ゼロ戦がサファイアガラスを撃つと

SAFirE.png

iPhone 6 に採用されるという噂のサファイヤガラスは、防弾ガラスにも採用されています。

Sain Gobainのサファイア防弾ガラス「SAFirE」の場合は、表面の層にサファイアガラスを使っています。

装甲車両の窓や、歩兵用バイザーに使用されているそうです。

以下Sain Gobainの防弾ガラスの資料をもとにした、サファイア防弾ガラスの性能考察です。

ゼロ戦の銃撃に耐える

ゼロ戦の7.7mm機銃で撃っても、21.1mm のサファイヤ防弾ガラスなら貫通しましせん。

Sain Gobainの防弾ガラスの資料には、21.1mm のサファイヤ防弾ガラスを7.62 x 51 AP M61(砲口初速が848m/s)で撃った場合の結果が記載されています。

  • 衝突時の弾速768m/sだと貫通しない
  • 衝突時の弾速846m/sだと貫通する 

ゼロ戦の7.7mm機銃が使う7.7×56mm弾は、弾頭重量10gで、砲口初速745m/sです。

砲口での運動エネルギーは、768m/sで弾頭重量9.6gの7.62 x 51 AP M61弾より小さくなります。

21.1mmのサファイヤ防弾ガラスであれば、ゼロ距離で7.7㎜機銃に撃たれても貫通しません。

ただし、同じ場所を連射されれば貫通します。

20㎜機銃はムリ

ゼロ戦の20㎜機銃は、サファイアガラスでも耐えられません。

20㎜機銃弾は、砲口初速は600m/sと遅いものの、弾頭重量が295g(徹甲通常弾)あり、運動エネルギーは7.7㎜機銃弾の約20倍です。

しかも、二号は、砲口初速が600m/sから750m/sに向上して運動エネルギーが7.7㎜弾の約30倍に向上、さらに、タングステン鉱などの金属を採用した徹甲弾などもあり、防弾ガラスで防ぎきれる代物ではありません。


3.4cm厚で7.62mm弾3連射に耐える

サファイヤガラスの場合
  • 20.78mm厚で、7.62 x 39 API-BZ弾 3連射貫通せず
  • 33.54mm厚で、7.62 x 54R B32 API弾 3連射貫通せず

7.62 x 39 API-BZは695m/s(30m地点)の弾速をもつ歩兵銃クラス、7.62 x 54R B32 API弾は30m地点で854m/sの狙撃銃レベルの弾です。

スナイパー銃で近距離から3連射されても、3.4cm厚のサファイアガラスなら耐えられそうです。

サファイアを使わない防弾ガラスの場合は10 ㎝以上の厚さが必要なようです。

  • 7.62 x 39 API-BZ弾対処なら    58mm 必要
  • 7.62 x 54R B32 API弾対処なら104mm必要


物性

単結晶サファイヤの物性は以下のとおりです。

  • モース硬度:9 (ダイヤモンド:10 石英:7)
  • 修正モース硬度:12 (ダイヤモンド:15 cBN:14 SiC:13)
  • ビッカース硬度:22.5GPa(HV1(荷重=9.807N) 、
  • 3 点曲げ強度:690MPa
  • 引張強度:2,250MPa (直径0.25mmフィラメント25℃)
  • 圧縮強度:2,940MPa
  • ヤング率:470GPa
  • 屈折率@589nm:No=1.768 Ne=1.760
  • 透過率:3.4~5.2nm帯域 80%以上、2.1~6.6nm帯域 60%以上
  • 熱伝導率:42 w/m・k (20℃) 25 w/m・k (100℃)
  • 結晶構造:菱面体体晶(一般には六方晶)
  • 比重:3.98
  • 融点:2,053℃
  • 密度:.97 gm/cm3 (25°C)
  • 組成:Al2O3 (酸化アルミニウム)


強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性、耐食性、耐プラズマ性に優れており、誘電率は安定で、誘電損失は極めて低い、電気絶縁体でもあり、光学特性にも優れ、熱伝導が高く高耐熱性があるのがサファイア単結晶です。

難点は、値段が高く、板状サファイヤガラスはA4程度の大きさまでしか生産されていないことです。

強化ガラスだと数メートルサイズまで製造されています。

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