Araç zırhlamada kullanılan kompozit malzemelerin balistik performanslarının incelenmesi

Abstract

Kompozit zırh malzemeleri gelişen teknoloji ile beraber araçlarda ağırlık azaltmasından dolayı geleneksel zırh malzemesi olan çeliğe göre günümüzde daha çok kullanım alanı bulmaktadır. Balistik çeliğe göre kompozit zırhlar bitişik atışta dahi çekirdeği durdurur. Bu çalışmada, zırhlı araçlardaki kompozit zırh malzemelerinde; takviye malzemesi olarak kullanılan Çok Yüksek Moleküler Ağırlıklı Polietilen (UHMWPE), Aramid, Karbon, Hibrit ve Cam Elyafı türleri ile matris malzemesi olarak herhangi bir reçine kullanmadan PE film tabakaları ile kat kat yerleştirildikten sonra pres altında basınç ve sıcaklık etkisiyle birleştirilerek katmanlı bir yapı oluşturulmuştur. Oluşturulan farklı dizilim ve malzeme özelliklerine sahip katmanlı yapı şeklindeki kompozit plakalara, balistik uygulamalarda kullanılan NIJ standartlarına uygun olarak, 5 metre mesafeden 8 gram ağırlığında çekirdeği olan 9x19 Parabellum FMJ fişekler ile atışlar yapılmıştır. Yapılan atış testleri sonrası, plakaların üretiminde oluşan hasar ve deformasyonlar proses farklılıkları, plakaların ağırlığı, plakaların kalınlıkları, kumaşların alansal yoğunlukları, kumaşların dokuma tipleri, katman sayıları, mermi giriş delikleri ve varsa çıkış delikleri göz önüne alınarak incelenmiştir. Yapılan değerlendirme sonucunda, kullanılan malzemeler için üretim yöntemi olarak en uygun proses, kurşun geçirmeyen plakalardan ise en ince ve en hafif olanı belirlenmiştir.

Nowadays, composite armor materials become more attractive comparing to traditional armor materials such as armor steels, with the developing technology, due to weight reduction needs. Unlike the ballistic steels, the composite armors stop the bullet even in repeated shots. In this study, selected composite vehicle armor materials; Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE), Aramid, Carbon, Hybrid, and Glass Fiber fabrics used by layering with PE film plies without using any resin as a matrix material. 9x19 Parabellum FMJ cartridges consisting of the soft lead core with 8 grams at a distance of 5 m were shot with fireworks by the NIJ standards used in ballistic applications. After the fire tests, the damage and deformations in the produced composite armor plates were examined by taking into consideration the process parameters, the composite plate physical and geometrical properties such as weight, thickness, densities, fabric weaving types, number of plies, bullet entry and exit holes. The results were evaluated and concluded to the obtain optimal process parameters and the physical properties such as weight saving and armoring performance.