Zwiększenie świadomości sytuacyjnej kierowców i załóg stało się kwestią kluczową, gdyż asymetryczna walka wymaga lepszej oceny sytuacji wokół pojazdu, zarówno pod względem eksploatacji, jak i bezpieczeństwa
To ostatnie wynika w dużej mierze z otaczającego środowiska, kiedy pojazd bojowy często porusza się po miejskich drogach zatłoczonych ruchem cywilnym samochodów, motocykli, rowerów i pieszych; każdy incydent może mieć poważne konsekwencje dla relacji z miejscową ludnością, negatywnie wpłynąć na operację „zdobywania serc i umysłów”. Ściśle mówiąc, z punktu widzenia wojska, możliwość zobaczenia tego, co powinno być widoczne z bliska, pozwala kierowcy w pełni wykorzystać możliwości pojazdu, a spadochroniarzom w pełni ocenić sytuację i zwiększyć skuteczność swoich działań podczas lądowania z pojazdu.
W coraz bardziej wirtualnym świecie wiele firm poszukuje rozwiązań cyfrowych, często określanych jako „przejrzyste zabezpieczenia”, wykorzystując czujniki, aby zapewnić kierowcy i załodze obrazy, którymi mogą się „bawić”, a ostatecznie dodać do nich elementy VR, aby poprawić poziom jazdy lub skuteczność walki. Podczas gdy szerokie ekrany w przedziale wojskowym transporterów opancerzonych czy bojowych wozów piechoty stają się dość powszechne, a testowane są w pełni wirtualne miejsca pracy kierowców, na pierwszy plan wysuwają się względy ergonomiczne. Jednak coraz częściej stosuje się większe przezroczyste powierzchnie. Od niedawna lekkie pojazdy opancerzone, wykorzystywane głównie do misji rozpoznawczych, są wyposażone w szerokie przednie i boczne szyby. To samo dotyczy kategorii transportu wojskowego MRAP, która pojawiła się podczas wojny w Iraku i Afganistanie na początku XXI wieku. W przypadku wozów bojowych niektóre firmy praktykują stosowanie szerokich szyb przednich w celu poprawy widoczności świata zewnętrznego dla kierowcy i dowódcy.
Zazwyczaj średni stosunek masy między tradycyjnym przezroczystym pancerzem a nieprzezroczystym pancerzem wynosi około 4: 1. Ponieważ szyba pancerna znajduje się zawsze w górnej części pojazdu, problem tkwi nie tylko w samej masie, która zmniejsza ładowność, ale także w środku ciężkości, który nieuchronnie unosi się, zmniejszając tym samym stabilność. Dodatkowo, konwencjonalna przezroczysta ochrona nie wpisuje się w zasadę zwiększania poziomu ochrony, ponieważ problemy z przepuszczaniem światła i zniekształcenia obrazu rosną wraz z grubością szkła. Koszt to kolejny kluczowy element w równaniu przezroczystego pancerza: egzotyczne rozwiązania już oferowane przez wielu producentów opierają się w większości na przezroczystej ceramice, ale pozostają znacznie droższe niż tradycyjne szkło.
Aby jednak realistycznie oszacować dodatkowe koszty, musimy zrównoważyć zalety i wady: lżejsze szkło oznacza albo zwiększoną ładowność, albo mniejsze zużycie elementów mechanicznych. Ponieważ grubość jest również zmniejszona, oszczędza to ciężar szklanych ram. Wiele pojazdów produkowanych obecnie z podstawowym poziomem ochrony może zaakceptować zestawy zastępcze, aby zwiększyć ten poziom, i jest to w pełni prawdziwe w przypadku przezroczystego pancerza. Lżejsze rozwiązanie, które zapewnia pełny poziom ochrony, pozwala uniknąć dodawania przezroczystego zestawu zbroi, co stwarza znacznie więcej problemów niż dodanie zestawu nieprzezroczystej zbroi w zakresie: po pierwsze właściwości, ponieważ właściwości optyczne stają się krytyczne, a po drugie logistyki, ponieważ z przezroczystym pancerzem zestaw jest konieczny Obchodź się z większą ostrożnością niż w przypadku nieprzezroczystych zestawów osłonowych. Producenci przezroczystych zbroi rozwiązują inne problemy, w tym: żywotność - wytrzymałość szkła kuloodpornego z czasem maleje; koszt - im dłuższa żywotność, tym mniejszy wpływ na koszty cyklu życia maszyny; odporność na czynniki zewnętrzne, takie jak burze piaskowe; zdolność do wytrzymania dużych wahań temperatury, takich jak korzystanie z systemu klimatyzacji w bardzo gorących miejscach.
Jak wspomniano, zaletą wszystkich systemów cyfrowych jest uproszczona implementacja technologii wirtualnych, gdzie elementy wirtualnej rzeczywistości można łatwo dodać. Jest to jednak częściowo wykonalne w przypadku okularów kuloodpornych, na przykład wyświetlanie danych związanych z jazdą na przedniej szybie jest obecnie wdrażane w pojazdach użytkowych (jest to dalszy rozwój technologii wyświetlania tablicy rozdzielczej na przedniej szybie kokpitu).
Niemiecka firma GuS jest jednym z głównych europejskich producentów szkła pancernego do celów wojskowych. Ostatnio udało jej się zmniejszyć jego gęstość właściwą o ponad 10%, odpowiednio, aby zmniejszyć grubość i zwiększyć przepuszczalność światła. Wśród jej najnowszych produktów jest szkło o poziomie ochrony 4, którego gęstość wynosi obecnie 294 kg/m2, grubość 124 mm i przepuszczalność światła 73%, szkło o poziomie ochrony 3 jest prawie o 20% lżejsze od poprzedniej wersji, charakterystyka wynosi odpowiednio 177 kg/m2, 86 mm i 85%. Firma GuS, której szyba kuloodporna została zamontowana w wielu pojazdach eksploatowanych przez Bundeswehrę w Afganistanie, opracował również opłacalne rozwiązanie zwane „szybką naprawą”, które pozwala pojazdom, których przezroczyste powierzchnie zostały uszkodzone przez zarysowania, szybko wrócić do eksploatacji bez konieczności wymiany jednoczęściowa szyba przednia. W 2017 roku niemiecka firma z Lubbecke ma pokazać nowy przezroczysty materiał ceramiczny opracowany we współpracy z CeramTec (patrz niżej), zdolny wytrzymać zagrożenia od poziomu 2 do 4. GuS jest również jednym z głównych dostawców peryskopów. i kołowe pojazdy opancerzone są wyposażone w te systemy. Opracowała szerokie peryskopy o zwiększonym pionowym polu widzenia, które zapewniają optymalną widoczność kierowcy i dowódcy oraz zastępują przednią szybę, gwarantując jednocześnie wysoki poziom ochrony, do 4. lub 5. To znacznie zmniejsza koszt i wagę typowej przedniej szyby poziomu 4 ważącej ponad 300 kg, podczas gdy rozwiązanie GuS dodaje tylko 50 kg do masy pojazdu.
Niemiecka firma IBD, jako jeden z dostawców rozwiązań rezerwacyjnych, aktywnie wykorzystuje technologie ceramiczne, w szczególności nanoceramikę. Nic więc dziwnego, że firma specjalizująca się w zbrojach nieprzezroczystych opracowała przezroczystą zbroję na bazie ceramiki, która jest już od jakiegoś czasu stosowana w praktyce, a obecnie znajduje się w końcowej fazie kwalifikacji w dwóch krajach. Rozwiązanie poziomu 3 ma gęstość 56 kg / m2, czyli mniej niż jedną trzecią gęstości konwencjonalnego szkła pancernego. Technologia opiera się na specjalnym procesie klejenia, który pozwala IBD kształtować małe płytki w duży przezroczysty panel, który następnie zostanie pokryty warstwami podkładu ze szkła hartowanego. Według IBD dyfrakcja jest mniejsza niż w przypadku konwencjonalnego szkła kuloodpornego, a pozostałe właściwości optyczne są przynajmniej nie gorsze. Firma stale pracuje nad obniżeniem kosztów, jej celem jest wytwarzanie produktów nie więcej niż o 50% droższych od standardowych rozwiązań.
Francuska firma Saint-Gobain działa również w obszarze transparentnej ochrony, oferując zarówno rozwiązania tradycyjne, jak i ceramiczne. Te ostatnie są znane pod marką SAFirE i zapewniają o 65% redukcję gęstości powierzchniowej w porównaniu ze standardowym szkłem przy redukcji grubości o ponad 30%.
Włoska firma Isoclima obecnie produkuje szyby ze szkła kuloodpornego, które umożliwiają montaż na sucho; są uszczelnione, aby chronić przed rozpuszczalnikami i wilgocią oraz umożliwić wymianę szkła przy użyciu tej samej ramy. Pod względem wydajności, według najnowszych dostępnych danych, Tier 3 jest osiągany przy gęstości 157-162 kg/m2 i grubości 9 mm, a Tier 2 przy 125-130 kg/m2 i 59 mm, chociaż badania podział Isoclimy mógł równie dobrze poprawić współczynnik „ochrona/masa”. Iveco DV obecnie instaluje szkło Isoclima w swoich ciężarówkach LMV, MMV i Astra wyposażonych w opancerzone kabiny. Według firmy klienci zaczynają prosić również o szkło pancerne do ochrony przed pociskami 12,7 mm i jest ono w stanie zapewnić podobny poziom ochrony przy gęstości szkła 235 kg / m2 i grubości 108 mm. Isoclima pracuje również nad rozwiązaniami ceramicznymi, głównie we współpracy z CeramTec. Firma opracowuje klej o takim samym współczynniku odbicia jak przezroczysta ceramika, dzięki czemu spoina kleju między płytkami jest prawie niewidoczna. W celu zapewnienia możliwości wielokrotnych uderzeń stosuje się płytki 90 x 90 mm, cały panel o wymiarach 500 x 500 mm wyklejony z takich płytek może wytrzymać uderzenie do 12 pocisków. Isoclima ma na celu zmniejszenie masy o 35% i grubości o 40%. Jeśli jednak odporność na uderzenie w 20-mm FSP (Fragment Simulating Projectile jest standardowym [w NATO] symulatorem fragmentacji). Isoclima uważa, że możliwe jest zmniejszenie masy o 50%.
Izraelska firma Oran Safety Glass (OSG) jest jednym ze światowych liderów w dziedzinie transparentnej ochrony. Topowy produkt pod marką CeraLite powstał we współpracy z niemiecką firmą CeramTec. Podobnie jak wszystkie przezroczyste ochraniacze na bazie ceramiki, CeraLite składa się z wielu płytek, które są sklejane ze sobą, tworząc panele o pożądanym rozmiarze. Według izraelskiej firmy technologia Crystallized Materials (CM) pozwala na redukcję wagi o 50-60%. Podczas gdy standardowe szkło STANAG Level 4, wykonane według tradycyjnej technologii (szkło plus poliwęglan), ma gęstość 284 kg/m2, w CeraLite jest ono zredukowane o prawie 50%, do 146 kg/m2, do którego można dodać 40% zmniejszenie ciężaru ramy dla szkła. Charakteryzuje się również lepszą transmisją światła dzięki zmniejszonej grubości, a także poprawia wydajność gogli noktowizyjnych w porównaniu z konwencjonalnymi goglami. Przy uderzeniu CeraLite zachowuje się lepiej niż klasyczne szkło, „pajęczyna” pęknięć wokół miejsca uderzenia jest zmniejszona, a charakterystyka wielokrotnego uderzenia jest zwiększona. CeraLite został przetestowany w laboratoriach niemieckich i amerykańskich i jest obecnie oferowany równolegle klientom europejskim i amerykańskim. Koszt pozostaje o rząd wielkości wyższy niż koszt rozwiązań konwencjonalnych, chociaż w ostatnich dwóch latach został obniżony o 30%. Oznacza to, że ten rodzaj przezroczystej zbroi jest używany tylko wtedy, gdy problem masy jest bardzo krytyczny.
Nowy przezroczysty pancerz jest instalowany na pojazdach specjalnych sił operacji specjalnych izraelskich sił zbrojnych. Ruch w kierunku egzotycznych rozwiązań nie zatrzymuje badań i rozwoju w bardziej tradycyjnych dziedzinach. Najnowsze przezroczyste rozwiązanie zabezpieczające poziom 4 firmy OSG ma gęstość 269 kg/m2 i grubość 122 mm, co stanowi o 5% mniejszą wagę niż poprzednie szkło. Firma uczestniczy w dwóch głównych amerykańskich programach JLTV i M-ATV. Oczywiste jest, że w obu przypadkach OSG oferuje swoje rozwiązanie ADI, które różni się tym, że na powierzchniach wewnętrznych zamiast poliwęglanu zastosowano inny, zastrzeżony materiał. Materiał chroniący przed odpryskami został opracowany przez OSG, aby mieć właściwości termiczne podobne do szkła, ponieważ znacznie zmniejsza rozwarstwienie, które jest jednym z głównych problemów, które zmniejszają żywotność przezroczystej ochrony. Badania przeprowadzono w bardzo niskich i bardzo wysokich temperaturach od -40°C do +70°C i przy wilgotności ponad 90%; po prawie dwóch latach ciągłych testów próbka była nadal w dobrym stanie. Według firmy system ADI może wytrzymać dwa razy dłużej niż tradycyjne szkło pancerne, znacznie obniżając koszty cyklu życia pojazdu, choć cena zakupu może być nieco wyższa. Jeśli chodzi o świadomość sytuacyjną, OSG opracowuje wariant ScreeneX z ekranem dotykowym, który wyposażony jest w cyfrowy wyświetlacz zintegrowany z przednią szybą, aby maksymalnie wykorzystać przestrzeń dla kierowcy.
Niemiecka firma KRD Group opracowała technologie, które umożliwiły uzyskanie całkowicie plastycznej transparentnej ochrony. Początkowo jej produkty były sprzedawane za pośrednictwem innej firmy; KRD pojawił się zaledwie kilka lat temu, a jego produkty są obecnie znane pod marką Kasiglas. Firma opracowała wielowarstwowy materiał wykonany z czystego, wysoce przezroczystego tworzywa sztucznego, które gwarantuje przepuszczalność światła przekraczającą 90%. Pozwala to na uzyskanie płaskich i zakrzywionych kształtów o niespotykanych kątach formowania. Produkty oferowane są z odpowiednio 2, 3 i 4 poziomem ochrony, o gęstości 144, 238 i 396 kg/m2 oraz grubości 121, 201 i 330 mm. Chociaż materiał Kasiglas jest grubszy niż standardowe szkło kuloodporne, zapewnia większą przezroczystość i zachowuje lepszą widoczność nawet po uderzeniu wieloma kulami, gdy standardowe szkło nie zapewnia żadnej widoczności. Testy porównawcze przeprowadzone we Włoszech wykazały, że prototyp z trzecim stopniem ochrony wytrzymał z bliskiej odległości uderzenie sześciu pocisków przeciwpancernych 7,62 x 51 mm i sześciu pocisków 7,62 x 54 mm, zachowując przy tym dobrą widoczność. Inne testy przeprowadzone w Niemczech wykazały, że rama i szkło pozostają nienaruszone po wysadzeniu przez minę lub IED. Panele Kasiglas z ochroną 3 poziomu gwarantują również trafienie kolejnych i jednocześnie łuskowych odłamków ładunku w sektorze od 0° do 45° oraz trafienie granatem RPG-7 pod kątem 45°.
Odporność na wielokrotne uderzenia i wysoka odporność na falę uderzeniową, silne uderzenie, pociski typu rdzeń uderzeniowy, ładunki odłamkowe to jedna z głównych zalet rozwiązań z tworzyw sztucznych, ale wadami są waga i grubość. We współpracy z niemiecką Bundeswehrą KRD realizuje program opracowania hybrydowego rozwiązania ceramiczno-plastikowego, które wykorzystuje zalety obu materiałów. Badanie to ma trzy cele: potwierdzenie technicznej wykonalności takiego rozwiązania, opracowanie rozwiązania warstwy 4 o akceptowalnej wadze i grubości oraz opracowanie lekkiego rozwiązania warstwy 3. Pierwsza cecha została zweryfikowana; przetestowano również rozwiązanie poziomu 4 o gęstości 270 kg/m2, które ma właściwości plastiku, wytrzymując wybuch min i IED, ale pozostawia ceramikę w stanie wytrzymania pocisków przeciwpancernych. Jeśli chodzi o widoczność po wielokrotnych trafieniach, to zależy ona od energii pocisków i pocisków. Rozwiązanie o poziomie ochrony 4 zachowuje dobrą widoczność po trafieniu kulami 7,62 mm, ale jednocześnie widoczność po trafieniu kulami 14,5 mm jest zachowana tylko częściowo; oznacza to, że wydajność jest gorsza niż wydajność rozwiązań całkowicie plastikowych, ale wyższa niż wydajność rozwiązań szklanych.
Firma pracuje obecnie nad integracją swojego rozwiązania hybrydowego z pojazdem testowym i kwalifikacyjnym. Produkt jest na poziomie gotowości technologicznej TRL 6-7 (finalizacja i przygotowanie do serii), natomiast rozwiązanie to będzie dostępne na rynku na przełomie 2017 i połowy 2018 roku. Jeśli chodzi o koszt, powinien być o około 200% wyższy niż koszt rozwiązań całoszklanych.
CERAMTEC-ETEC: Przezroczysta ceramika z Europy
Niemiecka firma z Lochmar jest głównym dostawcą dla większości niemieckich i europejskich producentów, którzy opracowują przezroczystą ochronę na bazie ceramiki. CeramTec-ETEC opracował polikrystaliczny materiał ceramiczny Perlucor, który łączy w sobie doskonałe właściwości szafiru – litego kryształu o ściśle zorientowanej wielowarstwowej strukturze z silnymi wiązaniami atomowymi i jonowymi – z właściwościami szkła, które charakteryzuje się nieuporządkowaną strukturą i słabsze wiązania energetyczne między elementami. Perlucor zachowuje wiązania chemiczne szafiru, ale jest optycznie i mechanicznie izotropowy, podobnie jak szkło. Ta ostatnia cecha upraszcza proces produkcji i pozwala na niższy koszt w porównaniu z szafirem; według CeramTec-ETEC oszczędności kosztów wynoszą ponad 60%. Pod względem wagi i grubości zastosowanie Perlucoru w przezroczystych systemach ochronnych daje oszczędności od 40 do 60%. Ponadto wysoka odporność na zarysowania zwiększa żywotność o 2-5 razy. W ten sposób materiał Perlucor znajduje zastosowanie nie tylko w przezroczystych zestawach ochronnych: firma opracowała technologię klejenia warstwy o grubości mniejszej niż jeden milimetr na przedniej stronie szkła, co pozwala wydłużyć jej żywotność o 3-10 razy.
