輕質(zhì)金屬泡沫可阻擋沖擊波來(lái)自高爆炸彈的碎片

來(lái)自北卡羅來(lái)納州立大學(xué)和美國(guó)陸軍航空應(yīng)用技術(shù)理事會(huì)的最新研究表明，不銹鋼復(fù)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(yuǎn)。“簡(jiǎn)而言之，我們發(fā)現(xiàn)鋼 - CMF提供的保護(hù)比所有其他現(xiàn)有裝甲材料更多，同時(shí)顯著降低了重量，”該工作論文的高級(jí)作者，北卡羅來(lái)納州機(jī)械和航空航天工程教授Afsaneh Rabiei說(shuō)。 。“我們可以提供與現(xiàn)有鋼盔甲相同的保護(hù)，重量只有一小部分 - 或者在相同重量下提供更多保護(hù)。

“許多軍用車(chē)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(shuō)。“基于這樣的測(cè)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(chē)輛重量顯著，提高燃油里程和車(chē)輛性能。“

在這項(xiàng)研究中，研究人員將一個(gè)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(píng)估說(shuō)，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(shuō)。“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(kāi)發(fā)了鋼 - CMF板的性能計(jì)算機(jī)模型。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，該模型非常接近。研究人員然后使用該模型預(yù)測(cè)鋁5083裝甲 - 一種已經(jīng)在市場(chǎng)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(duì)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(huì)彎曲并允許碎片更深地穿透。這將導(dǎo)致對(duì)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(guò)空心球的局部變形飛行碎片，使鋼 - CMF裝甲承受相當(dāng)小的應(yīng)力 - 提供更多的防止碎片和沖擊波的保護(hù)。

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