Magari ya kijeshi kijadi yametengenezwa kwa chuma kizito, cha bei ghali, lakini cha nguvu. Vifaa vya kisasa vya kauri vinazidi kutumiwa kama kinga isiyo na kuzaa kwa magari ya kupigana. Faida kuu za nyenzo kama hizo ni gharama ya chini sana, kuboreshwa kwa ulinzi na kupunguza uzito kwa zaidi ya nusu. Fikiria nyenzo za kisasa za kauri zilizotumiwa leo kwa kinga ya balistiki
Kwa sababu ya uwezo wake wa kuhimili joto la juu sana, kubwa zaidi kuliko ile ya metali, ugumu, nguvu maalum zaidi na ugumu maalum, keramik hutumiwa sana kwa utengenezaji wa linings kwa injini, vifaa vya roketi, ukingo wa zana, uwazi maalum na ngao za kupendeza, ambazo, kwa kweli, ni kati ya maeneo ya kipaumbele kwa ukuzaji wa mifumo ya jeshi. Walakini, katika siku zijazo, wigo wa matumizi yake unapaswa kupanuka sana, kwani katika mfumo wa utafiti na maendeleo uliofanywa katika nchi nyingi za ulimwengu, njia mpya za kuongeza plastiki, upinzani wa ufa na mali zingine zinazohitajika za mitambo zinatafutwa na kuchanganya msingi wa kauri na nyuzi za kuimarisha katika kinachojulikana tumbo la kauri. vifaa vya mchanganyiko (KMKM). Pia, teknolojia mpya za utengenezaji zitaruhusu utengenezaji wa habari wa bidhaa za kudumu sana, zenye ubora wa hali ya juu za maumbo tata na saizi kubwa kutoka kwa vifaa ambavyo vinasambaza mawimbi yanayoonekana na ya infrared. Kwa kuongezea, uundaji wa miundo mpya kwa kutumia teknolojia ya nanoteknolojia itafanya iwezekane kupata muda mrefu na uzani mwepesi, sugu kwa joto kali, sugu ya kemikali na, wakati huo huo, vifaa visivyoharibika. Mchanganyiko huu wa mali leo unachukuliwa kuwa wa kipekee na kwa hivyo unavutia sana kwa matumizi ya jeshi.
Kauri-tumbo vifaa vyenye mchanganyiko (KMKM)
Kama milinganisho yao ya polima, CMC zinajumuisha dutu ya msingi, inayoitwa matrix, na kiboreshaji cha kuimarisha, ambayo ni chembe au nyuzi za nyenzo nyingine. Nyuzi zinaweza kuendelea au tofauti, zenye mwelekeo wa nasibu, zilizowekwa kwa pembe sahihi, zilizounganishwa kwa njia maalum ya kupata nguvu na ugumu katika mwelekeo uliopewa, au kusambazwa sawasawa kwa pande zote. Walakini, vyovyote vile mchanganyiko wa vifaa au mwelekeo wa nyuzi, dhamana kati ya tumbo na sehemu ya kuimarisha ni muhimu kwa mali ya nyenzo. Kwa kuwa polima ni ngumu sana kuliko nyenzo ambazo zinaimarisha, dhamana kati ya tumbo na nyuzi kawaida huwa na nguvu ya kutosha kuruhusu nyenzo kupinga kuinama kwa ujumla. Walakini, katika kesi ya CMCM, tumbo inaweza kuwa ngumu kuliko nyuzi za kuimarisha ili nguvu ya kushikamana, sawa na iliyoboreshwa kuruhusu utaftaji kidogo wa nyuzi na tumbo, inasaidia kunyonya nishati ya athari, kwa mfano, na kuzuia maendeleo ya nyufa ambayo inaweza kusababisha uharibifu mkubwa na kugawanyika. Hii inafanya CMCM kuwa mnato zaidi ikilinganishwa na keramik safi, na hii ndio mali muhimu zaidi ya sehemu zinazobeba sana, kwa mfano, sehemu za injini za ndege.
Vipande vya turbine nyepesi na moto
Mnamo Februari 2015, GE Aviation ilitangaza majaribio ya mafanikio ya kile inachokiita "kitanda cha kwanza cha ulimwengu cha CMC kisicho na tuli kwa injini ya ndege," ingawa kampuni hiyo haikufunua vifaa vilivyotumika kwa tumbo na vifaa vya kuimarisha. Tunazungumza juu ya vile vile shinikizo la shinikizo la chini katika modeli ya majaribio ya injini ya turbofan ya F414, maendeleo ambayo inakusudiwa kutoa uthibitisho zaidi wa utekelezaji wa nyenzo na mahitaji yaliyotangazwa ya kufanya kazi kwa mizigo ya mshtuko mkubwa. Shughuli hii ni sehemu ya Maonyesho ya Teknolojia ya Injini ya Adaptive (AETD) Programu ya Maonyesho ya Injini Inayofuata ya Kizazi kijacho, ambayo GE inashirikiana na Maabara ya Utafiti wa Jeshi la Anga la Merika. Lengo la mpango wa AETD ni kutoa teknolojia muhimu ambazo zinaweza kutekelezwa katika injini za wapiganaji wa kizazi cha sita na, kuanzia katikati ya miaka ya 2020, katika injini za ndege za kizazi cha tano, kama F-35. Injini zinazoweza kubadilika zitaweza kurekebisha kuongezeka kwa shinikizo na kupitisha uwiano wa kukimbia ili kupata msukumo mkubwa wakati wa kuruka na katika mapigano, au ufanisi mkubwa wa mafuta katika hali ya kukimbia kwa cruise.
Kampuni inasisitiza kuwa kuletwa kwa sehemu zinazozunguka zilizotengenezwa na CMC katika sehemu "za moto zaidi na zenye kubeba sana" za injini ya ndege zinaonyesha mafanikio makubwa, kwani hapo awali teknolojia iliruhusu kutumia CMC tu kwa utengenezaji wa sehemu zilizosimama, kwa mfano, sanda ya turbine yenye shinikizo kubwa. Wakati wa majaribio, vile vile vya turbine za KMKM kwenye injini ya F414 zilipitia mizunguko 500 - kutoka kasi ya uvivu hadi kuruka na kurudi nyuma.
Vipande vya turbine ni nyepesi zaidi kuliko vile kawaida alloy alloy blades, ambayo iliruhusu diski za chuma ambazo zimeunganishwa kuwa ndogo na nyepesi, kampuni hiyo ilisema.
“Kuhama kutoka kwa aloi za nikeli kwenda kwa keramik zinazozunguka ndani ya injini ni kuruka mbele kabisa. - Nyepesi huunda nguvu ndogo ya senti. Hii inamaanisha unaweza kupungua diski, fani na sehemu zingine. KMKM ilifanya uwezekano wa kufanya mabadiliko ya kimapinduzi katika muundo wa injini ya ndege”.
Lengo la mpango wa AETD ni kupunguza matumizi maalum ya mafuta kwa 25%, kuongeza kiwango cha ndege kwa zaidi ya 30% na kuongeza kiwango cha juu cha asilimia 10 ikilinganishwa na wapiganaji wa kizazi cha 5 wa juu zaidi. "Moja ya changamoto kubwa katika kuhama kutoka kwa vifaa vya tuli vya CMC kwenda kwa vifaa vinavyozunguka ni uwanja wa mafadhaiko ambao lazima wafanye kazi," alisema Dan McCormick, Meneja wa Programu ya Injini ya Juu ya GE Aviation. Wakati huo huo, aliongezea kuwa kujaribu injini ya F414 ilitoa matokeo muhimu ambayo yatatumika katika injini ya mzunguko inayobadilika. "Lawi la shinikizo la chini la CMC lina uzani wa mara tatu chini ya blade ya chuma inayobadilisha, kwa kuongezea, katika hali ya pili ya uchumi, hakuna haja ya kupoza blade ya CMC na hewa. Lawi sasa litakuwa na ufanisi zaidi wa anga kwani hakuna haja ya kusukuma hewa hii yote ya baridi kupitia hiyo."
Vifaa vya KMKM, ambayo kampuni hiyo inasema imewekeza zaidi ya dola bilioni tangu ilipoanza kufanya kazi kwao mwanzoni mwa miaka ya 90, inaweza kuhimili joto mamia ya digrii zaidi kuliko aloi za jadi za nikeli na zinajulikana na uimarishaji wa nyuzi za kaboni ya silicon kwenye tumbo la kauri.., ambayo huongeza nguvu yake ya athari na upinzani wa ufa.
GE inaonekana amefanya kazi ngumu sana kwenye vile turbine. Kwa kweli, mali zingine za kiufundi za KMKM ni za kawaida sana. Kwa mfano, nguvu ya nguvu inaweza kulinganishwa na nguvu ya kushikilia ya shaba na aloi za bei rahisi za aluminium, ambayo sio nzuri sana kwa sehemu ambazo zinakabiliwa na vikosi vikubwa vya centrifugal. Kwa kuongezea, zinaonyesha shida ya chini wakati wa mapumziko, ambayo ni, huinuka kidogo wakati wa mapumziko. Walakini, mapungufu haya yanaonekana kuwa yameshindwa, na uzito mdogo wa vifaa hivi hakika ulitoa mchango muhimu kwa ushindi wa teknolojia mpya.
Silaha za kawaida na nanoceramic kwa tank ya LEOPARD 2
Mchango wa silaha nyingi
Ingawa teknolojia za ulinzi, ambazo ni mchanganyiko wa tabaka za chuma, mchanganyiko wa polima-kraftigare na keramik, zimewekwa vizuri, tasnia inaendelea kukuza vifaa vyenye mchanganyiko, lakini maelezo mengi ya mchakato huu yamefichwa kwa uangalifu. Vifaa vya hali ya juu vya Morgan vinajulikana katika uwanja huo, ikitangaza tuzo katika mkutano wa Magari ya Kivita XV huko London mwaka jana kwa teknolojia yake ya ulinzi ya SAMAS. Kulingana na Morgan, ulinzi wa SAMAS unaotumiwa sana kwenye magari ya Jeshi la Briteni ni nyenzo iliyojumuishwa na vifaa kama vile S-2 Glass, E-Glass, aramid na polyethilini, kisha hutengenezwa kuwa shuka na kuponywa chini ya shinikizo kubwa: "Nyuzi zinaweza kuunganishwa na vifaa vya mseto vya kauri-chuma ili kukidhi mahitaji maalum ya muundo na utendaji."
Kulingana na Morgan, SAMAS silaha zenye unene wa jumla wa mm 25, zinazotumiwa kwa utengenezaji wa vidonge vya kinga ya wafanyikazi, zinaweza kupunguza uzito wa magari yaliyolindwa nyepesi na zaidi ya kilo 1000 ikilinganishwa na magari yaliyo na kifurushi cha chuma. Faida zingine ni pamoja na ukarabati rahisi na unene wa chini ya 5mm na mali asili ya mjengo wa nyenzo hii.
Maendeleo wazi ya spinel
Kulingana na Maabara ya Utafiti wa Jeshi la Majini la Merika, ukuzaji na utengenezaji wa vifaa vya uwazi kulingana na oksidi ya magnesiamu ya aluminium (MgAI2O4), pia inajulikana kwa pamoja kama viboreshaji bandia, inakua. Spinels zimejulikana kwa muda mrefu sio tu kwa nguvu zao - 0.25 "spinel nene ina sifa sawa za balistiki kama glasi 2.5" ya kuzuia risasi - lakini pia ugumu wa kutengeneza sehemu kubwa na uwazi sare. Walakini, kikundi cha wanasayansi kutoka kwa maabara hii kimebuni mchakato mpya wa kukaa chini kwa joto la chini kwenye utupu, ambayo hukuruhusu kupata sehemu zilizo na vipimo vilivyopunguzwa tu na saizi ya vyombo vya habari. Huu ni mafanikio makubwa ikilinganishwa na michakato ya utengenezaji ya hapo awali, ambayo ilianza na mchakato wa kuyeyusha unga wa asili kwenye kiwambo cha kuyeyuka.
Moja ya siri ya mchakato huo mpya ni usambazaji sare wa livsmedelstillsatser ya lithiamu fluoride (LiF), ambayo huyeyusha na kulainisha nafaka za spinel ili iweze kusambazwa sawasawa wakati wa baridi kali. Badala ya mchanganyiko kavu wa lithiamu fluoride na poda za spinel, maabara imeunda njia ya kufunika sare chembe za spinel na fluoride ya lithiamu. Hii hukuruhusu kupunguza kwa kiasi kikubwa matumizi ya LiF na kuongeza usafirishaji wa taa hadi 99% ya thamani ya kinadharia katika maeneo yanayoonekana na ya katikati ya infrared ya wigo (0.4-5 microns).
Mchakato mpya, ambao unaruhusu utengenezaji wa macho katika maumbo anuwai, pamoja na shuka ambazo zinafaa vizuri na mabawa ya ndege au ndege isiyokuwa na rubani, imepewa leseni na kampuni isiyojulikana. Maombi yanayowezekana kwa spinel ni pamoja na glasi zenye silaha zenye uzito chini ya nusu ya glasi iliyopo, vinyago vya kinga kwa askari, macho kwa lasers ya kizazi kijacho, na glasi za sensorer nyingi. Wakati uzalishaji wa wingi, kwa mfano, glasi zinazopinga ufa kwa simu mahiri na vidonge, gharama ya bidhaa za spinel itapungua sana.
PERLUCOR - hatua mpya katika risasi na mifumo ya kinga ya kuvaa
CeramTec-ETEC ilitengeneza keramik ya uwazi ya PERLUCOR miaka michache iliyopita na matarajio mazuri kwa matumizi ya ulinzi na ya raia. Sifa bora za mwili, kemikali na mitambo ya PERLUCOR zilikuwa sababu kuu za kufanikiwa kuingia kwa soko la nyenzo hii.
PERLUCOR ina uwazi wa karibu zaidi ya 90%, ina nguvu mara tatu hadi nne na ngumu kuliko glasi ya kawaida, upinzani wa joto wa nyenzo hii ni karibu mara tatu zaidi, ambayo inaruhusu itumike kwa joto hadi 1600 ° C, pia ina upinzani mkubwa sana wa kemikali, hii inaruhusu kuitumia na asidi iliyokolea na alkali. PERLUCOR ina faharisi ya juu ya kutafakari (1, 72), ambayo inafanya uwezekano wa kutengeneza malengo ya macho na vitu vya macho vya vipimo vidogo, ambayo ni kupata vifaa vyenye ukuzaji wenye nguvu, ambao hauwezi kupatikana na polima au glasi. Matofali ya kauri ya PERLUCOR yana ukubwa wa kawaida wa 90x90 mm; Walakini, CeramTec-ETEC imeunda teknolojia ya utengenezaji wa karatasi zenye umbo tata kulingana na muundo huu kulingana na uainishaji wa wateja. Unene wa paneli zinaweza katika hali maalum kuwa sehemu ya kumi ya millimeter, lakini, kama sheria, ni 2-10 mm.
Uendelezaji wa mifumo nyepesi na nyembamba ya ulinzi wa uwazi kwa soko la ulinzi inaendelea kwa kasi kubwa. Mchango mkubwa katika mchakato huu unafanywa na keramik ya uwazi ya kampuni ya SegamTes, ambayo ni sehemu ya mifumo ya ulinzi wa wazalishaji wengi. Unapojaribiwa kwa mujibu wa STANAG 4569 au APSD, upunguzaji wa uzito uko katika mpangilio wa asilimia 30-60.
Katika miaka ya hivi karibuni, mwelekeo mwingine katika ukuzaji wa teknolojia zilizotengenezwa na SegatTes-ETEC umechukua sura. Madirisha ya gari, haswa katika maeneo yenye miamba na jangwa kama vile Afghanistan, huwa na athari za jiwe na mikwaruzo kutoka kwa harakati ya visu vya wiper kwenye kioo cha mbele chenye mchanga na vumbi. Pia, sifa za mpira wa glasi sugu za risasi ambazo zimeharibiwa na viboko vya mawe hupunguzwa. Wakati wa uhasama, magari yenye glasi iliyoharibiwa yanakabiliwa na hatari kubwa na zisizotabirika. SegamTes-ETEC imetengeneza suluhisho la kweli la ubunifu na asili ya kulinda glasi kutoka kwa aina hii ya kuvaa. Safu nyembamba (<1 mm) ya mipako ya kauri ya PERLUCOR kwenye uso wa kioo husaidia kufanikiwa kupinga uharibifu kama huo. Ulinzi huu pia unafaa kwa vyombo vya macho kama vile darubini, lensi, vifaa vya infrared na sensorer zingine. Lenti za gorofa na vile vile zilizotengenezwa kwa keramik ya wazi ya PERLUCOR hupanua muda wa kuishi kwa vifaa vya macho vyenye thamani na nyeti.
CeramTec-ETEC ilifanikiwa kuwasilisha jopo la mlango wa glasi isiyo na risasi na mwanzo na jopo linalokinga jiwe katika DSEI 2015 huko London.
Nanoceramic ya kudumu na rahisi
Kubadilika na uthabiti sio sifa ambazo ni asili ya keramik, lakini timu ya wanasayansi iliyoongozwa na profesa wa sayansi ya vifaa na ufundi Julia Greer wa Taasisi ya Teknolojia ya California alichukua shida. Watafiti wanaelezea nyenzo mpya kama "ngumu, nyepesi, inayoweza kuzalishwa kwa nanolattices za kauri tatu-dimensional." Walakini, hii ni jina sawa kwa nakala iliyochapishwa na Greer na wanafunzi wake katika jarida la kisayansi miaka michache iliyopita.
Kilichojificha chini kinaonyeshwa vizuri na mchemraba wa nanolattices ya oksidi ya aluminium makumi ya mikroni kwa ukubwa, iliyochukuliwa na darubini ya elektroni. Chini ya hatua ya mzigo, hupungua kwa 85% na, ikiondolewa, inarejeshwa kwa saizi yake ya asili. Majaribio pia yalifanywa na kimiani iliyo na mirija ya unene tofauti, na mirija nyembamba zaidi kuwa yenye nguvu na yenye kunyooka zaidi. Na unene wa ukuta wa bomba la nanometer 50, kimiani ilianguka, na unene wa ukuta wa nanometer 10, ilirudi katika hali yake ya asili - mfano wa jinsi athari ya saizi inavyoongeza nguvu ya vifaa vingine. Nadharia inaelezea hii na ukweli kwamba kwa kupungua kwa saizi, idadi ya kasoro katika vifaa vingi hupungua sawia. Na usanifu huu wa kimiani ya zilizopo zenye mashimo, 99.9% ya ujazo wa mchemraba ni hewa.
Timu ya Profesa Greer huunda miundo hii midogo kwa kuendesha mchakato sawa na uchapishaji wa 3D. Kila mchakato huanza na faili ya CAD ambayo huendesha lasers mbili ambazo "hupaka rangi" muundo huo kwa vipimo vitatu, ikiponya polima kwenye sehemu ambazo mihimili huongeza kila mmoja kwa awamu. Polymer isiyosafishwa hutoka nje ya gridi ya kutibiwa, ambayo sasa inakuwa substrate kuunda muundo wa mwisho. Watafiti kisha hutumia alumina kwenye sehemu ndogo wakitumia njia inayodhibiti kwa usahihi unene wa mipako. Mwishowe, ncha za kimiani hukatwa ili kuondoa polima, ikiacha tu kimiani ya kioo ya mirija ya alumina yenye mashimo.
Nguvu ya chuma, lakini ina uzani kama hewa
Uwezo wa vifaa kama "vya uhandisi", ambavyo vingi ni hewa kwa ujazo, lakini vyote vikiwa na nguvu kama chuma, ni kubwa sana, lakini ni ngumu kuelewa, kwa hivyo Profesa Greer alitoa mifano kadhaa ya kushangaza. Mfano wa kwanza, baluni ambayo heliamu hupigwa nje, lakini wakati huo huo ikihifadhi umbo lao. Ndege ya pili, ya baadaye, ambayo muundo wake una uzito sawa na mfano wa mwongozo. Cha kushangaza zaidi, ikiwa Daraja maarufu la Lango la Dhahabu lilitengenezwa na nanolattices kama hizo, vifaa vyote vinavyohitajika kwa ujenzi wake vinaweza kuwekwa (bila hewa) kwenye kiganja cha mwanadamu.
Kama vile faida kubwa za kimuundo za vifaa hivi vikali, vyepesi na visivyo na joto vinafaa kwa matumizi mengi ya jeshi, mali zao za umeme zilizopangwa mapema zinaweza kuleta mabadiliko katika uhifadhi na uzalishaji wa nishati. saizi. nyuso, ambayo ni kwamba, tunaweza kutumia katika matumizi anuwai ya aina ya elektrokemikali."
Hizi ni pamoja na elektroni zinazofaa sana kwa betri na seli za mafuta, ni lengo linalopendekezwa kwa vifaa vya umeme vya uhuru, mimea inayoweza kusafirishwa na inayoweza kusafirishwa, na pia mafanikio ya kweli ya teknolojia ya seli ya jua.
"Fuwele za Photonic pia zinaweza kutajwa katika suala hili," Greer alisema. "Miundo hii hukuruhusu kudhibiti mwangaza kwa njia ambayo unaweza kuinasa kabisa, ambayo inamaanisha kuwa unaweza kutengeneza seli zenye nguvu zaidi za jua - unachukua taa yote na hauna hasara ya kutafakari."
"Yote hii inaonyesha kwamba mchanganyiko wa athari ya saizi katika vifaa vya nanomatiri na muundo hutuwezesha kuunda madarasa mapya ya vifaa na mali ambazo hazijafikiwa," alisema Profesa Greer katika Shirika la Ulaya la Utafiti wa Nyuklia nchini Uswizi. "Changamoto kubwa tunayokabiliana nayo ni jinsi ya kuongezeka na kuhama kutoka nano hadi saizi ya ulimwengu wetu."
Ulinzi wa uwazi wa kauri wa Viwanda
Uhandisi wa IBD Deisenroth umetengeneza silaha za kauri za uwazi na utendaji wa balistiki unaofanana na silaha za kauri zisizopendeza. Silaha mpya ya uwazi ni karibu 70% nyepesi kuliko glasi ya kivita na inaweza kukusanywa katika miundo na sifa sawa za athari nyingi (uwezo wa kuhimili vibao vingi) kama silaha za opaque. Hii inaruhusu sio tu kupunguza sana umati wa magari na madirisha makubwa, lakini pia kuziba mapungufu yote ya balistiki.
Ili kupata ulinzi kulingana na STANAG 4569 Kiwango cha 3, glasi isiyo na risasi ina wiani wa uso wa takriban 200 kg / m2. Na eneo la kawaida la lori la mita tatu za mraba, glasi ya kuzuia glasi itakuwa kilo 600. Wakati wa kubadilisha glasi kama hizo za kuzuia risasi na keramik za IBD, kupunguza uzito itakuwa zaidi ya kilo 400. Keramik ya uwazi kutoka IBD ni maendeleo zaidi ya keramik ya IBD NANOTech. IBD imefanikiwa kutengeneza michakato maalum ya kushikamana ambayo hutumiwa kukusanya tiles za kauri ("silaha za uwazi za mosaic") na kisha kupaka makusanyiko haya kwa safu kali za kimuundo kuunda paneli kubwa za dirisha. Kwa sababu ya sifa bora za nyenzo hii ya kauri, inawezekana kutoa paneli za silaha za uwazi zilizo na uzito wa chini sana. Msaada huo, pamoja na laminate ya Asili ya NANO-Fiber, huongeza zaidi utendaji wa mpira wa ulinzi mpya wa uwazi kwa sababu ya ngozi yake kubwa.
Kampuni ya Israeli OSG (Kioo cha Usalama cha Oran), ikijibu viwango vinavyoongezeka vya kukosekana kwa utulivu na mvutano ulimwenguni, imeunda anuwai ya bidhaa za glasi za kuzuia risasi. Zimeundwa mahsusi kwa sekta za ulinzi na raia, wanajeshi, wanamgambo, kazi za raia zilizo katika hatari kubwa, ujenzi na tasnia ya magari. Kampuni hiyo inakuza teknolojia zifuatazo kwenye soko: suluhisho za uwazi za usalama, suluhisho za kinga ya balistiki, mifumo ya uwazi ya juu ya uwazi, madirisha ya kuona ya dijiti, madirisha ya dharura, madirisha ya kauri na teknolojia ya kuonyesha rangi, mifumo ya taa ya kiashiria iliyojumuishwa, mawe ya ngao sugu ya glasi, na, mwishowe, teknolojia ya anti-splinter ya ADI.
Vifaa vya uwazi vya OSG vinajaribiwa kila wakati katika hali halisi ya maisha: kurudisha shambulio la mwili na mpira, kuokoa maisha na kulinda mali. Vifaa vyote vya uwazi vyenye silaha vimeundwa kulingana na viwango vikubwa vya kimataifa.
