POSTER SESSION oberto Sgherri Chairman: Prof. Livio Battezzati (Strutture e Materiali) Col. Gianpaolo Lillo (Elettronica/Sensoristica) Dr. Stefano Bellucci (Biotecnologie) &[#]56256;&[#]56392;&[#]56256;&[#]56393;&[#]56256;&[#]56392;&[#]56256;&[#]56393;&[#]56256;&[#]56392;&[#]56256;&[#]56393;&[#]56256;&[#]56392;&[#]56256;&[#]56393;&[#]56256;&[#]56392;&[#]56256;&[#]56393;&[#]56256;&[#]56392;&[#]56256;&[#]56393;&[#]56256;&[#]56392;&[#]56256;&[#]56393;&[#]56256;&[#]56392;&[#]56256;&[#]56393;&[#]56256;&[#]56392;&[#]56256;&[#]56393;&[#]56256;&[#]56392;&[#]56256;&[#]56393; STUDIO PER L’ALLEGGERIMENTO DEI SUPPORTI DELLE MITRAGLIATRICI MG, INSTALLATE SUGLI ELICOTTERI DELL’E.I., E REALIZZAZIONE DI UNA PROTEZIONE BALISTICA AGGIUNTIVA &[#]61472;M. A. Sarasso[*], M. Griccini[*][*] [*] SISTEMA COMPOSITI S.p.A. Via Casilina, Km. 57.500 – 03018 Castellaccio di Paliano (FR) Tel: 0775/5385.1, Fax: 0775/538158 e- mail: mario.sarasso@sistemacompositi.com [*][*] SISTEMA COMPOSITI S.p.A. Via Casilina, Km. 57.500 – 03018 Castellaccio di Paliano (FR) Tel: 0775/5385.1, Fax: 0775/538158 e- mail: mirco.griccini@sistemacompositi.com SOMMARIO Lo studio si propone di individuare soluzioni tecnologiche che consentano la sostituzione di alcune parti metalliche del supporto M 23, utilizzato per le mitragliatrici MG installate sugli elicotteri serie AB 205, AB 212 ed AB 412 dell’E.I. con elementi in materiale composito, con lo scopo di ridurre il peso totale del sistema, ed utilizzare la riduzione di peso per la realizzazione di un’adeguata protezione balistica per il mitragliere. Lo studio si completerà con la realizzazione di una struttura prototipica integrata con protezioni balistiche, che sia applicabile ai citati elicotteri. Quanto sopra assicurerà, a parità di peso del sistema, una protezione balistica per il mitragliere, avente superficie di circa 0,8 ÷ 1,0 m2, senza alterare le prestazioni dell’elicottero, che saranno verificate in una attività successiva, e senza porre limitazioni aggiuntive all’impiego del sistema M 23. Parole chiave : struttura sandwich, mitragliatrice, protezione balistica, nanocompositi 1. INTRODUZIONE Ad oggi la progettazione di mezzi di trasporto e/o piattaforma (veicoli terrestri, aerei, navali) prevede la definizione della parte strutturale scafo, telaio, separatamente dalla definizione della difesa balistica. Ciò significa che viene progettata e definita la parte resistente alle sollecitazioni con i materiali e soluzioni più idonee a seconda degli obiettivi strutturali e quindi successivamente viene definita ed applicata la protezione balistica. Al più nei recenti mezzi vengono definite le predisposizioni (sistemi di attacchi) per agevolare il successivo montaggio di pannelli add-on. Numerose sono le soluzioni in materiali e sistemi costruttivi per la realizzazione delle strutture, come pure numerosi sono materiali e soluzioni per applicazioni balistiche. Oggetto della ricerca è, definiti i requisiti e quindi i materiali scelti, l’individuazione del sistema progettuale che permette l’ottimizzazione dei pesi attraverso l’integrazione funzionale delle capacità strutturali e balistiche del materiale (pannello) multicomponente. Ad oggi l’acciaio è il materiale più impiegato in ambito costruttivo e balistico in virtù di caratteristiche di rigidezza e peso che ben si adattano alle diverse applicazioni (tabella 1). L’acciaio è quindi il materiale che meglio integra contemporaneamente le migliori capacità balistiche e strutturali. Il “diedro P.B.S.” di figura 1 sintetizza tali capacità, individuando la classe degli acciai attraverso un volume tetraedrico in funzone dei parametri Peso, prestazioni Balistiche e prestazioni Strutturali. Acciaio E (GPa) HB &[#]963; (MPa) Da costruzione AISI E4340 206 341 1090 Balistico ESR 4340) 190 650 1000 Tabella 1 – Acciai da costruzione e balistici Figura 1 – Diedro P.B.S. per classe acciai Solitamente al contrario i materiali compositi sono vantaggiosi in termini di peso. Esistono a riguardo diverse soluzioni balistiche, quali materiali ceramici, polietilienici, vetri, poliammidi e loro composizioni (anche con materiali metallici quali acciaio, alluminio, titanio): • I ceramici, pur essendo resistenti non sono affidabili quali materiali da costruzione • Il materiale più efficiente è il polietilene HT stampato ad alta pressione con apposito ciclo di temperatura. Questo materiale non ha però caratteristiche strutturali (figura 2). Figura 2 – Diedro P.B.S. per materiali polietilenici La soluzione con polietilene si presenta benissimo quale add-on di strutture pre-esistenti, ad esempio è possibile realizzare una struttura in acciaio ad alta resistenza balistica (figura 3): Figura 3 – Diedro P.B.S. per struttura acciaio con add-on in polietilene Quanto sopra riportato risulta attualmente lo stato dell’arte utilizzando quanto di meglio presente tra i materiali da costruzione e quanto di meglio negli add-on balistici. 2. SOLUZIONE SISCOARM® MAS La proposta della soluzione SISCOARM® MAS MAS = Multilayer Armoured Structure Prevede l’utilizzo delle strutture sandwich tipiche dell’aeronautica e dei compositi. Il sistema costruttivo che permette la massima rigidezza per unità di massa è il pannello sandwich costituito in generale da due pelli e da un “core” interno, quale distanziale tra le due pelli stesse. Questa realizzazione permette di aumentare le caratteristiche inerziali ed elastiche del componente. Il core non partecipa direttamente alla resistenza della struttura ma permette il trasferimento degli sforzi di taglio tra le pelli. La soluzione proposta utilizza componenti aeronautici ed in particolare pelli di fibra Aramidica con resine Nanoadditivate per ottimizzare balistica e struttura e core Polietilenici. Il confronto con le attuali soluzioni add-on in funzione dei parametri di progetto è riportato in figura 4a,4b,4c. La struttura del pannello sandwich non è descritta completamente in quanto oggetto di brevetto in corso. Figura 4a – Diedro P.B.S. per le due soluzioni a parità di prestazioni balistiche Figura 4c – Diedro P.B.S. per le due soluzioni a parità di peso Figura 4c – Diedro P.B.S. per le due soluzioni a parità di prestazioni strutturali Sono stati omologati presso il poligono del P.M.A.L. di Terni i pannelli: • MAS 1604 contro Kalashniko AK47 MSC Protezione 22 kg/m2 • MAS 1651 contro NATO AP 7.62 Protezione 42 kg/m2 3. PRIME APPLICAZIONI: SUPPORTO PER LA MITRAGLIATRICE MG Figura 5 – Sistema d’arma M23 attualmente in dotazione all’E.I: Ad oggi la soluzione SISCOARM®MAS è stata applicata al supporto peso cui ancorare la mitragliatrice MG denominato sistema d’arma M23 (figura 5) sugli elicotteri serie AB 205, AB 212 ed AB 412 dell’E.I.con lo scopo di ridurre il peso totale del sistema, ed utilizzare la riduzione di peso per la realizzazione di un’adeguata protezione balistica per il mitragliere 4. CONCLUSIONI L’obiettivo della ricerca è l’individuazione di soluzioni tecnologiche che, attraverso l’utilizzo di materiali compositi e tecnologie correlate, consentano la sostituzione di elementi metallici quali le attuali mitragliatrici mod. MG installate sugli elicotteri dell’E.I. allo scopo di ridurre il peso totale della struttura (arma, container, struttura mobile) e di utilizzare tale riduzione di peso per l’installazione di una protezione balistica adatta alle diverse minacce operative. La sostituzione tramite la soluzione SISCOARM®MAS dell’attuale supporto della mitragliatrice MG con un nuovo supporto strutturale-balistico vuole dimostrare come una ri-progettazione di sistema possa migliorare l’efficacia e l’efficienza dei componenti sostituendo una equivalente componente in acciaio, con un risparmio di peso del 40% minimo. 5. BIBLIOGRAFIA 1] C. Laible – BALLISTIC MATERIALS AND PENETRATION MECHANICS, Elsevier Scientific Publishing Company [2] Ministero Della Difesa – SISTEMA D’ARMA M23 MODIFICATO S.M.A.L. PER ELICOTTERO AB-205(EM-2) E AB-212(EM-3) ISTRUZIONI PER L’USO E/O LA PICCOLA MANUTENZIONE, 1992