Техника и вооружение 2013 10 | страница 8

Процесс проникания пули в комбинированную преграду с лицевым керамическим слоем:

а — начало взаимодействия; б — разрушение пули на поверхности керамики; в — проникание остатков сердечника в разрушенную керамику.

Зона разрушения в пластине из карбида бора на подложке из композитного материала.

Пример численного моделирования попадания бронебойной пули в структуру из пластины карбида кремния и подложки из алюминия.

Однако такой механизм работает не всегда. Существует некоторая критическая скорость ударника, выше которой задержки проникания не происходит, т. е. керамика под ударником сразу превращается в пыль. В зарубежной литературе это явление называют «dwell/penetration phenomenon». Эта критическая скорость для разных материалов колеблется от 1100 до 1800 м/с, что характерно для танковых снарядов.

В отношении пуль стрелкового оружия существуют также свои особенности описанного механизма разрушения ударников на поверхности керамического слоя. В «НИИ Стали» было открыто существование еще одной критической скорости в диапазоне 750–800 м/с, при превышении которой время задержки проникания при прочих равных условиях еще не сходит на нет, но снижается примерно вдвое. Это говорит о том, что если защитная структура выдерживает воздействие винтовочной пули с расстояния 10 м (скорость около 820 м/с), то при любых других воздействиях с меньшими скоростями она будет иметь достаточно большой запас прочности.

Длительность времени задержки проникания и, соответственно, броневые качества защитной композиции определяются толщиной керамической пластины, свойствами материала, наличием подложки, а также плотностью, прочностью и скоростью пули, т. е. целым комплексом факторов. В настоящее время не существует строгих аналитических методов расчетного определения броневых свойств защитных структур с керамикой, поэтому главным методом подбора таких структур является натурный эксперимент — пулевой обстрел.

Однако такие испытания дорогостоящи, поэтому разработчики средств защиты во всем мире стремятся перейти к расчетному анализу защитных структур, чтобы сократить объем экспериментов. В последнее время широкое распространение получили численные методы моделирования, но они основаны на предположении сплошности материалов (так называемая «механика сплошной среды»), и имеющиеся численные модели керамических материалов не всегда корректно отражают их поведение при динамических нагрузках. Это связано с тем, что под нагрузкой керамика растрескивается и перестает быть сплошной. Кроме того, эти модели требуют экспериментального уточнения коэффициентов практически для каждой конкретной задачи.