Najdôležitejšou úlohou vyriešenou sľubnými ručnými zbraňami vyvíjanými v rámci amerického programu NGSW by malo byť zabezpečenie zaručeného prieniku moderného a pokročilého panciera vyvinutého v popredných svetových zbrojných laboratóriách. Pred návratom k problému vývoja „meča“, sľubného ručného palného zbraní schopného účinne čeliť americkým zbraniam vyvinutým v rámci programu NGSW, by bolo vhodné zoznámiť sa s „štítom“- technológiami na vytváranie sľubného osobného brnenia (NIB).
Existuje názor, že problém prieniku NIB je priveľký, pretože ak guľka zasiahne nepriateľa, bude buď zranený tak, že sa nebude môcť naďalej aktívne zúčastňovať nepriateľských akcií, alebo bude potrebné zasiahnuť v časti tela, ktorá nie je chránená prvkami panciera. Podľa programu NGSW ozbrojené sily USA nepovažujú tento problém za prehnaný. Problém je v tom, že miera zlepšenia sľubných NIB v súčasnosti výrazne predbieha rýchlosť zlepšovania ručných zbraní. A ozbrojené sily USA sa len pokúšajú urobiť prielom v smere radikálneho zlepšenia charakteristík ručných zbraní, otázkou je, či sa im to podarí?
Existujú dva hlavné spôsoby zvýšenia pancierovania streliva - zvýšenie jeho kinetickej energie a optimalizácia tvaru a materiálu jadra streliva / streliva (samozrejme nehovoríme o výbušnej, kumulatívnej alebo otrávenej munícii). A tu vlastne narážame na určitú hranicu. Guľka alebo jadro pre ňu sú vyrobené z keramických zliatin s vysokou tvrdosťou a dostatočne vysokou hustotou (na zvýšenie hmotnosti), môžu byť tvrdšie a pevnejšie, sotva hustejšie. Zvýšenie hmotnosti strely zvýšením jej rozmerov je v prijateľných rozmeroch ručných ručných zbraní tiež prakticky nemožné. Stále dochádza k zvýšeniu rýchlosti strely, napríklad na hypersonickú, ale v tomto prípade sa vývojári stretávajú s obrovskými ťažkosťami v podobe nedostatku potrebných pohonných hmôt, extrémne rýchleho opotrebovania hlavne a vysokého spätného rázu pôsobiaceho na strelec. Zlepšovanie NIB medzitým prebieha oveľa intenzívnejšie.
Materiály
Od svojho vzniku prešlo osobné brnenie dlhou cestou od oceľových kyrysov a dosiek k modernému pancierovaniu z aramidovej tkaniny s vložkami vyrobenými z polyetylénu s vysokou hustotou (UHMWPE) s ultra vysokou molekulovou hmotnosťou a karbidu bóru.
NIB sa zdokonaľuje v oblastiach hľadania nových materiálov, vytvárania kompozitných a kovokeramických pancierových prvkov, optimalizácie tvaru a štruktúry prvkov NIB vrátane mikro a nanorozmerov, ktoré efektívne rozptýlia energiu striel a úlomkov. Rozpracovávajú sa aj exotickejšie riešenia, ako napríklad „tekuté brnenie“na báze nenewtonovských tekutín.
Najzrejmejším spôsobom je vylepšiť tradičné prevedenie panciera a posilniť ho vložkami zo sľubných kompozitných a keramických materiálov. V súčasnosti je väčšina NIB vybavená vložkami z tepelne spevnenej ocele, karbidu titánu alebo kremíka, ale postupne ich nahrádzajú pancierové prvky z karbidu bóru, ktoré majú nižšiu hmotnosť a výrazne vyšší odpor.
Štruktúra
Ďalším smerom zlepšenia NIB je hľadanie optimálnej štruktúry umiestnenia pancierových prvkov, ktoré by na jednej strane mali pokrývať maximálnu povrchovú plochu tela bojovníka a na druhej strane by nemali obmedzovať jeho pohyb. Ako príklad, aj keď nie celkom úspešného, ale zaujímavého vývoja, je možné uviesť telesné brnenie Dragon Skin, navrhnuté a vyrobené americkou spoločnosťou Pinnacle Armor. Brnenie tela „Dragon Skin“má šupinaté usporiadanie prvkov panciera.
Lepené kotúče vyrobené z karbidu kremíka s priemerom 50 mm a hrúbkou 6,4 mm poskytujú pohodlie pri nosení tohto NIB vďaka určitej flexibilite dizajnu a zároveň dostatočne veľkej ploche chráneného povrchu.. Tento dizajn tiež poskytuje odolnosť voči opakovanému zasiahnutiu guliek vystrelených z ručných zbraní z blízka - „Dragon Skin“vydrží až 40 zásahov samopalom Heckler & Koch MP5, puškou M16 alebo útočnou puškou Kalashnikov (jedinou otázkou je, koľko z ktorých a ktoré kazety?).
Nevýhodou „šupinatého“rozloženia pancierových prvkov panciera je takmer úplná nedostatočná ochrana vojaka pred zranením za bariérou, čo vedie k vážnym zraneniam alebo smrti vojakov aj bez prieniku do NIB, v dôsledku čoho dochádza k neprimeranej obrane tela. tohto typu neprešiel testami americkej armády. Napriek tomu ich používajú niektoré špeciálne sily a špeciálne služby USA.
Podobná „šupinatá“schéma bola implementovaná v sovietskom pancieri ZhZL-74 určenom na extrémnu ochranu proti chladným zbraniam, v ktorom boli pancierové prvky-disky s priemerom 50 mm a hrúbkou 2 mm vyrobené zo zliatiny hliníka ABT-101. použité.
Napriek nedostatkom NIB „Dragon Skin“je možné šupinaté usporiadanie pancierových prvkov použiť v kombinácii s inými druhmi pancierovej ochrany a prvkami absorbujúcimi nárazy na zníženie dopadu striel a úlomkov za bariéru.
Vedci z American Rice University vyvinuli neobvyklú štruktúru, ktorá umožňuje objektu absorbovať kinetickú energiu efektívnejšie ako monolitický predmet z tej istej suroviny. Základom vedeckej práce bola štúdia vlastností plexusov uhlíkových nanorúrok, ktoré majú vďaka špeciálnemu usporiadaniu vlákien ultra vysokú hustotu s dutinami na atómovej úrovni, ktoré im umožňujú absorbovať energiu s vysokou účinnosťou, keď zrážka s inými predmetmi. Pretože zatiaľ nie je možné úplne reprodukovať takú štruktúru v nanometri v priemyselnom meradle, bolo rozhodnuté túto štruktúru zopakovať v makro veľkostiach. Vedci použili polymérne vlákna, ktoré je možné vytlačiť na 3D tlačiarni, ale sú usporiadané v rovnakom systéme ako nanorúrky, a skončili s kockami s vysokou pevnosťou a stlačiteľnosťou.
Na otestovanie účinnosti štruktúry vytvorili vedci druhý predmet z rovnakého materiálu, ale monolitického, a do každého z nich bola vypustená guľka. V prvom prípade sa guľka zastavila už na druhej vrstve a v druhej zašla oveľa hlbšie a spôsobila poškodenie celej kocky - zostala neporušená, ale pokrytá trhlinami. Na tlak bola testovaná aj plastová kocka so špeciálnou štruktúrou. Počas experimentu sa predmet zmenšil najmenej dvakrát, ale jeho integrita nebola narušená.
Penový kov
Keď už hovoríme o materiáloch, ktorých vlastnosti sú do značnej miery určené štruktúrou, nemožno nespomenúť vývoj v oblasti penového kovu - kovovej alebo kompozitnej kovovej peny. Penový kov môže byť vytvorený na báze hliníka, ocele, titánu, iných kovov alebo ich zliatin.
Špecialisti z University of North Carolina (USA) vyvinuli oceľový penový kov s oceľovou matricou, ktorá ho obklopuje medzi hornou keramickou vrstvou a tenkou spodnou vrstvou hliníka. Penový kov s hrúbkou menej ako 2,5 cm zastaví pancierové strely 7,62 mm, po ktorých zostane na zadnom povrchu otvor menší ako 8 mm.
Penová doska okrem iného účinne znižuje účinky röntgenového, gama a neutrónového žiarenia a tiež chráni pred ohňom a teplom dvakrát lepšie ako konvenčný kov.
Ďalším materiálom s dutou štruktúrou je ultraľahká forma peny, ktorú vytvorili laboratóriá HRL v spolupráci s Boeingom. Nový materiál je stokrát ľahší ako polystyrén - je to 99,99% vzduch, ale má extrémne vysokú tuhosť. Podľa vývojárov, ak je vajíčko pokryté týmto materiálom a spadne z výšky 25 poschodí, nerozbije sa. Výsledná pena je taká ľahká, že môže ležať na púpave.
Prototyp používa duté niklové trubice navzájom spojené, ktorých usporiadanie je podobné štruktúre ľudských kostí, čo umožňuje materiálu absorbovať veľa energie. Každá trubica má hrúbku steny asi 100 nanometrov. Namiesto niklu sa v budúcnosti môžu používať ďalšie kovy a zliatiny.
Tento materiál alebo jeho analóg, ako aj vyššie uvedený štruktúrovaný polymérny materiál, možno považovať za použitie v sľubných NIB ako prvkov ľahkej a trvanlivej podpory absorbujúcej nárazy navrhnuté tak, aby minimalizovalo poškodenie tela guľkami za bariérou.
Nanotechnológia
Jeden z najsľubnejších materiálov, o ktorom sa predpokladá, že bude široko používaný v rôznych odvetviach 21. storočia, je grafén, dvojrozmerná alotropická modifikácia uhlíka tvorená vrstvou atómov uhlíka hrubých jeden atóm. Španielski experti vyvíjajú nepriestrelnú vestu na báze grafénu. Vývoj grafénového panciera sa začal začiatkom roku 2000. Výsledky výskumu sú považované za sľubné, v septembri 2018 vývojári prešli na praktické testy. Projekt je financovaný Európskou obrannou agentúrou a v súčasnosti prebieha za účasti špecialistov z britskej spoločnosti Cambridge Nanomaterials Technology.
Podobná práca prebieha v Spojených štátoch, najmä na Rice University a University of New York, kde sa uskutočnili experimenty s bombardovaním grafénových listov pevnými predmetmi. Očakáva sa, že grafénové brnenie bude výrazne silnejšie ako kevlar a bude kombinované s keramickým pancierom, aby sa dosiahli najlepšie výsledky. Najväčšou výzvou je výroba grafénu v priemyselných množstvách. Vzhľadom na potenciál tohto materiálu v rôznych odvetviach však nie je pochýb o tom, že sa nájde riešenie. Podľa zasvätených informácií, ktoré sa objavili na stránkach špecializovaných médií v decembri 2019, plánuje Huawei uviesť smartphone P40 s grafénovou batériou (s grafénovými elektródami) na trh začiatkom roku 2020, čo môže naznačovať významný pokrok v priemyselnej výrobe grafénu..
Koncom roku 2007 izraelskí vedci vytvorili samoopravný materiál na báze nanočastíc disulfidu volfrámu (soľ kovu volfrámu a kyseliny sírovodíkovej). Nanočastice disulfid wolfrámu sú vrstvené fullerénové alebo nanotubulárne útvary. Nanotubulény majú rekordné mechanické vlastnosti, ktoré sú pre ostatné materiály v zásade nedosiahnuteľné, úžasnú flexibilitu a pevnosť, ktorá je na hranici pevnosti kovalentných chemických väzieb.
Je možné, že v budúcnosti nepriestrelné vesty plnené týmto materiálom budú môcť svojimi vlastnosťami prekonať všetky ostatné existujúce a sľubné modely NIB. V súčasnej dobe je vývoj NIB na báze nanorúrok disulfidu volfrámu v štádiu laboratórneho výskumu kvôli vysokým nákladom na syntézu východiskového materiálu. Napriek tomu určitá medzinárodná spoločnosť už vyrába patentované technológie nanočastice disulfidov volfrámu a molybdénu v množstve mnohých kilogramov ročne.
Veľká britská obranná spoločnosť Bae Systems vyvíja gelové pancierové chrániče. V gélovom pancieri má impregnovať aramidové vlákno nenewtonovskou kvapalinou, ktorá má vlastnosť okamžitého stvrdnutia pri náraze. Verí sa, že „tekuté brnenie“je jednou z najsľubnejších oblastí pre rozvoj sľubných NIB. Takáto práca sa vykonáva v Rusku v súvislosti so sľubným súborom vybavenia pre vojakov „Ratnik-3“.
Možno teda dospieť k záveru, že sa plánuje vytvorenie sľubných NIB pomocou najnovších technológií v popredí technologického pokroku. Ak hovoríme o ručných zbraniach, potom tu takáto technologická výtržnosť nie je pozorovaná. Čo je tým dôvodom, nedostatočnou potrebou alebo konzervativizmom zbrojného priemyslu?
Mnoho projektov sľubných NIB sa určite zastaví, ale niektoré z nich určite „vystrelia“a možno aj zastarajú všetky ručné zbrane 20. storočia, rovnako ako vo svojej dobe zastarali luky, kuše a ručné zbrane, ktoré nabíjajú náhubkom.. Brnenie navyše nie je jediným dôležitým vybavením bojovníka, ktoré môže radikálne zvýšiť jeho schopnosť prežiť v boji.
