Modern savaş teknolojileri geliştikçe, zırh sistemlerinin de aynı hızda evrilmesi kaçınılmaz hale geliyor. Daha hızlı, daha delici mühimmatlara karşı; daha hafif ama daha dayanıklı koruma sistemleri geliştirmek savunma mühendisliğinin en kritik problemlerinden biri.
Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’nde hazırlanan ve Savunma Teknolojileri ve Sistemleri alanında tamamlanan bir doktora tezi, bu probleme çarpıcı bir yanıt sunuyor: Seramik plaka ile güçlendirilmiş bal peteği çekirdekli sandviç paneller, klasik monoblok zırhlara alternatif olabilir mi?
İsmail Türkdönmez tarafından hazırlanan çalışma, yalnızca teorik bir modelleme değil; deneysel atış testleriyle doğrulanmış kapsamlı bir balistik analiz sunuyor.
Balistikte Yeni Paradigma: Enerjiyi Durdurmak Değil, Dağıtmak
Çalışmanın temel yaklaşımı, geleneksel kalın zırh plakalarının aksine, enerjiyi tek noktada karşılamak yerine katmanlar boyunca dağıtmak ve absorbe etmek üzerine kurulu.
Bal peteği (honeycomb) çekirdekli sandviç paneller:
-
Ön ve arka metal yüzey plakaları
-
Hücresel çekirdek yapı
-
Seramik kaplama (B4C veya Al₂O₃)
kombinasyonuyla tasarlanıyor.
Yüksek hızlı penetratör çarpması altında oluşan enerji;
-
Seramik kaplamada kırılma ve parçalanma,
-
Metal yüzeylerde plastik deformasyon,
-
Çekirdek yapıda hücresel göçme ve enerji emilimi
mekanizmalarıyla kademeli olarak sönümleniyor.
Bu çok katmanlı enerji yönetimi yaklaşımı, balistik limit hızının artırılmasında kritik rol oynuyor.
Sayısal ve Deneysel Doğrulama: LS-DYNA ile Gerçek Atış Testleri Bir Arada
Çalışmada sandviç panellerin davranışı hem deneysel atış testleriyle hem de sonlu elemanlar yöntemiyle analiz edildi.
Sayısal analizler, LS-DYNA ortamında gerçekleştirildi.
Modelleme kapsamında:
-
304 paslanmaz çelik çekirdekli paneller
-
AA 3003 alüminyum alaşımlı çekirdekli paneller
-
B4C (Bor Karbür) ve Al₂O₃ (Alümina) kaplamalar
karşılaştırmalı olarak incelendi.
Kullanılan malzeme modelleri arasında Johnson-Cook ve Johnson-Holmquist-2 (JH-2) seramik modeli yer aldı. Böylece yalnızca yapısal deformasyon değil, kırılma ve hasar evrimi de simülasyona dahil edildi.
Simülasyon sonuçları, saha atış testleriyle doğrulandı. Bu durum çalışmanın güvenilirliğini önemli ölçüde artırıyor.
En Çarpıcı Bulgular: B4C Kaplama STANAG Seviye 3’ü Aşıyor
Çalışmanın en dikkat çekici sonucu, B4C kaplamalı bal peteği çekirdekli sandviç panellerin performansı oldu.
Panellerin balistik dayanımı, NATO standardı olan NATO tarafından belirlenen STANAG 4569 Seviye 3 kriterlerine göre değerlendirildi.
Elde edilen sonuçlara göre:
-
B4C kaplamalı yapı yüksek enerji absorpsiyon kapasitesi gösterdi.
-
Balistik limit hızları önemli ölçüde arttı.
-
RHA (Rolled Homogeneous Armor) çeliği ile aynı koruma seviyesine, daha düşük alansal yoğunlukla ulaşıldı.
-
Bazı konfigürasyonlarda Seviye 3’ün üzerinde koruma performansı sağlandı.
Bu bulgular, çalışmanın temel hipotezini güçlü biçimde destekliyor:
Hafiflik ve yüksek koruma aynı yapıda dengelenebilir.
Çekirdek Malzeme Seçimi: Çelik mi, Alüminyum mu?
Tez kapsamında 304 paslanmaz çelik ve AA 3003 alüminyum alaşımı çekirdekler karşılaştırıldı.
Sonuçlar gösterdi ki:
-
Çelik çekirdek daha yüksek dayanım sunarken,
-
Alüminyum çekirdek daha düşük ağırlık avantajı sağlıyor.
Ancak seramik kaplama ile birlikte değerlendirildiğinde, çekirdek malzeme ile kaplama arasındaki etkileşim balistik performans üzerinde belirleyici hale geliyor.
Bu durum, zırh tasarımında yalnızca malzeme seçiminin değil, malzeme kombinasyonunun kritik olduğunu ortaya koyuyor.
Optimum Alansal Yoğunluk: Aynı Koruma, Daha Az Ağırlık
Çalışmanın önemli çıktılarından biri de optimum alansal yoğunluğun belirlenmesi oldu.
Simülasyonlar sayesinde:
-
Aynı koruma seviyesini sağlayan
-
En düşük ağırlığa sahip
-
Optimize edilmiş panel konfigürasyonu
tanımlandı.
Bu sonuç, özellikle zırhlı araç tasarımında mobilite ve yakıt verimliliği açısından stratejik önem taşıyor.
Savunma Teknolojilerinde Yeni Ufuk
Bu doktora çalışması, monoblok zırhlardan farklı olarak çok katmanlı enerji yönetimi yaklaşımının etkinliğini deneysel ve sayısal olarak ortaya koyuyor.
Seramik destekli bal peteği çekirdekli sandviç paneller:
-
Yüksek hızlı çarpma direnci
-
Gelişmiş enerji soğurma kapasitesi
-
Optimize edilmiş ağırlık
-
NATO standardına uyum
özellikleriyle geleceğin hafif zırh sistemleri için güçlü bir aday olarak öne çıkıyor.
Bilimsel açıdan ise çalışma, çekirdek geometrisi, seramik kaplama optimizasyonu ve sayısal modelleme yaklaşımlarının birlikte değerlendirilmesi bakımından literatüre önemli katkı sunuyor.
Kaynak
Türkdönmez, İ. (2025). Seramik Plaka ile Güçlendirilmiş Bal Peteği Çekirdekli Sandviç Panellerin Balistik Darbe Tepkisi: Sayısal ve Deneysel Analiz Çalışması. Doktora Tezi, Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Savunma Teknolojileri ve Sistemleri Anabilim Dalı. Tez No; 930299
