Investigation of ballistic performances of composite armor materials used in armored vehicles

Teknolojinin en hızlı ilerlediği sektör olan savunma sanayi için, silah mühimmat tehditlerine karşı korunma her zaman en önemli ihtiyaç haline gelmiştir. Savaşta veya savaş dışında güvenliği sağlamak için zırh ile kaplanmış araç tanımından yola çıkarak tarihte teknolojinin gelişmesi ile birlikte zırhlı araç tasarımı ve şekilleri de değişiklik göstermiştir. Zırh sistemi temelinin ortaçağda hareketli kulelere dayandığı sanılmaktadır. Gerçek anlamda zırhlı araçlar içten yanmalı motorun icadı ile hayatımıza girmiştir. Günümüzde zırhlı araçlar için en çok kullanılan zırh malzemesi çelik olmasına karşın, daha hafif ve daha üst koruma sağlayan zırh tasarımları için kompozit zırh sistemleri bir gerekliliktir. Bu tez kapsamında birinci olarak zırhlı araçlardaki kompozit zırh malzemelerinde takviye malzemesi olarak kullanılan UHMWPE(Ultra Hight Molecular Weight PolyethyleneYüksek Moleküler Ağırlıklı Polietilen), Aramid, Karbon, Karbomid ve Cam elyafı türleri ile matris malzemesi olarak herhangi bir reçine kullanmadan PE film tabakaları ile kat kat laminasyon yapıldıktan sonra, pres ile sıcaklık ve basıncın etkisiyle birleştirilmiş, oluşturulan plaka şeklinde birbirinden farklı parçalara balistik uygulamalarda kullanılan NIJ standartlarına uygun olarak, 5 metre mesafeden 8 gram ağırlığında çekirdeği olan 9x19 parabellum FMJ fişekler ile atışlar yapılmıştır. Yapılan atış testleri sonrası, plakaların üretimindeki proses farklılıkları, plakaların ağırlığı, oluşan deformasyonlar, plakaların kalınlıkları, elyafların alansal yoğunlukları, elyafların dokuma tipleri, kat sayıları, mermi giriş delikleri ve varsa çıkış delikleri karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuçları düzenlenen tabloda gösterilmiş, üretim yöntemi olarak en uygun proses, oluşturulan kurşun geçirmeyen plakalardan ise en ince ve en hafif olanı ideal olarak seçilmiştir. İkinci olarak ise yüzde yüz yerli malzeme kullanarak yapılan özgün hibrit balistik kompozit malzemeler ile aynı seviye için çözüm üretilmiştir. İkinci çalışmada da NIJ standartlarına uygun olarak 9x19 parabellum tipi fişeklerle atış testleri yapılarak karşılaştırılmış, karşılaştrma sonuçları düzenlenen tabloda belirtilmiş, farklı olarak kurşun çekirdeklerindeki deformasyonda değerlendirilmiştir.For the defense industry, which is the fastest progression of technology, protection against weapons ammunition threats has always been the most crucial need. With the development of technology in history, armored vehicle design and shapes have also changed with the definition of vehicle covered with armor to ensure security outside of war or war. The armor system seems to be based on the mobile towers in the medieval period. The armored vehicles entered into our lives with the invention of the internal combustion engine. Today, although the most commonly used armor material for armored vehicles is steel, for armor designs that provide lighter and higher protection, composite armor systems are a requirement. Through the scope of this thesis was divided in two stages: Firstly, UHMWPE(Ultra High Molecular Weight Polyethylene), Aramid, Carbon, Carbomide and Glass fiber types used as reinforcing material in composite armor materials in armored vehicles with after laminating with PE film layers without using any resin as matrix material, with press consolidated with the influence of temperature and pressure. The produced various laminated plates subjected to ballistic impact following NIJ standards. According to this standard, the 9x19 Parabellum FMJ cartridges which have 8-gram core mass, from a distance of 5 meters were shot. After the shot tests, the process differences in the production of the plates, the weight of the plates, the deformations formed, the thickness of the plates, the areal densities of the fibers, the weaving types of the fibers, the number of layers, the bullet entry holes and the outlet holes, if any, were compared. The comparison results are shown in the table, the most suitable process as production method and the thinnest and lightest of the lead-impermeable plates are ideally selected. Secondly, using one hundred percent domestic material, the same level of the solution is produced with original hybrid ballistic composite materials. In the second study, 9x19 Parabellum type cartridge was shot by NIJ standards into the developed composite armors and compared with the each other regarding design parameters. Additionally, they were evaluated in deformation in lead cores.Telateks Kompozit Sanayi A.Ş.CES İleri Kompozit ve Savunma Teknolojileri A.Ş.Pega Otomotiv A.Ş