Pole materiałów ochronnych jest ogromne i szybko się powiększa. Nowe materiały poszerzają bazę technologiczną systemów ochrony personelu i platform uzbrojenia. Jednocześnie zmieniają się praktyki biznesowe, odchodząc od wyłącznych dostawców i innych tradycyjnych wzorców wspólnych dla branż, takich jak obronność i bezpieczeństwo
Branża stara się szybko reagować na rosnące potrzeby odbiorców wojskowych, nie tylko w celu „odciążenia”, ale także opracowania równie ważnych cech nowych materiałów ochronnych i systemów opancerzenia.
Potwierdzają to słowa szefa działu ochrony ciała w DSM Dyneema, Marco Manika, który w jednym ze swoich wywiadów powiedział: „Produkujemy najsilniejsze włókno sztuczne, a to jest włókno DYNEEMA”.
Ekspert branżowy sklasyfikował rozwiązania bezpieczeństwa DSM jako „nowa fala lub generacja ochrony balistycznej”. Oferta firmy, którą nazywa „Bezkompromisową doskonałością technologiczną”, łączy lekkie materiały i doskonałą wydajność, zapewnia komfort wraz z innymi cechami jakości oraz zapewnia klientom „wszystko, czego potrzebują, aby załatwić sprawy”.
Manik podkreślił, że laminat HB na bazie włókien DYNEEMA jest jednym z przełomów technologicznych w systemach ochrony balistycznej. Rzeczywiście, „Włókno DYNEEMA HB jest nie tylko 15 razy mocniejsze niż stal, ale ma szereg właściwości, na które naprawdę jest zapotrzebowanie, na co zwracamy szczególną uwagę” – podkreślił, a zapytany o to, czego chcą przede wszystkim klienci w tym obszarze, odpowiedział, że „chcą coraz lżejszych opcji dla swojego sprzętu”.
Sherrill Ingstad, szef Advanced Ceramics w ZM, zgadza się z nim: „Widzimy duże zapotrzebowanie w Stanach Zjednoczonych i innych krajach na lekkie systemy ochronne i na tym właśnie skupiamy się dzisiaj nasze wysiłki. Dokładamy wszelkich starań, aby dopracować każdy aspekt naszej pracy - od zastrzeżonych technologii materiałowych i badań i rozwoju po dostosowanie naszych pracowników i udoskonalenie procesu produkcyjnego - aby zapewnić lekkie systemy, które zmniejszają obciążenie wojska, zapewniając jednocześnie wymagany poziom ochrony.
Jako rzecznik Ceradyne (część ZM), Ingstad ogłosił, że do chwili obecnej dostarczono armii amerykańskiej ponad dwa miliony wkładów kamizelek kuloodpornych i ponad 100 000 ulepszonych hełmów bojowych (ESN).
Pomimo stosunkowo niewielkiej masy ESN „zapewnia wyższy poziom ochrony przed kulami i odłamkami niż jakikolwiek inny hełm bojowy w historii” – powiedział Ingstad. „W porównaniu z innymi hełmami o tej samej wadze w służbie, ESN zwiększa poziom ochrony przed kulami i odłamkami o ponad 35%”.
Pierwsze hełmy ECH weszły do służby w armii amerykańskiej w 2014 roku.
Oferta sprzętu ochrony osobistej Ceradyne obejmuje również lekką, ulepszoną wkładkę ochronną do broni strzeleckiej ESAPI (ulepszona wkładka ochronna do broni strzeleckiej), która chroni tułów przed ogniem z broni strzeleckiej. Wkładki są dostępne w różnych rozmiarach i pasują do specjalnych wewnętrznych części kamizelek kuloodpornych dla personelu wojskowego obu płci. „Dostarczamy wkładki do kamizelek kuloodpornych do Departamentu Wsparcia Logistycznego Obrony, który następnie realizuje zamówienia dla każdej jednostki” – powiedział rzecznik Ceradyne.
Firma dostarcza nowoczesne wkłady ochronne ESAPI o różnej gramaturze. Obecny kontrakt Departamentu Obrony USA przewiduje dostawę ultra małych, małych i średnich wkładek, których masa waha się od niespełna 2 kg do prawie 2,5 kg. Ceradyne oferuje również duże i bardzo duże wkłady do kamizelek kuloodpornych, które są nieco cięższe.
Ceradyne rozpoczęła wysyłkę wkładek na miesiąc przed terminem w czerwcu ubiegłego roku. Zgodnie z nią firma musi zakończyć dostawy dla tego zamówienia pod koniec 2017 roku.
Ochrona pojazdów i ich załóg
Przedstawiciel firmy RUAG Defence przedstawił swoją ocenę problemów i zadań w zakresie materiałów ochronnych do pojazdów, które de facto sprowadzają się do znalezienia kompromisu pomiędzy opłacalnością ekonomiczną a maksymalną możliwą redukcją masy (off-road cross- zdolność kraju, transport powietrzny itp.), a także rozwiązania zapewniające ochronę załóg i samych pojazdów przed wieloma zagrożeniami, bardziej dynamicznymi i bardziej zabójczymi. RUAG Defense skomentował również: „Oczywiście, konkretne potrzeby różnią się w zależności od scenariusza, ale zawsze starasz się znaleźć idealną równowagę między poziomem ochrony a mobilnością. Ci, którzy mówią o zmienności zagrożeń, mają rację, ale my nieustannie odkrywamy nowe pomysły w zakresie materiałów i rozwiązań projektowych.”
Ponadto przedstawiciel RUAG zwrócił uwagę na zacieranie się granic pomiędzy scenariuszami współczesnych zagrożeń a wyzwaniami, jakie te scenariusze stawiają przed dostawcami materiałów i systemów bezpieczeństwa. „Scenariusze zagrożeń nie są teraz tak jednoznaczne, jak wcześniej. Rozróżnienie między symetrycznymi i asymetrycznymi operacjami wojskowymi zaciera się na naszych oczach, teraz potrzebujemy rozwiązań hybrydowych, które mogą objąć znacznie szerszy zakres zagrożeń.”
RUAG stara się sprostać obecnym globalnym wyzwaniom i opracowuje zestawy ochronne dla szerokiej gamy pojazdów, od lekkich pojazdów opancerzonych 4x4 po czołgi podstawowe, takie jak LEOPARD 2, iw tym zakresie portfolio firmy w tym sektorze stale się poszerza.
Następnie przedstawiciel szwajcarskiej firmy kontynuował: „Dla niemieckiej BMP PUMA dostarczamy ochronę kopalni wraz z innymi elementami ochrony. RUAG podjął się opracowania kompleksowej ochrony min, ochrony przed IED (improwizowanymi urządzeniami wybuchowymi) i pociskami przeciwpancernymi dla austriackich i belgijskich pojazdów opancerzonych PANDUR I. Produkcja i dostawa naszych zestawów balistycznych Roof PRO dla producenta głowicy idą pełną parą”.
Wiceprezes Alcoa Defense Margaret Cosentino zauważyła inny równoległy i nieco konkurencyjny trend w ochronie pojazdów. Według niej, wcześniej wiele uwagi poświęcono dodatkowemu opancerzeniu pojazdów, które brały udział w operacjach w Iraku i Afganistanie, a teraz powraca do szybkości, zwrotności i manewrowości jako funkcji zwiększania przeżywalności bojowej. „Na przykład w operacjach specjalnych ultralekkie pojazdy są wykorzystywane w grupach bojowych. Alcoa współpracuje ze społecznością naukową armii amerykańskiej w ramach nowego programu Mobile Protected Firepower, aby uzyskać jak najwięcej informacji o innowacyjnych materiałach i wybrać technologię dla bezpiecznego, precyzyjnego systemu bezpośredniego ognia”.
Produkty Alcoa Defense wydłużają cykl życia pojazdów wojskowych dzięki portfolio produktów zarówno dla istniejących, jak i nowych pojazdów. Rzeczywiście, wieloskładnikowe produkty Alcoa, w tym te wykonane metodą wytłaczania, tłoczenia, odlewania oraz pełen zakres produktów walcowanych, można znaleźć w taktycznych pojazdach kołowych i naziemnych pojazdach bojowych, począwszy od aluminiowych pancerzy w jeepach HMWWV (jako reakcja na ładunki wybuchowe) i ciężkie samochody terenowe HEMTT, a kończąc na elementach aluminiowych do nowych platform, takich jak samochód pancerny JLTV.
„Po pierwsze, Alcoa Defense wykorzystuje w swojej działalności bardzo szeroką gamę materiałów, ponieważ nasz biznes dzieli się równo na produkty z aluminium, tytanu i niklu, co pozwala nam współpracować z wojskiem i głównymi producentami wyrobów finalnych w celu uzyskania odpowiedni materiał, stop i obróbka cieplna, aby spełnić wymagania dotyczące zadań specjalnych - wyjaśnił Cosentino. „Po drugie, skupiamy się na pełnej integracji pionowej, od materiału przez kształt produktu, po obróbkę i montaż końcowy. Poprawa wydajności Alcoa pomaga naszym klientom stać się bardziej wydajnymi i konkurencyjnymi.”
Kolejnym dostawcą systemów obronnych do pojazdów wojskowych jest QinetiQ North America (QNA). Wykładziny przeciwodpryskowe LAST Armor Spall Liner są instalowane w różnych amerykańskich pojazdach MRAP, a jego pochłaniające energię fotele BlastRide są instalowane w BMP i transporterach opancerzonych w różnych krajach. Jeff Riu, dyrektor ds. systemów przetrwania w firmie, skomentował: „Ponadto nasze rozwiązania pasywnej ochrony RPG Q-NET są instalowane w ponad 13 000 pojazdów na całym świecie, na przykład zapewniają ochronę maszynom takim jak MAXXPRO, PL-ATU, HEMMT i STRYKER, a także platformy z innych krajów. System ochrony Q-NET może być instalowany w niektórych wariantach pojazdu opancerzonego JLTV armii amerykańskiej i Korpusu Piechoty Morskiej.”
QNA opracowuje również środki ochrony osobistej do samolotów i śmigłowców, a Riu dzieli się również niektórymi z tajnych przepisów swojej firmy na sosy, które mają w pełni zaspokoić potrzeby klientów pod względem kosztów, wagi i właściwości produktu końcowego. zapewnić im najlepsze możliwe rozwiązanie. „Osiągnęliśmy to, pracując z wieloma doskonałymi materiałami, w tym walcowaną stalą pancerną, różnymi gatunkami ceramiki i najnowszymi wysokiej jakości włóknami balistycznymi. Niestrudzenie pracujemy również nad opracowywaniem innowacyjnych nowych rozwiązań, takich jak nasze fotele pochłaniające energię i nasza technologia tłumienia wybuchów BlastPro.”
Współpraca i partnerstwo
Jednym z gorących tematów w dyskusji w branży materiałów zabezpieczających są umowy z wieloma dostawcami i innymi partnerami (w niektórych przypadkach setkami organizacji), oprócz umów o partnerstwie na wyłączność, które są powszechne w innych segmentach rynku obronnego.
Na przykładzie swojej firmy Marko Manik mówił o chęci DSM do wprowadzania innowacji i optymalizacji nowych technologii w sieci partnerskiej oraz o wewnętrznych inwestycjach w badania i rozwój.
DSM preferuje partnerów w sektorach obronności i powiązanych sektorach bezpieczeństwa, a niektórzy z tych partnerów mają silniejsze relacje z DSM ze względu na ich zdolność do innowacji. „Jeśli mamy partnera, który potrafi wprowadzać innowacje szybciej niż ktokolwiek inny, ma on przewagę, ponieważ oprócz naszych produktów są też produkty końcowe. Dlatego musimy współpracować z partnerami, którzy są w pewnym stopniu spójni z naszą szybkością innowacji”- powiedział Manik.
Ostatnim partnerem biznesowym DSM Dyneema jest First Armor, spółka zależna Grupy Inwestycyjnej KADDB. W czerwcu 2016 roku First Armor ujawnił lekki wyściełany panel noszony w połączeniu z kamizelką odblaskową. Nowa wkładka First Armor jest wykonana z Dyneema HB212. Ten laminat kompozytowy na bazie UHMWPE doskonale nadaje się do lekkich, wytrzymałych systemów obronnych stworzonych przy użyciu technologii DYNEEMA Force Multiplier.
First Armor wkrótce zaoferuje kilka rodzajów systemów ochrony ciała opartych na różnych wysokowydajnych materiałach opracowanych przez DYNEEMA.
Na początku ubiegłego roku kolejny partner DSM, Point Blank Enterprises, wprowadził system ochrony ciała ALPHA ELITE Black, poszerzając linię produktów ALPHA ELITE. „Najnowszy model ochrony broni strzeleckiej ALPHA ELITE Black jest ulepszeniem poprzedniego produktu, ponieważ zmniejsza wagę o 17% przy tym samym poziomie ochrony” – podała firma w komunikacie prasowym. Pancerz ALPHA ELITE Black wykorzystuje technologię multiplikatora siły DYNEEMA nowej generacji firmy DSM.
RUAG nie omija również żadnej organizacji w tym obszarze, dążąc do wzajemnie korzystnej współpracy. Rzecznik RUAG wyjaśnił, że firma „regularnie bada rynek pod kątem nowych konstrukcji i materiałów; i jesteśmy dumni z jakości naszych testów i testów, które przeprowadzamy w celu dokładnego określenia właściwości ochronnych materiałów. Dzięki temu RUAG może dostosować rozwiązania ochronne do każdego pojazdu i zagrożenia przy optymalnej wadze i kosztach.”
Pan Riu z QNA skomentował: „Nawiązaliśmy silne relacje z niektórymi wiodącymi producentami zaawansowanej ceramiki, materiałów balistycznych i włókien kompozytowych. Wykorzystanie tych połączeń pozwala nam projektować i dostarczać produkty, które przewyższają naszych konkurentów”.
DuPont to kolejny dostawca, który ugruntował „mocną pozycję” w dostawach materiałów do różnych zastosowań. Na przykład technologia włókien syntetycznych Kevlar znajduje szerokie zastosowanie - różne kamizelki kuloodporne, wkładki, hełmy, ochrona kończyn i opancerzenie pojazdów. Wszystkie te produkty zwiększają poziom przeżywalności personelu, podczas gdy konsumenci otrzymują materiał ochronny o różnym stopniu „miękkości” lub „twardości” (powszechne określenia w tym sektorze). „Miękka ochrona odnosi się do kamizelek i innych elementów wyposażenia, które często są wykonane z włókien tekstylnych i innych elastycznych struktur, aby poprawić dopasowanie, komfort i mobilność użytkowników” – wyjaśnił Joseph Hovanek, główny technolog w DuPont Protection Solutions. „Twarda ochrona odnosi się do twardszych struktur kompozytowych, takich jak wkładki, kaski i elementy ochrony pojazdu, dla których DuPont oferuje oprócz Kevlaru arkusze z polietylenu Tensylon”.
Hovanek mówił o jednym aspekcie modelu biznesowego DuPont, zauważając, że firma dostarcza włókna, tkaniny i inne konstrukcje z kevlaru wiodącym producentom kamizelek, hełmów i pojazdów opancerzonych, którzy wykorzystują te materiały w projektowaniu i wytwarzaniu swoich produktów. Ekspert branżowy dodał: „Koncentrujemy się na opracowywaniu lokalnych rozwiązań, a czołowi producenci współpracują z czterema naszymi głównymi centrami technicznymi w różnych krajach”.
Oprócz QNA i innych wspomnianych wcześniej firm, które dostarczają produkty różnym użytkownikom końcowym, istnieje inna firma, która działa w kilku powiązanych obszarach. Combat Clothing Australia (CCA) Protect to globalny dostawca usług obronnych i bezpieczeństwa z bogatym doświadczeniem w projektowaniu i produkcji ochrony balistycznej dla ludzi, platform naziemnych i lotnictwa. Dyrektor handlowy firmy, Lee O'Shea, zauważył, że „CCA Protect działa na rynkach Australii, Stanów Zjednoczonych, Hongkongu, Malezji, Singapuru, Zjednoczonych Emiratów Arabskich, Nowej Zelandii i Papui Nowej Gwinei”.
W szczególności CCA Protect dostarcza twarde i miękkie systemy ochrony nadwozia do poziomu IV, a także opancerzenie pojazdu odporne na pociski przeciwpancerne. O'Shea kontynuował: „Zaawansowane rozwiązania opancerzenia CCA Protect zostały wybrane do zapewnienia ochrony balistycznej śmigłowcom UH-60 BLACKHAWK i CH-47 CHINOOK australijskich sił zbrojnych. Zakład produkcyjny CCA Protect pozwala na produkcję dużych pojedynczych paneli pancernych, co czyni je idealnymi dla australijskiego projektu Land 400 Phase 2.”. W ramach tego projektu Australia zaktualizuje i zmodernizuje swoją flotę bojowych pojazdów rozpoznawczych.
Wychodząc naprzeciw wymaganiom swoich zagranicznych klientów, CCA Protect przeprowadza wnikliwą analizę rozwiązań w celu osiągnięcia równowagi między kosztem, mobilnością, ochroną i wagą. O'Shea podsumował słowami: „Gwałtownie zmieniająca się przestrzeń bojowa nieustannie napędza innowacje w przemyśle obrony balistycznej. Najnowocześniejsze zakłady produkcyjne i doświadczeni inżynierowie CCA Protect umożliwiają sprostanie tym złożonym wyzwaniom. Połączenie zaawansowanych kompozytów i unikalnych technik łączenia tworzy ultralekkie, trwałe i cienkie materiały ekranujące.”
Szwajcarska firma Garant opracowuje nowoczesne rozwiązania ochrony balistycznej FirmLiner i FlexLiner do różnych zastosowań. Oprócz wykorzystania najnowszych materiałów, będących efektem intensywnych prac badawczo-rozwojowych, Garant posiada również bogate doświadczenie zdobyte podczas wieloletnich programów we współpracy z dostawcami materiałów i użytkownikami końcowymi. Popularne i szeroko stosowane materiały to para-aramid, polietylen, polipropylen i włókno szklane.
Przezroczysta ceramika spinelowa do zastosowań morskich
Przezroczysty spinel (MgAl2O4) jest obecnie preferowanym materiałem do stosowania w różnych morskich i innych zastosowaniach obronnych. Jest to materiał krystaliczny z sześcienną siatką, który jest coraz częściej używany do ochrony różnych systemów okrętowych, w tym czujników, materiałów obronnych i „inteligentnych” oraz broni.
Oprócz wysokiej wytrzymałości ceramika spinelowa ma doskonałą przepuszczalność od promieni ultrafioletowych (0,2 μm) do średniej podczerwieni (5 μm). W masztach optoelektronicznych okrętów podwodnych klasy VIRGINIA marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych stosuje się pojedyncze szkło spinelowe, które zwiększa przeżywalność i znacznie zmniejsza koszty konserwacji i cyklu życia. Wcześniej na maszcie transoptora L-3 KEO zainstalowano szkło krzemowe i krystaliczny german, aby przepuszczać światło widzialne i promienie odpowiednio w zakresie średniej podczerwieni. Oba te materiały okazały się jednak niewystarczająco wytrzymałe i podatne na uszkodzenia, mimo że ich grubość wynosiła 3,8 cm. Problemem było wykonanie okna z grubego spinelu. Według badań ceramika spinelowa o grubości 3,8 cm, której proces produkcji opiera się na prasowaniu na gorąco, posiada bardzo dobre właściwości optyczne.
Most amerykańskiego niszczyciela klasy ZUMWALT (DDG 1000) jest również wyposażony w duże okna o wysokiej wytrzymałości, które przepuszczają światło widzialne i fale podczerwone o długości fali 5 mikronów i które muszą wytrzymać uderzenia fal do 0,56 kg/cm2. Ponieważ proces prasowania na gorąco wzrasta do dużych rozmiarów, okno mostkowe może być wykonane z jednego dużego kawałka spinelu. I odwrotnie, może być wytwarzany przez dyfuzję krawędziową łączącą dwa lub więcej małych okien w jedno. Wydział Optyki Stosowanej Laboratorium Badawczego Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych (NRL) zademonstrował wykonalność obu tych podejść.
Laboratorium zauważyło, że tradycyjną metodą wysokotemperaturowego wzrostu ze stopu (>2000 °C) z monokrystalicznego spinelu trudno jest wytworzyć arkusz o wymiarach powyżej kilku milimetrów. W procesie rozwiązywania tego problemu KLR ustaliło, że słaba jakość komercyjnej ceramiki spinelowej wynika z nierównomiernego mieszania dodatku spiekającego (fluorku litu) ze sproszkowanym spinelem, co prowadzi do porowatości i uwięzienia (pozostałości w produkcie końcowym). tego dodatku do spiekania. Naukowcy z NRL opracowali opatentowany proces równomiernego powlekania każdej cząstki proszku spinelu dodatkiem spiekania, który umożliwia usunięcie dodatku podczas procesu prasowania na gorąco w temperaturze około 1600 ° C. Według NRL pozwala to na produkcję w pełni sprasowanej, jednolicie przezroczystej ceramiki spinelowej o wysokich właściwościach optycznych, a proces jest skalowalny i pozwala na produkcję dużych okien.
Zaprojektowany do pracy w trudnych warunkach
Przezroczystą ceramikę spinelową stosuje się również w innych zastosowaniach obronnych. Wśród nich są lasery dużej mocy opracowywane do broni ukierunkowanej energii. Z optycznego punktu widzenia jednym z najbardziej problematycznych miejsc jest soczewka wyjściowa (okno), ponieważ szkło do takich systemów nie ma wystarczająco dobrych właściwości termicznych, optycznych i mechanicznych. Powodem jest to, że szklane okna mają bardzo niską przewodność cieplną prowadzącą do szoku termicznego. Zdaniem naukowców z NRL niska wytrzymałość szkła utrudnia również jego stosowanie w agresywnych środowiskach. Z drugiej strony, doskonała wytrzymałość spinelu pozwala na stosowanie go w trudnych warunkach, a jego wysoka wytrzymałość pozwala na cieńsze okna, co zmniejsza wagę. NRL opracowało technologię ultraczystego proszku spinelowego, która została wykorzystana do produkcji ceramiki spinelowej o rekordowo niskiej utracie absorpcji wynoszącej 6 ppm (części na milion) / cm przy długości fali 1,06 μm.
Ceramika spinelowa wysokiej jakości optycznej jest również wykorzystywana do wytwarzania trwałych, przepuszczających ciepło osłon do pocisków na podczerwień. Według otwartych źródeł istniejące materiały, takie jak krzem krystaliczny, są kruche i nie przepuszczają światła widzialnego. Inny materiał, szafir (a-Al2O3), ma ograniczoną transmisję przy długości fali 5 µm. Szafir jest niezwykle odporny na uszkodzenia mechaniczne, ponieważ ma niezwykłą twardość (9 w skali Mohsa); jest to najtwardszy materiał po diamentie i węgliku krzemu (a-SiC). Ale spinel doskonale przepuszcza światło widzialne i ma lepszą przepuszczalność w porównaniu do szafiru przy długości 5 mikronów. Starając się zademonstrować praktyczne zastosowanie spinelu, naukowcy z NRL zmienili proces prasowania na gorąco iz powodzeniem wyprodukowali owiewki z tego materiału.
Dostępność ceramiki spinelowej o wysokich właściwościach optycznych umożliwi również produkcję lekkich osłon przeciwwybuchowych i gogli do ochrony osobistej przed IED, a także okien konforemnych do systemów nadzoru. Badania z 2013 roku wykazały, że spinel magnezowo-glinowy jest doskonałym kandydatem na zewnętrzne utwardzane przezroczyste warstwy pancerza. Naukowcy, którzy systematycznie badali fragmentację trzech rodzajów ceramiki spinelowej wykazali, że tryb fragmentacji jest jednym z kluczowych parametrów wpływających na odporność balistyczną ceramiki.
