Технология «прозрачного алюминия», впервые показанная в научно-фантастическом фильме «Звездный путь IV: Путешествие домой», сегодня стала реальностью. Исследователи Лаборатории ВВС США разработали усовершенствованную прозрачную керамическую броню, которая сочетает высокую прочность, малый вес и устойчивость к ударам.

Разработка создана в рамках сотрудничества AFRL с программой Defense-wide Manufacturing Science and Technology (DMS&T) и направлена на создание новых материалов для защиты военной техники, а также производства прозрачных окон для инфракрасных сенсорных систем.

Броня в два раза легче традиционного стекла

Новый материал получил название ALON (aluminum oxynitride) — прозрачный оксинитрид алюминия, состоящий из алюминия, кислорода и азота.

В отличие от традиционного многослойного бронестекла, ALON обеспечивает сопоставимый или более высокий уровень защиты при значительно меньшей толщине и весе. По данным AFRL, прозрачная керамическая броня весит менее половины от традиционных стеклянных аналогов и требует меньшей толщины для обеспечения защиты от баллистических угроз.

Это дает военным дополнительные преимущества при оснащении авиационной и наземной техники: уменьшение массы позволяет повысить мобильность, увеличить дальность полета или добавить дополнительное оборудование без увеличения нагрузки.

Как создают прозрачный алюминий

Производство ALON начинается с порошкового материала. Его формируют в необходимые конструкции, после чего под воздействием высокой температуры и давления превращают в прозрачную керамику.

Процесс изготовления остается сложным и требует точного контроля на каждом этапе. Именно поэтому долгое время размеры таких прозрачных панелей были ограничены.

С 2006 года AFRL совместно с программой Defense Production Act Title III занималась совершенствованием технологий производства ALON, включая улучшение характеристик исходного порошка и методов обработки материала.

Размеры прозрачных панелей удалось увеличить

До начала программы крупнейшие панели из ALON имели площадь не более 2,8 квадратного фута. Благодаря развитию производственных технологий американская компания Surmet Corporation смогла наладить выпуск изделий размером до 8 квадратных футов.

В AFRL отмечают, что увеличение размеров материала стало важным достижением, поскольку производство ALON включает множество сложных этапов, которые необходимо выполнять с высокой точностью.

«Создание окна площадью восемь квадратных футов — это результат многолетней работы. Производство более крупной конструкции, которая одновременно остается легкой и прочной, значительно расширяет возможности военных систем», — отмечал Ричард Портер, руководитель направления производственных технологий AFRL.

Материал уже используется в военной технике

Прозрачная броня ALON уже применяется в некоторых американских военных системах, включая вертолеты Black Hawk и Chinook.

Благодаря высокой прочности и устойчивости к повреждениям материал также заинтересовал NASA. Агентство рассматривало его использование для защитных окон обзорного модуля Cupola на Международной космической станции, где обычные стекла подвержены царапинам и повреждениям от микрочастиц.

Следующий этап — изогнутые прозрачные панели

Следующей задачей разработчиков является создание изогнутых элементов из ALON. Такие конструкции могли бы расширить применение материала в авиации и космической технике, однако для их производства могут потребоваться дополнительные технологические решения или использование других материалов.

Разработчики отмечают, что история ALON показывает, как идеи из научной фантастики постепенно переходят в практическую инженерную реальность. Технология, когда-то представленная в фильмах «Звездный путь» и «Мир юрского периода», сегодня становится частью реальных систем защиты и наблюдения.