Раскрыт механизм остановки пули пластиковыми композитами

До последнего времени было совершенно неясно, как именно пластики при их невысокой массе умудряются остановить пулю без возникновения трещин в самом материале. Вот как комментирует ситуацию Нед Томас из Университета Райса (США): «Экспериментально всё работало просто замечательно. Но с теоретической точки зрения никто не знал - почему».

 

Чтобы разобраться с механизмом остановки пули без образования трещин в броне, Джа Хван Ли из того же вуза создал миниатюрную систему, моделирующую столкновение пенополиуретана с объектом на высокой скорости. Мишень в ней упрощённо изображала реальные пластики: перемещающиеся слои нанометровой толщины, состоявшие как из полистирола, так и из полидиметилсилоксана. Первые слои были твёрдыми, вторые - значительно мягче.

 

Пока теоретические исследования композитной брони на пластиковой основе отстают от практики. И южнокорейская БМП К 21, и даже экспериментальные венесуэльские машины уже давно используют пластики. (Фото MND.)

 

Обстрел вёлся кварцевыми гранулами диаметром 3 400 нм, разогнанными лазером до скоростей более 1 км/с. Как оказалось, при попадании такой нанопули в пластик его слои сначала сплющиваются, а затем, вместо того чтобы трескаться, смешиваются и начинают плавиться. Переход в жидкое состояние поглощает у прилегающего к пуле вещества массу энергии, которая, по сути, «происходит» именно от пули. Температура пластика в слоях, прилегающих к кварцевому зерну, достигала 3 000 ˚С. Продлись такое состояние не наносекунды, а хотя бы десятые доли секунды - и материал сгорел бы. Но краткость процесса полностью исключает такую возможность.

 

Казалось бы - ну и что? Давно известно, что некоторые пластики при одинаковой массе останавливают пули и снаряды лучше, чем сталь. Отсюда и цельнопластиковые БМП, и ультравысокомолекулярные полиэтиленовые бронежилеты с касками, экспериментально прорабатывающиеся в целом ряде стран. Однако, как отмечают исследователи, пока проектирование подобной брони шло по пути проб и ошибок - далеко не самому оптимальному. Выяснив теоретический базис столь необычного поведения материалов при попадании в них высокоскоростных объектов, можно будет специально проектировать пластики и композиты на их основе, заранее закладывая в них эту возможность. «В экстремальных условиях материалы ведут себя не так, как можно было ожидать, - поясняет г-н Томас. - Если мы узнаем, как манипулировать их поведением, то сможем производить экстраординарные вещи».

 

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Communications.

 

Подготовлено по материалам ScienceNews.

Источник: Компьюлента