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轻质金属泡沫可阻挡冲击波来自高爆炸弹的碎片

2019-07-05 11:07:46 来源:

来自北卡罗来纳州立大学和美国陆军航空应用技术理事会的最新研究表明,不锈钢复合金属泡沫(CMF)能够阻止爆炸压力和碎裂,每秒5000英尺高爆炸燃烧弹(HEI),爆炸仅18英寸远。“简而言之,我们发现钢 - CMF提供的保护比所有其他现有装甲材料更多,同时显着降低了重量,”该工作论文的高级作者,北卡罗来纳州机械和航空航天工程教授Afsaneh Rabiei说。 。“我们可以提供与现有钢盔甲相同的保护,重量只有一小部分 - 或者在相同重量下提供更多保护。

“许多军用车辆都使用由轧制的均质钢制成的装甲,其重量是我们的钢制CMF的三倍,”Rabiei说。“基于这样的测试,我们相信我们可以用钢 - CMF替代那种轧钢而不牺牲安全性,不仅可以更好地阻挡碎片,还可以更好地阻挡造成创伤的冲击波,例如重大脑损伤。这样可以减轻车辆重量显着,提高燃油里程和车辆性能。“

在这项研究中,研究人员将一个23×152毫米(mm)的HEI圆形 - 通常用于防空武器 - 发射到厚度为2.3毫米的铝制冲击板上。将10英寸×10英寸钢 - CMF板 - 9.5毫米或16.75毫米厚 - 放置在距离铝制冲击板18英寸处。研究人员评估说,钢制CMF能够抵抗爆炸压力以及爆炸圆形产生的铜和钢碎片以及冲击板上的铝。

“两种厚度的钢 - CMF都阻止了冲击波,而16.75 mm钢 - CMF将所有碎片从15 mm2停止到150 mm2以上,”Rabiei说。“9.5毫米钢 - CMF停止了大部分,但不是全部的碎片。根据结果,10毫米钢 - CMF板将停止所有碎片尺寸。”

研究人员还开发了钢 - CMF板的性能计算机模型。与实验结果相比,该模型非常接近。研究人员然后使用该模型预测铝5083装甲 - 一种已经在市场上具有与16.75毫米钢 - CMF相似的重量和厚度的装甲 - 将如何对抗HEI轮。

该模型表明,虽然与钢制CMF板相似重量的铝制装甲将阻止所有的碎片,但铝制装甲会弯曲并允许碎片更深地穿透。这将导致对面板的更多损坏,将大量压力传递给装甲后面的士兵或装备。另一方面,钢 - CMF吸收爆炸波的能量并通过空心球的局部变形飞行碎片,使钢 - CMF装甲承受相当小的应力 - 提供更多的防止碎片和冲击波的保护。

接下来的步骤包括测试钢制CMF对抗简易爆炸装置(IED)和高质量的安装弹道。研究人员已经测试了CMF对手持式攻击武器,辐射和极端高温的性能。

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