La armadura de cerámica es una armadura utilizada por vehículos blindados y en armaduras personales para resistir la penetración de proyectiles a través de alta dureza y resistencia a la compresión. Las cerámicas se utilizan a menudo donde el peso ligero es importante, ya que pesan menos que las aleaciones metálicas para un determinado grado de resistencia. Los materiales más comunes son alúmina , carburo de boro , carburo de silicio y diboruro de titanio . [1]
Historia
Las pruebas realizadas ya en 1918 demostraron el potencial de las armaduras de cerámica; El comandante Neville Monroe-Hopkins descubrió que la adición de una fina capa de esmalte al acero mejoraba enormemente sus propiedades balísticas. Su primer uso operativo no fue hasta la guerra de Vietnam [2] en la que los helicópteros fueron atacados frecuentemente con armas pequeñas. En 1965, se entregó blindaje corporal de cerámica a las tripulaciones de los helicópteros y se agregaron kits de blindaje de "compuesto de cara dura" a los asientos de los pilotos. Al año siguiente, se desplegaron chalecos de cerámica monolíticos y paneles de blindaje montados en el fuselaje. En los helicópteros "Huey" , se estimó que estas mejoras redujeron las muertes en un 53% y las lesiones no fatales en un 27%.
Diseño
Los diseños de armaduras de cerámica van desde placas monolíticas hasta sistemas que emplean matrices tridimensionales. Una de las primeras patentes de armadura cerámica fue presentada en 1967 por Goodyear Aerospace Corp. Incrustaba esferas de cerámica de alúmina en láminas delgadas de aluminio, que se colocaban en capas para que las esferas de cada capa llenaran los espacios entre las esferas de las capas circundantes. de una manera similar a una estructura de empaquetadura cúbica centrada en el cuerpo . Todo el sistema se mantuvo unido con espuma de poliuretano y un grueso respaldo de aluminio. [3] Este desarrollo demostró la eficacia del diseño basado en matrices y estimuló el desarrollo de otros sistemas basados en matrices. La mayoría de estos combinan elementos cerámicos cilíndricos, hexagonales o esféricos con un respaldo de una aleación dedicada sin armadura. [1] La armadura de placas monolíticas, por el contrario, se basa en placas individuales de cerámica avanzada colocadas en un chaleco balístico tradicional en lugar de una placa de acero.
Mecanismo
Los materiales cerámicos duros derrotan al proyectil de energía cinética rompiéndolo en pedazos, disminuyendo su capacidad de penetración. Contra rondas de HEAT, los elementos cerámicos rompen la geometría del chorro de metal generado por la carga conformada, disminuyendo enormemente la penetración. En ambos casos, los elementos cerámicos duros pero quebradizos se rompen en pedazos, lo que puede ser peligroso si no se confina. Por esta razón, los materiales cerámicos normalmente están soportados por un respaldo dúctil de materiales compuestos de metal o polímero. Esta estructura de respaldo también mantiene los elementos cerámicos en su lugar, de modo que no solo se golpean a un lado, sino que absorben el impacto.
Aplicaciones
Personal
Las placas de cerámica se utilizan comúnmente como inserciones en chalecos balísticos blandos . La mayoría de las placas de cerámica utilizadas en las armaduras corporales brindan protección Tipo III del Instituto Nacional de Justicia , lo que les permite detener las balas de los rifles . Las placas de cerámica son una forma de armadura compuesta . Las placas de inserción también pueden estar hechas de acero o polietileno de peso molecular ultra alto .
Por lo general, se coloca una placa de cerámica en la capa exterior de un chaleco de armadura suave. Puede haber dos placas, una en la parte delantera y otra en la parte trasera, o una placa universal en la parte delantera o trasera. Algunos chalecos permiten el uso de pequeñas placas a los lados para una protección adicional.
Las placas de cerámica emitidas por el ejército de los Estados Unidos se denominan inserciones protectoras mejoradas para armas pequeñas (ESAPI).
El peso aproximado de una placa NIJ Tipo III es de 4 a 8 libras (1.8 a 3.6 kg) para el tamaño típico de 10 "por 12". Existen otros tipos de placas que vienen en diferentes tamaños y ofrecen diferentes niveles de protección. Por ejemplo, MC-Plate (placa de máxima cobertura) ofrece un 19% más de cobertura que una placa de cerámica estándar.
Los materiales cerámicos, el procesamiento de materiales y los avances en la mecánica de penetración de la cerámica son áreas importantes de actividad académica e industrial. Este campo combinado de investigación de armaduras de cerámica es amplio y quizás lo resuma mejor la American Ceramics Society. ACerS ha organizado una conferencia anual sobre armaduras durante varios años y ha compilado un acta 2004-2007. [4] Un área de especial actividad relacionada con los chalecos es el uso emergente de pequeños componentes cerámicos. Las placas de cerámica del tamaño de un torso grande son complejas de fabricar y están sujetas a agrietamiento durante el uso. Las placas monolíticas también tienen una capacidad limitada de impactos múltiples como resultado de su gran zona de fractura por impacto. Éstas son las motivaciones para los nuevos tipos de placas de blindaje. Estos nuevos diseños utilizan matrices bidimensionales y tridimensionales de elementos cerámicos que pueden ser rígidos, flexibles o semiflexibles. La armadura corporal Dragon Skin es uno de estos sistemas, aunque ha fallado en numerosas pruebas realizadas por el ejército de los EE. UU. Y ha sido rechazada. Los desarrollos europeos en matrices esféricas y hexagonales han dado como resultado productos que tienen cierto rendimiento flexible y de múltiples golpes. [5] La fabricación de sistemas de tipo arreglo con rendimiento balístico flexible y consistente en los bordes de elementos cerámicos es un área activa de investigación. Además, las matrices de técnicas avanzadas de procesamiento de cerámica requieren métodos de ensamblaje con adhesivo. Un enfoque novedoso es el uso de cierres de gancho y bucle para ensamblar las matrices de cerámica. [6]
Referencias
- ^ a b Yang, M .; Qiao, P. (2010). "Materiales de alta absorción de energía para un diseño resistente a explosiones". Protección contra explosiones de infraestructuras civiles y vehículos mediante composites . págs. 88-119. doi : 10.1533 / 9781845698034.1.88 . ISBN 978-1-84569-399-2.
- ^ J., Hazell, Paul (29 de julio de 2015). Armadura: materiales, teoría y diseño . Boca Raton, FL. ISBN 9781482238303. OCLC 913513740 .
- ^ Sistema de armadura balística, por Goodyear Aerospace Corp, (1967, 10 de mayo). US4179979A. Consultado el 28 de noviembre de 2018. [En línea]. Disponible: Patentes de Google
- ^ Avances de Wiley en Ceramic Armor III ACS
- ^ Tencate AresShield
- ^ Última armadura de Foster Miller.