Ny forskning från North Carolina State University och US Army's Aviation Applied Technology Directorate visar att rostfritt stålskum (CMF) kan blockera sprängtryck och fragmentering vid 5, 000 fot per sekund från hög explosiva brandrundor (HEI) rundor som detonerar bara 18 tum bort.

"Kortfattat, vi fann att stål-CMF erbjuder mycket mer skydd än alla andra befintliga rustningsmaterial samtidigt som vikten sjunker märkbart, "säger Afsaneh Rabiei, seniorförfattare till ett papper om arbetet och professor i mekanisk och rymdteknik vid NC State. "Vi kan ge lika mycket skydd som befintliga stålpansar på en bråkdel av vikten - eller ge mycket mer skydd vid samma vikt.

"Många militära fordon använder pansar av valsat homogent stål, som väger tre gånger så mycket som vårt stål-CMF, "Säger Rabiei." Baserat på tester som dessa, vi tror att vi kan ersätta det valsade stålet med stål-CMF utan att göra avkall på säkerheten, bättre blockerar inte bara fragmenten utan också explosionsvågorna som är ansvariga för trauma såsom stora hjärnskador. Det skulle minska fordonets vikt betydligt, förbättra bränslekilometer och fordonsprestanda. "

För denna studie, forskare sköt en 23 × 152 millimeter (mm) HEI-runda-som ofta används i luftvärnsvapen-i en aluminiumplåt som var 2,3 mm tjock. 10 tum med 10 tum stål-CMF-plattor-antingen 9,5 mm eller 16,75 mm tjocka-placerades 18 tum från aluminiumskruven. Forskarna bedömde att stål-CMF höll upp mot vågen av sprängtryck och mot koppar- och stålfragmenten som skapades av den exploderande rundan, samt aluminium från strykplattan.

"Båda tjocklekarna av stål-CMF stoppade sprängvågan, och 16,75 mm stål-CMF stoppade alla fragment från 15 mm2 till över 150 mm2 storlekar, "Säger Rabiei." 9,5 mm stål-CMF stannade mest, men inte allt, av fragmenten. Baserat på resultaten, en 10 mm stål-CMF-platta skulle ha stoppat alla fragmentstorlekar. "

Forskarna utvecklade också datormodeller av hur stål-CMF-plattan skulle prestera. Jämfört med experimentella resultat, modellen stämde mycket nära. Forskarna använde sedan modellen för att förutsäga hur aluminium 5083 rustning-en typ av rustning som redan finns på marknaden som har en liknande vikt och tjocklek som 16,75 mm stål-CMF-skulle prestera mot HEI-rundor.

Modellen visade att medan aluminiumpansar med liknande vikt som stål-CMF-panelerna skulle stoppa alla skrämmor, aluminium rustningen skulle spänna och tillåta fragment att tränga in mycket djupare. Detta skulle resultera i mer skada på panelen, överföra stora mängder stress till soldaterna eller utrustning bakom rustningen. Stålet-CMF, å andra sidan, absorberar energi från sprängvåg och flygande fragment genom lokal deformation av ihåliga sfärer, lämnar stål-CMF-rustningen under betydligt mindre stress-ger mer skydd mot fragment och sprängvågor.

Nästa steg inkluderar testning av stål-CMF mot improviserade explosiva enheter (IED) och högkaliber, monterad ballistik. Forskarna har redan testat CMF:s prestanda mot handhållna överfallsvapen, strålning och extrem värme.

Pappret, "En studie om motståndskraft mot sprängning och fragment av kompositmetallskum genom experimentella och modellerande metoder, "publiceras i Journal of Composite Structures .