تطبيقات مخترقات التنجستن في الدروع الجديدة والحماية البصرية

مقدمة عن مخترقي التنجستن

في عالم تكنولوجيا الدفاع المتطور، غالبًا ما يحدد أداء المواد نجاح المهمة. ومن بين المواد الحديثة، يبرز التنجستن - خاصةً في شكل قاذفات التنجستن. يُعرف التنجستن بكثافته الاستثنائية (19.25 جم/سم مكعب) وصلابته، وهو مادة بالغة الأهمية لتطوير مقذوفات خارقة للدروع عالية الأداء وأنظمة الحماية المتقدمة. واليوم، لا يقتصر دور قذائف التنجستن الخارقة على إعادة تشكيل ذخائر الطاقة الحركية (KE) فحسب، بل تجد طريقها أيضًا إلى منصات الحماية البصرية المتطورة.

كيف يتم استخدام مخترقات التنجستن في الذخيرة الخارقة للدروع

لطالما استُخدم التنجستن في الذخائر الخارقة للدروع العسكرية لسبب رئيسي واحد: إنه كثيف وصلب بشكل لا يصدق. هذه الصفات تجعله مثاليًا لهزيمة الأهداف المدرعة. غالبًا ما تفشل المقذوفات التقليدية ذات النواة الفولاذية في اختراق الفولاذ عالي الصلابة أو الدروع المركبة. في المقابل، يركز التنجستن طاقة حركية هائلة في نقطة تأثير صغيرة، فيخترق الأهداف بتأثير مدمر.

الأداء ضد الدروع

في الاختبارات المقارنة، تتفوق قاذفات سبائك التنجستن الثقيلة (WHA) على الفولاذ وحتى اليورانيوم في بعض التطبيقات. على سبيل المثال، يمكن لطلقات التنجستن عيار 120 ملم التي يتم إطلاقها من دبابات القتال الرئيسية أن تهزم أكثر من 600 ملم من الدروع المتجانسة الملفوفة (RHA) على مسافات تصل إلى 2000 متر. وهذا يجعلها مناسبة لتحييد المركبات المدرعة من الجيل التالي.

تستخدم قذائف الا ختراق الحديثة ذات الطاقة الحركية - مثل قذائف APFSDS (قذائف السابوت الخارقة للدروع الخارقة للدروع) - قضبان التنجستن التي عادة ما يتم تشكيلها بنسبة طول إلى قطر (L/D) تتراوح بين 10:1 إلى 20:1. تتيح نسبة L/D العالية اختراقاً أفضل للدروع السميكة مع الحفاظ على ثباتها أثناء الطيران.

الميزة البيئية والاستراتيجية مقارنة باليورانيوم المستنفد

يوفر التنجستن بديلاً غير سام لليورانيوم المستنفد (DU)، الذي استخدم لعقود من الزمن بسبب كثافته المماثلة وخصائصه الحارقة. ومع ذلك، يثير اليورانيوم المستنفد مخاوف بيئية وصحية خطيرة. أما التنغستن، على النقيض من ذلك، فهو مستقر كيميائياً وأسهل في التعامل معه في بيئات التصنيع وبيئات ساحات القتال.

واعتبارًا من التحولات الأخيرة في المشتريات الدفاعية، التزمت العديد من دول حلف شمال الأطلسي - بما في ذلك ألمانيا والسويد - بالتحول من اليورانيوم المستنفد إلى الأنظمة القائمة على التنغستن. وفي الولايات المتحدة الأمريكية، تُظهر أنظمة M829A1 القائمة على التنغستن والمتغيرات اللاحقة أداءً تنافسياً دون مخاطر إشعاعية.

كيف يتم استخدام قاذفات التنجستن في الحماية البصرية والدروع الشفافة

أصبح التنغستن أيضاً جزءاً أساسياً من البصريات الواقية المتقدمة. وعلى الرغم من أنه ليس شفافًا في حد ذاته، إلا أن أغشية التنجستن الرقيقة والجسيمات النانوية تستخدم لتعزيز مقاومة الصدمات وامتصاص الطاقة في أنظمة الدروع الشفافة.

--الدروع الشفافة المخدرة بالتنغستن

عادة ما تكون الدروع الشفافة - المستخدمة في نوافذ المركبات وأغطية أجهزة الاستشعار والأقنعة الواقية - مصنوعة من البولي كربونات المغطاة بطبقات من الزجاج والسيراميك. وقد وجد الباحثون أن إضافة جزيئات أو أغشية أكسيد التنغستن (WO₃) يمكن أن تزيد بشكل كبير من مقاومة الصدمات دون التضحية بالوضوح البصري.

في الاختبارات التي أجراها مختبر أبحاث الجيش الأمريكي، أظهر الزجاج الرقائقي المقوى بأكسيد التنغستن تحسنًا بنسبة تصل إلى 30% في مقاومة الصدمات الباليستية مقارنةً بمركبات الزجاج والبولي كربونات التقليدية. وتُعد هذه النتائج ذات قيمة خاصة في مظلات الطائرات وقباب أجهزة الاستشعار، حيث يجب الحفاظ على الوضوح البصري في ظل الظروف القاسية.

--تطبيقات الحماية بالليزر

يستخدم أكسيد التنغستن أيضًا في المرشحات البصرية المصممة للحماية من أشعة الليزر عالية الطاقة. ومن خلال ضبط فجوة النطاق لطلاءات أكسيد التنغستن، يمكن للمهندسين حجب أطوال موجية محددة لليزر - خاصةً في الطيف القريب من الأشعة تحت الحمراء (NIR) والطيف المرئي. وهذا أمر بالغ الأهمية في كل من بيئات ساحة المعركة والفضاء، حيث أصبحت تهديدات الليزر شائعة بشكل متزايد.

--الاستخدامات الناشئة في الأنظمة خفيفة الوزن والمعيارية

في حين أن التنغستن كثيف بطبيعته، فإن التطورات في مركبات التنغستن والتنغستن المسامية تسمح للمهندسين باستخدام المادة بشكل انتقائي في أنظمة الدروع المعيارية. على سبيل المثال، يتم تطوير بلاط مركب هجين من السيراميك والتنغستن المركب للمركبات خفيفة الوزن ودروع الطائرات، مما يوفر حماية محسنة دون زيادة الوزن بشكل كبير.

كما تسمح مكونات التنغستن المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بتصميم هندسي مخصص في المقذوفات المثبتة على الزعانف وحتى حشوات معدات الحماية القابلة للارتداء، مما يحسن كلاً من الاختراق وتشتيت الطاقة.

الخلاصة

لا تزال قذائف التنغستن المخترقة في طليعة تكنولوجيا الدروع. إن كثافتها وقوتها وقابليتها للتكيف التي لا مثيل لها تجعلها لا غنى عنها في التطبيقات العسكرية الحديثة، بدءًا من قذائف KE إلى الحماية البصرية المتطورة.

سواءً كنت مهندسًا يصمم قذائف APFSDS أو تعمل على دروع شفافة للطائرات بدون طيار والمركبات، يظل التنجستن مادة مفضلة عندما يكون الأداء والحماية غير قابلين للتفاوض.

الأسئلة المتداولة

س: فيما تُستخدم قذائف التنجستن الخارقة في الدروع؟
س: يتم استخدامها لتعزيز الحماية من خلال مقاومة الصدمات عالية السرعة من خلال الكثافة والقوة العالية.

و: لماذا يتم اختيار التنجستن للحماية البصرية؟
س: يوفر التنجستن مقاومة للخدوش والصدمات عالية الطاقة، مما يحافظ على وضوح المكونات البصرية.

و: هل يمكن لخلطات التنجستن تحسين أنظمة الحماية؟
س: نعم، غالبًا ما يؤدي الجمع بين التنجستن والسيراميك إلى امتصاص أفضل للصدمات ومتانة أطول.