Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả chống đạn của áo giáp có thể được xem xét từ hai khía cạnh: đạn tương tác (đạn hoặc mảnh đạn) và vật liệu chống đạn. Đối với đường đạn, động năng, hình dạng và chất liệu của nó là những yếu tố quan trọng quyết định sức xuyên của nó.
Các loại đạn thông thường, đặc biệt là các loại đạn có lõi chì hoặc thép thông thường, sẽ biến dạng khi chúng tiếp xúc với vật liệu chống đạn. Trong quá trình này, một phần đáng kể động năng của đạn bị tiêu hao, do đó làm giảm hiệu quả lực xuyên của đạn, đây là một khía cạnh quan trọng trong cơ chế hấp thụ năng lượng của đạn. Đối với bom, lựu đạn và các mảnh đạn khác hoặc mảnh thứ cấp do đạn tạo thành, tình hình có sự khác biệt đáng kể. Những mảnh đạn này có hình dạng không đều, cạnh sắc, trọng lượng nhẹ và kích thước nhỏ, sau khi va vào vật liệu chống đạn sẽ không bị biến dạng, đặc biệt là vật liệu chống đạn mềm. Nói chung, tốc độ của loại mảnh vỡ này không cao, nhưng số lượng lớn và dày đặc.
Chìa khóa để hấp thụ năng lượng của các mảnh vỡ như vậy bởi áo giáp mềm nằm ở chỗ các mảnh vỡ đó cắt, kéo căng và làm đứt các sợi của vải đạn đạo, và gây ra sự tương tác giữa các sợi trong vải và các lớp khác nhau của vải, dẫn đến biến dạng tổng thể của vải. Trong các quá trình nêu trên, các mảnh vỡ hoạt động ra bên ngoài, do đó tiêu thụ năng lượng của chính chúng. Trong hai loại quá trình hấp thụ năng lượng của cơ thể trên, một phần nhỏ năng lượng được chuyển hóa thành nhiệt năng thông qua ma sát (sợi / sợi, sợi / đạn), và chuyển thành năng lượng âm thanh khi va chạm. Về vật liệu chống đạn, để áo giáp có khả năng hấp thụ động năng của đạn và các loại đạn khác ở mức độ lớn nhất thì vật liệu chống đạn phải có độ bền cao, dẻo dai, khả năng hấp thụ năng lượng mạnh. Vật liệu làm áo giáp, đặc biệt là áo giáp mềm, chủ yếu là sợi hiệu suất cao. Các sợi hiệu suất cao này được đặc trưng bởi độ bền cao và mô đun cao. Mặc dù một số loại sợi hiệu suất cao như sợi carbon hoặc sợi boron có độ bền cao, nhưng về cơ bản chúng không phù hợp để làm áo giáp do kém linh hoạt, sức kéo đứt thấp, khó kéo sợi và gia công và giá thành cao.
Cụ thể, đối với vải đạn đạo, hiệu quả chống đạn của nó chủ yếu phụ thuộc vào các khía cạnh sau: độ bền kéo của sợi, độ giãn dài của sợi khi đứt và làm việc khi đứt, mô đun sợi, định hướng sợi và tốc độ truyền sóng ứng suất, độ mịn của sợi, cách sợi được lắp ráp, khối lượng sợi trên một đơn vị diện tích, cấu trúc và đặc điểm bề mặt của sợi, cấu trúc của vải, độ dày của lớp lưới sợi, số lớp của lớp lưới hoặc lớp vải, v.v. hiệu suất của vật liệu sợi được sử dụng để chống va đập phụ thuộc vào năng lượng đứt của sợi và tốc độ truyền của sóng ứng suất. Sóng ứng suất cần phải lan truyền càng nhanh càng tốt và năng lượng đứt gãy của sợi dưới tác động tốc độ cao phải càng cao càng tốt. Công phá vỡ khi kéo của một vật liệu là năng lượng mà vật liệu có để chống lại sự phá hủy bởi các lực bên ngoài, và nó là một hàm liên quan đến độ bền kéo và biến dạng giãn dài. Do đó, về mặt lý thuyết, vật liệu có độ bền kéo càng cao thì khả năng biến dạng giãn dài của vật liệu càng mạnh, khả năng hấp thụ năng lượng càng lớn.
Tuy nhiên, trên thực tế, vật liệu làm áo giáp không được phép có biến dạng quá mức, vì vậy sợi dùng làm áo giáp cũng phải có khả năng chống biến dạng cao hơn, tức là có mô đun cao. Ảnh hưởng của cấu trúc của sợi đến độ bền đạn đạo là do sự khác biệt về tỷ lệ sử dụng độ bền của sợi đơn và khả năng biến dạng kéo dài tổng thể của sợi do các loại vải sợi khác nhau. Quá trình đứt của sợi trước hết phụ thuộc vào quá trình đứt của sợi, nhưng vì là tập hợp nên cơ chế đứt có sự khác biệt lớn. Nếu độ mịn của sợi tốt, sự vướng víu trong sợi chặt hơn, và lực kéo đều hơn, do đó làm tăng độ bền của sợi. Ngoài ra, độ thẳng và độ song song của sự sắp xếp sợi trong sợi, số lần chuyển lớp bên trong và lớp ngoài, và độ xoắn của sợi có ảnh hưởng quan trọng đến các tính chất cơ học của sợi, đặc biệt là độ bền kéo và độ giãn dài. lúc nghỉ. Ngoài ra, do tương tác giữa sợi với sợi và sợi và thân đàn hồi trong quá trình bắn phá, đặc tính bề mặt của sợi sẽ có tác dụng tăng cường hoặc làm suy yếu hai tác động trên. Sự hiện diện của dầu và hơi ẩm trên bề mặt sợi sẽ làm giảm sức cản của đạn hoặc mảnh bom xuyên qua vật liệu, vì vậy người ta cần thường xuyên làm sạch và làm khô vật liệu, đồng thời tìm cách cải thiện khả năng chống đâm xuyên. Sợi tổng hợp có độ bền kéo cao và mô đun cao thường có tính định hướng cao nên bề mặt sợi nhẵn và hệ số ma sát thấp. Khi các sợi này được sử dụng trong vải chống đạn, khả năng truyền năng lượng giữa các sợi kém sau khi bị bắn phá, và sóng ứng suất không thể lan truyền nhanh chóng, do đó làm giảm khả năng chặn đạn của vải. Các phương pháp thông thường để tăng hệ số ma sát bề mặt, chẳng hạn như nâng cao và hoàn thiện bằng hào quang, sẽ làm giảm độ bền của sợi, trong khi phương pháp phủ vải dễ gây ra hiện tượng" hàn" giữa các sợi và các sợi, dẫn đến sóng xung kích trong sợi. Sự phản xạ xảy ra theo chiều ngang, làm cho sợi bị đứt sớm. Để giải quyết mâu thuẫn này, người ta đã nghĩ ra nhiều phương pháp khác nhau. Công ty AlliedSignal (AlliedSignal) đã giới thiệu ra thị trường một loại sợi xử lý vết thương bằng khí nén, giúp tăng khả năng tiếp xúc giữa viên đạn và sợi bằng cách quấn sợi bên trong sợi.
Trong Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 5,035,111, một phương pháp cải thiện hệ số ma sát của sợi bằng cách sử dụng các sợi cấu trúc lõi có vỏ bọc được giới thiệu." cốt lõi" của chất xơ này là chất xơ có độ bền cao, và" da" sử dụng sợi có độ bền thấp hơn một chút và hệ số ma sát cao hơn. Sau này chiếm từ 5% đến 25%. Phương pháp được phát minh bởi một bằng sáng chế khác của Hoa Kỳ 5255241 cũng tương tự như phương pháp này. Nó phủ lên bề mặt của sợi có độ bền cao một lớp mỏng polyme ma sát cao để cải thiện khả năng của' chống lại sự xâm nhập của kim loại. Sáng chế này nhấn mạnh rằng polyme phủ phải có độ bám dính chắc chắn vào bề mặt của sợi có độ bền cao, nếu không vật liệu phủ bị bong ra khi bị bắn phá sẽ hoạt động như một chất bôi trơn rắn giữa các sợi, do đó làm giảm bề mặt của sợi. Hệ số ma sát. Ngoài tính chất sợi và đặc tính của sợi, một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng chống đạn của áo giáp là cấu trúc của vải. Các loại cấu trúc vải được sử dụng trên áo giáp phần mềm bao gồm vải dệt kim, vải dệt thoi, vải không sợi ngang, nỉ không dệt dập kim, v.v. Vải dệt kim có độ giãn dài cao hơn, có lợi để cải thiện sự thoải mái khi mặc. Nhưng loại có độ giãn dài cao này được sử dụng để chống va đập sẽ tạo ra sát thương không xuyên thấu rất lớn. Ngoài ra, do vải dệt kim có đặc tính dị hướng nên chúng có mức độ chống va đập theo các hướng khác nhau. Vì vậy, mặc dù vải dệt kim có ưu điểm về giá thành sản xuất và hiệu quả sản xuất nhưng nhìn chung chỉ thích hợp để sản xuất găng tay chống đâm, quần áo đấu kiếm,… chứ không thể hoàn toàn dùng làm áo giáp. Các loại áo giáp được sử dụng rộng rãi hơn là vải dệt thoi, vải không sợi ngang và nỉ không dệt dập kim. Do cấu tạo khác nhau, ba loại vải này có cơ chế chống đạn khác nhau, và đạn đạo vẫn chưa thể đưa ra lời giải thích đầy đủ. Nói chung, sau khi viên đạn chạm vào vải, nó sẽ tạo ra một sóng rung hướng tâm trong khu vực của điểm va chạm và lan truyền qua sợi với tốc độ cao.
Khi sóng rung động đến điểm đan xen của sợi, một phần sóng sẽ được truyền dọc theo sợi ban đầu đến phía bên kia của điểm đan xen, một phần khác sẽ được truyền vào bên trong sợi đan xen, và một số sẽ bị phản xạ dọc theo sợi ban đầu. Quay trở lại và tạo thành một làn sóng phản xạ. Trong 3 loại vải trên, vải dệt thoi có nhiều điểm đan xen nhất. Sau khi trúng đạn, động năng của đạn có thể được truyền qua lực tương tác của các sợi tại điểm đan xen, do đó lực tác động của đạn hoặc mảnh đạn có thể được hấp thụ trên một diện tích lớn hơn. . Nhưng đồng thời, điểm đan xen đóng vai trò của một đầu cố định một cách vô hình. Sóng phản xạ hình thành ở đầu cố định và sóng tới ban đầu sẽ được chồng lên theo cùng một hướng, điều này giúp tăng cường đáng kể hiệu ứng kéo dài của sợi và bị đứt sau khi vượt quá độ bền đứt của nó. Ngoài ra, một số mảnh bom nhỏ có thể đẩy một sợi đơn trong vải dệt thoi ra xa, do đó làm giảm khả năng xuyên thủng của mảnh đạn. Trong một phạm vi nhất định, nếu mật độ của vải tăng lên thì có thể giảm khả năng xảy ra tình trạng trên, đồng thời có thể cải thiện độ bền của vải dệt thoi, nhưng ảnh hưởng tiêu cực của sự phản xạ và chồng chất của sóng ứng suất sẽ là nâng cao. Về mặt lý thuyết, để có được khả năng chống va đập tốt nhất là sử dụng vật liệu một chiều không có điểm xen kẽ. Đây cũng là điểm xuất phát của" Shield" Công nghệ." Lá chắn" công nghệ, hoặc" mảng một chiều" công nghệ, là một phương pháp sản xuất vật liệu composite chống đạn không dệt hiệu suất cao do United Signal Corporation đưa ra và được cấp bằng sáng chế vào năm 1988. Quyền sử dụng công nghệ đã được cấp bằng sáng chế này cũng đã được cấp cho công ty DSM của Hà Lan. Vải được làm bằng công nghệ này là loại vải không có sợi ngang. Vải không sợi ngang được tạo ra bằng cách sắp xếp các sợi song song theo một hướng và liên kết chúng bằng một loại nhựa nhiệt dẻo. Đồng thời, các sợi được đan chéo giữa các lớp và được ép bằng một loại nhựa nhiệt dẻo.
Hầu hết năng lượng của một viên đạn hoặc mảnh đạn được hấp thụ bằng cách kéo căng và phá vỡ các sợi tại hoặc gần điểm va chạm." Lá chắn" vải có thể duy trì độ bền ban đầu của sợi ở mức độ lớn nhất, và nhanh chóng phân tán năng lượng ra một khu vực lớn hơn, và quy trình xử lý tương đối đơn giản. Vải không sợi ngang một lớp có thể được sử dụng làm cấu trúc xương sống của áo giáp mềm sau khi được dát mỏng, và nhiều lớp có thể được sử dụng làm vật liệu chống đạn cứng chẳng hạn như các miếng đệm gia cố chống đạn. Nếu như ở hai loại vải trên, phần lớn năng lượng đường đạn được các sợi hấp thụ tại điểm va chạm hoặc gần điểm va chạm thông qua việc kéo căng hoặc đâm xuyên quá mức làm đứt sợi, thì kim đột lỗ nỉ không dệt chính là cơ chế chống đạn của cấu trúc vải không thể được giải thích.
Bởi vì các thí nghiệm đã chỉ ra rằng sự đứt gãy sợi hầu như không xảy ra đối với nỉ không dệt được đục lỗ bằng kim. Nỉ không dệt dập kim được cấu tạo bởi một số lượng lớn các sợi ngắn, không có điểm đan xen và hầu như không có điểm cố định phản xạ sóng biến dạng. Hiệu quả chống đạn phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của năng lượng đạn tác động vào phớt. Người ta quan sát thấy rằng sau khi bị trúng mảnh đạn, có một cuộn vật chất dạng sợi trên đầu của Đạn Mô phỏng Mảnh vỡ (FSP). Do đó, người ta dự đoán rằng thân đạn hoặc mảnh đạn trở nên cùn ở giai đoạn đầu va chạm, khó xuyên qua lớp vải. Nhiều tài liệu nghiên cứu đã chỉ ra rằng modun của sợi và mật độ của nỉ là những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu ứng đạn đạo của toàn bộ vải. Nỉ không dệt dập kim được sử dụng chủ yếu trong các loại áo chống đạn của quân đội chủ yếu được làm bằng tấm chống đạn.
