AFVs modernos, como o ASV M1117 na foto, são geralmente protegidos por uma armadura estrutural principal feita de aço e alumínio, além de componentes de proteção adicionais feitos de várias ligas, cerâmicas, compostos ou uma combinação destes.
Para os Estados Unidos e seus parceiros estratégicos, é clara a necessidade de melhores capacidades de defesa e blindagem para atender aos compromissos táticos atuais e previstos. A missão multinacional liderada pelos Estados Unidos no Afeganistão, que ainda luta por sua conclusão lógica, se beneficiará das lições aprendidas no Iraque com relação às missões e requisitos de proteção de suas tropas e de estratégias para novas iniciativas de desenvolvimento de sistemas de defesa
O Sistema de Defesa e Reservas (SPB) (outro termo para Defesa Estrutural) é uma ferramenta estratégica porque tem um efeito perceptível em sistemas e recursos críticos e também tem um impacto direto no lutador. Isso se aplica principalmente a ambientes operacionais assimétricos em que as ameaças a posições fixas e segurança de perímetro, bem como a tropas desmontadas e veículos de patrulha, são particularmente agudas. Embora esses combates evoluam rapidamente, a presença de sistemas eletrônicos de alerta, combinados com soluções defensivas eficazes, muitas vezes podem dar aos militares uma vantagem decisiva, permitindo-lhes sobreviver, contra-atacar e dominar. Por outro lado, a ausência de uma infra-estrutura adequada ou eficaz para defender suas forças pode deixar tanto os combatentes quanto os não-combatentes vulneráveis a táticas de emboscada, e esta é uma das principais, embora moderadas, lições das operações modernas em teatros regionais de guerra.
Aspectos chaves
A blindagem estrutural refere-se aos tipos de materiais estratégicos que são resistentes a ataques balísticos e que podem ser integrados em sistemas de transporte estacionários, transportáveis ou móveis e soluções de proteção balística pessoal. Materiais tradicionais, como aço e alumínio ou concreto armado, bem como materiais avançados, como nanomateriais e compostos de cerâmica, podem ser usados na produção de SZB. Alguns exemplos de aplicações de blindagem estrutural incluem a fabricação de estruturas permanentes e temporárias, como torres de vigia, tropas ou vans de segurança, sistemas de proteção de veículos e proteção pessoal de combatentes. O último pode incluir escudos vestíveis ou sistemas de proteção de checkpoint e posições de combate blindadas transportáveis.
Três tentativas de criar um conceito de exoesqueleto: projetos BLEEX, Raytheon SARCOS e Lockheed Martin HULC
Consequentemente, os Sistemas de Proteção e Reserva (SPB) podem ser de grande ajuda para aumentar a capacidade de sobrevivência tática e estratégica em combate e outros ambientes de alto risco. Eles são um fator chave em programas para proteger suas forças. Eles também são a base para combater muitos tipos de ataques assimétricos, como minas à beira de estradas e RPGs durante missões em ambientes urbanos e operações de contra-insurgência. Uma vez que podem ser criados a partir de compósitos leves e outros materiais avançados e exóticos, também podem ser úteis na área de gestão de assinaturas para infraestruturas protegidas, como a cobertura de veículos com mais materiais de mascaramento de radares terrestres. Na verdade, podemos dizer que as aplicações do SZB são muito diversas - assim como os materiais com os quais eles podem ser feitos.
Alguns dos materiais a partir dos quais os SZB são formados podem ser classificados como exóticos e materiais novos, ou seja, aqueles que possuem novas propriedades além das capacidades dos materiais tradicionais. Por exemplo, nanomateriais, incluindo nanotubos e nanofibras, bem como materiais compostos avançados, podem melhorar o desempenho da armadura. Estruturas em áreas suspeitas de não combate, que antes eram vistas como tendo um baixo grau de defesa para ataques de combate, agora estão incluídas nos planos de implementação do SZB. A Lei de Autorização de Defesa Nacional de 2012, por exemplo, prevê o aumento dos padrões de segurança em projetos de construção militar na construção militar, criação e modernização da infraestrutura existente nos Estados Unidos e em países da OTAN. Na construção do setor privado, os requisitos de SOC para novos projetos de construção e renovação de edifícios existentes também estão aumentando devido a considerações de segurança, ergonômicas e ambientais, uma vez que a proteção estrutural também tem a capacidade de reduzir o ruído e aumentar o isolamento térmico. No entanto, os requisitos para a proteção de combatentes continuam sendo uma das maiores preocupações dos planejadores militares.
O Corpo de Engenheiros dos Estados Unidos (USACE) é responsável pelos programas do governo dos EUA para construir infraestrutura militar, civil e de segurança nacional, tanto global quanto nacionalmente. Talvez o projeto mais famoso construído pelo USACE, o Pentágono, seja um lembrete da importância dos programas do SIS e de sua relevância para as operações em andamento e as missões de segurança nacional e proteção de tropas. A construção foi concluída em 1941, com uma pequena quantidade de metal usada devido à escassez de matérias-primas estratégicas durante a guerra, o Pentágono foi construído quase inteiramente de concreto armado. Na conclusão do estudo da Sociedade Americana de Engenheiros Civis sobre as condições do edifício imediatamente após 11 de setembro, foi dito que elementos do projeto e construção originais do Pentágono contribuíram para sua resiliência durante o ataque do avião a jato, eles destruição física limitada e perda de vidas. As características de design de integridade, redundância e absorção de energia foram destacadas no relatório do grupo. Afirmou que tais elementos "deveriam, no futuro, ser incluídos nos projetos de edifícios e outras estruturas nas quais a resistência à destruição progressiva seja considerada muito importante".
Propriedades e requisitos semelhantes, senão idênticos, se aplicam a estruturas governamentais fixas e móveis em casa e no exterior, grandes e pequenas, e devem incluir aprimoramentos de segurança, como resistência a ataques balísticos, como elementos estruturais embutidos para proteção contra ameaças antecipadas de forma realista. Consequentemente, os SZBs são de importância fundamental em toda a gama de esforços militares e civis e provavelmente se tornarão comuns no futuro.
Regras básicas para criar proteção
Sistemas monolíticos
Quanto mais forte, melhor, a força "adequada" destruirá o projétil
Quanto mais duro melhor, a dureza "adequada" resiste a rachaduras
Quanto mais grosso melhor
Quanto mais difícil melhor
Uma placa grossa é melhor do que duas placas de camadas finas
Quanto mais inclinação (ângulo de encontro) melhor
Sistemas multimateriais (híbridos)
Mais firme nem sempre é melhor, mas um verniz duro geralmente está presente
Difícil nem sempre é melhor, mas uma base dura geralmente está presente
Mais espesso nem sempre é melhor
Mais difícil nem sempre é melhor
Duas placas finas podem ser melhores do que uma espessa
Mais inclinação nem sempre é melhor
Benefícios adaptativos
Os materiais de blindagem tradicionais mostraram limitações em face de novos desafios de segurança, enquanto materiais avançados, incluindo compostos e nanomateriais, demonstraram vantagens significativas em relação aos sistemas mais antigos, aumentando a capacidade de sobrevivência do soldado mesmo em condições extremas.
As deficiências dos sistemas de defesa existentes podem ser, talvez, um dos legados da Guerra Fria. As doutrinas militares da época não se concentravam em operações militares em áreas construídas (termo em inglês MOBA - Operações de mobilidade para áreas construídas) ou em operações militares em condições urbanas (termo em inglês MOUT - Operações militares em terreno urbano). Da mesma forma, as doutrinas que surgiram após a Guerra do Golfo foram baseadas em recursos de alta tecnologia e alta precisão implantáveis em cenários de choque e pavor com um período de tempo limitado. Isso, é claro, não aconteceu no Iraque, onde sistemas e táticas ofensivas de alta tecnologia foram de importância primordial nos estágios iniciais do conflito, e a necessidade de manter o ritmo operacional por um longo período tornou-se crítica.
Os SZBs oferecem vantagens para as forças envolvidas em operações de longo prazo no teatro ou em nível regional, incluindo aquelas que ocorrem no contexto de campanhas MOUT. Muitos desses benefícios, por exemplo, na proteção de armas e objetos de valor na presença de alto risco, são óbvios, outros são menos óbvios. Isso pode incluir questões de segurança ambiental e ergonômica e o endurecimento, vedação e proteção de eletrônicos de combate e outras infraestruturas de informações críticas contra impactos assimétricos potencialmente prejudiciais. No entanto, SZB como um conjunto de tecnologias também terá um significado mais amplo do que mesmo aqueles que abrangem todo o campo da tecnologia de defesa. Isso se deve ao fato de que a blindagem estrutural é um setor de tecnologia comum para todos os ramos das forças armadas, o que afeta outras aplicações de defesa e categorias de equipamentos militares, tarefas e aplicações de segurança nacional.
O acima pode ser expandido. O SZB deve ser incluído nos requisitos para a proteção de instalações nucleares e estratégicas (devido à sua adequação para sistemas estacionários, semi e totalmente móveis em todas as condições de combate), os setores militar e civil em áreas construídas de não combatentes (porque os edifícios se beneficiarão de medidas de segurança e novos métodos de construção que aumentam a resiliência ao terrorismo e desastres naturais, como furacões e terremotos), modernização e iniciativas para transformar tropas, combater eletrônicos e processamento de dados (devido à sua capacidade de aumentar a proteção da infraestrutura eletrônica) e veículos de combate (devido à sua capacidade de criar proteção balística confiável para o pessoal móvel).
Estrutura de um painel sanduíche típico de armadura transparente
A estrutura de vidro usada pela maioria dos fabricantes de vidros à prova de balas: primeiro o vidro como camada externa, várias camadas de vidro e polivinilbutiral no meio, depois poliuretano e finalmente policarbonato. A vantagem deste método reside na capacidade do policarbonato de se expandir e "pegar" os detritos formados pelas superfícies de vidro mais duras. Essa expansão é possível em mais de duas polegadas.
Os NWBs também estão alinhados com as iniciativas de reforma orçamentária. Isso ocorre porque algumas aplicações nesta área de tecnologia permitem a modernização e renovação de instalações e sistemas existentes a baixo custo e a criação de uma infraestrutura totalmente nova, que por sua vez permite os benefícios de um orçamento estável para outros componentes dos programas de modernização globais e iniciativas. Por exemplo, o orçamento de 2010 do Departamento de Defesa dos Estados Unidos alocou US $ 1,4 bilhão para programas de desenvolvimento militar, US $ 15,2 bilhões para iniciativas de proteção de tropas (a maior solicitação individual após gastos com inteligência militar) e US $ 1,5 bilhão para o combate a IEDs (dispositivos explosivos improvisados). Os SPBs podem melhorar a eficiência de custos nesses setores de defesa. Consequentemente, é uma tecnologia com pagamentos potencialmente elevados para o desenvolvimento de programas de segurança nacional e internacional e de combate ao terrorismo, como embaixadas e outros projetos de engenharia de longo prazo, para proteger VIPs e proteger o pessoal envolvido em situações críticas.
Outras vantagens de adotar SZBs e integrá-los ao desenvolvimento de programas militares incluem o fato de que os próprios materiais e os métodos avançados de sua produção e subsequente processamento e refinamento compartilham uma plataforma básica comum para o desenvolvimento no campo de materiais exóticos e avançados, incluindo nanomateriais. Eles podem ser incorporados ao SZB para fornecer recursos adicionais, como uma matriz de sensor incorporada e biometria, que se tornam parte do próprio sistema de proteção. Uma série de iniciativas globais estão em andamento para desenvolver proteção estrutural, fabricar e projetar e usar SSS, que usa seu conjunto exclusivo de características para uso em uma variedade de aplicações.
Componentes piezoelétricos da Ceramtec
Nos Estados Unidos, os materiais para SZB e processos relacionados são desenvolvidos nos centros e serviços do Departamento de Defesa e na indústria do setor privado. Entre os mais importantes centros de P&D em andamento, vale destacar o laboratório de pesquisa militar ARL, cujo departamento de pesquisa de armas e materiais está engajado em iniciativas de proteção em programas para um promissor caminhão, sistema de armas e futuro veículo. O Centro de Materiais Compósitos da Universidade de Delaware também está conduzindo pesquisas financiadas pelo DOD sobre materiais de blindagem avançada, e outros centros de desenvolvimento SZB serão destacados.
Nanomateriais avançados
A proteção estrutural pode ser feita a partir de uma variedade de materiais, usando uma ampla gama de técnicas avançadas de design, fabricação e moldagem. O ritmo de desenvolvimento de materiais é um dos mais rápidos em tecnologia de defesa e ciência aplicada, impulsionado por desafios estratégicos. Isso se aplica à descoberta de novos materiais, bem como à melhoria contínua do uso de produtos existentes com valor de defesa que são adequados para o desenvolvimento transformacional na defesa de suas forças.
Os nanomateriais foram amplamente utilizados em programas de desenvolvimento neste setor de aplicação, e muitos processos de fabricação revolucionários estão em desenvolvimento ou foram para a produção industrial. Na vanguarda do desenvolvimento de materiais avançados está o grafeno, descoberto pela primeira vez em 2004, um homólogo do grafite cujas características incomuns o tornam promissor para uma série de aplicações, incluindo o uso potencial de proteção estrutural. O grafeno é uma folha de grafite com apenas um átomo de espessura, o que a torna o material mais fino descoberto até hoje. Por ser cerca de duzentas vezes mais resistente que o aço, o grafeno também é um dos materiais mais duráveis já criados em laboratório. O grafeno também possui propriedades incomuns de condutividade elétrica, o que anuncia aplicações revolucionárias em microprocessadores semicondutores. Isso torna o grafeno um material com grande potencial em várias áreas de tecnologia importantes. No entanto, embora tudo isso seja promissor, o uso do grafeno para o desenvolvimento de programas militares ainda permanece no futuro devido à falta de pesquisas aplicadas sobre esse material tão novo, às dificuldades de produzir em quantidades industriais e manter alta lucratividade.(Para "experimentos avançados com material bidimensional - grafeno" A. K. Geim e K. S. Novoselov receberam o Prêmio Nobel de Física em 2010).
O M2 / M3 BRADLEY BMP usa armadura de liga de alumínio 7039-T64 (metade superior) e 5083-H131 (metade inferior). No entanto, a experiência de combate no Iraque levou a uma maior proteção devido a uma camada adicional de armadura feita de aço multicamadas mais elementos de armadura passiva (composicional) e reativa, que vemos na foto.
No entanto, os nanotubos de carbono (CNTs) são muito mais conhecidos no campo de iniciativas de pesquisa e desenvolvimento e já encontraram inúmeras aplicações práticas não apenas no campo militar, mas também no campo da segurança nacional e aplicação da lei. Os materiais de armadura avançada de nanotubos de carbono longos podem ser feitos em uma variedade de formas e estruturas, incluindo folhas, fibras, placas e formas moldadas. Os materiais finais "nano-melhorados" são leves, mas extremamente duráveis, e suas propriedades eletrotérmicas podem ser alteradas durante o processo de fabricação. Ao fabricar estruturas compostas, a blindagem baseada em CNT fornece uma solução flexível e leve que fornece proteção superior contra ataques balísticos em veículos e outras infraestruturas de combate fixas ou móveis. Sob o contrato existente com o laboratório Natick Labs, Nanocomp Technologies desenvolveu painéis compostos baseados em CNT com apenas alguns milímetros de espessura para proteção pessoal do pessoal, eles param uma bala de 9 mm de perto.
Danos ao perfurar um material composto
Materiais compostos
Um pouco semelhantes às ligas metálicas, os materiais compósitos diferem essencialmente porque são insolúveis uns nos outros e podem ser formados a partir dos materiais constituintes de forma diferente dos elementos ou da mistura de fases metálicas. No entanto, como as ligas, os compósitos podem ser formados a partir de dois ou mais componentes, que podem variar significativamente em forma ou estrutura. Os materiais compostos podem ser feitos de acordo com uma ampla variedade de processos. Isso inclui novas técnicas de ligação, como laminação, sanduíche, sinterização, moldagem por injeção de partículas, tecelagem de fibras e técnicas de nanofabricação, como microcompressão. Quando fabricados como sistemas de proteção balística, eles são classificados como blindagem estrutural composta (CSA) e formam uma série de novos materiais, como laminados metálicos intermetálicos (MIL) e compostos de matriz cerâmica (CMC).
Compósitos balísticos são normalmente fabricados como estruturas em favo de mel e laminados de compósitos de paredes espessas, camadas de borracha e cerâmica que são combinados para fornecer um equilíbrio ideal de estrutura e desempenho balístico com peso mínimo. Entre esses laminados estão compostos de blindagem opacos, translúcidos e transparentes que são usados como substitutos de vidros à prova de explosão para veículos. Os compostos de fibra de vidro epóxi e de fibra de vidro fornecem excelente proteção para veículos em áreas de combate onde o risco de ataques IED é muito alto. A espuma de alumínio com células fechadas CCAF (Closed-Cell Aluminum Foam) tem baixo peso aliado a alta resistência, rigidez, absorve bem a energia, suas características de fabricação podem ser diferentes devido à estrutura da microestrutura que as forma. Quando balístico, CCAF exibe deformação não linear significativa e atenuação da onda de tensão. Painéis de blindagem compostos contendo CCAF podem suportar o impacto de cápsulas de fragmentação de 20 mm, de acordo com informações fornecidas pelo laboratório americano ARL.
Os compostos balísticos nesta categoria são adequados para proteção contra explosão de veículos, como blindagem balística para veículos MRAP implantados em ambientes de combate urbano. Eles também podem ser usados em outras áreas, como barris de canhão. Muitas vezes são feitos na forma de placas de cobertura ou painéis, que são instalados dentro e fora de máquinas protegidas como placas de piso, protetores contra estilhaços e revestimentos. Os compostos cerâmicos podem ser feitos na forma de armadura estrutural com boas características anti-explosão e anti-fragmentação (muitos fragmentos secundários e detritos). Isso torna os compostos de cerâmica adequados para aplicações de blindagem estrutural, especialmente para MRAP e outros veículos de combate de pequeno e médio porte, cujo design deve ser um compromisso devido às restrições de peso devido ao fato de que blindagem pesada tem um efeito negativo na mobilidade do veículo. No entanto, veículos maiores, incluindo caminhões táticos e veículos blindados (como o ônibus blindado Rhino Runner), são os melhores candidatos para integração com soluções de blindagem de metal padrão.
Quando incorporados em compostos avançados de nanomateriais, os nanocompósitos resultantes podem fornecer níveis adicionais de desempenho ou proteção sobre materiais não reforçados, ou os mesmos níveis enquanto diminuem a massa. Polímeros e monômeros, incluindo polímeros plásticos, também podem ser fabricados para uso como materiais compostos avançados para aplicações de proteção estrutural. Uma característica dos nanopolímeros implantados com nanopartículas - que o comprimento de onda é menor que o comprimento de onda da luz visível (cerca de 400 nanômetros) - sugere que os materiais acabados podem ser transparentes. Vários tipos de tais materiais estratégicos polimerizados foram fabricados com características semelhantes. Obviamente, essas propriedades são estrategicamente valiosas ao modificar ou substituir o vidro tradicional à prova de balas em veículos de combate e segurança.
SmartArmour é um sistema de reserva multifuncional e multicamadas fabricado pela SmartNano Materials of Piano, pode ser fornecido transparente ou opaco de acordo com as especificações do usuário final, pode suportar balas perfurantes, onda de explosão, fragmentos de projéteis e detonação em IEDs. No entanto, o vidro metálico de zircônio e berílio Vitreloy também é fabricado com propriedades semelhantes pela Amorphous Technologies International. O RDECOM R&D Center da ARL desenvolveu uma armadura líquida para proteção balística baseada em um fluido de espessamento de cisalhamento de nanopartículas de sílica sólidas suspensas em polietilenoglicol; foi testado com sucesso em armadura com Kevlar.
O processamento de dispositivos é a saturação de materiais de armadura estrutural com nanoestruturas que podem combinar processadores semicondutores de alto desempenho em elementos de armadura. Esses "materiais inteligentes" podem ser construídos em paredes blindadas, um exemplo de uso é o piezoelétrico. São materiais naturais que emitem impulsos elétricos quando sacudidos, deformados ou comprimidos. Os piezoelétricos, antes usados comercialmente em agulhas de mesa giratória, podem ser incorporados em estruturas de blindagem, por exemplo, painéis, elementos modulares e instalados em paredes de suporte na forma de sensores térmicos, de vibração e de choque.
Em um projeto financiado pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos e realizado pelo laboratório de Berkeley na Universidade da Califórnia, estão sendo desenvolvidos materiais piezoelétricos de última geração baseados em materiais piezoelétricos com estrutura de cristal de perovskita. No entanto, a Accellent Technologies, uma empresa de defesa com sede em Minneapolis especializada em monitoramento estrutural, desenvolveu um conjunto de hardware e software chamado SMART Layer, que combina sensores em componentes estruturais, como painéis e paredes. O sistema da empresa usa multisensores embutidos que usam sensores térmicos, de tração e de fibra óptica baseados em microprocessador para detectar mudanças na integridade das estruturas observadas usando um método de varredura ativo proprietário. Diaform Armor Solutions, uma divisão da Ceradyne Inc., criou soluções de blindagem estrutural leve usando compostos termoplásticos para fabricar rapidamente formas estruturais tridimensionais que podem formar elementos modulares de conjuntos estruturais reforçados.
Módulo de segurança Protech à prova de balas
IBD Deisenroth Advanced Multi-Layer Armor Concept
Os elementos de design modular que atendem aos padrões da matriz de armadura balística (BAM) também são amplamente utilizados em novos designs, adições e modificações em estruturas existentes, onde as características mais importantes são o aumento da segurança e resistência a ataques balísticos. A especificação BAM, patenteada pela Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, descreve elementos estruturais blindados multicamadas, como paredes, tetos e pisos, compostos por camadas de folhas duras de fibra de aramida e aço ferramenta endurecido (por exemplo, Thermasteel, fabricado pela Thermasteel Corporation), ou malha de aço endurecido. As especificações BAM incluem BAM-1, BAM-1A e BAM-8; cada um descreve níveis crescentes de proteção estrutural. A Zagros Construction desenvolveu seu sistema de parede, ThermalBlast, que, segundo a empresa, é altamente resistente a ataques balísticos e incursões de força. Ele usa o sistema BAM-8 patenteado que consiste em uma parede interna protetora leve e à prova de balas (ou matriz interna BAM), parcialmente composta de Kevlar balístico, que também pode ser incorporado em tetos e pisos e outros painéis ThermaSteel. A empresa recomenda seu sistema ThermalBlast para embaixadas, governos e correios, instalações militares, depósitos de munição e outras instalações críticas. A US Bullet-proofing fabrica sua linha de painéis de aço à prova de balas como uma solução única de folha balística, que a empresa avalia para atender ao NIJ Armor Nível IV.
Os materiais SZB também são usados em alguns sistemas ofensivos, como os revestimentos de silos de mísseis e tubos de lançamento e contêineres transportados em lançadores antimísseis móveis, que exigem boas características de abrasão térmica e resistência cinética ao choque. O sistema HyperShield, desenvolvido pela empresa americana V-System Composites, que usa placas de blindagem integradas e estruturas compostas avançadas, é uma solução de reserva à prova de bala barata e leve e possui nível de proteção NIJ Nível III para defesa contra mísseis, que também inclui veículos de transporte e requisitos balísticos para aeronaves. Uma ogiva nuclear enterrada, como a americana B-61, também pode usar materiais de blindagem estrutural, enquanto as munições nucleares destinadas à detonação terrestre no chamado "bombardeio de tapete", como a bomba americana B-53, também exigirão blindagem do corpo da munição. de cargas de choque.
A Frontier Performance Polymers, com o apoio do Army Center Natick, desenvolveu com sucesso uma tecnologia revolucionária de polímeros e um método de fabricação inovador para armaduras leves e transparentes para proteger os olhos e o rosto. Este material com peso base de 0,16 kg / cm2 tem as mesmas características balísticas dos materiais aramida / fenólicos usados em capacetes militares, mas custa 10 vezes menos
Materiais tradicionais
No entanto, os materiais tradicionais usados na produção de estruturas de proteção, como aço sem liga e concreto armado, não são de forma alguma materiais do passado. As ligas metálicas, em particular, continuam sendo os materiais preferidos devido às suas propriedades de blindagem comprovadas e às instalações de fabricação existentes para suas aplicações de produção e defesa. Essas soluções blindadas chamadas de “tenazes” não se aplicam apenas a aços balísticos e ligas estratégicas, mas também a materiais compósitos avançados com boas propriedades balísticas. Isso também se aplica a tipos de armadura feita de ou reforçada com fibra ou malha bem tecida. Por ser um material blindado estrutural, o concreto possui as características desejadas e continua sendo amplamente utilizado, mas com baixo custo de fabricação.
O Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA LAV 8x8 está recebendo elementos de blindagem compostos adicionais sobre seu casco de liga de alumínio como parte de um programa de modernização em andamento.
O material blindado da AMAP-S IBD Deisenroth tem uma função de suporte importante na redução da assinatura térmica do veículo
O EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) do Corpo de Fuzileiros Navais é o primeiro veículo de combate blindado, que utilizou a blindagem 2518-787, uma liga de alumínio, cobre, manganês. Embora esta liga seja tenaz e tenha boas propriedades balísticas, ela tem baixa tenacidade balística em soldas de topo convencionais. Isso forçou o fabricante a excluir soldas de topo e soldas de filete principais da estrutura para aumentar a resistência ao impacto, a placa à placa agora está mecanicamente fixada. No final, muitos problemas com este programa levaram ao encerramento deste projeto promissor.
As ligas são alguns dos materiais mais resistentes com os quais a armadura estrutural pode ser feita. As ligas são uma combinação de dois ou mais elementos químicos - metais (ou elementos metálicos e não metálicos), geralmente "fundidos" ou dissolvidos uns nos outros durante o processo de fusão. O resultado é um material com melhor desempenho do que cada componente individualmente. Titânio e ligas de titânio são elementos de blindagem estrutural comuns. Seu uso inclui placas "traumáticas" em sistemas de reserva pessoal, que fornecem um alto grau de proteção para áreas altamente vulneráveis do corpo. A liga de berílio-alumínio também demonstrou ser bem-sucedida em muitos casos. A resistência e rigidez específicas desta liga superam as das ligas convencionais de titânio, resultando em menor peso estrutural e melhor desempenho. Aços blindados também são materiais estratégicos adequados para blindagem estrutural.
Várias das chamadas "superligas" ou "ligas de alto desempenho" também foram produzidas comercialmente sob as marcas. Entre eles está a liga Hastelloy de alta resistência, cujo principal componente é um metal de transição - o níquel; Kovar, uma liga de cobalto-níquel valorizada por seu excelente coeficiente de expansão térmica; Monel liga de níquel-cobre-ferro; e liga de níquel-cromo Inconel.
O endurecimento a laser é um dos processos de processamento que melhora as características funcionais de metais básicos e ligas. Existem outros tipos de melhorias de propriedade, incluindo microcompressão, um processo de processamento que usa uma técnica de feixe de íons focado para saturar materiais avançados com subestruturas para maior resistência e durabilidade. A modelagem superplástica também é usada, resultando em produtos de metal e cerâmica com resistência à tração extremamente alta.
O laboratório NETL (Laboratório de Tecnologia de Energia Nacional) do Departamento de Energia dos EUA recebeu uma atribuição do Comando de Tanques-Automotivos e Armamentos (TACOM) e do Laboratório de Pesquisa Militar ARL para realizar um programa para desenvolver uma placa de blindagem de aço fundido para veículos militares americanos, incluindo o BRADLEY BMP. Nele, a NETL-TACOM-Lanoxide Corp e a DARPA desenvolveram em conjunto uma escotilha fundida, e um efeito colateral do programa foi o recebimento de patch armor. Mais tarde, no âmbito do programa, uma placa de armadura de titânio (usando a liga de aviação Ti-6Al-4V) foi desenvolvida para o incubatório M-1A1 ABRAMS MBT em colaboração com a TACOM e o contratante principal General Dynamics. Mais recentemente, a NETL desenvolveu uma armadura AFV de alta resistência usando ligas de pó de titânio sinterizado para aumentar a resistência do material final. Os materiais de blindagem feitos de infiltração de silício (SiSiC) e carboneto de silício sinterizado (SSiC) são produtos da CeramTec da América do Norte de New Jersey, a divisão americana da empresa alemã CeramTec AG. Esses materiais demonstram boa estabilidade química térmica e alta resistência a tensões tribológicas (tribologia é uma disciplina científica que estuda o atrito e o desgaste de componentes e mecanismos de máquinas na presença de lubrificantes).
A AT&F Advanced Metals of Orville, sediada em Ohio, é uma empresa privada especializada na fabricação e processamento de metais duráveis e ligas, incluindo titânio, zircônio, nióbio, ligas de níquel e aço inoxidável duplex, atendendo a clientes civis e de defesa. Ainda mais específica é a divisão Steel Solutions and Nuclear desta empresa. Ela também fabrica materiais para SZB com base em aço de baixa liga de alta resistência, aço carbono e ligas de aço. A empresa também lida com blindagem estrutural de instalações nucleares, incluindo internos de reatores e contêineres para resíduos nucleares.
Outros programas
Outros programas SZB estão sendo conduzidos em todo o espectro de forças desdobradas e em uma infinidade de operações militares globais. Suas demandas e desafios imediatos estão diretamente relacionados à proteção atual e futura de suas forças de comunicação, já que essas áreas de aplicação incluem a proteção balística de veículos, o trabalho de modernização do soldado como sistema e a contribuição para a sobrevivência da infraestrutura militar contra as várias ameaças assimétricas. comumente encontrados em operações regionais de manutenção da paz.
A blindagem avançada de veículos, instalações militares e governamentais e locais de pessoal militar nas linhas de frente e na retaguarda só se beneficiarão da disponibilidade de recursos implantados. Enquanto muitas aplicações são melhorias e atualizações para capacidades e sistemas existentes como tais, como novos tipos de blindagem adicional para veículos de combate para proteção contra IEDs, outros são sistemas inovadores e de geração futura.
A empresa alemã IBD Deisenroth Engineering AG fabrica o AMAP High-tech Survivability Enhancement System. É uma gama de soluções de blindagem estrutural que usa vários métodos de fabricação e materiais avançados, incluindo ligas e compostos de alta resistência. Entre eles está o AMAP-IED, que combina blindagem cerâmica e tecnologia de revestimento anti-fragmentação e que pode ser fornecido como elementos modulares e que visa aumentar a proteção dos veículos militares. O IBD chama o AMAP-IED de sistema de proteção de última geração e o classifica como proteção contra fragmentos de projéteis de artilharia de até 155 mm de calibre, bem como minas de beira de estrada e IEDs. AMAP-T é uma armadura transparente feita de vidro cerâmico, que a empresa descreve como tendo transparência superior e durabilidade extrema, atendendo aos Níveis STANAG 1 a 4.
A proteção do teto do veículo é fornecida por AMAP-R e AMAP-ADS, que são materiais otimizados para armas, o primeiro feito de materiais compósitos ultraleves adequados para blindagem do teto de veículos. A solução de blindagem mais interessante é o AMAP-S. Otimizado para proteção balística e gerenciamento de assinaturas, reduz a assinatura de veículos militares quando escaneados por sensores de reconhecimento nos espectros visível, infravermelho, radar e acústico. Esses materiais podem ser utilizados como complemento aos corpos de máquinas existentes, ou seja, podem ser instalados em novos modelos ou em máquinas já em serviço.
Amostras de fitas sensoras de camada SMART Accellent
A divisão BAE da empresa americana ProTech oferece uma gama de soluções de blindagem estrutural que inclui vários tipos de cercas à prova de balas e posições de combate blindadas, incluindo cabines blindadas e torres de guarda, cercas de segurança móveis e sistemas de proteção montados em veículos para soldados do tipo torre. As soluções estacionárias para blindagem estrutural desta empresa são representadas por uma série de posições de combate blindadas pré-fabricadas AFPS (posições de combate blindadas), que são capazes de proteger contra balas de calibre 9 mm - 12,7 mm. Outras soluções AFPS da ProTech incluem estruturas blindadas transportáveis otimizadas para perímetro e segurança de pontos de controle, proteção de ativos vitais, segurança de guaritas e pontos de controle de fronteira.
A ProTech também fabrica sistemas modulares que podem ser projetados de acordo com as especificações do usuário final. Sistemas semelhantes, baseados em contêineres blindados transportáveis fabricados pela EADS, foram desenvolvidos em cooperação com a KMW sob um contrato com a Agência Federal de Aquisições de Defesa da Alemanha. Um sistema de contêineres blindados chamado TransProtec, que pode acomodar 18 pessoas, incluindo equipamentos, é otimizado para proteger as forças terrestres de ataques IED, fogo de atirador furtivo, estilhaços, minas e armas de destruição em massa e está atualmente em serviço com os exércitos dinamarquês e alemão, em neste último o sistema é denominado MuConPers (container universal para transporte de pessoas).
A Plasan North America, uma divisão da Plasan Sasa de Israel, também desenvolveu soluções de blindagem estrutural sob um contrato multimilionário com o Departamento de Defesa dos EUA para a proteção de novos veículos MRAP. De acordo com o contrato, a Plasan é a principal contratada no programa de produção conjunta com a BAE Systems como uma subcontratada para o fornecimento de sistemas de reserva para máquinas Oshkosh M-ATV, a maioria das quais funcionam no Afeganistão sob um contrato com o comando da TACOM da American Exército. A Plasan é líder mundial no projeto de sistemas de blindagem complementares e sistemas de proteção contra explosão para a proteção de veículos táticos nas áreas militares e civis.
Os sistemas avançados de proteção de soldados se enquadram no domínio das aplicações de proteção estrutural e incluem exoesqueletos de combate acionados mecanicamente. Eles prometem ter um impacto significativo nas operações de combate terrestre se tais sistemas atingirem todo o seu potencial. Várias iniciativas importantes do DOD e do programa de desenvolvimento de tecnologia do setor privado estão atualmente abertas nos Estados Unidos. Um desses programas é executado pelo Centro de Pesquisa Natick Labs do Exército dos EUA para o Desenvolvimento de Soldados de acordo com o Future Warrior Concept, que fornece um sistema totalmente integrado para o soldado, que inclui seis subsistemas principais. O NSRDEC (ISN do MIT - Soldier Nanotechnologies) e o Soldier System Integration Lab (SSIL) também estão trabalhando nesses programas. O objetivo final do SSIL é desenvolver o que o SSIL chama de um traje de combate do século 21. Que combina recursos de alta tecnologia com baixo peso.
O Laboratório de Robótica e Engenharia Humana de Berkeley (BLEEX) desenvolveu um protótipo de exoesqueleto autopropelido, que consiste em duas pernas antropomórficas motorizadas, um sistema de propulsão e uma estrutura tipo mochila com várias cargas. O exoesqueleto permite que o usuário - ou "piloto" - carregue cargas extremamente pesadas, ao mesmo tempo em que facilita a caminhada e a corrida para cima e para baixo em declives em toda a extensão do percurso normal, sem o uso de força física por parte do operador.
A iniciativa Raytheon Sarcos está em andamento na fábrica da Raytheon em Salt Lake City. Representa um trabalho mais ambicioso para desenvolver o exoesqueleto de um soldado, que Raytheon afirma ser essencialmente um robô vestível que aumenta a força, resistência e mobilidade do usuário. O exoesqueleto XOS, que remonta ao sistema experimental original desenvolvido pela Sarcos, atualmente permite ao piloto levantar cargas de até 200 libras e realizar tarefas de alto esforço como subir escadas e inclinações sem fadiga, mas agora é acionado hidraulicamente. uma fonte externa estacionária de energia para si mesma. Também está sendo apresentado o programa de exoesqueleto HULC da Lockheed Martin, que também é projetado para transportar 200 libras de cargas a qualquer momento e em qualquer terreno, e é projetado para ser totalmente hidráulico e não requer uma fonte de energia externa. O sistema HULC inclui um microprocessador integrado conectado às interfaces do sensor, o que permite que o exoesqueleto detecte a intenção do piloto e se mova em conjunto com ela. O sistema HULC é altamente modular, permitindo a substituição de campo rápida e eficiente dos componentes principais e é eficiente em termos de energia no projeto para permitir a operação da bateria durante missões estendidas. No entanto, o HULC, assim como o exoesqueleto de BLEEX, é concebido mais como um sistema de transporte de cargas, ao invés de substituir as capacidades físicas naturais de um soldado. Atualmente desenvolvendo o HAL (Hybrid Assistive Limb) pela empresa japonesa Cyberdyne de Ibaraki, é um sistema poderoso projetado para aumentar a força física de uma pessoa de duas a 10 vezes. Apesar do surgimento de "Homem de Ferro", sua adaptabilidade a futuras tarefas militares permanece em dúvida.
Ações futuras
Em resumo, uma tarefa importante para o SZB pode ser amplamente definida como a redução da vulnerabilidade a ações hostis, especialmente ataques balísticos, para os quais muitos, senão todos os materiais tradicionais atualmente não fornecem níveis adequados de proteção de tropas.
O combate geralmente ensina aos comandantes lições duras que pareciam óbvias no passado. Uma das lições mais difíceis do combate hoje é a inadequação da proteção blindada para ameaças improvisadas, que incluem ataques suicidas com carros contra alvos militares e civis e ataques com IEDs contra transporte e pessoal de teatro. Velhos hábitos, especialmente hábitos militares, morrem de maneira especialmente difícil. Mas, historicamente, esses hábitos tendem a desaparecer sob a pressão do combate, como cavalaria francesa contra arcos ingleses durante a Guerra dos Cem Anos, ou a inadequação dos veículos blindados iraquianos de estilo soviético para ataques de munições guiadas de precisão e MBTs mais avançados durante o Golfo Guerra.
Responder aos desafios com rapidez e contra-medidas adequadas é a chave para o sucesso militar e a estabilidade da segurança. Portanto, se eles forem levados a sério quando se trata de proteção de tropas e são uma questão importante de defesa nesta era transformacional de reestruturação de poder, então a proteção estrutural e o SZB usando essa tecnologia devem se tornar uma prioridade de aquisição de defesa e P&D para todos os líderes militares. As ameaças assimétricas de hoje à infraestrutura militar e civil, bem como o combate assimétrico em operações de combate regionais, afetam o desenvolvimento da política de defesa e o projeto e aquisição de sistemas em todo o mundo. É assim que deve ser no futuro previsível.
Esses sistemas militares blindados eram vistos principalmente como complementos de outras soluções prioritárias, e não como parte integrante de muitos e da maioria dos sistemas de combate. Mas tudo está mudando. Os sistemas de proteção e blindagem representam um grande potencial e aumentam as capacidades nas operações do século XXI. Seu uso se expandirá e se tornará o padrão para muitos, senão para a maioria, dos sistemas de defesa em todos os níveis.
