Les AFV modernes, tels que le M1117 ASV sur la photo, sont généralement protégés par une armure structurelle principale en acier et en aluminium ainsi que des composants de protection supplémentaires en divers alliages, céramiques, composites ou une combinaison de ceux-ci.
Pour les États-Unis et leurs partenaires stratégiques, le besoin d'améliorer leurs capacités de défense et de blindage pour répondre aux engagements tactiques actuels et prévus est clair. La mission multinationale dirigée par les États-Unis en Afghanistan, qui s'efforce toujours d'aboutir à sa conclusion logique, bénéficiera des leçons apprises en Irak concernant les missions et les exigences de protection de ses troupes et d'élaboration de stratégies pour de nouvelles initiatives visant à développer des systèmes de défense
Le système de défense et de réservation (SPB) (un autre terme pour la défense structurelle) est un outil stratégique car il a un effet notable sur les systèmes et les ressources critiques et a également un impact direct sur le combattant. Cela s'applique principalement aux environnements opérationnels asymétriques dans lesquels les menaces pour les positions fixes et la sécurité du périmètre, ainsi que les troupes débarquées et les véhicules de patrouille, sont particulièrement aiguës. Alors que ces engagements évoluent rapidement, la présence de systèmes d'alerte électronique, associée à des solutions défensives efficaces, peut souvent donner aux militaires un avantage décisif, leur permettant de survivre, de contre-attaquer et de dominer. Inversement, l'absence d'une infrastructure adaptée ou efficace pour défendre leurs forces peut rendre les combattants et les non-combattants vulnérables aux tactiques d'embuscade, et c'est l'une des leçons clés, bien que déprimantes, des opérations modernes sur les théâtres de guerre régionaux.
Aspects clés
L'armure structurelle fait référence aux types de matériaux stratégiques qui résistent aux attaques balistiques et qui peuvent être intégrés dans des systèmes de transport fixes, transportables ou mobiles et des solutions de protection balistique individuelle. Des matériaux traditionnels tels que l'acier et l'aluminium ou le béton armé, ainsi que des matériaux avancés tels que les nanomatériaux et les composites céramiques, peuvent être utilisés dans la production de SZB. Quelques exemples d'applications de blindage structurel comprennent la fabrication de structures permanentes et temporaires telles que des tours de guet, des camionnettes de transport de troupes ou de sécurité, des systèmes de protection de véhicules et la protection personnelle des combattants. Ces derniers peuvent inclure des boucliers portables ou des systèmes de protection des points de contrôle et des positions de combat blindées transportables.
Trois tentatives pour créer un concept d'exosquelette: les projets BLEEX, Raytheon SARCOS et Lockheed Martin HULC
Par conséquent, les systèmes de protection et de réservation (SPB) peuvent être d'une grande aide pour augmenter la capacité de survie tactique et stratégique au combat et dans d'autres environnements à haut risque. Ils sont un facteur clé dans les programmes de protection de leurs forces. Ils servent également de base pour contrer de nombreux types d'attaques asymétriques, telles que les mines en bordure de route et les RPG lors de missions en milieu urbain et d'opérations de contre-insurrection. Puisqu'ils peuvent être créés à partir de composites légers et d'autres matériaux avancés et exotiques, ils peuvent également être utiles dans le domaine de la gestion de la signature pour les infrastructures protégées, comme le recouvrement des véhicules avec davantage de matériaux de masquage provenant des radars au sol. En fait, on peut dire que les applications de SZB sont très diverses - tout comme les matériaux à partir desquels ils peuvent être fabriqués.
Certains des matériaux à partir desquels les SZB sont formés peuvent être classés comme matériaux exotiques et nouveaux, c'est-à-dire ceux qui ont de nouvelles propriétés en plus des capacités des matériaux traditionnels. Par exemple, les nanomatériaux, y compris les nanotubes et les nanofibres, ainsi que les matériaux composites avancés, peuvent améliorer les performances des blindages. Les structures situées dans des zones suspectes de non-combat, qui étaient auparavant considérées comme ayant un faible degré de défense pour les attaques de combat, sont désormais incluses dans les plans de mise en œuvre du SZB. La National Defense Authorization Act de 2012, par exemple, prévoit des normes de sécurité accrues dans les projets de construction militaire dans la construction militaire, la création et la modernisation d'infrastructures existantes aux États-Unis et dans les pays de l'OTAN. Dans la construction du secteur privé, les exigences SOC pour les nouveaux projets de construction et la rénovation de bâtiments existants augmentent également en raison de considérations de sécurité, d'ergonomie et d'environnement, car la protection structurelle a également la capacité de réduire le bruit et d'augmenter l'isolation thermique. Cependant, les exigences en matière de protection des combattants restent l'une des principales préoccupations des planificateurs militaires.
Le United States Corps of Engineers (USACE) est responsable des programmes du gouvernement américain visant à construire des infrastructures de sécurité militaire, civile et nationale à la fois au niveau mondial et national. Peut-être le projet le plus célèbre construit par l'USACE, le Pentagone, rappelle l'importance des programmes SIS et leur pertinence pour les opérations en cours et les missions de sécurité nationale et de protection des troupes. La construction a été achevée en 1941, avec une petite quantité de métal utilisée en raison d'une pénurie de matières premières stratégiques en temps de guerre, le Pentagone a été construit presque entièrement en béton armé. Dans la conclusion de l'étude de l'American Society of Civil Engineers sur l'état du bâtiment immédiatement après le 11 septembre, il a été dit que des éléments de la conception et de la construction d'origine du Pentagone ont contribué à sa résilience lors de l'attaque de l'avion de ligne, ils destruction physique limitée et perte de vie. Les caractéristiques de conception d'intégrité, de redondance et d'absorption d'énergie ont été soulignées dans le rapport du groupe. Il a déclaré que de tels éléments "devraient à l'avenir être inclus dans les conceptions des bâtiments et autres structures dans lesquelles la résistance à la destruction progressive est considérée comme très importante".
Des propriétés et des exigences similaires, sinon identiques, s'appliquent aux structures gouvernementales fixes et mobiles au pays et à l'étranger, grandes et petites, et devraient inclure des améliorations de sécurité telles que la résistance aux attaques balistiques en tant qu'éléments structurels intégrés pour se protéger contre les menaces anticipées de manière réaliste. Par conséquent, les SZB sont d'une importance capitale dans l'ensemble des efforts militaires et civils et sont susceptibles de devenir monnaie courante à l'avenir.
Règles de base pour créer une protection
Systèmes monolithiques
Plus c'est fort, mieux c'est, une force « adéquate » détruira le projectile
Le plus dur sera le mieux, la ténacité « adéquate » résiste à la fissuration
Plus c'est épais, mieux c'est
Plus c'est dur, mieux c'est
Une plaque épaisse vaut mieux que deux plaques minces
Plus la pente (angle de rencontre) est élevée, mieux c'est
Systèmes multi-matériaux (hybrides)
Plus ferme n'est pas toujours meilleur, mais un placage dur est généralement présent
Dur n'est pas toujours meilleur, mais une base dure est généralement présente
Plus épais n'est pas toujours meilleur
Plus dur n'est pas toujours mieux
Deux plaques minces peuvent être meilleures qu'une épaisse
Plus de pente n'est pas toujours mieux
Avantages adaptatifs
Les matériaux d'armure traditionnels ont montré des limites face aux nouveaux défis de sécurité, tandis que les matériaux avancés, y compris les composites et les nanomatériaux, ont démontré des avantages significatifs par rapport aux systèmes plus anciens, augmentant la capacité de survie du soldat même dans des conditions extrêmes.
Les lacunes des systèmes de défense existants pourraient être, peut-être, l'un des héritages de la guerre froide. Les doctrines militaires de l'époque ne se concentraient pas sur les opérations militaires en zones bâties (terme anglais MOBA - Mobility Operations For Built-up Areas) ou les opérations militaires en conditions urbaines (terme anglais MOUT - Military Operations in Urban Terrain). De même, les doctrines qui ont émergé après la guerre du Golfe étaient basées sur des capacités déployables de haute technologie et de haute précision dans des scénarios de choc et de crainte avec un délai limité. Cela, bien sûr, ne s'est pas produit en Irak, où les systèmes et tactiques offensifs de haute technologie étaient d'une importance primordiale dans les premiers stades du conflit, et la nécessité de maintenir le rythme opérationnel sur une longue période est devenue critique.
Les SZB offrent des avantages aux forces impliquées dans des opérations à long terme au niveau du théâtre ou de la région, y compris celles qui se déroulent dans le contexte des campagnes MOUT. Bon nombre de ces avantages, par exemple, dans la protection des armes et des objets de valeur en présence d'un risque élevé, sont évidents, certains autres sont moins évidents. Ceux-ci peuvent inclure des problèmes de sécurité environnementale et ergonomique et le durcissement, l'étanchéité et la protection de l'électronique de combat et d'autres infrastructures d'information critiques contre les impacts asymétriques potentiellement dommageables. Cependant, SZB en tant qu'ensemble de technologies aura également une signification plus large que même celles qui traversent l'ensemble du domaine de la technologie de défense. Cela est dû au fait que l'armure structurelle est un secteur technologique commun à toutes les branches de l'armée, qui affecte d'autres applications de défense et catégories d'équipements militaires, de tâches et d'applications de sécurité nationale.
Ce qui précède peut être étendu. Le SZB devrait être inclus dans les exigences de protection des installations nucléaires et stratégiques (en raison de son aptitude aux systèmes fixes, semi- et entièrement mobiles dans toutes les conditions de combat), les secteurs militaire et civil dans les zones bâties non combattantes (parce que les bâtiments bénéficieront de mesures de sécurité et de nouvelles méthodes de construction qui augmentent la résilience au terrorisme et aux catastrophes naturelles telles que les ouragans et les tremblements de terre), la modernisation et les initiatives de transformation des troupes, l'électronique de combat et le traitement des données (en raison de sa capacité à renforcer la protection des infrastructures électroniques) et des véhicules de combat (en raison de leur capacité à créer une protection balistique fiable pour le personnel mobile).
Structure d'un panneau sandwich typique d'armure transparente
La structure de verre utilisée par la plupart des fabricants de verre pare-balles: d'abord du verre comme couche extérieure, plusieurs couches de verre et de polyvinylbutyral au milieu, puis du polyuréthane et enfin du polycarbonate. L'avantage de cette méthode réside dans la capacité du polycarbonate à se dilater et à "attraper" les débris formés par les surfaces de verre plus dures. Cette expansion est possible sur deux pouces.
Les OEN sont également alignés sur les initiatives de réforme budgétaire. En effet, certaines applications dans ce domaine technologique permettent la modernisation et la rénovation d'installations et de systèmes existants à faible coût et la création d'une infrastructure entièrement nouvelle, ce qui permet à son tour de bénéficier d'un budget stable pour d'autres composantes des programmes de modernisation globaux. et initiatives. Par exemple, le budget 2010 du département américain de la Défense a alloué 1,4 milliard de dollars pour les programmes de développement militaire, 15,2 milliards de dollars pour les initiatives de protection des troupes (la plus grande demande après les dépenses de renseignement militaire) et 1,5 milliard de dollars pour la lutte contre les IED (engins explosifs improvisés). Les SPB peuvent améliorer la rentabilité dans ces secteurs de la défense. Par conséquent, il s'agit d'une technologie avec des paiements potentiellement importants pour le développement de programmes de sécurité nationale et internationale et de lutte contre le terrorisme, tels que les ambassades et autres projets d'ingénierie à long terme, pour protéger les VIP et protéger le personnel impliqué dans des situations critiques.
D'autres avantages de l'adoption des SZB et de leur intégration dans le développement des programmes militaires incluent le fait que les matériaux eux-mêmes et les méthodes avancées de leur production et de leur traitement et raffinement ultérieurs partagent une plate-forme de base commune pour le développement dans le domaine des matériaux exotiques et avancés, y compris nanomatériaux. Ils peuvent être intégrés dans le SZB afin de fournir des capacités supplémentaires, telles qu'une matrice de capteurs intégrés et la biométrie, qui eux-mêmes font partie du système de protection lui-même. Un certain nombre d'initiatives mondiales sont en cours pour développer la protection structurelle, la fabrication, la conception et l'utilisation des SSS, qui utilisent leur ensemble unique de caractéristiques pour une utilisation dans une variété d'applications.
Composants piézoélectriques de Ceramtec
Aux États-Unis, les matériaux pour le SZB et les procédés associés sont développés dans les centres et services du ministère de la Défense et de l'industrie du secteur privé. Parmi les pôles de R&D en cours les plus importants, on peut citer le laboratoire de recherche militaire ARL, dont le département de recherche armes et matériaux est engagé dans des actions de protection dans les programmes d'un camion, d'un système d'arme et d'un futur véhicule prometteurs. Le Centre pour les matériaux composites de l'Université du Delaware mène également des recherches financées par le DOD sur les matériaux de blindage avancés, et d'autres centres de développement SZB seront mis en évidence.
Nanomatériaux avancés
La protection structurelle peut être fabriquée à partir d'une variété de matériaux en utilisant une gamme étendue de techniques avancées de conception, de fabrication et de moulage. Le rythme de développement des matériaux est l'un des plus rapides dans le domaine des technologies de défense et des sciences appliquées, motivé par des défis stratégiques. Cela s'applique à la découverte de nouveaux matériaux, ainsi qu'à l'amélioration continue de l'utilisation des produits existants à valeur défensive qui conviennent au développement transformationnel dans la défense de leurs forces.
Les nanomatériaux sont largement utilisés dans les programmes de développement de ce secteur d'application, et de nombreux procédés de fabrication révolutionnaires sont en cours de développement ou sont entrés en production industrielle. À la pointe du développement de matériaux avancés se trouve le graphène, découvert pour la première fois en 2004, un homologue du graphite dont les caractéristiques inhabituelles le rendent prometteur pour un certain nombre d'applications, y compris l'utilisation potentielle de la protection structurelle. Le graphène est une feuille de graphite d'un seul atome d'épaisseur, ce qui en fait le matériau le plus fin découvert à ce jour. En raison du fait qu'il est environ deux cents fois plus résistant que l'acier, le graphène est également l'un des matériaux les plus durables jamais créés en laboratoire. Le graphène possède également des propriétés de conductivité électrique inhabituelles, ce qui annonce des applications révolutionnaires dans les microprocesseurs à semi-conducteurs. Cela fait du graphène un matériau à fort potentiel dans plusieurs domaines technologiques clés. Cependant, bien que tout cela soit prometteur, l'utilisation du graphène pour le développement de programmes militaires reste encore dans le futur en raison du manque de recherche appliquée sur ce tout nouveau matériau, des difficultés de produire en quantités industrielles tout en maintenant une rentabilité élevée.(Pour "des expériences avancées avec un matériau bidimensionnel - le graphène", A. K. Geim et K. S. Novoselov ont reçu le prix Nobel de physique pour 2010).
Le BMP M2 / M3 BRADLEY utilise un blindage en alliage d'aluminium 7039-T64 (moitié supérieure) et 5083-H131 (moitié inférieure). Cependant, l'expérience du combat en Irak a conduit à une protection accrue grâce à une couche de blindage supplémentaire en acier multicouche et à des éléments de blindage passif (de composition) et réactif, que l'on voit sur la photo.
Cependant, les nanotubes de carbone (CNT) sont beaucoup plus connus dans le domaine des initiatives de recherche et développement et ont déjà trouvé de nombreuses applications pratiques non seulement dans le domaine militaire, mais aussi dans le domaine de la sécurité nationale et de l'application de la loi. Les matériaux d'armure avancés à partir de longs nanotubes de carbone peuvent être fabriqués dans une variété de formes et de structures, y compris des feuilles, des fibres, des plaques et des formes moulées. Les matériaux finaux « nano-améliorés » sont légers mais extrêmement durables, et leurs propriétés électrothermiques peuvent être modifiées au cours du processus de fabrication. Lors de la fabrication de structures composites, le blindage à base de CNT fournit une solution flexible et légère qui offre une protection supérieure contre les attaques balistiques sur les véhicules et autres infrastructures de combat fixes ou mobiles. Dans le cadre du contrat existant avec le laboratoire Natick Labs, Nanocomp Technologies a développé des panneaux composites à base de CNT de seulement quelques millimètres d'épaisseur pour la protection individuelle du personnel, ils arrêtent une balle de 9 mm à courte portée.
Dommages lors du poinçonnage d'un matériau composite
Matériaux composites
Un peu similaires aux alliages métalliques, les matériaux composites diffèrent essentiellement en ce qu'ils sont insolubles les uns dans les autres et peuvent être formés à partir des matériaux constitutifs différemment des éléments ou du mélange de phases métalliques. Cependant, comme les alliages, les composites peuvent être formés à partir de deux composants ou plus, qui peuvent varier considérablement en forme ou en structure. Les matériaux composites peuvent être fabriqués selon une grande variété de procédés. Il s'agit notamment de nouvelles techniques de liaison telles que la stratification, la prise en sandwich, le frittage, le moulage par injection de particules, le tissage de fibres et les techniques de nano-fabrication telles que la microcompression. Lorsqu'ils sont fabriqués en tant que systèmes de protection balistique, ils sont classés comme blindage structurel composite (CSA) et forment un certain nombre de nouveaux matériaux tels que les stratifiés intermétalliques métalliques (MIL) et les composites à matrice céramique (CMC).
Les composites balistiques sont généralement fabriqués sous forme de structures en nid d'abeilles et de stratifiés de composites à parois épaisses, de caoutchouc et de couches de céramique qui sont combinés pour fournir un équilibre optimal entre la structure et les performances balistiques avec un poids minimal. Parmi ces stratifiés figurent des composites de blindage opaques, translucides et transparents qui sont utilisés comme remplacement du verre antidéflagrant pour les véhicules. La fibre de verre époxy et les composites de fibre de verre offrent une excellente protection pour les véhicules dans les zones de combat où le risque d'attaques par IED est très élevé. La mousse d'aluminium à cellules fermées CCAF (mousse d'aluminium à cellules fermées) a un faible poids combiné à une résistance élevée, une rigidité, absorbe bien l'énergie, ses caractéristiques de fabrication peuvent être différentes en raison de la structure de la microstructure qui les forme. Lorsqu'il est balistique, le CCAF présente une déformation non linéaire et une atténuation des ondes de contrainte importantes. Les panneaux de blindage composite contenant du CCAF peuvent résister à l'impact d'obus à fragmentation de 20 mm, selon les informations fournies par le laboratoire américain ARL.
Les composites balistiques de cette catégorie conviennent à la protection contre les explosions des véhicules, comme le blindage balistique des véhicules MRAP déployés dans des environnements de combat urbains. Ils peuvent également être utilisés dans d'autres domaines, tels que les canons de canon. Ils sont souvent fabriqués sous la forme de plaques de couverture ou de panneaux, qui sont installés à l'intérieur et à l'extérieur des machines protégées en tant que plaques de sol, pare-éclats et revêtements. Les composites céramiques peuvent être réalisés sous forme de blindage structurel avec de bonnes caractéristiques anti-explosion et anti-fragmentation (nombreux fragments et débris secondaires). Cela rend les composites céramiques bien adaptés aux applications de blindage structurel, en particulier pour les MRAP et autres véhicules de combat de petite et moyenne taille, dont la conception devrait être un compromis compte tenu des contraintes de poids dues au fait que le blindage lourd a un effet négatif sur la mobilité des véhicules. Cependant, les véhicules plus gros, y compris les camions tactiques et les véhicules blindés (tels que le bus blindé Rhino Runner), sont de meilleurs candidats pour l'intégration avec des solutions de blindage métallique standard.
Lorsqu'ils sont incorporés dans des composites avancés de nanomatériaux, les nanocomposites résultants peuvent offrir des niveaux de performance ou de protection supplémentaires par rapport aux matériaux non renforcés, ou les mêmes niveaux tout en diminuant la masse. Les polymères et les monomères, y compris les polymères plastiques, peuvent également être fabriqués pour être utilisés comme matériaux composites avancés pour des applications de protection structurelle. Une caractéristique des nanopolymères implantés avec des nanoparticules - que la longueur d'onde est inférieure à la longueur d'onde de la lumière visible (environ 400 nanomètres) - suggère que les matériaux finis peuvent être transparents. Plusieurs types de ces matériaux stratégiques polymérisés ont été fabriqués avec des caractéristiques similaires. De toute évidence, ces propriétés sont stratégiquement précieuses lors de la modification ou du remplacement du verre pare-balles traditionnel dans les véhicules de combat et de sécurité.
SmartArmour est un système de réservation multicouche et multifonctionnel fabriqué par SmartNano Materials of Piano, peut être fourni transparent ou opaque selon les spécifications de l'utilisateur final, il peut résister aux balles perforantes, aux ondes de choc, aux fragments d'obus et à la détonation d'IED. Cependant, le verre métallique Vitreloy au zirconium et au béryllium est également fabriqué avec des propriétés similaires par Amorphous Technologies International. Le centre de R&D RDECOM d'ARL a développé une armure liquide pour la protection balistique basée sur un fluide épaississant par cisaillement de nanoparticules solides de silice en suspension dans du polyéthylène glycol; il a été testé avec succès sur des gilets pare-balles avec du Kevlar.
Le traitement des dispositifs est la saturation des matériaux d'armure structurelle avec des nanostructures qui peuvent combiner des processeurs à semi-conducteurs hautes performances dans des éléments d'armure. De tels "matériaux intelligents" peuvent être intégrés dans des murs blindés, un exemple d'utilisation est le piézoélectrique. Ce sont des matériaux naturels qui émettent des impulsions électriques lorsqu'ils sont secoués, déformés ou comprimés. Les piézoélectriques, précédemment utilisés commercialement dans les aiguilles des plaques tournantes, peuvent être intégrés dans des structures de blindage, par exemple des panneaux, des éléments modulaires et installés dans des murs porteurs sous la forme de capteurs thermiques, de vibrations et de chocs.
Dans un projet financé par le département américain de l'Énergie et réalisé par le laboratoire de Berkeley à l'Université de Californie, des matériaux piézoélectriques de pointe basés sur des matériaux piézoélectriques avec une structure cristalline pérovskite sont en cours de développement. Cependant, Accellent Technologies, une entreprise de défense basée à Minneapolis et spécialisée dans la surveillance structurelle, a développé une suite matérielle et logicielle appelée SMART Layer qui combine des capteurs dans des composants structurels tels que des panneaux et des murs. Le système de la société utilise des multicapteurs intégrés qui utilisent des capteurs thermiques, de traction et à fibre optique à microprocesseur pour détecter les changements dans l'intégrité des structures observées à l'aide d'une méthode de balayage actif exclusive. Diaform Armor Solutions, une division de Ceradyne Inc., a créé des solutions de blindage structurel léger utilisant des composites thermoplastiques pour fabriquer rapidement des formes structurelles tridimensionnelles pouvant former des éléments modulaires d'assemblages structurels renforcés.
Module de sécurité Protech à l'épreuve des balles
Concept de blindage multicouche avancé IBD Deisenroth
Les éléments de conception modulaire qui répondent aux normes de la matrice de blindage balistique (BAM) sont également largement utilisés dans les nouvelles conceptions, les ajouts et les modifications aux structures existantes, où les caractéristiques les plus importantes sont une sécurité et une résistance accrues aux attaques balistiques. La spécification BAM, brevetée par Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, décrit des éléments structurels blindés multicouches, tels que des murs, des plafonds et des sols, composés de couches de feuilles dures de fibre d'aramide et d'acier à outils durci (par exemple, Thermasteel, fabriqué par Thermasteel Corporation) ou un treillis en acier trempé. Les spécifications BAM incluent BAM-1, BAM-1A et BAM-8; chacun décrit des niveaux croissants de protection structurelle. Zagros Construction a développé son système de mur, ThermalBlast, qui, selon la société, est très résistant aux attaques balistiques et aux incursions de force. Il utilise le système breveté BAM-8 consistant en une paroi intérieure protectrice et légère pare-balles (ou BAM Inner Matrix), en partie composée de Kevlar balistique, qui peut également être incorporé dans les plafonds et les sols et autres panneaux ThermaSteel. La société recommande son système ThermalBlast pour les ambassades, les gouvernements et les bureaux de poste, les installations militaires, les dépôts de munitions et d'autres installations critiques. US Bullet-proofing fabrique sa gamme de panneaux en acier pare-balles sous la forme d'une seule solution de feuille balistique, que la société évalue pour répondre au niveau d'armure NIJ IV.
Les matériaux SZB sont également utilisés dans certains systèmes offensifs, tels que les revêtements des silos de missiles et des tubes et conteneurs de lancement transportés sur des lanceurs anti-missiles mobiles, qui nécessitent de bonnes caractéristiques d'abrasion thermique et de résistance aux chocs cinétiques. Le système HyperShield, développé par la société américaine V-System Composites, qui utilise des tuiles de blindage intégrées et des structures composites avancées, est une solution de réservation pare-balles peu coûteuse et légère et dispose d'un niveau de protection NIJ de niveau III pour la défense antimissile, qui comprend également des véhicules de transport et exigences balistiques pour les aéronefs. Une ogive nucléaire enterrée, telle que le B-61 américain, peut également utiliser des matériaux de blindage structurel, tandis que les munitions nucléaires destinées à la détonation au sol dans ce que l'on appelle le "tapis de bombardement", comme la bombe américaine B-53, nécessiteront également un blindage. du corps de la munition des charges de choc.
Frontier Performance Polymers, avec le soutien du Army Center Natick, a développé avec succès une technologie polymère révolutionnaire et une méthode de fabrication innovante pour une armure légère et transparente pour protéger les yeux et le visage. Ce matériau d'un grammage de 0,16 kg/cm2 possède les mêmes caractéristiques balistiques que les matériaux aramide/phénoliques utilisés dans les casques militaires, mais coûte 10 fois moins cher
Matériaux traditionnels
Cependant, les matériaux traditionnels utilisés dans la production de structures de protection, tels que l'acier non allié et le béton armé, ne sont en aucun cas des matériaux du passé. Les alliages métalliques en particulier restent les matériaux préférés en raison de leurs propriétés de blindage éprouvées et des installations de fabrication existantes pour leurs applications de production et de défense. Ces solutions blindées dites « dures » s'appliquent non seulement aux aciers balistiques et alliages stratégiques, mais aussi aux matériaux composites avancés avec de bonnes propriétés balistiques. Cela s'applique également aux types d'armures fabriquées ou renforcées avec des fibres, ou des mailles à tissage serré. En tant que matériau de blindage structurel, le béton présente les caractéristiques souhaitées et continue d'être largement utilisé tout en ayant un faible coût de fabrication.
Le LAV 8x8 du Corps des Marines des États-Unis reçoit des éléments de blindage composites supplémentaires sur sa coque en alliage d'aluminium dans le cadre d'un programme de modernisation en cours.
Le matériau blindé d'AMAP-S IBD Deisenroth sert une fonction de support importante en réduisant la signature thermique du véhicule
Le véhicule de combat expéditionnaire EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) du Corps des Marines est le premier véhicule de combat blindé, qui utilisait un blindage 2518-787, un alliage d'aluminium, de cuivre et de manganèse. Bien que cet alliage soit résistant et possède de bonnes propriétés balistiques, il présente une mauvaise ténacité balistique dans les soudures bout à bout conventionnelles. Cela a obligé le fabricant à exclure les soudures bout à bout et les soudures d'angle principales de la structure afin d'augmenter la résistance aux chocs, la plaque à la plaque étant désormais fixée mécaniquement. En fin de compte, de nombreux problèmes avec ce programme ont conduit à la fermeture de ce projet prometteur.
Les alliages sont parmi les matériaux les plus résistants à partir desquels une armure structurelle peut être fabriquée. Les alliages sont une combinaison de deux ou plusieurs éléments chimiques - des métaux (ou des éléments métalliques et non métalliques), généralement "fusionnés" ensemble ou dissous les uns dans les autres pendant le processus de fusion. Le résultat est un matériau avec de meilleures performances que chaque composant individuellement. Le titane et les alliages de titane sont des éléments de blindage structurels courants. Leur utilisation comprend des plaques "traumatiques" dans les systèmes de réservation personnelle, qui offrent un degré élevé de protection pour les zones du corps très vulnérables. L'alliage béryllium-aluminium s'est également avéré efficace dans de nombreux cas. La résistance et la rigidité particulières de cet alliage surpassent celles des alliages de titane conventionnels, ce qui se traduit par un poids structurel inférieur et des performances améliorées. Les aciers de blindage sont également des matériaux stratégiques adaptés aux blindages structurels.
Un certain nombre de "superalliages" ou "alliages à hautes performances" ont également été produits commercialement sous les noms de marque. Parmi eux se trouve l'alliage Hastelloy à haute résistance, dont le composant principal est un métal de transition - le nickel; Kovar, un alliage cobalt-nickel apprécié pour son excellent coefficient de dilatation thermique; alliage nickel-cuivre-fer Monel; et l'alliage nickel-chrome Inconel.
Le durcissement au laser est l'un des processus de traitement qui améliore les caractéristiques fonctionnelles des métaux de base et des alliages. Il existe d'autres types d'améliorations de propriétés, notamment la microcompression, un processus de traitement qui utilise une technique de faisceau d'ions focalisé pour saturer les matériaux avancés avec des sous-structures pour une résistance et une durabilité accrues. La mise en forme superplastique est également utilisée, ce qui donne des produits métalliques et céramiques avec une résistance à la traction extrêmement élevée.
Le laboratoire NETL (National Energy Technology Laboratory) du département américain de l'Énergie a reçu une mission du Tank-Automotive and Armaments Command (TACOM) et du Laboratoire de recherche militaire de l'ARL pour mener à bien un programme de développement d'une plaque de blindage en fonte d'acier pour les véhicules militaires américains, y compris le BRADLEY BMP. Sur celui-ci, NETL-TACOM-Lanoxide Corp et la DARPA ont développé conjointement une trappe moulée, et un effet secondaire du programme était la réception d'une armure de patch. Plus tard, dans le cadre du programme, une plaque de blindage en titane (utilisant l'alliage d'aviation Ti-6Al-4V) a été développée pour la trappe M-1A1 ABRAMS MBT en collaboration avec TACOM et l'entrepreneur principal General Dynamics. Plus récemment, NETL a développé un blindage AFV à haute résistance utilisant des alliages de poudre de titane fritté pour augmenter la résistance du matériau final. Les matériaux de blindage fabriqués à partir d'infiltration de silicium (SiSiC) et de carbure de silicium fritté (SSiC) sont des produits de CeramTec of North America du New Jersey, la division américaine de la société allemande CeramTec AG. Ces matériaux présentent une bonne stabilité thermique chimique et une résistance élevée aux contraintes tribologiques (la tribologie est une discipline scientifique qui étudie le frottement et l'usure des composants et mécanismes des machines en présence de lubrifiants).
AT&F Advanced Metals of Orville, basée dans l'Ohio, est une société privée spécialisée dans la fabrication et le traitement de métaux et d'alliages durables, notamment le titane, le zirconium, le niobium, les alliages de nickel et l'acier inoxydable duplex, fournissant des clients civils et militaires. La division Steel Solutions and Nuclear de cette société est encore plus spécifique. Elle fabrique également des matériaux pour SZB à base d'acier faiblement allié à haute résistance, d'acier au carbone et d'alliages à base d'acier. La société s'occupe également du blindage structurel des installations nucléaires, y compris les internes des réacteurs et les conteneurs pour les déchets nucléaires.
Autres programmes
D'autres programmes SZB sont menés à travers l'éventail complet des forces déployées et une multitude d'opérations militaires mondiales. Leurs demandes et défis immédiats sont directement liés à la protection actuelle et future de leurs forces de communication, car ces domaines d'application incluent la protection balistique des véhicules, le soldat en tant que travail de modernisation du système et la contribution à la survie des infrastructures militaires contre les diverses menaces asymétriques. couramment rencontrés dans les opérations régionales de maintien de la paix.
Le blindage avancé des véhicules, des installations militaires et gouvernementales et des emplacements du personnel militaire sur les lignes de front et à l'arrière ne bénéficiera que de la disponibilité des capacités déployées. Alors que de nombreuses applications sont des améliorations et des mises à niveau des capacités et des systèmes existants en tant que tels, tels que de nouveaux types de blindage supplémentaire pour les véhicules de combat afin de se protéger contre les EEI, d'autres sont des systèmes innovants et de génération future.
La société allemande IBD Deisenroth Engineering AG fabrique le système d'amélioration de la capacité de survie de haute technologie AMAP. Il s'agit d'une gamme de solutions de blindage structurel utilisant de multiples méthodes de fabrication et des matériaux avancés, notamment des alliages et des composites à haute résistance. Parmi eux, l'AMAP-IED, qui combine une technologie de blindage céramique et de revêtement anti-fragmentation et qui peut être fourni sous forme d'éléments modulaires et qui est conçu pour augmenter la protection des véhicules militaires. IBD appelle l'AMAP-IED un système de protection de nouvelle génération et le classe comme une protection contre les fragments d'obus d'artillerie jusqu'à 155 mm de calibre, ainsi que les mines en bordure de route et les IED. AMAP-T est une armure transparente fabriquée à partir de verre céramique, que la société décrit comme ayant une transparence supérieure et une durabilité extrême, répondant aux niveaux STANAG 1 à 4.
La protection du toit du véhicule est assurée par AMAP-R et AMAP-ADS, qui sont des matériaux optimisés pour les armes, les premiers étant fabriqués à partir de matériaux composites ultra-légers adaptés au blindage de toit de véhicule. La solution de blindage la plus intéressante est l'AMAP-S. Optimisé pour la protection balistique et la gestion des signatures, il réduit la signature des véhicules militaires lorsqu'ils sont scannés par des capteurs de reconnaissance dans les spectres visible, infrarouge, radar et acoustique. Ces matériaux peuvent être utilisés en complément des carrosseries de machines existantes, c'est-à-dire qu'ils peuvent être installés sur de nouveaux modèles ou des machines déjà en service.
Échantillons de bandes de détection Accellent SMART Layer
La division BAE de la société américaine ProTech propose une gamme de solutions de blindage structurel qui comprend plusieurs types de clôtures pare-balles et de positions de combat blindées, notamment des cabines blindées et des tours de garde, des clôtures de sécurité mobiles et des systèmes de protection montés sur véhicule pour les soldats de type tour. Les solutions fixes pour le blindage structurel de cette société sont représentées par un certain nombre de positions de combat blindées préfabriquées AFPS (positions de combat blindées), capables de protéger contre les balles de calibre 9 mm - 12,7 mm. Les autres solutions AFPS de ProTech incluent des structures blindées transportables optimisées pour la sécurité du périmètre et des points de contrôle, la protection des actifs vitaux, la sécurité des postes de garde et les points de contrôle frontaliers.
ProTech fabrique également des systèmes modulaires qui peuvent être conçus selon les spécifications de l'utilisateur final. Des systèmes similaires, basés sur des conteneurs blindés transportables fabriqués par EADS, ont été développés en coopération avec KMW dans le cadre d'un contrat avec l'Agence fédérale allemande d'approvisionnement en matière de défense. Un système de conteneurs blindés appelé TransProtec, pouvant accueillir 18 personnes, équipements compris, est optimisé pour protéger les forces terrestres contre les attaques d'IED, les tirs de sniper, les éclats d'obus, les mines et les armes de destruction massive et est actuellement en service dans les armées danoise et allemande, en ce dernier le système est appelé MuConPers (conteneur universel pour le transport de personnes).
Plasan North America, une division de la société israélienne Plasan Sasa, a également développé des solutions de blindage structurel dans le cadre d'un contrat de plusieurs millions de dollars avec le département américain de la Défense pour la protection des nouveaux véhicules MRAP. Selon le contrat, Plasan est l'entrepreneur principal du programme de production conjointe avec BAE Systems en tant que sous-traitant pour la fourniture de systèmes de réservation pour les machines Oshkosh M-ATV, dont la plupart travaillent en Afghanistan dans le cadre d'un contrat avec le commandement TACOM de l'américain armée. Plasan est un leader mondial dans la conception de systèmes de blindage complémentaires et de systèmes de protection contre les explosions pour la protection des véhicules tactiques dans les domaines militaire et civil.
Les systèmes avancés de protection des soldats relèvent du domaine des applications de protection structurelle et comprennent des exosquelettes de combat à propulsion mécanique. Ils promettent d'avoir un impact significatif sur les opérations de combat au sol si ces systèmes atteignent leur plein potentiel. Plusieurs initiatives majeures de programmes de développement technologique du DOD et du secteur privé sont actuellement ouvertes aux États-Unis. L'un de ces programmes est mené par le centre de recherche Natick Labs de l'armée américaine pour le développement des soldats selon le concept Future Warrior, qui fournit un système entièrement intégré pour le soldat, qui comprend six sous-systèmes principaux. Le NSRDEC (MIT's ISN - Soldier Nanotechnologies) et le Soldier System Integration Lab (SSIL) travaillent également sur ces programmes. Le but ultime de SSIL est de développer ce que SSIL appelle une combinaison de combat du 21e siècle qui combine des capacités de haute technologie avec un faible poids..
Le Laboratoire de robotique et d'ingénierie humaine de Berkeley (BLEEX) a développé un prototype d'exosquelette automoteur, composé de deux jambes anthropomorphes motorisées, d'un système de propulsion et d'un cadre de type sac à dos sur lequel diverses cargaisons. L'exosquelette permet à l'utilisateur - ou « pilote » - de transporter des charges extrêmement lourdes tout en facilitant la marche et la course en montée et en descente sur toute la plage de déplacement normal sans l'utilisation de la force physique par l'opérateur.
L'initiative Raytheon Sarcos est en cours à l'usine Raytheon de Salt Lake City. Cela représente un travail plus ambitieux pour développer l'exosquelette d'un soldat, qui, selon Raytheon, est essentiellement un robot portable qui améliore la force, l'endurance et la mobilité du porteur. L'exosquelette XOS, qui remonte au système expérimental original développé par Sarcos, permet actuellement au pilote de soulever des charges allant jusqu'à 200 livres et d'effectuer des tâches à effort élevé telles que monter des escaliers et des pentes sans fatigue, mais est maintenant à entraînement hydraulique. une source d'énergie externe stationnaire pour elle-même. Le programme d'exosquelette HULC de Lockheed Martin est également présenté, qui est également conçu pour transporter 200 livres de charges à tout moment et sur n'importe quel terrain, et est conçu pour être entièrement hydraulique et ne nécessite pas de source d'alimentation externe. Le système HULC comprend un microprocesseur embarqué connecté à des interfaces de capteurs, ce qui permet à l'exosquelette de détecter l'intention du pilote et de se déplacer avec lui. Le système HULC est hautement modulaire, permettant un remplacement rapide et efficace des principaux composants sur le terrain, et sa conception est économe en énergie pour permettre le fonctionnement de la batterie pendant les missions prolongées. Cependant, le HULC, comme l'exosquelette de BLEEX, est davantage conçu comme un système de transport de charges, plutôt que de remplacer les capacités physiques naturelles d'un soldat. Développant actuellement le HAL (Hybrid Assistive Limb) par la société japonaise Cyberdyne d'Ibaraki, il s'agit d'un système global puissant conçu pour augmenter la force physique d'une personne de deux à 10 fois. Malgré l'apparition d'"Iron Man", son adaptabilité aux futures tâches militaires reste remise en question.
Actions supplémentaires
En résumé, une tâche importante pour SZB peut être largement définie comme la réduction de la vulnérabilité aux actions hostiles, en particulier les attaques balistiques, pour lesquelles de nombreux, sinon tous les matériaux traditionnels ne fournissent actuellement pas des niveaux adéquats de protection des troupes.
Le combat enseigne souvent aux commandants de dures leçons qui semblaient évidentes dans le passé. L'une des leçons les plus difficiles du combat aujourd'hui est l'inadéquation de la protection blindée aux menaces improvisées, qui incluent les attentats-suicides à la voiture contre des cibles militaires et civiles et les attaques à l'IED contre le personnel des transports et du théâtre. Les vieilles habitudes, en particulier les habitudes militaires, meurent particulièrement durement. Mais historiquement, ces habitudes ont tendance à disparaître sous la pression des combats, comme la cavalerie française contre les arcs anglais pendant la guerre de Cent Ans, ou l'inadéquation des blindés irakiens de style soviétique aux attaques des munitions guidées de précision et des MBT plus avancés pendant le Golfe. Guerre.
Répondre aux défis rapidement et avec des contre-mesures appropriées est la clé du succès militaire et de la stabilité de la sécurité. Ainsi, s'ils sont pris au sérieux en matière de protection des troupes et constituent un enjeu de défense majeur dans cette ère transformationnelle de restructuration du pouvoir, alors la protection structurelle et le SZB utilisant cette technologie devraient devenir une priorité d'approvisionnement en matière de défense et de R&D pour tous les chefs militaires. Les menaces asymétriques d'aujourd'hui contre les infrastructures militaires et civiles, ainsi que les combats asymétriques dans les opérations de combat régionales, affectent l'élaboration des politiques de défense et la conception et l'approvisionnement des systèmes à l'échelle mondiale. C'est comme cela devrait être dans un avenir prévisible.
Ces systèmes militaires blindés étaient principalement considérés comme des compléments à d'autres solutions prioritaires, et non comme une partie intégrante de la plupart des systèmes de combat. Mais tout change. Les systèmes de protection et de blindage représentent un grand potentiel et améliorent les capacités dans les opérations du 21e siècle. Leur utilisation va s'étendre et devenir la norme pour de nombreux, sinon la plupart, des systèmes de défense à tous les niveaux.
