O aumento da capacidade de penetração dos novos projéteis, utilizados tanto em operações de guerra como na violência urbana, tem obrigado o desenvolvimento contínuo de materiais mais resistentes e mais leves no emprego de blindagens. Na aplicação aeronáutica, os fatores peso e eficiências balísticas são extremamente críticos. Uma blindagem tem que oferecer proteção contra calibres de munição antiaérea sem acrescentar muito peso, para que a autonomia e capacidade de carregar armamentos não sejam limitadas. As blindagens que melhor desempenham esse papel são do tipo cerâmica/compósito. Contudo uma grande quantidade de combinações é possível, variando o tipo de cerâmica e de compósito. No presente trabalho foram abordados dois tipos de estudos. O primeiro estudo abordado é um modelo analítico que representa o impacto de um projétil sobre uma blindagem cerâmica/compósito, cuja simulação foi rodada em MATLAB V.5. Na simulação, os valores da V50 foram obtidos para os painéis de Al2O3/aramida e B4C/aramida contra os projéteis 7,62x51mm AP e 0,50 pol. NATO AP, respectivamente. O ensaio do painel SiC/aramida contra 0,50 pol. NATO AP serviu para calibrar a simulação e determinar o valor da deformação máxima da base, que é o critério de falha do modelo. Os resultados da simulação comparados com os resultados obtidos nos ensaios foram bem próximos, indicando que o modelo analítico é representativo. O segundo estudo é uma análise da vulnerabilidade de uma aeronave. Desta forma, um cone de ameaças é definido tendo a aeronave no seu vértice e os inimigos distribuídos aleatoriamente em sua base. Através de composição vetorial de velocidade calculam-se a velocidade de impacto e a seção oblíqua do projétil paralela ao plano da aeronave. Dessa forma é possível determinar a espessura necessária para proteger aquela área, utilizando a simulação, e assim otimizar a blindagem para que ela tenha o melhor quociente desempenho balístico/peso.

Neste trabalho é desenvolvido um modelo de blindagem balística mista composta por uma parte cerâmica (alumina), e uma parte de compósito (polietileno de ultra alto peso molecular). Paralelamente, também foi modelada a munição à qual a blindagem objetiva proteger. O modelo foi aplicado a alvos compostos somente da base de polietileno de ultra alto peso molecular, e a alvos mistos contendo cerâmica e compósito. Quando a blindagem apresentou uma V50, velocidade com 50% de chance de penetração, da ordem de 700m/s, a simulação obteve erros inferiores a 5%. Já quando a blindagem apresentou uma V50 mais baixa, cerca de 500m/s, a simulação obteve erros maiores, superiores a 15%, mas mesmo assim foi possível prever que a blindagem não era eficiente para esse tipo de solicitação.

Compósitos híbridos polímero/cerâmica têm sido bastante utilizados em painéis de blindagem balística por serem materiais que possuem capacidade de absorver impactos de alta velocidade. A eficiência de absorver impactos sucessivos e a extensão dos danos colaterais do impacto está relacionada a diversos fatores entre eles, um que tem um papel fundamental, é a interface da camada cerâmica com a camada polimérica. A natureza do adesivo utilizado e das interações estabelecidas, aliada a força de adesão e, as morfologias da camada interfacial, entre outras variáveis, podem determinar a intensidade da propagação de energia residual. Estes fatos podem afetar os modos de fragmentação da cerâmica, a capacidade do material resistir a um segundo impacto e, sobretudo interferir no tamanho e na geometria do cone residual resultante da deformação plástica da camada polimérica. Neste trabalho, analisa-se a influência da interface adesiva no desempenho balístico de materiais híbridos constituídos de compósito de fibras de polietileno de ultra-alta massa molar (UHMWPE) /matriz polimérica (Dyneema ), tecido de fibras de aramida (Kevlar ) e a cerâmica alumina. São avaliados adesivos de natureza química distinta, à base de poliuretano, epóxi e silano. A alumina é preparada e caracterizada por ensaios de massa específica, resistência à flexão, dureza Vickers, difração de raios X e Microscopia eletrônica de varredura (MEV), cujos resultados indicam que a mesma possui propriedades adequadas para aplicação balística. A caracterização da interface adesiva é realizada por meio do teste de resistência ao despelamento (T-Peel) e a superfície pós-teste é caracterizada por microscopia óptica e espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR). Estes testes ressaltam que no compósito utilizando Dyneema , a resistência ao despelamento foi parecida para todos os adesivos utilizados indicando que o rompimento ocorre entre as camadas do substrato polimérico. Já para as amostras com Kevlar , o adesivo PU hot melt apresenta maior adesão enquanto que o adesivo a base de silano é o menos eficiente dentre os utilizados. Ensaios balísticos foram realizados em painéis montados com adesivos selecionados no ensaio de adesão: PU hot melt (maior aderência), silano (menor aderência) e epóxi (intermediária). O desempenho dos painéis balísticos, no que diz respeito à extensão dos danos colaterais, varia de acordo com os adesivos utilizados. A força adesiva, assim como a rigidez do adesivo, influencia na transferência de energia de impacto e consequentemente nas dimensões da deformação da camada posterior e na integridade da placa cerâmica adjacente à que sofreu o impacto.

O Kevlar, um tecido de fibras de poli (p-aramida), é um material amplamente utilizado em produtos que requerem uma elevada capacidade de absorção de energia de impacto, como as aplicações de proteção balística. Em tais aplicações faz-se necessário um material de elevada resistência mecânica, propriedade em que o Kevlar se destaca entre outros materiais não poliméricos, devido ao fato de tal resistência estar associada a um baixo peso. Entre os mecanismos de absorção de energia deste material, estão: o atrito entre filamentos, o atrito entre as fibras do tecido e a mobilidade das fibras. Surge, então, a possibilidade de alterar a superfície das fibras, de forma a melhorar o desempenho do Kevlar no momento do impacto. Para alterar a superfície das fibras do tecido, foi utilizado neste trabalho o processo de impregnação por via úmida. Para tanto foi utilizada uma dispersão de carbeto de silício (SiC) em etanol, sendo o pó de SiC previamente cominuído e caracterizado por difratometria de raios-X, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise de distribuição de tamanhos e análise de impurezas pela técnica de absorção atômica. Foram utilizados três métodos de impregnação: imersão do Kevlar por 15 min na dispersão, imersão do Kevlar por 30 min na dispersão e imersão do Kevlar por 30 min na dispersão com mudança de lados. Neste último método, a face que estava em contato com o fundo do recipiente foi virada após 15 min, de forma que cada face do tecido permanecesse 15 min voltada para cima. Após a impregnação por diferentes métodos, as amostras de Kevlar foram caracterizadas quanto ao teor e distribuição das partículas de SiC no tecido, quanto à interação química entre SiC e Kevlar, quanto às características tribológicas superficiais e também quanto à resistência ao pull-out. Nos ensaios tribológicos foi notável a diferença entre os coeficientes de atrito ao se comparar a amostra como recebida com as demais. Aquela apresentou o menor coeficiente de atrito metal-tecido. Ao se comparar os coeficientes de atrito das amostras impregnadas e da amostra tratada com etanol foi possível notar que estes coeficientes apresentam valores próximos. No método de impregnação com alternância de lados, foi obtido um aumento maior que 150 % na força máxima registrada durante a extração do filamento, sendo este o método que apresentou o maior valor de força máxima. A impregnação do Kevlar com partículas de SiC se mostrou, portanto, eficiente na alteração da resistência do tecido ao pull-out, o que pode resultar em uma melhor capacidade de absorção de energia de impacto balístico deste tecido.