チョバムアーマー

チョバム装甲は、1960年代にイギリスの戦車研究センターである軍事車両工学研究所で開発された複合装甲の非公式な名称です。以来、この名称は複合セラミック車両装甲の一般的な総称となっています。チョバム装甲の非公式な名称には、バーリントン装甲やドーチェスター装甲もあります。特殊装甲は、チョバム装甲を含む、サンドイッチ反応プレートで構成されたあらゆる装甲配置を指す、より広義の非公式な用語です。

国防省（MoD）内では、チョバムは通常、非爆発反応装甲とセラミック複合材を具体的に指し、一方ドーチェスターは通常、主に爆発反応装甲と空間装甲で構成される追加の装甲パッケージを指しますが、日常会話ではこれらが混同されることがよくあります。

チョバム装甲の構造の詳細は秘密のままだが、金属フレームに収められ、裏板と数層の弾性層に接着されたセラミックタイルで構成されていると説明されている。使用されているセラミックは非常に硬いため、対戦車用高性能爆薬（HEAT）弾などの成形炸薬に対する優れた耐性があり、運動エネルギー貫通弾を粉砕する。

この装甲はイギリスの試作車FV4211の開発中に初めてテストされ、アメリカのM1戦車の初期シリーズに初めて採用された。この装甲が施されていることが公開されているのは、 M1エイブラムス、チャレンジャー1、チャレンジャー2、K1 88戦車^[1]のみである。セラミックを保持するフレームは通常、大きなブロックで製造され^[要出典] 、これらの戦車、特に砲塔に独特の角度のある外観を与えている。

使用されているセラミックの極めて硬い性質により、タイルは成形炸薬のジェットに対する優れた耐性を発揮し、運動エネルギー貫通体（KE貫通体）を粉砕します。（粉砕された）セラミックは、あらゆる貫通体を強力に摩耗させます。より軽い発射体に対しては、タイルの硬さにより粉砕ギャップ効果が発生します。つまり、一定の速度範囲（ギャップ）内では、速度が速いほど、より深い貫通にはつながらず、代わりに発射体を破壊します。^[2]

セラミックは非常に脆いため、成形炸薬ジェットの入口チャネルは金属を貫通するときのように滑らかではなく、凹凸があり、質量が比較的小さいためジェットの形状（貫通能力に大きく依存）を乱す極端な非対称圧力を引き起こします。これにより、乱されたジェットがセラミックにさらに大きな凹凸を引き起こし、最終的に破壊されるという悪循環が始まります。新しい複合材はより強靭ですが、この効果を最適化します。それらで作られたタイルは、この効果を導く層状の内部構造を持ち、「亀裂の偏向」を引き起こします。^{[3]ジェット自身のエネルギーを逆手に取るこのメカニズムにより、チョバムの効果は}反応装甲の効果と比較されるようになりました。^[要出典]

これを非爆発性反応装甲で用いられる効果、すなわちゴムのような不活性だが柔らかい弾性材料を2 枚の装甲板の間に挟む効果と混同してはならない。成形炸薬ジェットまたは徹甲フィン安定型投下弾(APFSDS) の運動エネルギー (KE) 長棒貫通体の衝撃により、最初の層が貫通された後、ゴム層が貫通される間にゴムが変形して膨張し、背面プレートと前面プレートの両方が変形する。どちらの攻撃方法も、予想される進路が妨害されるため、名目上よりも厚い装甲を受けることになり、貫通力が低下する。また、棒貫通の場合、変形によって受ける横方向の力により、棒が砕けたり、曲がったり、進路が変わったりする可能性があり、これも貫通力の低下につながる。^[要出典]

チョバム装甲のすべてのバージョンには、大量の非エネルギー反応装甲（NERA）プレートが組み込まれており、^{[要出典] [疑わしい-議論が必要]}、NERAの前方（NERA要素を保護し、貫通体がNERAに遭遇する前に破壊することを目的）および/またはNERAの後方（前面プレートとNERAによって破砕または破壊された長いロッドまたはHEATジェットの破片を捕らえることを目的）に硬質装甲が追加されています。これは、平らな側面またはくさび状の砲塔に有利なもう1つの要素です。拡張プレートが攻撃の経路に押し込む材料の量は、攻撃の方向と平行に配置されるほど増加します。^[4]

現在までに、チョバム装甲で防御された戦車が戦闘で敵の砲火によって撃破された例はほとんどなく、戦車がセラミックモジュールによってどの程度防御されているかは明らかにされていないため、個々の戦車喪失事例がチョバム装甲の防御性能を決定する上でどの程度の関連性があるかを判断することは困難である。^[要出典]

2003年の第二次イラク戦争中、チャレンジャー2戦車はバスラでイラク軍と戦っている最中に溝に閉じ込められた。乗組員は数時間も車内で安全に過ごし、バーリントンLV2複合装甲が複数のロケット推進手榴弾を含む敵の攻撃から彼らを守った。^[5]

セラミックタイルは、連続した衝撃に耐えられず、防護価値を急速に失ってしまうという、多重被弾能力の問題を抱えている。 ^[6]この影響を最小限に抑えるために、タイルは可能な限り小さく作られているが、マトリックス要素の最小実用厚さは約 25 mm (約 1 インチ) であり、タイルによる被覆率は不利となり、直径約 10 センチメートル (約 4 インチ) が実用上の限界となる。小さな六角形または正方形のセラミックタイルは、加熱したマトリックスに静水圧プレスするか、^[7]エポキシ樹脂で接着するかのいずれかの方法でマトリックス内に収められている。1990 年代初頭から、タイルをマトリックスで一定の圧縮状態に保持すると、接着剤を使用する場合には実現が難しい運動エネルギー貫通体に対する耐性が大幅に向上することが知られている。^[8]

マトリックスは、セラミックタイルを背後から補強し、運動衝撃による金属マトリックスの変形を防ぐために、プレートで裏打ちされる必要がある。通常、裏打ちプレートの質量は、複合マトリックスの半分である。^{[9]アセンブリは、弾性層に再び取り付けられる。これらは衝撃をある程度吸収するが、その主な機能は、}振動から保護することにより、複合マトリックスの耐用年数を延ばすことである。利用可能なスペースに応じて、複数のアセンブリを積み重ねることができる。このようにして、装甲をモジュール化して交換可能にし、さまざまな戦術的状況に適応させることができる。今日の典型的なアセンブリの厚さは約5〜6センチメートルである。初期のアセンブリ、いわゆる貫通深度（DOP）マトリックスは、より厚かった。セラミックの防護値の相対的なインターフェース破壊成分は、鋼鉄装甲の場合よりもはるかに大きい。より薄いマトリックスを複数使用することで、装甲パッケージ全体のコンポーネントがさらに拡大します。これは、現代のソビエト戦車の前面装甲に典型的に見られる、高硬度鋼と軟らかい鋼の交互層の使用に類似した効果です。

セラミックタイルは、重貫通弾を著しく弾くほどの強度がないため、傾斜装甲の利点をほとんど、あるいは全く引き出せない。実際、一発の掠め撃ちで多数のタイルが割れる可能性があるため、マトリックスの配置は垂直の命中の可能性が最大限になるように選択され、従来の装甲に望まれていた設計上の特徴とは逆のことが行われている。セラミック装甲は通常、所定の面密度に対して、斜めに配置するよりも垂直に配置する方が優れた防御力を発揮する。これは、ひび割れがプレートの表面法線に沿って広がるためである。 ^[10]チョバム装甲を使用した戦車の砲塔は、丸みを帯びた形状ではなく、通常は平らな側面の外観をしている。

バックプレートは、衝撃エネルギーをより広い円錐状にセラミック タイルに反射します。これによりエネルギーが分散され、セラミックのひび割れが抑えられますが、損傷範囲も広がります。反射エネルギーによる剥離は、セラミックの表面にある可鍛性の薄いグラファイト層がエネルギーを吸収し、金属表面プレートのように再び強く跳ね返ることなく、エネルギーを吸収することで軽減できます。

圧縮されたタイルは衝撃による影響がはるかに少なくなります。その場合、タイルが垂直方向に圧縮されるように金属面板を配置すると有利になります。閉じ込められたセラミック タイルは金属面板を補強し、通常の状況とは逆になります。

セラミック装甲の技術は徐々に進歩してきた。低エネルギーの衝撃に対して脆弱なセラミックタイルは、最初はバックプレートに接着して強化された。1990年代には、2軸で圧縮することで耐性が強化され、最終段階では、衝撃耐性を最適化するために3番目の圧縮軸が追加されました。^[11]セラミックコアを閉じ込めるために、従来の機械加工と溶接に加えて、コアの周りのサスペンション材料の焼結、コアの周りの溶融金属のスクイーズ鋳造、セラミックタイルへの溶融金属の噴霧など、いくつかの高度な技術が使用されています。^[12]

長年にわたり、より新しくより強靭な複合材料が開発され、元の純粋なセラミックの約 5 倍の防御値を実現し、その中で最も優れたものは、同じ重さの鋼板の約 5 倍の効果がありました。これらは多くの場合、複数のセラミック材料の混合物、または金属マトリックス内でセラミック化合物を組み合わせた金属マトリックス複合材料です。最新の開発では、カーボンナノチューブを使用してさらに強靭性を向上させています。^[要出典]この種の装甲用に商業的に製造または研究されているセラミックには、炭化ホウ素^{[13] 、} 炭化ケイ素、酸化アルミニウム(サファイアまたは「アルミナ」)、窒化アルミニウム、ホウ化チタン、および合成ダイヤモンド複合材料であるシンダイトなどがあります。これらのうち、炭化ホウ素は最も硬く軽量ですが、^[13]最も高価で脆くもあります。炭化ホウ素複合材料は現在、防弾チョッキや装甲ヘリコプターに使用されるような、より小さな発射体から保護するセラミック板に好まれています。これは、1960年代初頭、セラミック装甲の最初の一般的な応用でした。^[14]炭化ケイ素は炭化ホウ素よりも大きな弾丸に対する防御に適しています。炭化ホウ素は、850 m/sを超える速度で移動する弾丸が衝突すると相崩壊を起こすためです。^{[13] [15]セラミックは、}常圧焼結またはホットプレス で作成できます。高密度が求められるため、最終部品の残留多孔性を最小限に抑える必要があります。

チタン合金を使用したマトリックスは製造コストが非常に高くなりますが、この金属は軽量、強度、耐腐食性という点で好まれており、これが常に問題となっています。^[要出典]

バックプレートは鋼鉄で作ることもできるが、その主な機能はアセンブリの安定性と剛性を向上させることであるため、軽対戦車兵器からのみ保護する軽装甲戦闘車両（AFV）ではアルミニウムの方が重量効率が良い。変形可能な複合バックプレートは、金属バックプレートと弾性層の機能を組み合わせることができる。^[要出典]

チョバム装甲を使用した最初の西側戦車の装甲構成は、誘導ミサイルが最大の脅威とみなされていたため、成形炸薬を撃退できるように最適化されていました。しかし 1980 年代には、改良されたソ連の 3BM-32、次いで 3BM-42運動エネルギー貫通弾に直面し始めましたが、セラミック層は特に効果的ではありませんでした。オリジナルのセラミックは、貫通弾に対する耐性がHEAT弾に対する耐性の約 3 分の 1 でしたが、最新の複合材では約 10 分の 1 です。典型的な例である 3BM-42 はセグメント化された弾丸で、前部のセグメントは装甲アレイの前面にある NERA プレートの拡張によって犠牲にされ、後部セグメントがセラミックを最大効率で攻撃するための穴が残されています。このため、多くの現代の設計では、装甲パッケージ全体の密度を高めるために重金属の層が追加されています。 ^{[引用が必要]}

より効果的なセラミック複合材料の導入により、装甲シェル内のこれらの金属層の幅を広げることが可能になり、複合マトリックスによって提供される一定の保護レベルを考えると、それをより薄くすることができる。これらの金属層は複合アレイの残りの部分よりも密度が高いため、その厚さを増やすには、車両の重要でない領域の装甲の厚さを減らす必要がある。^[16]これらは通常、はるかに高価なマトリックスの下に配置された内層を形成し、^[17]金属層が大きく変形しても貫通体を撃破できない場合にマトリックスが広範囲に損傷するのを防ぐ。マトリックス自体のバッキングプレートとして使用することもできるが、これによりモジュール性が損なわれ、装甲システムの戦術的適応性が損なわれる。セラミックモジュールと金属モジュールを個別に交換できなくなる。さらに、非常に硬いため、変形が不十分で、衝撃エネルギーがセラミックタイルに反射しすぎて、円錐形が広すぎて、さらに損傷が拡大する。使用される金属には、チャレンジャー2用のタングステン合金^[18]や、 M1A1HA（重装甲）戦車やその後のアメリカの戦車の派生型の場合は劣化ウラン合金などがあります。^[19]一部の企業はチタンカーバイドモジュールを提供しています。^[要出典]

これらの金属モジュールは、多孔装甲（通常は垂直ロッドを使用）の原理に基づいて機能し、多くの拡張スペースにより、防御性能をほぼ一定に保ちながら重量を最大3分の1まで削減します。M1の劣化ウラン合金は、「一種の装甲マトリックスに配置されている」と説明されており^[20]、単一のモジュールは「金網のブランケットに織り込まれた劣化ウランの層（おそらく1インチまたは2インチの厚さ）を囲むステンレス鋼のシェル」です。^[21]

このようなモジュールはチョバム装甲を装備していない戦車にも使用されている。複合マトリックスと重金属モジュールの組み合わせは、非公式に「第2世代チョバム」と呼ばれることもある。^[20]

セラミック装甲の概念は1918年に遡り、ネヴィル・モンロー・ホプキンス少佐が、弾道鋼板を薄い（1～2ミリメートル）エナメル層で覆うと貫通に対する抵抗力が大幅に向上することを発見しました。^{[22] [23]}さらに、ドイツは第一次世界大戦でセラミック装甲の実験を行いました。^[24]

1960年代初頭から、米国では、車両装甲として複合セラミック材料を使用する可能性を調査することを目的とした大規模な研究プログラムが進行中であった。^[25]この研究は主に、シリコンカーバイドウィスカーで強化されたアルミニウム金属マトリックス複合材料の使用に焦点を当てており、大きなシートの形で製造される予定であった。 ^[26]強化された軽金属シートは、鋼鉄の層の間に挟まれることになっていた。^[27]この配置には、優れた多重ヒット能力があり、湾曲させることができるため、主装甲が傾斜装甲効果の恩恵を受けることができるという利点があった。しかし、金属含有量の高いこの複合材料は、与えられた装甲重量でKE貫通体に対する防御力を高めることを主な目的としていた。成形炸薬攻撃に対するその性能は平凡であり、ドイツが共同MBT-70プロジェクトで研究したように、積層間隔装甲効果によって改善する必要があった。^[28]

アメリカで開発された代替技術は、主装甲に挿入するガラスモジュールの使用に基づいていた。^[27]この配置は成形炸薬に対する防御力は優れていたが、多重命中能力は低かった。主鋼鉄装甲にガラスインサートを使用する同様のシステムは、1950年代後半にソ連のT-64の試作型Obiekt 430用に研究された。^[29]これは後に「コンビネーションK」タイプに開発され、セラミック化合物が酸化ケイ素インサートと混合され、同じ重量の鋼鉄装甲と比較して、成形炸薬とKE貫通体の両方の脅威に対して約50％優れた防御力を提供した。^[30]これは後にいくつかの改良型を経て、その後のソ連の主力戦車の多くの設計の前面装甲に組み込まれた。西側諸国では当初その真の性質について憶測が飛び交ったが、1991年のソ連崩壊と市場システムの導入により、ロシアの産業は優れた品質を強調して新しい顧客を見つけざるを得なくなり、このタイプの特性が明らかになった。^[31]今日では、チョバム装甲と呼ばれることはほとんどない。チョバム装甲によく似た特殊装甲は、1983年にT-62の改良型T-62MにBDDという名前で登場し、1986年にT-72Bの装甲列に初めて統合され、それ以来、すべてのソビエト/ロシアの主力戦車の特徴となっている。最初の反復では、T-72の鋳鋼砲塔に直接組み込まれており、修理を行うには砲塔を持ち上げる必要があった。^[32]

英国では、1960年代初頭に別のセラミック装甲の開発が開始された。これは、チーフテンの既存の鋳造砲塔構成を改良するものであり、すでに優れた重貫通弾防御力を備えていた。そのため、戦闘車両研究開発施設（FVRDE）のギルバート・ハーベイ氏^[33]が率いるチームによる研​​究は、成形炸薬攻撃を阻止するためのセラミック複合システムの最適化に重点が置かれていた。^[34]英国のシステムは、鋳造主装甲の上に、バリスティックナイロンで裏打ちされたセラミックタイルのハニカムマトリックス^{[35]で構成されていた。 [27]} 1973年7月、MBT-70プロジェクトが失敗した後、XM815戦車のプロトタイプ用の新しい装甲タイプを探していたアメリカの代表団が、当時開発に約600万ポンドがかかった英国のシステムについて説明を受けるため、チョバム・コモンを訪れた。 1965年と1968年に、米国にすでに情報が漏洩されていた。^[36]米国は、タイルの使用原理に固有の、貫通体衝撃による損傷制限と組み合わせた優れた成形炸薬防御に非常に感銘を受けた。後に陸軍研究所の一部となったアバディーン性能試験場の弾道研究所は、その年にバーリントンと名付けられたバージョンの開発を開始した。これは、アメリカの特定の状況に適応したもので、はるかに高い計画戦車生産数と、より薄い圧延鋼の主装甲の使用を特徴としていた。1973年10月のヨム・キプール戦争で実証されたように、成形炸薬弾頭を装備した新世代のソ連製誘導ミサイルの脅威が増大したため、旧世代のミサイルでさえイスラエル側にかなりの戦車損失をもたらし、バーリントンがXM1（改名されたXM815）プロトタイプの装甲構成として好ましい選択となった。^[37]

しかし、1974年12月11日、ドイツ連邦共和国とアメリカ合衆国の間で、将来の主力戦車の共同生産に関する覚書が締結され、これにより、チョバム装甲の適用は、最終的な戦車タイプの選択に依存することになった。1974年の初めに、アメリカは、装甲が軽すぎると考えた既存のレオパルド2の試作車を再設計するようドイツに要請し、この目的のためにバーリントンの採用を提案していたが、このタイプについては、1970年3月にドイツに既に通知されていた。しかし、ドイツはそれに応じて、1974年に独自の新しい装甲開発プログラムを開始した。^{[38]彼らは、}レオパルド1 A3に装備されている、セラミックポリスチレンフォームで満たされた空間を持つ多重積層間隔装甲で構成される、成形炸薬に対して満足のいく防御を提供するシステムを既に設計していたが^[39]、KE貫通体防御の改善に明確に重点を置いて、システムを穴あき金属モジュール装甲に作り直した。^[要出典]様々な空間にセラミックインサートを含むバーリントンを追加したバージョンが検討されたが、車両重量が60トンをはるかに超えるため却下され、当時両軍で禁止されていた重量だった。^[40] 1974年の夏、米軍はドイツのシステムと自国のバーリントンの選択に直面したが、バーリントンは鋼鉄装甲と比較して、KE貫通体に対して重量上の利点がなかったため、決定はより困難になった：^[41]総装甲システムは、成形炸薬に対して約350 mmのRHA相当となる（成形炸薬に対しては約700 mm）。^[42]合意が形成されず、クレイトン・エイブラムス将軍自身がバーリントンに有利な決定を下した。^[43]最終的に各軍は独自の国産戦車設計を調達し、共通戦車のプロジェクトは1976年に失敗した。1978年2月、バーリントンによって保護された最初の戦車が工場を出発し、11台のパイロットM1戦車の最初のものがクライスラー社からアメリカ陸軍に納入された。

これらの国家プロジェクトのほかに、1970年代のアメリカの民間企業も、ノートン社の防護製品部門が製造した、樹脂結合ガラスクロスで裏打ちされた炭化ホウ素シートからなるノロック装甲のようなセラミック装甲を開発しました。^[44]

イギリスでは、いくつかの先進的な戦車計画の失敗によりチョバム装甲の適用が遅れた。最初はドイツとイギリスの共同主力戦車、次に純粋にイギリスのMBT-80計画であった。1975年に適用できるようにチョバム装甲技術を準備するという最初の指令は、すでに1969年に出された。^{[45]チョバム装甲で防御可能な}MICVの研究により、最も脆弱な前面と側面セクターにチョバム装甲のみを使用する（したがって基礎となる鋼鉄製の主装甲がない）まったく新しい設計は、KE弾に対する同レベルの防御で10％軽量化できることが判明したが、コストを抑えるために最初の設計は従来のチーフテンをベースにすることに決定した。プロトタイプのFV 4211、または「アルミニウム チーフテン」には、溶接されたアルミニウムの追加装甲が取り付けられていました。これは、本質的には、セラミック モジュールを収容するための、車体前部と砲塔前部および側面にある箱で、その箱の50ミリ厚の内壁は、比較的柔らかいため、それらの裏板として機能しました。アルミニウムの追加重量は2トン未満に制限され、当初懸念されていたほどひび割れが発生しにくいことが示されました。^[46] 10台のテスト車両が発注されましたが、より高度なプログラムが優先されてプロジェクトがキャンセルされたときには、最初の1台のみが製造されていました。^[47]しかし、イラン政府は、メインの鋳造装甲にチョバム装甲を追加する同じ技術を使用して、チーフテンのアップグレード型であるシル-2 (FV 4030/3) を1,225台発注し、総重量は62トンになりました。この注文は1979年2月にイラン革命により取り消されたが、ソ連の戦車部隊に対する質的優位性を維持するために戦車隊の近代化を迫られた英国政府は、突然の余剰生産能力を利用して、シャイア2に非常に近い設計のチャレンジャー1と呼ばれる車両を数台調達することを決定した。1983年4月12日、チョバム装甲で保護された最初の英国戦車が王立軽騎兵隊に引き渡された。^[要出典]

フランスでは1966年からGIATインダストリーズが軽車両用セラミック装甲の開発を目的とした実験を行い、1970年に車両に溶接可能なアルミニウム裏打ちアルミナからなるCERALUシステムが完成し、鋼板に比べて弾道脅威に対する重量効率が50%向上しました。改良版は後にヘリコプターの座席に採用されました。^[48]

最新型のチョバム装甲はチャレンジャー2（ドーチェスター装甲と呼ばれる）と（構成はおそらく異なるが）M1エイブラムス戦車シリーズに使用されており、公式情報によると現在はシリコンカーバイドタイルで保護されている。最も初期のM1の公表されている防御レベルは、徹甲フィン安定型廃棄弾（APFSDS）運動エネルギー（KE）貫通体に対する350mm鋼鉄相当であることから、アルミナタイルが装備されていたと思われる。^{[独自の調査? ]}

よく言われることだが、レオパルト2の当初の量産型ではチョバム装甲は使用されず、^[49]間隔装甲と穿孔装甲を組み合わせた構成で、セラミック装甲システムよりも調達、保守、交換の面で安価であった。イタリアのアリエテなど、多くの現代の戦車では、どちらのタイプが使用されているかはまだ不明である。1980年代にはセラミック装甲から穿孔装甲へと移行する一般的な傾向があったが、^{[50] 1970年代のレオパルト1A3やA4、フランスの}AMX 32やAMX 40の試作車など、多くの戦車でも後者のシステムを使用していた。ルクレールは改良版である。^[50]

イギリス陸軍のチャレンジャー2の後継車であるチャレンジャー3にはエプソム装甲車が採用される。[ 51 ^]

• 表面硬化

Jeffrey J. Swab (編集者)、Dongming Zhu (編集長)、Waltraud M. Kriven (編集長);セラミックアーマーの進歩: 2005 年 1 月 23 ～ 28 日、フロリダ州ココアビーチで開催された第 29 回先進セラミックスおよび複合材料に関する国際会議で発表された論文集、セラミック工学および科学論文集、第 26 巻、第 7 号、ISBN 1-57498-237-0 

• [1]
• DSTL/QinetiQ チャートシーおよびロングクロス テスト トラック (チョバム タンク リサーチ センター) に関する記事