de l’empresa japonesa Cyberdyne d’Ibaraki, és un sistema globalment potent dissenyat per augmentar la força física d’una persona de dues a deu vegades. Malgrat l'aparició d '"Iron Man", la seva adaptabilitat a futures tasques militars continua en qüestió.
Més accions
En resum, una tasca important per a SZB es pot definir àmpliament com reduir la vulnerabilitat a accions hostils, especialment atacs balístics, per als quals molts, per no dir tots els materials tradicionals, actualment no ofereixen nivells adequats de protecció de les tropes.
El combat sovint ensenya dures lliçons als comandants que semblaven obvis en el passat. Una de les lliçons de combat més difícils d’avui en dia és la insuficiència de la protecció de l’armadura davant de les amenaces improvisades, que inclouen atacs suïcides amb objectius militars i civils i atacs IED al personal de transport i teatre. Els antics hàbits, especialment els militars, moren especialment dur. Però històricament, aquests hàbits tendeixen a desaparèixer sota la pressió del combat, com ara la cavalleria francesa contra els arcs anglesos durant la Guerra dels Cent Anys, o la insuficiència dels vehicles blindats iraquians d’estil soviètic fins als atacs de municions guiades de precisió i MBT més avançats durant el Golf Guerra.
Respondre als reptes amb rapidesa i amb les contramesures adequades és la clau de l’èxit militar i l’estabilitat de la seguretat. Per tant, si es prenen seriosament pel que fa a la protecció de les tropes i constitueixen un problema de defensa important en aquesta era transformadora de la reestructuració del poder, la protecció estructural i l’ús de la tecnologia SZB haurien de convertir-se en una adquisició de defensa i una prioritat en R + D per a tots els líders militars. Les amenaces asimètriques actuals a la infraestructura militar i civil, així com el combat asimètric en operacions de combat regionals, afecten el desenvolupament de polítiques de defensa i el disseny i adquisició de sistemes a nivell mundial. Això és com hauria de ser en un futur previsible.
Aquests sistemes militars blindats es consideraven principalment com a complements d'altres solucions prioritàries i no com a part integral de molts i la majoria de sistemes de combat. Però tot canvia. Els sistemes de protecció i blindatge representen un gran potencial i milloren les capacitats en les operacions del segle XXI. El seu ús s’ampliarà i esdevindrà l’estàndard de molts, si no de la majoria, dels sistemes de defensa a tots els nivells.
