輕質(zhì)金屬泡沫可阻擋沖擊波來自高爆炸彈的碎片

來自北卡羅來納州立大學和美國陸軍航空應用技術理事會的最新研究表明，不銹鋼復合金屬泡沫(CMF)能夠阻止爆炸壓力和碎裂，每秒5000英尺高爆炸燃燒彈(HEI)，爆炸僅18英寸遠。“簡而言之，我們發(fā)現(xiàn)鋼 - CMF提供的保護比所有其他現(xiàn)有裝甲材料更多，同時顯著降低了重量，”該工作論文的高級作者，北卡羅來納州機械和航空航天工程教授Afsaneh Rabiei說。 。“我們可以提供與現(xiàn)有鋼盔甲相同的保護，重量只有一小部分 - 或者在相同重量下提供更多保護。

“許多軍用車輛都使用由軋制的均質(zhì)鋼制成的裝甲，其重量是我們的鋼制CMF的三倍，”Rabiei說。“基于這樣的測試，我們相信我們可以用鋼 - CMF替代那種軋鋼而不犧牲安全性，不僅可以更好地阻擋碎片，還可以更好地阻擋造成創(chuàng)傷的沖擊波，例如重大腦損傷。這樣可以減輕車輛重量顯著，提高燃油里程和車輛性能。“

在這項研究中，研究人員將一個23×152毫米(mm)的HEI圓形 - 通常用于防空武器 - 發(fā)射到厚度為2.3毫米的鋁制沖擊板上。將10英寸×10英寸鋼 - CMF板 - 9.5毫米或16.75毫米厚 - 放置在距離鋁制沖擊板18英寸處。研究人員評估說，鋼制CMF能夠抵抗爆炸壓力以及爆炸圓形產(chǎn)生的銅和鋼碎片以及沖擊板上的鋁。

“兩種厚度的鋼 - CMF都阻止了沖擊波，而16.75 mm鋼 - CMF將所有碎片從15 mm2停止到150 mm2以上，”Rabiei說。“9.5毫米鋼 - CMF停止了大部分，但不是全部的碎片。根據(jù)結(jié)果，10毫米鋼 - CMF板將停止所有碎片尺寸。”

研究人員還開發(fā)了鋼 - CMF板的性能計算機模型。與實驗結(jié)果相比，該模型非常接近。研究人員然后使用該模型預測鋁5083裝甲 - 一種已經(jīng)在市場上具有與16.75毫米鋼 - CMF相似的重量和厚度的裝甲 - 將如何對抗HEI輪。

該模型表明，雖然與鋼制CMF板相似重量的鋁制裝甲將阻止所有的碎片，但鋁制裝甲會彎曲并允許碎片更深地穿透。這將導致對面板的更多損壞，將大量壓力傳遞給裝甲后面的士兵或裝備。另一方面，鋼 - CMF吸收爆炸波的能量并通過空心球的局部變形飛行碎片，使鋼 - CMF裝甲承受相當小的應力 - 提供更多的防止碎片和沖擊波的保護。

接下來的步驟包括測試鋼制CMF對抗簡易爆炸裝置(IED)和高質(zhì)量的安裝彈道。研究人員已經(jīng)測試了CMF對手持式攻擊武器，輻射和極端高溫的性能。