Los AFV modernos, como el ASV M1117 en la foto, generalmente están protegidos por una armadura estructural principal hecha de acero y aluminio más componentes de protección adicionales hechos de varias aleaciones, cerámicas, compuestos o una combinación de estos.
Para Estados Unidos y sus socios estratégicos, es clara la necesidad de mejorar las capacidades de defensa y blindaje para cumplir con los compromisos tácticos actuales y anticipados. La misión multinacional liderada por Estados Unidos en Afganistán, que todavía se esfuerza por lograr su conclusión lógica, se beneficiará de las lecciones aprendidas en Irak con respecto a las misiones y los requisitos de protección de sus tropas y la elaboración de estrategias para nuevas iniciativas para desarrollar sistemas de defensa
El Sistema de Defensa y Reserva (SPB) (otro término para Defensa Estructural) es una herramienta estratégica porque tiene un efecto notable en los sistemas y recursos críticos y también tiene un impacto directo en el luchador. Esto se aplica principalmente a entornos operativos asimétricos en los que las amenazas a las posiciones fijas y la seguridad del perímetro, así como a las tropas desmontadas y los vehículos de patrulla, son particularmente graves. Si bien estos enfrentamientos evolucionan rápidamente, la presencia de sistemas de alerta electrónicos, combinada con soluciones defensivas efectivas, a menudo puede dar a los militares una ventaja decisiva, permitiéndoles sobrevivir, contraatacar y dominar. Por el contrario, la ausencia de una infraestructura adecuada o eficaz para defender sus fuerzas puede dejar tanto a los combatientes como a los no combatientes vulnerables a las tácticas de emboscada, y esta es una de las lecciones clave, aunque aleccionadoras, de las operaciones modernas en los escenarios de guerra regionales.
Aspectos clave
El blindaje estructural se refiere a aquellos tipos de materiales estratégicos que son resistentes a ataques balísticos y que pueden integrarse en sistemas de transporte estacionarios, transportables o móviles y soluciones de protección balística personal. En la producción de SZB se pueden utilizar materiales tradicionales como el acero y el aluminio o el hormigón armado, así como materiales avanzados como los nanomateriales y los compuestos cerámicos. Algunos ejemplos de aplicaciones de blindaje estructural incluyen la fabricación de estructuras permanentes y temporales como torres de vigilancia, camionetas de seguridad o de tropas, sistemas de protección de vehículos y protección personal de combatientes. Estos últimos pueden incluir escudos portátiles o sistemas de protección de puntos de control y posiciones de combate blindadas transportables.
Tres intentos de crear un concepto de exoesqueleto: proyectos BLEEX, Raytheon SARCOS y Lockheed Martin HULC
En consecuencia, los sistemas de protección y reserva (SPB) pueden ser de gran ayuda para aumentar la capacidad de supervivencia táctica y estratégica en el combate y otros entornos de alto riesgo. Son un factor clave en los programas para proteger sus fuerzas. También son la base para contrarrestar muchos tipos de ataques asimétricos, como minas en las carreteras y juegos de rol durante misiones en entornos urbanos y operaciones de contrainsurgencia. Dado que se pueden crear a partir de compuestos ligeros y otros materiales avanzados y exóticos, también pueden ser útiles en el área de gestión de firmas para infraestructuras protegidas, como cubrir vehículos con más materiales de enmascaramiento de radares terrestres. De hecho, podemos decir que las aplicaciones de SZB son muy diversas, al igual que los materiales con los que se pueden fabricar.
Algunos de los materiales a partir de los cuales se forman los SZB se pueden clasificar como materiales exóticos y nuevos, es decir, aquellos que tienen nuevas propiedades además de las capacidades de los materiales tradicionales. Por ejemplo, los nanomateriales, incluidos los nanotubos y las nanofibras, así como los materiales compuestos avanzados, pueden mejorar el rendimiento de la armadura. Las estructuras en áreas sospechosas de no combate, que anteriormente se consideraba que tenían un bajo grado de defensa para ataques de combate, ahora se incluyen en los planes de implementación del SZB. La Ley de Autorización de Defensa Nacional de 2012, por ejemplo, establece mayores estándares de seguridad en proyectos de construcción militar en la construcción, creación y modernización militar de la infraestructura existente en los Estados Unidos y los países de la OTAN. En la construcción del sector privado, los requisitos de SOC para nuevos proyectos de construcción y renovación de edificios existentes también están aumentando debido a consideraciones de seguridad, ergonómicas y ambientales, ya que la protección estructural también tiene la capacidad de reducir el ruido y aumentar el aislamiento térmico. Sin embargo, los requisitos para la protección de los combatientes siguen siendo una de las mayores preocupaciones de los planificadores militares.
El Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos (USACE) es responsable de los programas del gobierno de los Estados Unidos para construir infraestructura de seguridad militar, civil y nacional, tanto a nivel mundial como nacional. Quizás el proyecto más famoso construido por USACE, el Pentágono, es un recordatorio de la importancia de los programas SIS y su relevancia para las operaciones en curso y las misiones de seguridad nacional y protección de tropas. La construcción se completó en 1941, con una pequeña cantidad de metal utilizada debido a la escasez de materias primas estratégicas durante la guerra, el Pentágono se construyó casi en su totalidad con hormigón armado. En la conclusión del estudio de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles sobre la condición del edificio inmediatamente después del 11 de septiembre, se dijo que los elementos del diseño y la construcción originales del Pentágono contribuyeron a su resiliencia durante el ataque del avión de pasajeros, destrucción física limitada y pérdida de vidas. Las características de diseño de integridad, redundancia y absorción de energía se destacaron en el informe del grupo. Dijo que dichos elementos "deberían incluirse en el futuro en los diseños de edificios y otras estructuras en las que se considera muy importante la resistencia a la destrucción progresiva".
Se aplican propiedades y requisitos similares, si no idénticos, a las estructuras gubernamentales fijas y móviles en el país y en el extranjero, grandes y pequeñas, y deben incluir mejoras de seguridad como la resistencia al ataque balístico como elementos estructurales incorporados para proteger contra amenazas anticipadas de manera realista. En consecuencia, los SZB son de importancia clave en toda la gama de esfuerzos militares y civiles y es probable que se conviertan en algo común en el futuro.
Reglas generales para crear protección.
Sistemas monolíticos
Cuanto más fuerte, mejor, la fuerza "adecuada" destruirá el proyectil
Cuanto más duro, mejor, la tenacidad "adecuada" resiste el agrietamiento
Cuanto más grueso mejor
Cuanto más duro mejor
Una placa gruesa es mejor que dos placas de capas delgadas
Cuanto mayor sea la pendiente (ángulo de encuentro), mejor
Sistemas multimaterial (híbridos)
Más firme no siempre es mejor, pero suele haber una capa dura
Lo resistente no siempre es mejor, pero suele haber una base resistente.
Más grueso no siempre es mejor
Más difícil no siempre es mejor
Dos placas delgadas pueden ser mejores que una gruesa
Más pendiente no siempre es mejor
Beneficios adaptativos
Los materiales de armadura tradicionales han mostrado limitaciones frente a los nuevos desafíos de seguridad, mientras que los materiales avanzados, incluidos los compuestos y nanomateriales, han demostrado ventajas significativas sobre los sistemas más antiguos, aumentando la capacidad de supervivencia del soldado incluso en condiciones extremas.
Las deficiencias de los sistemas de defensa existentes podrían ser, quizás, uno de los legados de la Guerra Fría. Las doctrinas militares de esa época no se centraban en operaciones militares en áreas urbanizadas (término inglés MOBA - Mobility Operations For Built-up Areas) u operaciones militares en condiciones urbanas (término inglés MOUT - Military Operations in Urban Terrain). Del mismo modo, las doctrinas que surgieron después de la Guerra del Golfo se basaron en capacidades desplegables de alta tecnología y alta precisión en escenarios de conmoción y asombro con un marco de tiempo limitado. Esto, por supuesto, no sucedió en Irak, donde los sistemas y tácticas ofensivas de alta tecnología fueron de primordial importancia en las primeras etapas del conflicto, y la necesidad de mantener el ritmo operativo durante un largo período de tiempo se volvió crítica.
Los SZB brindan ventajas a las fuerzas involucradas en operaciones a largo plazo a nivel de teatro o regional, incluidas aquellas que ocurren en el contexto de las campañas MOUT. Muchos de estos beneficios, por ejemplo, en la protección de armas y objetos valiosos en presencia de alto riesgo, son obvios, algunos otros son menos obvios. Estos pueden incluir problemas de seguridad ambiental y ergonómica y el endurecimiento, sellado y protección de la electrónica de combate y otra infraestructura de información crítica de impactos asimétricos potencialmente dañinos. Sin embargo, SZB como conjunto de tecnologías también tendrá un significado más amplio que incluso los que se ejecutan en todo el campo de la tecnología de defensa. Esto se debe al hecho de que el blindaje estructural es un sector tecnológico común para todas las ramas del ejército, lo que afecta a otras aplicaciones de defensa y categorías de equipos militares, tareas y aplicaciones de seguridad nacional.
Lo anterior se puede ampliar. El SZB debe incluirse en los requisitos para la protección de instalaciones nucleares y estratégicas (debido a su idoneidad para sistemas estacionarios, semi y completamente móviles en todas las condiciones de combate), los sectores militar y civil en áreas urbanizadas de no combatientes (porque los edificios se beneficiarán de medidas de seguridad y nuevos métodos de construcción que aumentan la resiliencia al terrorismo y desastres naturales como huracanes y terremotos), modernización e iniciativas para transformar tropas, electrónica de combate y procesamiento de datos (debido a su capacidad para mejorar la protección de la infraestructura electrónica) y vehículos de combate (debido a su capacidad para crear una protección balística confiable para el personal móvil).
Estructura de un típico panel sándwich de armadura transparente
La estructura de vidrio utilizada por la mayoría de los fabricantes de vidrio a prueba de balas: primero vidrio como capa exterior, varias capas de vidrio y polivinil butiral en el medio, luego poliuretano y finalmente policarbonato. La ventaja de este método radica en la capacidad del policarbonato de expandirse y "atrapar" los desechos formados por las superficies de vidrio más duras. Esta expansión es posible a más de dos pulgadas.
Los NWB también están alineados con las iniciativas de reforma presupuestaria. Esto se debe a que algunas aplicaciones en esta área tecnológica permiten la modernización y renovación de instalaciones y sistemas existentes a bajo costo y la creación de una infraestructura completamente nueva, lo que a su vez permite los beneficios de un presupuesto estable para otros componentes de los programas generales de modernización. e iniciativas. Por ejemplo, el presupuesto de 2010 del Departamento de Defensa de EE. UU. Asignó 1.400 millones de dólares para programas de desarrollo militar, 15.200 millones de dólares para iniciativas de protección de tropas (la solicitud individual más grande después del gasto en inteligencia militar) y 1.500 millones de dólares para combatir los IED (artefactos explosivos improvisados). Los SPB pueden mejorar la rentabilidad en estos sectores de defensa. En consecuencia, es una tecnología con pagos potencialmente grandes para el desarrollo de programas de seguridad nacional e internacional y la lucha contra el terrorismo, como embajadas y otros proyectos de ingeniería a largo plazo, para proteger a los VIP y proteger al personal involucrado en situaciones críticas.
Otras ventajas de adoptar SZB e integrarlos en el desarrollo de programas militares incluyen el hecho de que los materiales mismos y los métodos avanzados de su producción y posterior procesamiento y refinamiento comparten una plataforma básica común para el desarrollo en el campo de materiales exóticos y avanzados, incluyendo nanomateriales. Pueden integrarse en el SZB para proporcionar capacidades adicionales, como una matriz de sensores integrados y datos biométricos, que a su vez se convierten en parte del propio sistema de protección. Se están llevando a cabo una serie de iniciativas globales para desarrollar protección estructural, fabricar y diseñar y utilizar SSS, que utilizan su conjunto único de características para su uso en una variedad de aplicaciones.
Componentes piezoeléctricos de Ceramtec
En los Estados Unidos, los materiales para SZB y procesos relacionados se desarrollan en los centros y servicios del Departamento de Defensa y la industria del sector privado. Entre los centros más importantes de I + D en curso, cabe destacar el laboratorio de investigación militar ARL, cuyo departamento de investigación de armas y materiales participa en iniciativas de protección en programas para un camión, un sistema de armas y un vehículo del futuro prometedores. El Centro de Materiales Compuestos de la Universidad de Delaware también está llevando a cabo una investigación financiada por el DOD sobre materiales de blindaje avanzados, y se destacarán otros centros de desarrollo de SZB.
Nanomateriales avanzados
La protección estructural se puede hacer a partir de una variedad de materiales utilizando una gama ampliada de técnicas avanzadas de diseño, fabricación y moldeado. El ritmo de desarrollo de materiales es uno de los más rápidos en tecnología de defensa y ciencia aplicada, impulsado por desafíos estratégicos. Esto se aplica al descubrimiento de nuevos materiales, así como a la mejora continua del uso de productos existentes valorados por la defensa que son adecuados para el desarrollo transformacional en la defensa de sus fuerzas.
Los nanomateriales han encontrado un uso generalizado en programas de desarrollo en este sector de aplicaciones, y muchos procesos de fabricación revolucionarios están en desarrollo o han entrado en producción industrial. A la vanguardia del desarrollo de materiales avanzados está el grafeno, descubierto por primera vez en 2004, un homólogo de grafito cuyas características inusuales lo hacen prometedor para una serie de aplicaciones, incluido el uso potencial de protección estructural. El grafeno es una hoja de grafito de solo un átomo de espesor, lo que lo convierte en el material más delgado descubierto hasta la fecha. Debido al hecho de que es aproximadamente doscientas veces más fuerte que el acero, el grafeno es también uno de los materiales más duraderos jamás creados en el laboratorio. El grafeno también tiene propiedades de conductividad eléctrica inusuales, lo que presagia aplicaciones revolucionarias en microprocesadores semiconductores. Esto convierte al grafeno en un material con gran potencial en varias áreas tecnológicas clave. Sin embargo, aunque todo esto es prometedor, el uso del grafeno para el desarrollo de programas militares aún permanece en el futuro debido a la falta de investigación aplicada sobre este material tan novedoso, las dificultades de producir en cantidades industriales manteniendo una alta rentabilidad.(Por "experimentos avanzados con material bidimensional - grafeno", A. K. Geim y K. S. Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física 2010).
El M2 / M3 BRADLEY BMP utiliza una armadura de aleación de aluminio 7039-T64 (mitad superior) y 5083-H131 (mitad inferior). Sin embargo, la experiencia de combate en Irak llevó a una mayor protección debido a una capa adicional de armadura hecha de acero multicapa más elementos de armadura pasiva (compositiva) y reactiva, que vemos en la foto.
Sin embargo, los nanotubos de carbono (CNT) son mucho más conocidos en el campo de las iniciativas de investigación y desarrollo y ya han encontrado numerosas aplicaciones prácticas no solo en el campo militar, sino también en el campo de la seguridad nacional y la aplicación de la ley. Los materiales de armadura avanzados a partir de nanotubos de carbono largos se pueden fabricar en una variedad de formas y estructuras, incluidas láminas, fibras, placas y formas moldeadas. Los materiales "nano-mejorados" finales son livianos pero extremadamente duraderos, y sus propiedades electrotérmicas se pueden cambiar durante el proceso de fabricación. Al fabricar estructuras compuestas, la armadura basada en CNT proporciona una solución flexible y liviana que brinda una protección superior contra ataques balísticos a vehículos y otra infraestructura de combate fija o móvil. Bajo el contrato existente con el laboratorio Natick Labs, Nanocomp Technologies ha desarrollado paneles compuestos basados en CNT de solo unos milímetros de espesor para protección personal del personal, que detienen una bala de 9 mm a corta distancia.
Daño al perforar un material compuesto
Materiales compuestos
Algo similar a las aleaciones metálicas, los materiales compuestos se diferencian esencialmente en que son insolubles entre sí y pueden formarse a partir de los materiales constituyentes de manera diferente a los elementos o la mezcla de fases metálicas. Sin embargo, al igual que las aleaciones, los materiales compuestos se pueden formar a partir de dos o más componentes, que pueden variar significativamente en forma o estructura. Los materiales compuestos se pueden fabricar de acuerdo con una amplia variedad de procesos. Estos incluyen nuevas técnicas de unión como laminación, sándwich, sinterización, moldeo por inyección de partículas, tejido de fibras y técnicas de nanofabricación como la microcompresión. Cuando se fabrican como sistemas de protección balística, se clasifican como armaduras estructurales compuestas (CSA) y forman una serie de materiales nuevos, como laminados intermetálicos metálicos (MIL) y compuestos de matriz cerámica (CMC).
Los compuestos balísticos se fabrican típicamente como estructuras de panal y laminados de compuestos de paredes gruesas, capas de caucho y cerámica que se combinan para proporcionar un equilibrio óptimo de estructura y rendimiento balístico con un peso mínimo. Entre estos laminados se encuentran compuestos de blindaje opacos, translúcidos y transparentes que se utilizan como reemplazo de vidrio a prueba de explosiones para vehículos. Los compuestos de fibra de vidrio epoxi y fibra de vidrio brindan una excelente protección para vehículos en áreas de combate donde el riesgo de ataques con IED es muy alto. La espuma de aluminio de células cerradas CCAF (Closed-Cell Aluminium Foam) tiene un bajo peso combinado con alta resistencia, rigidez, absorbe bien la energía, sus características de fabricación pueden ser diferentes debido a la estructura de la microestructura que las forma. Cuando es balístico, el CCAF muestra una deformación no lineal significativa y una atenuación de la onda de tensión. Los paneles de blindaje compuestos que contienen CCAF pueden resistir el impacto de proyectiles de fragmentación de 20 mm, según la información proporcionada por el laboratorio estadounidense ARL.
Los compuestos balísticos de esta categoría son adecuados para la protección contra explosiones de vehículos, como el blindaje balístico para vehículos MRAP desplegados en entornos de combate urbanos. También se pueden utilizar en otras áreas, como los cañones de los cañones. A menudo se fabrican en forma de placas de cubierta o paneles, que se instalan dentro y fuera de las máquinas protegidas como placas de suelo, protectores contra desconchados y revestimientos. Los compuestos cerámicos se pueden fabricar en forma de armadura estructural con buenas características antiexplosión y antifragmentación (muchos fragmentos secundarios y escombros). Esto hace que los compuestos cerámicos sean muy adecuados para aplicaciones de blindaje estructural, especialmente para MRAP y otros vehículos de combate pequeños y medianos, cuyo diseño debería ser un compromiso dadas las limitaciones de peso debido al hecho de que el blindaje pesado tiene un efecto negativo en la movilidad del vehículo. Sin embargo, los vehículos más grandes, incluidos los camiones tácticos y los vehículos blindados (como el autobús blindado Rhino Runner), son mejores candidatos para la integración con soluciones estándar de blindaje metálico.
Cuando se incorporan en compuestos avanzados de nanomateriales, los nanocompuestos resultantes pueden proporcionar niveles adicionales de rendimiento o protección sobre los materiales no reforzados, o los mismos niveles mientras disminuyen la masa. Los polímeros y monómeros, incluidos los polímeros plásticos, también se pueden fabricar para su uso como materiales compuestos avanzados para aplicaciones de protección estructural. Una característica de los nanopolímeros implantados con nanopartículas, que la longitud de onda es menor que la longitud de onda de la luz visible (aproximadamente 400 nanómetros), sugiere que los materiales terminados pueden ser transparentes. Se han fabricado varios tipos de tales materiales estratégicos polimerizados con características similares. Evidentemente, estas propiedades son estratégicamente valiosas a la hora de modificar o reemplazar los tradicionales cristales antibalas en vehículos de combate y seguridad.
SmartArmour es un sistema de reserva multifuncional y multicapa fabricado por SmartNano Materials of Piano, puede suministrarse transparente u opaco según las especificaciones del usuario final, puede resistir balas perforantes, onda expansiva, fragmentos de proyectiles y detonaciones en IED. Sin embargo, Amorphous Technologies International también fabrica el vidrio metálico Vitreloy de circonio y berilio con propiedades similares. El RDECOM R&D Center de ARL ha desarrollado una armadura líquida para protección balística basada en un fluido espesante de cizallamiento de nanopartículas sólidas de sílice suspendidas en polietilenglicol; ha sido probado con éxito en chalecos antibalas con Kevlar.
El procesamiento de dispositivos es la saturación de materiales de armadura estructural con nanoestructuras que pueden combinar procesadores de semiconductores de alto rendimiento en elementos de armadura. Estos "materiales inteligentes" se pueden construir en paredes blindadas, un ejemplo del uso es piezoeléctrico. Se trata de materiales naturales que emiten impulsos eléctricos al ser agitados, deformados o comprimidos. Los piezoeléctricos, que anteriormente se utilizaban comercialmente en agujas para plataformas giratorias, se pueden incrustar en estructuras de blindaje, por ejemplo, paneles, elementos modulares e instalarse en muros de carga en forma de sensores térmicos, de vibración y de choque.
En un proyecto financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. Y llevado a cabo por el laboratorio de Berkeley de la Universidad de California, se están desarrollando materiales piezoeléctricos de última generación basados en materiales piezoeléctricos con estructura de cristal de perovskita. Sin embargo, Accellent Technologies, una empresa de defensa con sede en Minneapolis que se especializa en monitoreo estructural, ha desarrollado un paquete de hardware y software llamado SMART Layer que combina sensores en componentes estructurales como paneles y paredes. El sistema de la empresa utiliza multisensores integrados que utilizan sensores térmicos, de tracción y de fibra óptica basados en microprocesadores para detectar cambios en la integridad de las estructuras observadas mediante un método de escaneo activo patentado. Diaform Armor Solutions, una división de Ceradyne Inc., ha creado soluciones de armadura estructural liviana utilizando compuestos termoplásticos para fabricar rápidamente formas estructurales tridimensionales que pueden formar elementos modulares de conjuntos estructurales reforzados.
Módulo de seguridad Protech a prueba de balas
IBD Deisenroth Advanced Multi-Layer Armor Concept
Los elementos de diseño modular que cumplen con los estándares de la matriz de blindaje balístico (BAM) también se utilizan ampliamente en nuevos diseños, adiciones y modificaciones a estructuras existentes, donde las características más importantes son una mayor seguridad y resistencia a los ataques balísticos. La especificación BAM, patentada por Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc., describe elementos estructurales blindados de múltiples capas, como paredes, techos y pisos, compuestos por capas de láminas duras de fibra de aramida y acero para herramientas endurecido (por ejemplo, Thermasteel, fabricado por Thermasteel Corporation), o malla de acero endurecido. Las especificaciones de BAM incluyen BAM-1, BAM-1A y BAM-8; cada uno describe niveles crecientes de protección estructural. Zagros Construction ha desarrollado su sistema de muros, ThermalBlast, que según la compañía es altamente resistente a ataques balísticos e incursiones de fuerza. Utiliza el sistema patentado BAM-8 que consiste en una pared interior protectora y liviana a prueba de balas (o Matriz interna BAM), en parte compuesta de Kevlar balístico, que también se puede incorporar en techos y pisos y otros paneles ThermaSteel. La compañía recomienda su sistema ThermalBlast para embajadas, gobiernos y oficinas de correos, instalaciones militares, depósitos de municiones y otras instalaciones críticas. US Bullet-proofing fabrica su gama de paneles de acero a prueba de balas como una solución de lámina balística única, que la empresa evalúa para cumplir con NIJ Armor Level IV.
Los materiales SZB también se utilizan en algunos sistemas ofensivos, como los revestimientos de los silos de misiles y los tubos y contenedores de lanzamiento transportados en lanzadores antimisiles móviles, que requieren buenas características de resistencia a la abrasión térmica y al choque cinético. El sistema HyperShield, desarrollado por la empresa estadounidense V-System Composites, que utiliza placas de blindaje integradas y estructuras compuestas avanzadas, es una solución de reserva a prueba de balas barata y ligera y tiene un nivel de protección NIJ Nivel III para defensa antimisiles, que también incluye vehículos de transporte y requisitos balísticos para aeronaves. Una ojiva nuclear enterrada, como la estadounidense B-61, también puede utilizar materiales de blindaje estructural, mientras que las municiones nucleares destinadas a la detonación en tierra en el llamado "bombardeo de alfombra", como la bomba estadounidense B-53, también requerirán blindaje. del cuerpo de la munición. de cargas de choque.
Frontier Performance Polymers, con el apoyo del Army Center Natick, ha desarrollado con éxito una tecnología de polímeros revolucionaria y un método de fabricación innovador para armaduras ligeras y transparentes para proteger los ojos y la cara. Este material con un peso base de 0,16 kg / cm2 tiene las mismas características balísticas que los materiales de aramida / fenólicos utilizados en los cascos militares, pero cuesta 10 veces menos.
Materiales tradicionales
Sin embargo, los materiales tradicionales utilizados en la producción de estructuras de protección, como el acero sin alear y el hormigón armado, no son en absoluto materiales del pasado. Las aleaciones metálicas en particular siguen siendo los materiales preferidos debido a sus probadas propiedades de blindaje y a las instalaciones de fabricación existentes para sus aplicaciones de producción y defensa. Estas soluciones blindadas denominadas “resistentes” no solo se aplican a aceros balísticos y aleaciones estratégicas, sino también a materiales compuestos avanzados con buenas propiedades balísticas. Esto también se aplica a los tipos de armaduras fabricadas o reforzadas con fibra o mallas de tejido apretado. Como material armado estructural, el hormigón tiene las características deseadas y continúa siendo ampliamente utilizado a la vez que tiene un bajo costo de fabricación.
El LAV 8x8 del Cuerpo de Marines de EE. UU. Está recibiendo elementos de blindaje compuestos adicionales sobre su casco de aleación de aluminio como parte de un programa de modernización en curso.
El material blindado de AMAP-S IBD Deisenroth cumple una importante función de apoyo en la reducción de la firma térmica del vehículo.
El vehículo de combate expedicionario EFV (Vehículo de combate expedicionario) de la Infantería de Marina es el primer vehículo de combate blindado, que utilizó el blindaje 2518-787, una aleación de aluminio, cobre y manganeso. Aunque esta aleación es tenaz y tiene buenas propiedades balísticas, tiene poca tenacidad balística en las soldaduras a tope convencionales. Esto obligó al fabricante a excluir las soldaduras a tope y las soldaduras de filete principales de la estructura para aumentar la resistencia al impacto, la placa a la placa ahora está unida mecánicamente. Al final, muchos problemas con este programa provocaron el cierre de este prometedor proyecto.
Las aleaciones son algunos de los materiales más resistentes con los que se pueden fabricar armaduras estructurales. Las aleaciones son una combinación de dos o más elementos químicos: metales (o elementos metálicos y no metálicos), generalmente "fusionados" o disueltos entre sí durante el proceso de fusión. El resultado es un material con mejores prestaciones que cada componente individualmente. El titanio y las aleaciones de titanio son elementos de armadura estructural comunes. Su uso incluye placas "traumáticas" en sistemas de reserva personal, que brindan un alto grado de protección para áreas del cuerpo altamente vulnerables. También se ha demostrado que la aleación de berilio-aluminio tiene éxito en muchos casos. La resistencia y rigidez particulares de esta aleación superan a las de las aleaciones de titanio convencionales, lo que resulta en un peso estructural más bajo y un rendimiento mejorado. Los aceros para armaduras también son materiales estratégicos adecuados para armaduras estructurales.
También se han producido comercialmente varias de las denominadas "superaleaciones" o "aleaciones de alto rendimiento" con las marcas registradas. Entre ellos se encuentra la aleación Hastelloy de alta resistencia, cuyo componente principal es un metal de transición - níquel; Kovar, una aleación de cobalto-níquel apreciada por su excelente coeficiente de expansión térmica; aleación de níquel-cobre-hierro Monel; y aleación de níquel-cromo de Inconel.
El endurecimiento por láser es uno de los procesos de procesamiento que mejora las características funcionales de los metales base y las aleaciones. Existen otros tipos de mejoras de propiedades, incluida la microcompresión, un proceso de procesamiento que utiliza una técnica de haz de iones enfocado para saturar materiales avanzados con subestructuras para mayor resistencia y durabilidad. También se utiliza el modelado superplástico, lo que da como resultado productos de metal y cerámica con una resistencia a la tracción extremadamente alta.
El laboratorio NETL (Laboratorio Nacional de Tecnología Energética) del Departamento de Energía de los EE. UU. Recibió una asignación del Comando de Tanques Automotrices y Armamentos (TACOM) y el Laboratorio de Investigación Militar ARL para llevar a cabo un programa para desarrollar una placa de blindaje de acero fundido para vehículos militares estadounidenses. incluido el BRADLEY BMP. En él, NETL-TACOM-Lanoxide Corp y DARPA desarrollaron conjuntamente una escotilla fundida, y un efecto secundario del programa fue la recepción de blindaje de parche. Más tarde, en el marco del programa, se desarrolló una placa de blindaje de titanio (utilizando la aleación de aviación Ti-6Al-4V) para la escotilla M-1A1 ABRAMS MBT en colaboración con TACOM y el contratista principal General Dynamics. Más recientemente, NETL ha desarrollado una armadura AFV de alta resistencia utilizando aleaciones de polvo de titanio sinterizado para aumentar la resistencia del material final. Los materiales de blindaje hechos de infiltración de silicio (SiSiC) y carburo de silicio sinterizado (SSiC) son productos de CeramTec of North America de Nueva Jersey, la división estadounidense de la empresa alemana CeramTec AG. Estos materiales demuestran una buena estabilidad térmica química y una alta resistencia al estrés tribológico (la tribología es una disciplina científica que estudia la fricción y el desgaste de los componentes y mecanismos de las máquinas en presencia de lubricantes).
AT&F Advanced Metals of Orville, con sede en Ohio, es una empresa privada que se especializa en la fabricación y procesamiento de metales y aleaciones duraderas, incluidos titanio, circonio, niobio, aleaciones de níquel y acero inoxidable dúplex, que abastece a clientes civiles y de defensa. Aún más específica es la división Steel Solutions y Nuclear de esta empresa. También fabrica materiales para SZB basados en acero de baja aleación de alta resistencia, acero al carbono, aleaciones a base de acero. La empresa también se ocupa del blindaje estructural de las instalaciones nucleares, incluidos los componentes internos de los reactores y los contenedores de residuos nucleares.
Otros programas
Se están llevando a cabo otros programas de SZB en todo el espectro de fuerzas desplegadas y una multitud de operaciones militares globales. Sus demandas y desafíos inmediatos están directamente relacionados con la protección actual y futura de sus fuerzas de comunicaciones, ya que estas áreas de aplicación incluyen la protección balística de vehículos, el trabajo de modernización del soldado como sistema y la contribución a la supervivencia de la infraestructura militar frente a las diversas amenazas asimétricas. que se encuentran comúnmente en las operaciones regionales de mantenimiento de la paz.
El blindaje avanzado de vehículos, instalaciones militares y gubernamentales y ubicaciones de personal militar en las líneas del frente y en la retaguardia solo se beneficiarán de la disponibilidad de las capacidades desplegadas. Si bien muchas aplicaciones son mejoras y actualizaciones de capacidades y sistemas existentes como tales, como nuevos tipos de blindaje adicional para vehículos de combate para proteger contra IED, otras son sistemas innovadores y de generación futura.
La empresa alemana IBD Deisenroth Engineering AG fabrica el sistema de mejora de la supervivencia de alta tecnología AMAP. Es una gama de soluciones de blindaje estructural que utilizan múltiples métodos de fabricación y materiales avanzados, que incluyen aleaciones y compuestos de alta resistencia. Entre ellos se encuentra el AMAP-IED, que combina la tecnología de blindaje cerámico y revestimiento antifragmentación y que se puede suministrar como elementos modulares y que está diseñado para aumentar la protección de los vehículos militares. IBD llama al AMAP-IED un sistema de protección de próxima generación y lo clasifica como protección contra fragmentos de proyectiles de artillería de hasta 155 mm de calibre, así como minas y artefactos explosivos improvisados en las carreteras. AMAP-T es una armadura transparente hecha con vidrio cerámico, que la compañía describe como de transparencia superior y durabilidad extrema, que cumple con los niveles 1 a 4 de STANAG.
La protección del techo del vehículo es proporcionada por AMAP-R y AMAP-ADS, que son materiales optimizados para armas, el primero hecho de materiales compuestos ultraligeros adecuados para el blindaje del techo del vehículo. La solución de blindaje más interesante es el AMAP-S. Optimizado para la protección balística y la gestión de firmas, reduce la firma de vehículos militares cuando es escaneado por sensores de reconocimiento en los espectros visible, infrarrojo, de radar y acústico. Estos materiales se pueden utilizar como complemento a los cuerpos de máquinas existentes, es decir, se pueden instalar en nuevos modelos o máquinas ya en servicio.
Muestras de cintas de sensores de capa inteligente Accellent
La división BAE de la corporación estadounidense ProTech ofrece una gama de soluciones de blindaje estructural que incluyen varios tipos de vallas a prueba de balas y posiciones de combate blindadas, incluidas cabinas blindadas y torres de vigilancia, vallas de seguridad móviles y sistemas de protección montados en vehículos para soldados tipo torre. Las soluciones estacionarias para el blindaje estructural de esta empresa están representadas por una serie de posiciones de combate blindadas prefabricadas AFPS (posiciones de combate blindadas), que pueden proteger contra balas de calibre 9 mm - 12,7 mm. Otras soluciones AFPS de ProTech incluyen estructuras blindadas transportables optimizadas para la seguridad del perímetro y de los puestos de control, la protección de activos vitales, la seguridad de la caseta de vigilancia y los puestos de control fronterizos.
ProTech también fabrica sistemas modulares que pueden diseñarse de acuerdo con las especificaciones del usuario final. Se han desarrollado sistemas similares, basados en contenedores blindados transportables fabricados por EADS, en cooperación con KMW en virtud de un contrato con la Agencia de Adquisiciones de Defensa Federal de Alemania. En este último el sistema se llama MuConPers (contenedor universal para el transporte de personas).
Plasan North America, una división de Plasan Sasa de Israel, también ha desarrollado soluciones de blindaje estructural bajo un contrato multimillonario con el Departamento de Defensa de Estados Unidos para la protección de nuevos vehículos MRAP. Según el contrato, Plasan es el contratista principal en el programa de producción conjunta con BAE Systems como subcontratista para el suministro de sistemas de reserva para máquinas Oshkosh M-ATV, la mayoría de las cuales trabajan en Afganistán bajo un contrato con el comando TACOM de la estadounidense. Ejército. Plasan es líder mundial en el diseño de sistemas de blindaje complementarios y sistemas de protección contra explosiones para la protección de vehículos tácticos en áreas militares y civiles.
Los sistemas avanzados de protección de soldados caen dentro del ámbito de las aplicaciones de protección estructural e incluyen exoesqueletos de combate accionados mecánicamente. Prometen tener un impacto significativo en las operaciones de combate terrestre si dichos sistemas alcanzan su máximo potencial. Varias iniciativas importantes de programas de desarrollo de tecnología del DOD y del sector privado están abiertas actualmente en los Estados Unidos. Uno de estos programas lo lleva a cabo el Centro de Investigación Natick Labs para el Desarrollo de Soldados del Ejército de los EE. UU. De acuerdo con el Future Warrior Concept, que proporciona un sistema totalmente integrado para el soldado, que incluye seis subsistemas principales. NSRDEC (MIT's ISN - Soldier Nanotechnologies) y el Soldier System Integration Lab (SSIL) también están trabajando en estos programas. El objetivo final de SSIL es desarrollar lo que SSIL llama un traje de combate del siglo XXI. Que combina capacidades de alta tecnología con poco peso..
El Laboratorio de Ingeniería Humana y Robótica de Berkeley (BLEEX) ha desarrollado un prototipo de exoesqueleto autopropulsado, que consta de dos patas antropomórficas, un sistema de propulsión y un marco tipo mochila en el que se transportan varias cargas. El exoesqueleto permite al usuario - o "piloto" - llevar cargas extremadamente pesadas mientras facilita caminar y correr hacia arriba y hacia abajo en pendientes en todo el rango de desplazamiento normal sin el uso de fuerza física por parte del operador.
La iniciativa Raytheon Sarcos está en curso en la planta de Raytheon en Salt Lake City. Representa un trabajo más ambicioso para desarrollar el exoesqueleto de un soldado, que según Raytheon es esencialmente un robot portátil que mejora la fuerza, la resistencia y la movilidad del usuario. El exoesqueleto XOS, que se remonta al sistema experimental original desarrollado por Sarcos, actualmente permite al piloto levantar cargas de hasta 200 libras y realizar tareas de alto esfuerzo como subir escaleras y pendientes sin fatiga, pero ahora es accionado hidráulicamente. una fuente externa estacionaria de energía para sí misma. También se presenta el programa de exoesqueleto HULC de Lockheed Martin, que también está diseñado para transportar 200 libras de cargas en cualquier momento y en cualquier terreno, y está diseñado para ser completamente hidráulico y no requiere una fuente de energía externa. El sistema HULC incluye un microprocesador a bordo conectado a las interfaces del sensor, lo que permite que el exoesqueleto detecte la intención del piloto y se mueva junto con él. El sistema HULC es altamente modular, lo que permite el reemplazo de campo rápido y eficiente de los componentes principales, y tiene un diseño de eficiencia energética para permitir el funcionamiento de la batería durante misiones prolongadas. Sin embargo, el HULC, como el exoesqueleto de BLEEX, se concibe más como un sistema para transportar cargas, en lugar de reemplazar las capacidades físicas naturales de un soldado. Desarrollando actualmente el HAL (Hybrid Assistive Limb) por la compañía japonesa Cyberdyne de Ibaraki, es un sistema poderoso en general diseñado para aumentar la fuerza física de una persona de dos a 10 veces. A pesar de la aparición de "Iron Man", su adaptabilidad a futuras tareas militares sigue siendo cuestionada.
Otras acciones
En resumen, una tarea importante para SZB puede definirse ampliamente como reducir la vulnerabilidad a acciones hostiles, especialmente ataques balísticos, para los cuales muchos, si no todos los materiales tradicionales, actualmente no brindan niveles adecuados de protección de tropas.
El combate a menudo enseña a los comandantes duras lecciones que parecían obvias en el pasado. Una de las lecciones más difíciles del combate hoy en día es la insuficiencia de la protección de la armadura para las amenazas improvisadas, que incluyen ataques suicidas con automóviles contra objetivos militares y civiles y ataques con artefactos explosivos improvisados contra el personal de transporte y teatro. Los viejos hábitos, especialmente los militares, mueren con especial fuerza. Pero históricamente, estos hábitos tienden a desaparecer bajo la presión del combate, como la caballería francesa contra los arcos ingleses durante la Guerra de los Cien Años, o la insuficiencia de los vehículos blindados iraquíes de estilo soviético para los ataques con municiones guiadas de precisión y MBT más avanzados durante el Golfo. Guerra.
Responder a los desafíos rápidamente y con las contramedidas adecuadas es la clave del éxito militar y la estabilidad de la seguridad. Por lo tanto, si se toman en serio cuando se trata de protección de tropas y son un problema de defensa importante en esta era transformadora de reestructuración del poder, entonces la protección estructural y el uso de SZB de esta tecnología deberían convertirse en una prioridad de adquisiciones de defensa e I + D para todos los líderes militares. Las amenazas asimétricas actuales a la infraestructura militar y civil, así como el combate asimétrico en las operaciones de combate regionales, afectan el desarrollo de políticas de defensa y el diseño y adquisición de sistemas a nivel mundial. Así es como debería ser en un futuro predecible.
Estos sistemas militares blindados se vieron principalmente como complementos de otras soluciones prioritarias y no como parte integral de muchos y la mayoría de los sistemas de combate. Pero todo esta cambiando. Los sistemas de protección y blindaje representan un gran potencial y mejoran las capacidades en las operaciones del siglo XXI. Su uso se expandirá y se convertirá en el estándar para muchos, si no la mayoría, de los sistemas de defensa en todos los niveles.
