航空轻质装甲(网络版)课件.ppt
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1、PE纤维及其在航空上的应用 廖廖 振振 魁魁上海 2015.02航航 空空 装装 甲甲 篇篇一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 一)航空装甲时代的划分一)航空装甲时代的划分1、重型装甲时、重型装甲时代代2、重型、轻质、重型、轻质高性能装甲交错高性能装甲交错时代时代3、轻质高性能、轻质高性能复合装甲时代复合装甲时代 时间:二战后期 第一、二代军机防弹装甲 透明件 高锰钢、 有机玻璃 铬镍钢 无机玻璃防弹效果较理想,但超重影响性能(基本为钢板,座舱段840mm钢板)三代机后期:钢制防弹装甲逐步减少;轻质高性能陶瓷/复合材料装甲增加。60年代后期:陶瓷/轻质合金陶瓷/复合
2、材料如:美军AH64阿帕奇武装直升机时间:三代机后期 和 四代机轻质高性能装甲迅速发展 陶瓷/轻金属 陶瓷/复合材料 纯纤维复合材料抗弹性能好 工艺方便 减重效果好一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题早期装有重型防弹钢板的世界名机一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 1、在海湾战争中,美国空军飞机共出动了3020架次,有38架占战伤严重的飞机飞回基地,其中有4架F/A-18和3架A-10是直接被导弹攻击的,是什么使38架飞机被击中而不被击落,其中关键的因素之一是配备了有效的装甲装甲。 数据摘自宋笔峰等著的飞行器可靠性工程二)航空防弹装甲的作用
3、二)航空防弹装甲的作用关于防护的作用先请看几个有无装甲的实例一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 相反,海湾战争期间,“狂风”战机未重视防弹装甲,在联军其它机型未损失一架的情况下,英、法、意却损失8架,其中英军损失6架。一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题2、越战启示录越战启示录-越南上空的越南上空的“休伊休伊” a.越战期间单美陆军购买了36733673架架,是当时直升机部队的中流砥柱,它在越战中的表现证明了其自身的价值; 我们来看看几个数据:我们来看看几个数据: b.休伊直升机最大的不足便是其无任何防护装甲,在密集的轻武器火力下,很容易被
4、击落;越南方面曾宣称,1 1个个士兵在一次战斗中用冲锋枪击落了4 4架架休伊直升机; c.整个越战期间,直升机在飞行中被地面火力击中7117071170架次架次,总共损失了48694869架架直升机,其中无任何装甲的UH1达25912591架架;飞行员伤亡超过一万人,UH1飞行员死亡达22022202名名。一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 飞行器的性能(包括攻击性)和防护是它的左右飞行器的性能(包括攻击性)和防护是它的左右手,缺一不可,只有有效地保护自己,才能更好的手,缺一不可,只有有效地保护自己,才能更好的打击敌人。在飞行器防护不力的情况下,被击伤、打击敌人。在
5、飞行器防护不力的情况下,被击伤、击落是必然事件。击落是必然事件。 装甲防护便是提高飞行器抗打击能力的终极手段装甲防护便是提高飞行器抗打击能力的终极手段。防护防护装甲装甲生存生存率高率高乘员乘员安全安全任务任务完成完成航空防弹装甲作用是:航空防弹装甲作用是:一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题防弹钢板确实具有良好的防弹性能,但是以牺牲重量为代价的,航空上往往是不允许的。l用非金属材料替代金属材料是唯一的途径。怎样做到重量轻、防护性能好?材料Al2O3SiCB4CGFPPTAPE密度(g/cm3)3.83.22.72.51.440.97M161312480l非金属复合装甲
6、(即陶瓷与高性能纤维的复合)是唯一的技术手段 常用防弹陶瓷材料有Al2O3、SiC、B4C等,现防弹陶瓷发展方向是低成本、高性能,在航空上使用以B4C为代表;而防弹高性能纤维是以轻质、高性能为方向,在航空上代表纤维有芳纶、聚乙烯纤维(PE)等。M:陶瓷材料弹道质量系数,其越高防弹性能越优良。三)航空防弹装甲材料状态三)航空防弹装甲材料状态一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题军用飞机、直升机使用的装甲主要考虑性能高、质量轻 优先使用的碳化硼和PE纤维复合装甲板;其次是碳化硼和芳纶复合装甲,而氧化铝陶瓷使用的相对较少;在防弹等级较低的部位可直接选用纯PE装甲板用于防弹,按
7、真实战场和实际空战的统计分析后得出结果:纯PE装甲对人体和飞行器的防护非常有效;与传统的航空防弹钢板相比,非金属复合装甲具有抗弹性能好、工艺方便和有明显减重的效果。国际上采用陶瓷、纤维复合装甲的较为先进的飞机、直升机有一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 Dyneema HB26,厚20mm,面密度为20kg/m2,防护等级符合NIJ0101.04 Level : 7.62mm Nato FMJ(308winchester) at 838m/s,应用于直升机,如Eurocopter 公司 EC135直升机上。四)国外航空轻质装甲在装备上的应用四)国外航空轻质装甲在装备
8、上的应用一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 CH47运输直升机PE复合装甲配置全景一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 UH60黑鹰运输直升机PE复合装甲配置一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 美陆军C17环球霸王运输机 军用运输机在野战机场起降和敌战区空投时,极易遭敌方的各种口径火力的攻击,因此提高战场环境的生存性、抗战毁能力是军用运输机的一个重要指标一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 C17座舱地板装甲 美陆军C17运输机便是按实战环境高生存性来进行设计的,其全机任何部位都可以承受
9、12.7mm穿甲弹以610m/s的打击,光在座舱和关键部位,碳化硼陶瓷装甲用量便超过半吨。 C17乘员防弹座椅一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 意大利C27J军用运输机及装甲配置军用运输机及装甲配置 C-27J货运飞机大量配置防弹装甲,主要防NIJ IV级的装甲,配置装甲的部位有雷达、墙上装甲板,飞行甲板,飞行员与副驾驶座椅,液氧瓶,气态氧气瓶与负载主站。一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题AH-64阿帕奇防护要求:机身下半部任何部位被一发12.7mmAPM2弹击中,或机身95%表面任何部位被一发23mmHEIT弹击中,直升机任可执行飞行
10、任务。1.阿帕奇座舱蓝宝石复合玻璃装甲厚44mm(可防可防23mm23mm弹弹);2.座椅、座舱等周围采用B4C/芳纶轻质复合装甲(防防12.7mm12.7mm AP-M2 AP-M2 弹,弹,V V5050=588mm/s=588mm/s) ; 3.关键传动部件配备电渣熔钢装甲; 为满足上述要求,AH-64主要装甲配置如下:一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题AH-64装甲在实战中发挥了重要的作用,请看伊战中的实例:阿帕奇遭伏击.mp4AH-64阿帕奇进入伏击圈,激战三小时,32架“阿帕奇”全部挂彩,多架直升机机身上有1030个弹孔。30架飞回基地,其中27架严损坏
11、,无法再次起飞作战,另有2架“阿帕奇”被击落。而被击落的2架AH-64,航空专家徐光裕将军另有解释:徐光裕将军评述阿帕奇.mp4AH-64防弹座椅防弹座椅一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题某国陆军UH-60M BLACK HAWK直升机防护要求:飞行员座椅防MIL-PRF-46103E 类2A级、座舱、射手及乘员舱底板防护等级为NIJ0101.06标准级,能防7.62mmAPM2弹;该机的装甲配置为,底板的有效防护面积为5.2m2,采用了B4C/PE复合装甲,装甲总重量为240KG;美军该型机的座椅配置的防弹装甲可防23mm机炮的打击。一一、航空防弹装甲现状、存在的
12、问题航空防弹装甲现状、存在的问题一)一)大部分业界大部分业界人士都认为:人士都认为:现在飞行器没必要现在飞行器没必要加装防弹装甲加装防弹装甲 1、武装直升机低空作战多,需加装甲;歼击机、轰炸机、运输机多在高空作战,无需装甲; 2、现代战争中,多用导弹(空空、地空、舰空等)对飞行器攻击, 一旦导弹打飞机再强的装甲也无用。 3、加装防弹装甲,必须增加很多重量,防护性能的提高是以降低飞行器性能为代价的,得不偿失。一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题二)实际上的情况是二)实际上的情况是1、中、高空作战更易受到攻击、中、高空作战更易受到攻击 a、低空雷达探测存在盲区; 中高空非
13、隐形飞行器,雷达可以轻易发现。 b 、现在空对空、地对空的主要武器是导弹, 导弹飞行速度高,射程高,高空也够得到。 c、 中、高空飞行给对方防御设施的反应时间更长, 可以组织等有效的反击。一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题2 2、导弹、炮弹不是靠直接命中击落飞行器的导弹、炮弹不是靠直接命中击落飞行器的a.导弹、炮弹的引信按照工作机制可分为五种:触发,惯性引信; 无线电近炸引信;红外线近炸引信; 激光近炸引信;高度引信导弹、炮弹是如何命中目标的?真实的谎言中的谎言真实的谎言片段.mp4一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 b. 导弹是靠破片击
14、落飞机导弹是靠破片击落飞机的的 导弹并不一定必须直接命中飞机,就像榴弹炮不一定必须掉你头上一样 ,掉在你身旁你一样没命。 空空导弹的战斗部都不算大, 但其破片杀伤半径较大,AIM-120的战斗部全重才20.4kg, 含有198块破片;地空导弹的威力要大,这主要是其破片杀伤半径大,如前苏联SA-2型,导弹 战斗部重195kg, 在高空的杀伤半径达到250m,其含破片数量更多。一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 2014年7月17日,马来西亚航空公司波音777-MH17航班被导弹击落。美国情报部门已经得出结论,认为马航MH17是被空对空导弹击落。一一、航空防弹装甲现状、
15、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题 马航残骸疑似弹孔曝光,也有媒体称为“山毛榉”导弹造成。据独立军事分析专家称,从马航失事客机机身残骸上弹孔的大小、分布、形状和数量上来看,符合“山毛榉”导弹近炸所造成的破坏。 不管是空空还是地空导弹,有一点可以肯定是导弹近炸破片击落了不管是空空还是地空导弹,有一点可以肯定是导弹近炸破片击落了MH17MH17。请看专家的分析请看专家的分析mh17.mp4mh17.mp4。一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题c.c.炮弹也主要是靠破片来击落飞行器炮弹也主要是靠破片来击落飞行器一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问
16、题d.典型导弹、炮弹破片质量分布国内外,破片防护研究大部分是以1.1g破片为基础的因此,飞机的防护重点应该是防破片,而不是导弹、炮弹的直接命中。一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题3、现代的轻质高性能防护装甲已使飞行、防弹性能的组合到达最佳。现代的轻质高性能防护装甲已使飞行、防弹性能的组合到达最佳。 a) B4C/PE纤维复合装甲: B4C面板和PE背板的组合是最佳的航空复合装甲,该复合装甲的密度远低于钢板,能12.7mmAPM2穿甲弹的打击; b)纯PE装甲板: 面密度仅为10 18kg/ m2的纯PE装甲板抵御导弹、炮弹破片或流弹非常有效;在防护等级要求不高的情况
17、下,是航空轻质装甲的最佳选择。一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题2007年第9期“汉和防务评论”报道,在俄罗斯协助下,中国已首次成功装配Mi171多用途直升机,进一步扩展陆军的立体作战能力。然而为了省钱,中国从俄罗斯进口的是无装甲防护的民用型,势将减损战场存活能力。报导指出,到现在为止,中国都是以“民用直升机”名义来进口Mi171等直升机,乌兰乌德飞机公司也已证实那是民用型,所以没有像军用型那样为飞机安装装甲。“汉和防务评论汉和防务评论”创办人平可夫指出,中国这种创办人平可夫指出,中国这种贪图小便宜的结果,将使这些直升机的战场存活贪图小便宜的结果,将使这些直升机的战
18、场存活率降低。率降低。一一、航空防弹装甲现状、存在的问题航空防弹装甲现状、存在的问题同样在固定翼飞机,也同样存在此问题。有些人同样在固定翼飞机,也同样存在此问题。有些人认为固定翼飞机飞得高不怕导弹,实际上飞机飞认为固定翼飞机飞得高不怕导弹,实际上飞机飞得再高也不如导弹射得高。如大型军用飞机无装得再高也不如导弹射得高。如大型军用飞机无装甲就如同甲就如同MH17MH17一样容易被击落。一样容易被击落。传统防弹纤维:聚酰胺纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维。这四种纤维的性能如下表所示:二二、最佳的纤维防弹材料最佳的纤维防弹材料-PE纤维纤维纤维纤维类型类型密度密度(gcmcm-3-3)
19、)强度强度(GPa)模量模量(GPa)伸长率伸长率(%)声速声速(103m/s)尼龙尼龙1.140.710.804.35.21520芳纶芳纶1.442.83.4671302.43.579UHMWPEUHMWPE0.973.33.9109132249.911.47S S玻璃纤维玻璃纤维2.494.7885.45.94声速:声音在纤维中传播的速度,代表纤维吸收弹丸能量的能力,其与模量的平方根成正比。纤维的防弹能力主要与强度、模量(声速)、伸长率三项指标有关。 PE纤维密度仅为芳纶的65%,综合来看防弹性能却比芳纶高25%;而实际上,在同等的面密度情况下,PE装甲的防弹性能是芳纶的1.52.0倍;
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