Il compito più importante risolto dalle promettenti armi di piccolo calibro sviluppate nell'ambito del programma americano NGSW dovrebbe essere quello di garantire la penetrazione garantita di armature moderne e avanzate sviluppate nei principali laboratori di armi del mondo. Prima di tornare al problema dello sviluppo di una "spada", una promettente arma di piccolo calibro in grado di contrastare efficacemente le armi americane sviluppate nell'ambito del programma NGSW, sarebbe consigliabile familiarizzare con lo "scudo" - tecnologie per creare promettenti armature personali (NIB).
C'è un'opinione secondo cui il problema della penetrazione del NIB è inverosimile, poiché se un proiettile colpisce il nemico, o sarà così ferito da non essere in grado di continuare a impegnarsi attivamente nelle ostilità, o il colpo dovrà essere nella parte del corpo che non è protetta da elementi di armatura. A giudicare dal programma NGSW, le forze armate statunitensi non considerano questo problema inverosimile. Il problema è che il tasso di miglioramento del promettente NIB è attualmente notevolmente superiore al tasso di miglioramento delle armi leggere. E le forze armate statunitensi stanno solo cercando di fare un passo avanti nella direzione di un radicale miglioramento delle caratteristiche delle armi leggere, la domanda è: ci riusciranno?
Esistono due modi principali per aumentare la penetrazione dell'armatura di una munizione: aumentare la sua energia cinetica e ottimizzare la forma e il materiale del nucleo delle munizioni/munizioni (ovviamente non si tratta di munizioni esplosive, cumulative o avvelenate). E qui in realtà ci imbattiamo in un certo limite. Un proiettile o un nucleo per esso sono fatti di leghe ceramiche di elevata durezza e densità sufficientemente elevata (per aumentare la massa), possono essere resi più duri e più forti, difficilmente più densi. Aumentare la massa di un proiettile aumentandone le dimensioni è inoltre praticamente impossibile nelle dimensioni accettabili delle armi leggere a mano. Rimane un aumento della velocità del proiettile, ad esempio a quello ipersonico, ma in questo caso gli sviluppatori devono affrontare enormi difficoltà, sotto forma di mancanza di propellenti necessari, usura della canna estremamente rapida e rinculo elevato che agiscono sul tiratore. Nel frattempo, il miglioramento del NIB sta andando molto più intensamente.
Materiali (modifica)
Fin dalla sua nascita, l'armatura personale ha fatto molta strada dalle corazze e piastre in acciaio alla moderna armatura in tessuto aramidico con inserti in polietilene ad alta densità ad altissimo peso molecolare (UHMWPE) e carburo di boro.
Il NIB sta migliorando nelle aree della ricerca di nuovi materiali, creando elementi di armatura compositi e metallo-ceramica, ottimizzando la forma e la struttura degli elementi NIB, anche su scala micro e nanometrica, che dissiperanno efficacemente l'energia di proiettili e frammenti. Sono in fase di elaborazione anche soluzioni più esotiche, come "armatura liquida" basata su fluidi non newtoniani.
Il modo più ovvio è migliorare i design tradizionali dell'armatura rinforzandoli con inserti realizzati con materiali compositi e ceramici promettenti. Al momento, la maggior parte dei pennini è dotata di inserti in acciaio temprato, titanio o carburo di silicio, ma li stanno gradualmente sostituendo con elementi di armatura in carburo di boro, che hanno un peso inferiore e una resistenza significativamente maggiore.
Struttura
Un'altra direzione per migliorare il NIB è la ricerca della struttura ottimale del posizionamento degli elementi corazzati, che, da un lato, dovrebbe coprire la superficie massima del corpo del combattente e, dall'altro, non dovrebbe limitare il suo movimento. Ad esempio, anche se non del tutto riuscito, ma uno sviluppo interessante, si può citare l'armatura Dragon Skin, progettata e prodotta dalla società americana Pinnacle Armor. L'armatura "Dragon Skin" ha una disposizione squamosa di elementi dell'armatura.
I dischi incollati in carburo di silicio con un diametro di 50 mm e uno spessore di 6, 4 mm offrono la comodità di indossare questo pennino grazie a una certa flessibilità del design e allo stesso tempo un'area sufficientemente ampia della superficie protetta. Questo design fornisce anche resistenza ai colpi ripetuti di proiettili sparati da armi leggere a distanza ravvicinata - "Dragon Skin" può resistere fino a 40 colpi di un mitra Heckler & Koch MP5, fucile M16 o fucile d'assalto Kalashnikov (l'unica domanda è quanto di quale e quale cartuccia?).
Lo svantaggio della disposizione "squamosa" dell'armatura del corpo degli elementi dell'armatura è la quasi totale mancanza di protezione del soldato da lesioni oltre la barriera, che porta a lesioni gravi o alla morte dei militari anche senza penetrare nel pennino, a seguito della quale l'armatura di questo tipo non hanno superato i test dell'esercito americano. Tuttavia, sono utilizzati da alcune forze speciali e servizi speciali degli Stati Uniti.
Un simile schema "squamoso" è stato implementato nell'armatura sovietica ZhZL-74 progettata per un'estrema protezione contro le armi fredde, in cui erano elementi dell'armatura-dischi con un diametro di 50 mm e uno spessore di 2 mm in lega di alluminio ABT-101 Usato.
Nonostante le carenze del NIB "Dragon Skin", la disposizione squamosa degli elementi dell'armatura può essere utilizzata in combinazione con altri tipi di protezione dell'armatura e elementi ammortizzanti per ridurre l'impatto di proiettili e frammenti oltre la barriera.
Gli scienziati dell'American Rice University hanno sviluppato una struttura insolita che consente all'oggetto di assorbire l'energia cinetica in modo più efficiente rispetto a un oggetto monolitico dalla stessa materia prima. La base del lavoro scientifico è stato lo studio delle proprietà dei plessi di nanotubi di carbonio, che hanno una densità ultraelevata dovuta alla speciale disposizione dei filamenti, con cavità a livello atomico, che consente loro di assorbire energia con elevata efficienza quando collisione con altri oggetti. Poiché non è ancora possibile riprodurre completamente una tale struttura su scala nanometrica su scala industriale, si è deciso di ripetere questa struttura in macro dimensioni. I ricercatori hanno utilizzato filamenti polimerici che possono essere stampati su una stampante 3D, ma disposti nello stesso sistema dei nanotubi, e sono finiti con cubi ad alta resistenza e comprimibilità.
Per testare l'efficacia della struttura, gli scienziati hanno creato un secondo oggetto dello stesso materiale, ma monolitico, e in ciascuno di essi è stato lanciato un proiettile. Nel primo caso, il proiettile si è fermato già sul secondo strato, e nel secondo è andato molto più in profondità e ha causato danni all'intero cubo: è rimasto intatto, ma coperto di crepe. Anche un cubo di plastica con una struttura speciale è stato messo sotto pressione per testarne la resistenza sotto pressione. Durante l'esperimento, l'oggetto si è ridotto almeno due volte, ma la sua integrità non è stata violata.
Schiuma di metallo
Parlando di materiali, le cui proprietà sono in gran parte determinate dalla struttura, non si possono non menzionare gli sviluppi nel campo della schiuma metallica - metallo o schiuma metallica composita. Il metallo espanso può essere creato sulla base di alluminio, acciaio, titanio, altri metalli o loro leghe.
Gli specialisti dell'Università del North Carolina (USA) hanno sviluppato un metallo espanso d'acciaio con una matrice d'acciaio, racchiudendolo tra lo strato superiore di ceramica e un sottile strato inferiore di alluminio. Il metallo espanso di spessore inferiore a 2,5 cm ferma i proiettili perforanti di 7, 62 mm, dopo di che rimane un foro inferiore a 8 mm sulla superficie posteriore.
Tra le altre cose, la lastra in schiuma riduce efficacemente gli effetti dei raggi X, gamma e radiazioni di neutroni e protegge anche dal fuoco e dal calore due volte meglio del metallo convenzionale.
Un altro materiale a struttura cava è una forma ultraleggera di schiuma, creata da HRL Laboratories in collaborazione con Boeing. Il nuovo materiale è cento volte più leggero del polistirene: è aria al 99,99%, ma ha una rigidità estremamente elevata. Secondo gli sviluppatori, se un uovo è ricoperto da questo materiale e cade da un'altezza di 25 piani, non si romperà. La schiuma risultante è così leggera che può giacere su un dente di leone.
Il prototipo utilizza tubi cavi di nichel collegati tra loro, la cui disposizione è simile alla struttura delle ossa umane, che consente al materiale di assorbire molta energia. Ogni tubo ha uno spessore di parete di circa 100 nanometri. Al posto del nichel, in futuro potranno essere utilizzati altri metalli e leghe.
Questo materiale o un suo analogo, così come il suddetto materiale polimerico strutturato, può essere considerato per l'uso in promettenti pennini come elementi di supporto ammortizzante leggero e durevole progettati per ridurre al minimo i danni al corpo causati dai proiettili oltre la barriera.
Nanotecnologia
Uno dei materiali più promettenti, che si prevede sarà ampiamente utilizzato in varie industrie del 21° secolo, è il grafene, una modifica allotropica bidimensionale del carbonio formata da uno strato di atomi di carbonio dello spessore di un atomo. Esperti spagnoli stanno sviluppando un'armatura a base di grafene. Lo sviluppo dell'armatura in grafene è iniziato all'inizio degli anni 2000. I risultati della ricerca sono considerati promettenti, a settembre 2018 gli sviluppatori sono passati ai test pratici. Il progetto è finanziato dall'Agenzia europea per la difesa ed è attualmente in corso, con la partecipazione di specialisti della società britannica Cambridge Nanomaterials Technology.
Un lavoro simile è in corso negli Stati Uniti, in particolare alla Rice University e all'Università di New York, dove sono stati condotti esperimenti per bombardare fogli di grafene con oggetti solidi. L'armatura in grafene dovrebbe essere significativamente più forte del Kevlar e sarà combinata con l'armatura in ceramica per i migliori risultati. La sfida più grande è la produzione di grafene in quantità industriali. Tuttavia, viste le potenzialità di questo materiale in vari settori, non c'è dubbio che si troverà una soluzione. Secondo informazioni privilegiate apparse sulle pagine dei media specializzati nel dicembre 2019, Huawei prevede di lanciare sul mercato lo smartphone P40 con una batteria al grafene (con elettrodi al grafene) all'inizio del 2020, il che potrebbe indicare progressi significativi nella produzione industriale di grafene.
Alla fine del 2007, gli scienziati israeliani hanno creato un materiale autorigenerante basato su nanoparticelle di disolfuro di tungsteno (un sale di tungsteno metallico e acido solfidrico). Le nanoparticelle di disolfuro di tungsteno sono formazioni stratificate simili al fullerene o nanotubulari. I nanotubuli possiedono caratteristiche meccaniche record che sono fondamentalmente irraggiungibili per altri materiali, flessibilità e resistenza sorprendenti, che è sull'orlo della forza dei legami chimici covalenti.
È possibile che in futuro i giubbotti antiproiettile riempiti con questo materiale possano superare in caratteristiche tutti gli altri modelli NIB esistenti e promettenti. Al momento, lo sviluppo di NIB a base di nanotubi di disolfuro di tungsteno è in fase di ricerca di laboratorio a causa dell'alto costo della sintesi del materiale di partenza. Tuttavia, una certa azienda internazionale sta già producendo nanoparticelle di disolfuro di tungsteno e molibdeno nella quantità di molti chilogrammi all'anno utilizzando una tecnologia brevettata.
Un'importante azienda di difesa britannica, la Bae Systems, sta sviluppando un'armatura riempita di gel. In un'armatura riempita di gel, dovrebbe impregnare la fibra aramidica con un liquido non newtoniano, che ha la proprietà di indurirsi istantaneamente all'impatto. Si ritiene che "l'armatura liquida" sia una delle aree più promettenti per lo sviluppo di promettenti NIB. Tale lavoro viene svolto in Russia in relazione al promettente set di attrezzature per i soldati "Ratnik-3".
Pertanto, si può concludere che è prevista la creazione di NIB promettenti utilizzando le ultime tecnologie all'avanguardia del progresso tecnologico. Se parliamo di armi leggere, allora qui non si osserva un tale tripudio di tecnologia. Qual è la ragione di ciò, la mancanza di necessità o il conservatorismo dell'industria degli armamenti?
Molti progetti di promettenti pennini si fermeranno sicuramente, ma alcuni sicuramente "spareranno", e forse renderanno obsolete tutte le armi leggere del XX secolo, così come sono diventati obsoleti archi, balestre e armi leggere ad avancarica. Inoltre, l'armatura non è l'unico equipaggiamento importante per un combattente che può aumentare radicalmente la sua capacità di sopravvivenza in battaglia.
