Test of ballistic resistance of composite materials used for protection of special vehicle crews

Model composites were made, for which the following components were selected: epoxy resin reinforced with layers of NCF (non-crimped fabric) with appropriately oriented glass, carbon and aramid fibres. The fabrics for the test were selected so as to allow the comparison of ballistic resistance depending on the type of material, thickness and sequence of fabric. Resin infusion technology was used in preparing the composites. The resistance of the composite models was tested for penetration with: 9x19 mm FMJ projectiles, at a bullet impact speed of ca. 360 m/s, fragment simulating projectiles (FSP) with a mass of 1.1 g and fragments of a model IED improvised explosive device containing fragments in the form of 3/16” bearing balls. Carbon composites have the highest resistance to perforation with a 1.1 g FSP fragment simulating projectiles of all the materials tested. The ballistic limit of a four-directional carbon composite with a surface density of 5.5 kg/m2 is 305 m/s, and for a surface density of 21 kg/m2 the ballistic limit is 780 m/s. The ballistic resistance of the carbon composite is related to its high shear strength - the highest of all the materials tested. In reference to the model of composite damage by the projectile, this means that the first stage of penetration, in which the material is compressed and subject to shearing force, is the determining factor in resistance to perforation.

---

Wykonano modelowe kompozyty, do budowy których wybrano: żywicę epoksydową zbrojoną warstwami tkanin NCF (non-crimped fabric) o odpowiednio zorientowanych włóknach szklanych, węglowych i aramidowych. Do wytworzenia kompozytu wykorzystana została technologia infuzji żywicy. Zbadano odporność wykonanych modeli kompozytów na przebicie: pociskami kalibru 9x19 mm FMJ, przy prędkości uderzenia pocisków ok. 360 m/s, pociskami symulującymi odłamek (FSP) o masie 1,1 g, odłamkami modelowego improwizowanego urządzenia wybuchowego zawierającego odłamki w postaci kulek łożyskowych 3/16”. Spośród zbadanych materiałów kompozyty węglowe charakteryzują się największą odpornością na przebicie pociskami symulującymi odłamek FSP 1,1 g. Granica balistyczna kompozytu węglowego czterokierunkowego o gęstości powierzchniowej 5,5 kg/m2 wynosi 305 m/s, a o gęstości powierzchniowej 21 kg/m2 granica balistyczna wynosi 780 m/s. Odporność balistyczna kompozytu węglowego jest związana z jego wysoką wytrzymałością na ścinanie, najwyższą ze wszystkich zbadanych materiałów. W odniesieniu do modelu niszczenia kompozytów przez pociski oznacza to, że pierwszy etap penetracji, w którym kompozyt jest ściskany i ścinany, jest dominującym etapem mającym wpływ na odporność na perforację.