Tiêu chuẩn Hiệu suất Áo giáp

Từ Wikipedia, bách khoa toàn thư miễn phí

Tiêu chuẩn về hiệu suất của áo giáp là danh sách do chính quyền quốc gia đưa ra, về các yêu cầu để áo giáp hoạt động một cách đáng tin cậy, nêu rõ những gì áo giáp có thể và không thể đánh bại. Các quốc gia khác nhau có các tiêu chuẩn khác nhau, có thể bao gồm các mối đe dọa không có ở các quốc gia khác.

---

Thang đo VPAM năm 2009 chạy từ 1 đến 14, trong đó 1-5 là áo giáp mềm và 6-14 là áo giáp cứng. Áo giáp đã được thử nghiệm phải chịu được ba cú đánh, cách nhau 120 mm (4,7 inch) của mối đe dọa thử nghiệm được chỉ định và biến dạng mặt sau không quá 25 mm (0,98 inch) để có thể vượt qua. Đáng chú ý là việc bao gồm các mối đe dọa đặc biệt trong khu vực như Swiss P AP từ RUAG và .357 DAG. Theo trang web của VPAM, nó dường như được sử dụng ở Pháp và Anh.

Thang đo VPAM như sau:

Cấp giáp	Sự bảo vệ
chiều 1 .22 Súng trường dài	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công từ khoảng cách 10±0,5 mét của: 2,6±0,1 g (40±1,54 gr)  .22 Đạn đầu tròn dẫn đầu súng trường dài với vận tốc 360±10 m/s (1181±33 ft/s)
chiều 2 Parabellum 9×19mm	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công từ khoảng cách 5±0,5 mét của: 8,0±0,1 g (123±1,54 gr)  9×19mm với vận tốc 360±10 m/s (1181±33 ft/s) Parabellum DM41 FMJ  Đạn lõi chì mũi tròn
chiều 3 Parabellum 9×19mm	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công từ khoảng cách 5±0,5 mét của: 8,0±0,1 g (123±1,54 gr)  9×19mm với vận tốc 415±10 m/s (1361±33 ft/s) Parabellum DM41 FMJ  Đạn lõi chì mũi tròn
chiều 4 .357 Magnum .44 Magnum	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công từ khoảng cách 5±0,5 mét của: 10,2±0,1 g (157±1,54 gr)  .357 Đạn Magnum  ở vận tốc 430±10 m/s (1410±33 ft/s) 15,6±0,1 g (240±1,54 gr)  .44 Đạn Magnum  ở vận tốc 440±10 m/s (1443±33 ft/s)
chiều 5 giờ .357 Magnum	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công từ khoảng cách 5±0,5 mét của: 7,1±0,1 g (109±1,54 gr)  0,357 viên đạn Magnum  FMs (đồng ở mũi) với vận tốc 580±10 m/s (1902±33 ft/s)
Chiều 6 giờ 7,62×39mm	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công từ khoảng cách 10±0,5 mét của: 8,0±0,1 g (122±1,54 gr) đạn lõi thép nhẹ  7,62×39mm  PS với vận tốc 720±10 m/s (2362±33 ft/s)
Chiều 7 giờ 5,56 × 45mm 7,62×51mm	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công từ khoảng cách 10±0,5 mét của: 4,0±0,1 g (62±1,54 gr) 5,56×45mm SS109/US: Đạn M855 FMJ ở vận tốc 950±10 m/s (3116±33 ft/s) 9,55±0,1 g (147±1,54 gr)  7,62×51mm với vận tốc 830±10 m/s (2723±33 ft/s) đạn lõi thép DM111
Chiều 8 giờ 7,62×39mm	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công từ khoảng cách 10±0,5 mét của: 7,7±0,1 g (118±1,54 gr) 7,62×39mm BZ API (đạn gây cháy xuyên giáp) ở vận tốc 740±10 m/s (2427±33 ft/s)
Chiều 9 giờ 7,62×51mm	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công từ khoảng cách 10±0,5 mét của: 9,7±0,2 g (149±3,08 gr) Đạn xuyên giáp P80 7,62×51mm với vận tốc 820±10 m/s (2690±33 ft/s)
10 giờ chiều 7,62×54mmR	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công từ khoảng cách 10±0,5 mét của: 10,4±0,1 g (160±1,54 gr) đạn API B32 7,62×54mmR với vận tốc 860±10 m/s (2821±33 ft/s)
Chiều 11 giờ 7,62×51mm	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công từ khoảng cách 10±0,5 mét của: 8,4±0,1 g (129±1,54 gr) Đạn xuyên giáp Nammo AP8/US M993 7,62×51mm với vận tốc 930±10 m/s (3051±33 ft/s)
Chiều 12 giờ 7,62×51mm	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công từ khoảng cách 10±0,5 mét của: 12,7±0,1 g (196±1,54 gr) 7,62×51mm RUAG SWISS P AP với vận tốc 810±10 m/s (2657±33 ft/s) Đạn xuyên giáp
Chiều 13 giờ 12,7×99mm	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công, bắn từ khoảng cách tùy ý, gồm: 43,5±0,1 g (671±7,71 gr) 12,7×99mm RUAG SWISS P với vận tốc 930±10 m/s (3051±33 ft/s)
Chiều 14 giờ 14,5×114mm	Bộ giáp này sẽ bảo vệ khỏi ba đòn tấn công, bắn từ khoảng cách tùy ý, gồm: 63,4±0,1 g (978±7,71 gr) đạn API B32 14,5×114mm với vận tốc 911±10 m/s (2988±33 ft/s)

• Đo hiệu suất đạn đạo của áo giáp dựa trên việc xác định động năng của viên đạn khi va chạm ( E _k = 1⁄2 mv ²). Vì năng lượng của viên đạn là yếu tố then chốt quyết định khả năng xuyên thấu của nó nên vận tốc được sử dụng làm biến số độc lập chính trong thử nghiệm đạn đạo. Đối với hầu hết người dùng, phép đo quan trọng là tốc độ mà không có viên đạn nào xuyên qua áo giáp. Việc đo vận tốc xuyên thấu bằng 0 ( này v ) ₀phải tính đến sự thay đổi về hiệu suất của áo giáp và khả năng thay đổi thử nghiệm. Thử nghiệm đạn đạo có một số nguồn có thể thay đổi: áo giáp, vật liệu lót thử nghiệm, đạn, vỏ, thuốc súng, sơn lót và nòng súng, cùng một số loại.

• Sự biến thiên làm giảm khả năng dự đoán của việc xác định V0. Ví dụ: nếu v ₀ của một thiết kế áo giáp được đo là 1.600 ft/s (490 m/s) với một viên đạn FMJ 9 mm dựa trên 30 phát bắn thì thử nghiệm chỉ là ước tính về v thực tế ₀ của bộ giáp này. Vấn đề là sự thay đổi. Nếu v ₀ được thử lại với nhóm thứ hai gồm 30 phát trên cùng một thiết kế vest thì kết quả sẽ không giống nhau.

• Chỉ cần một phát bắn xuyên thấu tốc độ thấp duy nhất để giảm giá trị v ₀ . Càng thực hiện nhiều cú đánh thì v ₀ sẽ càng thấp. Về mặt thống kê, tốc độ thâm nhập bằng 0 là điểm cuối của đường cong phân phối. Nếu biết được độ biến thiên và có thể tính được độ lệch chuẩn thì người ta có thể đặt V0 một cách chặt chẽ ở khoảng tin cậy. Tiêu chuẩn kiểm tra hiện xác định số lượng phát bắn phải được sử dụng để ước tính giá trị v ₀ cho chứng nhận áo giáp. Thủ tục này xác định khoảng tin cậy của ước tính v ₀. (Xem 'Phương pháp kiểm tra NIJ và HOSDB'.)

• v ₀ rất khó đo lường nên khái niệm thứ hai đã được phát triển trong thử nghiệm đạn đạo được gọi là giới hạn đạn đạo ( v ₅₀). Đây là vận tốc mà 50% số phát bắn đi được và 50% bị áo giáp chặn lại. Thử nghiệm đạn đạo tiêu chuẩn quân sự MIL-STD-662F V50 của Hoa Kỳ xác định quy trình thường được sử dụng cho phép đo này. Mục tiêu là có được ba phát bắn xuyên qua chậm hơn nhóm ba phát bắn nhanh hơn một giây bị áo giáp chặn lại. Ba điểm dừng cao và ba điểm xuyên thấu thấp này sau đó có thể được sử dụng để tính vận tốc v ₅₀ .

• Trong thực tế, phép đo này v ₅₀ yêu cầu 1–2 tấm áo vest và 10–20 lần bắn. Một khái niệm rất hữu ích trong thử nghiệm áo giáp là vận tốc chênh lệch giữa v ₀ và v ₅₀. Nếu độ lệch này đã được đo cho một thiết kế áo giáp thì dữ liệu v ₅₀ có thể được sử dụng để đo và ước tính những thay đổi trong v ₀. Đối với sản xuất áo vest, đánh giá hiện trường và thử nghiệm tuổi thọ, cả v ₀ và v đều ₅₀ được sử dụng. Tuy nhiên, do việc thực hiện các phép đo v đơn giản ₅₀ nên phương pháp này quan trọng hơn đối với việc kiểm soát áo giáp sau khi được chứng nhận.

• Sau Chiến tranh Việt Nam, các nhà hoạch định quân sự đã phát triển khái niệm ' Giảm thương vong '. Khối lượng lớn dữ liệu thương vong cho thấy rõ rằng trong tình huống chiến đấu, mảnh vỡ chứ không phải đạn mới là mối đe dọa quan trọng nhất đối với binh lính. Sau Thế chiến thứ hai, áo khoác được phát triển và việc thử nghiệm các mảnh vỡ đang ở giai đoạn đầu. Đạn pháo, đạn súng cối, bom trên không, lựu đạn và mìn sát thương đều là những thiết bị phân mảnh. Tất cả chúng đều có vỏ thép được thiết kế để vỡ thành những mảnh thép nhỏ hoặc mảnh đạn khi lõi nổ của chúng phát nổ. Sau nỗ lực đáng kể đo lường sự phân bố kích thước mảnh từ các loại đạn dược khác nhau của NATO và khối Liên Xô, một cuộc thử nghiệm mảnh vỡ đã được phát triển. Trình mô phỏng mảnh đã được thiết kế và hình dạng phổ biến nhất là hình trụ tròn bên phải hoặc trình mô phỏng RCC. Hình dạng này có chiều dài bằng đường kính của nó. Các Đạn mô phỏng mảnh RCC (FSP) này được thử nghiệm dưới dạng nhóm. Chuỗi thử nghiệm thường bao gồm thử nghiệm RCC FSP 2 hạt (0,13 g), 4 hạt (0,263 g), 16 hạt (1,0 g) và 64 hạt (4,2 g). Chuỗi 2-4-16-64 dựa trên phân bố kích thước mảnh đo được.

• Phần thứ hai của chiến lược ' Giảm thiểu thương vong ' là nghiên cứu về sự phân bổ vận tốc của các mảnh đạn dược. Chất nổ đầu đạn có tốc độ nổ từ 20.000 ft/s (6.100 m/s) đến 30.000 ft/s (9.100 m/s). Kết quả là, chúng có khả năng phóng ra các mảnh vỡ ở tốc độ rất cao trên 3.300 ft/s (1.000 m/s), ngụ ý năng lượng rất cao (trong đó năng lượng của mảnh vỡ là 1⁄2 khối lượng × vận tốc ², bỏ qua năng lượng quay). Dữ liệu kỹ thuật quân sự cho thấy, giống như kích thước mảnh vỡ, vận tốc mảnh vỡ có sự phân bố đặc trưng. Có thể phân chia đầu đạn thành các nhóm vận tốc. Ví dụ: 95% tất cả các mảnh vỡ từ vụ nổ bom có ​​trọng lượng dưới 4 hạt (0,26 g) có vận tốc từ 3.000 ft/s (910 m/s) trở xuống. Điều này đặt ra một loạt mục tiêu cho việc thiết kế áo vest đạn đạo quân sự.

• Bản chất ngẫu nhiên của sự phân mảnh đòi hỏi đặc điểm kỹ thuật của áo vest quân sự phải đánh đổi giữa khối lượng và lợi ích đạn đạo. Áo giáp cứng của xe có khả năng ngăn chặn mọi mảnh vỡ, nhưng quân nhân chỉ có thể mang theo một lượng trang bị, thiết bị hạn chế nên trọng lượng của áo vest là yếu tố hạn chế trong việc bảo vệ các mảnh áo giáp. Chuỗi hạt 2-4-16-64 ở vận tốc giới hạn có thể được chặn lại bằng áo vest hoàn toàn bằng vải dệt có trọng lượng khoảng 5,4 kg/m ² (1,1 lb/ft ²). Ngược lại với thiết kế áo dành cho đạn chì có thể biến dạng, các mảnh đạn không thay đổi hình dạng; chúng là thép và không thể bị biến dạng bởi vật liệu dệt. FSP 2 hạt (0,13 g) (đạn mảnh nhỏ nhất thường được sử dụng trong thử nghiệm) có kích thước bằng hạt gạo; những mảnh nhỏ chuyển động nhanh như vậy có khả năng trượt qua áo vest, di chuyển giữa các sợi. Kết quả là, các loại vải được tối ưu hóa để bảo vệ mảnh vỡ được dệt chặt chẽ, mặc dù những loại vải này không có hiệu quả trong việc ngăn chặn đạn chì.

Một trong những yêu cầu quan trọng trong thử nghiệm đạn đạo mềm là đo ' dấu hiệu mặt sau ' (tức là năng lượng được truyền tới mô bằng một viên đạn không xuyên thấu) trong vật liệu lót có thể biến dạng được đặt phía sau áo vest mục tiêu. Phần lớn các tiêu chuẩn quân sự và thực thi pháp luật đều quy định hỗn hợp dầu/đất sét làm vật liệu nền, được gọi là Roma Plastilena. Mặc dù cứng hơn và ít biến dạng hơn mô người, Roma đại diện cho vật liệu nền ' trường hợp xấu nhất ' khi biến dạng dẻo trong dầu/đất sét thấp (nhỏ hơn 20 mm (0,79 in)). (Áo giáp đặt trên bề mặt cứng hơn sẽ dễ bị xuyên thủng hơn.) Hỗn hợp dầu/đất sét của ' Roma ' có mật độ gần gấp đôi mô người và do đó không phù hợp với trọng lượng riêng của nó , tuy nhiên ' Roma ' là vật liệu nhựa sẽ không phục hồi hình dạng đàn hồi, điều này rất quan trọng để đo chính xác chấn thương tiềm ẩn thông qua dấu hiệu mặt sau.

Việc lựa chọn lớp nền thử nghiệm rất quan trọng vì trong áo giáp linh hoạt, mô cơ thể của người mặc đóng vai trò không thể thiếu trong việc hấp thụ tác động năng lượng cao của các sự kiện đạn đạo và đâm. Tuy nhiên, cơ thể con người có hoạt động cơ học rất phức tạp. Ngoài lồng xương sườn và cột sống, hoạt động của mô mềm mềm mại và dễ chịu. Ở mô trên vùng xương ức, độ đàn hồi của thân thấp hơn đáng kể. Sự phức tạp này đòi hỏi hệ thống vật liệu hỗ trợ hình thái sinh học rất phức tạp để thử nghiệm áo giáp đạn đạo và áo giáp đâm chính xác. Một số vật liệu đã được sử dụng để mô phỏng mô người ngoài Roma. Trong mọi trường hợp, những vật liệu này được đặt phía sau áo giáp trong quá trình thử nghiệm va chạm và được thiết kế để mô phỏng các khía cạnh khác nhau của hành vi va chạm mô người.

Một yếu tố quan trọng trong việc kiểm tra lớp đệm cho áo giáp là độ cứng của nó. Lớp giáp dễ bị xuyên thủng hơn trong quá trình thử nghiệm khi được hỗ trợ bởi các vật liệu cứng hơn và do đó các vật liệu cứng hơn, chẳng hạn như đất sét Roma, thể hiện các phương pháp thử nghiệm bảo thủ hơn.

Loại người ủng hộ	Nguyên vật liệu	Đàn hồi/nhựa	Loại thử nghiệm	Trọng lượng riêng	Độ cứng tương đối so với gelatin	Ứng dụng
Đất sét Plastilina Roma #1	Hỗn hợp dầu/đất sét	Nhựa	Đạn đạo và đâm	>2	Độ cứng vừa phải	Đo chữ ký mặt sau.  Được sử dụng cho hầu hết các thử nghiệm tiêu chuẩn
10% gelatin	Gel protein động vật	Visco-đàn hồi	đạn đạo	~1 (90% nước)	Nhẹ nhàng hơn so với đường cơ sở	Mô phỏng tốt cho mô người, khó sử dụng, đắt tiền. Cần thiết cho các phương pháp kiểm tra của FBI
20% gelatin	Gel protein động vật	Visco-đàn hồi	đạn đạo	~1 (80% nước)	Đường cơ sở	Mô phỏng tốt cho cơ xương.  Cung cấp cái nhìn năng động của sự kiện.
Bọt HOSDB-NIJ	Bọt cao su tổng hợp, bọt EVA, cao su tấm	đàn hồi	đâm	~1	Hơi cứng hơn gelatin	Phù hợp vừa phải với khăn giấy, dễ sử dụng,  chi phí thấp. Được sử dụng trong thử nghiệm đâm
Gel silicon	Polyme silicon chuỗi dài	Visco-đàn hồi	Y sinh	~1,2	Tương tự như gelatin	Thử nghiệm y sinh để thử nghiệm lực cùn,  kết hợp mô rất tốt
Thử nghiệm động vật lợn hoặc cừu	Mô sống	Nhiều	Nghiên cứu	~1	Mô thật có thể thay đổi	Rất phức tạp, cần được xem xét về mặt đạo đức để phê duyệt

Các tiêu chuẩn về áo giáp chống đâm và chống đinh đã được phát triển bằng cách sử dụng 3 loại vật liệu lót khác nhau. Dự thảo quy định của EU chỉ ra đất sét Roma, DOC của California chỉ ra 60% gelatin đạn đạo và tiêu chuẩn hiện tại cho NIJ và HOSDB chỉ ra vật liệu nền cao su và bọt nhiều thành phần.

• Sử dụng lớp nền bằng đất sét Roma, chỉ có giải pháp đâm bằng kim loại mới đáp ứng được yêu cầu về 109 joule của California. DOC

• Sử dụng lớp nền 10% Gelatin, tất cả các giải pháp đâm vải đều có thể đáp ứng yêu cầu nhặt đá 109 joule của California. DOC.

• Gần đây nhất, Tiêu chuẩn Dự thảo ISO prEN ISO 14876 đã chọn Roma làm cơ sở hỗ trợ cho cả thử nghiệm đạn đạo và thử nghiệm đâm.

Lịch sử này giúp giải thích một yếu tố quan trọng trong thử nghiệm áo giáp Đạn đạo và Đâm, độ cứng của lớp nền ảnh hưởng đến khả năng chống xuyên giáp. Sự tiêu tán năng lượng của hệ thống mô giáp là Năng lượng = Lực × Độ dịch chuyển khi thử nghiệm trên các lớp nền mềm hơn và dễ biến dạng hơn, tổng năng lượng va chạm được hấp thụ ở lực thấp hơn. Khi lực giảm đi nhờ lớp nền mềm hơn, tuân thủ tốt hơn thì áo giáp sẽ ít bị xuyên thủng hơn. Việc sử dụng vật liệu Roma cứng hơn trong tiêu chuẩn dự thảo ISO khiến đây trở thành tiêu chuẩn khắt khe nhất trong số các tiêu chuẩn đâm được sử dụng hiện nay.