De nouvelles recherches de l'Université d'État de Caroline du Nord et de la Direction des technologies appliquées à l'aviation de l'armée américaine montrent que la mousse métallique composite en acier inoxydable (CMF) peut bloquer la pression de souffle et la fragmentation à 5, 000 pieds par seconde à partir d'obus explosifs incendiaires (HEI) qui explosent à seulement 18 pouces.

"En bref, nous avons constaté que l'acier-CMF offre beaucoup plus de protection que tous les autres matériaux de blindage existants tout en réduisant remarquablement le poids, " dit Afsaneh Rabiei, auteur principal d'un article sur le travail et professeur de génie mécanique et aérospatial à NC State. « Nous pouvons fournir autant de protection qu'une armure en acier existante à une fraction du poids - ou fournir une protection bien plus importante pour le même poids.

"De nombreux véhicules militaires utilisent des blindages en acier homogène laminé, qui pèse trois fois plus que notre acier-CMF, " dit Rabiei. " Sur la base de tests comme ceux-ci, nous pensons que nous pouvons remplacer cet acier laminé par de l'acier-CMF sans sacrifier la sécurité, mieux bloquer non seulement les fragments mais aussi les ondes de souffle qui sont responsables de traumatismes tels que des lésions cérébrales majeures. Cela réduirait considérablement le poids du véhicule, améliorer la consommation de carburant et les performances du véhicule."

Pour cette étude, les chercheurs ont tiré un obus HEI de 23 × 152 millimètres (mm) – souvent utilisé dans les armes antiaériennes – dans une plaque de frappe en aluminium de 2,3 mm d'épaisseur. Des plaques en acier-CMF de 10 pouces sur 10 pouces - soit 9,5 mm ou 16,75 mm d'épaisseur - ont été placées à 18 pouces de la gâche en aluminium. Les chercheurs ont évalué que l'acier-CMF résistait à la vague de pression de souffle et aux fragments de cuivre et d'acier créés par l'explosion, ainsi que l'aluminium de la gâche.

"Les deux épaisseurs d'acier-CMF ont arrêté l'onde de choc, et l'acier-CMF de 16,75 mm a arrêté tous les fragments de 15 mm2 à plus de 150 mm2, " dit Rabiei. " L'acier-CMF de 9,5 mm s'est le plus arrêté, mais pas tout, des fragments. Sur la base des résultats, une plaque en acier-CMF de 10 mm aurait arrêté toutes les tailles de fragments."

Les chercheurs ont également développé des modèles informatiques des performances de la plaque en acier-CMF. Par rapport aux résultats expérimentaux, le modèle correspondait très étroitement. Les chercheurs ont ensuite utilisé le modèle pour prédire comment l'armure en aluminium 5083 – un type d'armure déjà sur le marché qui a un poids et une épaisseur similaires à l'acier-CMF de 16,75 mm – se comporterait contre les obus HEI.

Le modèle a montré que, tandis qu'une armure en aluminium de poids similaire aux panneaux en acier-CMF arrêterait tous les frags, l'armure en aluminium se déformerait et permettrait aux fragments de pénétrer beaucoup plus profondément. Cela entraînerait plus de dommages au panneau, transférer de grandes quantités de stress aux soldats ou à l'équipement derrière l'armure. L'acier-CMF, d'autre part, absorbe l'énergie de l'onde de choc et des fragments volants par déformation locale de sphères creuses, laissant l'armure en acier-CMF sous considérablement moins de stress - offrant plus de protection contre les fragments et les ondes de choc.

Les prochaines étapes comprennent le test de l'acier-CMF contre les engins explosifs improvisés (EEI) et de haut calibre, balistique montée. Les chercheurs ont déjà testé les performances du CMF contre les armes d'assaut à main, rayonnement et chaleur extrême.

Le papier, « Une étude sur la résistance au souffle et aux fragments de mousses métalliques composites par des approches expérimentales et de modélisation, " est publié dans le Journal des structures composites .