Многослойная комбинированная броня. Танковая броня Как не называют комбинированную броню

Гомогенная броня.

На заре появления сухопутной бронетехники, основным типом защиты были простые стальные листы. Их старшие товарищи, броненосцы и бронепоезда, к этому времени успели обзавестись цементированной и многослойной броней, но, в серийное танкостроение эти типы брони пришли лишь после ПМВ.

Гомогенная броня представляет собой горячекатаные листы или литые конструкции, из которых тем или иным методом собирают броневой корпус. Первым методом сборки были заклепки, как самый дешевый и быстрый на тот момент. Позже болтовые соединения существенно потеснили заклепки. К середине ВМВ основным методом соединения броневых плит стала электродуговая сварка. Первоначально сварка преимущественно была ручная газопламенная, но, развитие электротехники и освоение массового производства электродов достаточно высокого качества, привели к более широкому использованию электродуговой сварки. С начала 1930-х годов делались попытки внедрения в серийное производство автоматической электродуговой сварки. Но, достичь приемлемого качества при приемлемой стоимости удалось только в годы ВМВ в СССР, когда при производстве танков Т-34-76 и танков семейства КВ, впервые в мире стали применять автоматическую электродуговую сварку под слоем порошкового флюса.

Несмотря на изобретение электродуговой сварки еще в конце 19-го века российским инженером Н.Н. Бенардосом, вплоть до конца ВМВ в танкостроении ограниченно применялось соединение броневых плит на болты и заклепки. Это стало следствием проблем, которые возникают при сварке толстых плит из среднеуглеродистых сталей (0,25-0,45%С). Высокоуглеродистые стали в танкостроении даже сейчас практически не применяются.

Также, сложно добиться качественных сварных швов при сварке легированных и недостаточно очищенных сталей. Для измельчения структурного зерна сталей используют добавки марганца и других легирующих элементов. Они так же, повышают прокаливаемость сталей, тем самым, снижая локальные напряжения в сварном шве. Иногда может применяться закалка броневых плит, но, этот метод применяется крайне ограниченно, так как, предварительно закаленные броневые плиты при сварочном соединении создают еще большие проблемы из-за неоднородности поля внутренних напряжений. Для снятия напряжений обычно используют нормализационный отжиг или низкий отпуск. Но, для достижения существенного повышения твердости, вначале сталь должна быть закаленной на мартенсит или на троостит (то есть, высокая закалка). Высокая закалка толстостенных деталей сложной формы всегда представляет большую сложность, если это деталь величиной с корпус танка, то задача практически не решаемая.

Для повышения стойкости гомогенной брони желательно повысить твердость поверхности броневых плит, а сердцевины и строну, обращенную внутрь, оставить вязкой и сравнительно эластичной. Этот подход впервые был реализован на броненосцах конца 19-го века. В бронетехнике это решение применялось намного уже.

Проблема цементации заключается в необходимости долгой выдержки детали в порошковом карбюризаторе (смесь на основе кокса, нескольких процентов извести, и небольшой добавки поташа) при температурах 500-800*С. При этом проблематично добиться равномерной толщины карбидного слоя. К тому же, сердцевина стальной детали становится крупнозернистой, что резко снижает ее усталостную прочность и несколько снижает все прочностные параметры.

Более совершенный метод – азотирование. Азотирование проводить технически сложнее, но, после азотирования деталь подвергается нормализационному отжигу с охлаждением в масле. Это несколько компенсирует увеличение структурного зерна. Но, глубина слоя азотирования не превышает одного миллиметра при времени азотирования в десятки часов.

Прекрасный метод – цианидирование. Проводится быстрее, твердость не ниже, температура нагрева сравнительно небольшая. Но, окунать броневые плиты (и тем более, корпус танка) в расплавленную смесь цианидов, это, мягко говоря, неэкологично, да и вообще, сомнительное удовольствие.

Оптимальные свойства броневой защиты можно достичь использованием сварного корпуса из среднеуглеродистой стали, а сверху закрыть корпус сварными и/или соединенными на резьбу плитами из закаленной высокопрочной стали.

Композитная броня.

Композитные материалы это, в общем случае, материалы, сочетающие в себе два и более компонента с сильно отличающимися свойствами. К ним можно отнести армированные, многослойные, наполненные, и другие композиции (“композиция”, в данном значении, можно примерно перевести как “смесь” или “совмещение”).

К классическим примерам композитных материалов можно отнести простые железобетонные плиты, или, например, смесь кобальта и порошкового карбида вольфрама, используемую для производства твердосплавных наплавок быстрорежущего инструмента. При этом, классическое значение, и наибольшую известность термин “композитные материалы” приобрел применительно к композициям на основе полимерных матриц, усиленных тем или иным армированием (волокно, порошки, ровинги, войлоки (нетканые текстили), полые сферы, ткани, и пр.).

Применительно к броневой защите, композитная броня это броня, включающая конструктивные элементы из материалов с сильно отличающимися свойствами. Как мы уже сказали выше, внешние плиты желательно сделать максимально твердыми, а несущей основе оставить хорошую обрабатываемость, и высокую вязкость.

Следовательно, композитная броня может включать в себя различные сочетания из вязкого и упругого материал и высокотвердого материала: среднеуглеродистая сталь + керамика, алюминий + керамика, титановый сплав + закаленная инструментальная сталь, кварцевое стекло + броневая сталь, стеклопластик + керамика + сталь, сталь + СВМПЭ + корундовая керамика, и мн. др. Обычно, внешняя плита изготавливается из материала со средними прочностными свойствами, она выполняет функцию противокумулятивного экрана, а так же, обеспечивает защиту твердых хрупких элементов от попаданий осколков и пуль. Самый нижний слой выполняется несущим, оптимальный материал для него броневая сталь и/или алюминиевые сплавы. Если позволяет средства, то титановые сплавы. Для остановки наиболее эффективных противотанковых средств может дополнительно использоваться подбой из высокопрочного волокна (обычно кевлар, но, иногда используют нейлон, лавсан, капрон, СВМПЭ, и пр.). Подбой останавливает осколки, возникающие при неполном пробивании брони, обломки разрушившегося сердечника БОПС, мелкие осколки от небольшой пробоины кумулятивным снарядом. Кроме того, подбой повышает теплоизоляцию и звукоизоляцию машины. Веса подбой особо не добавляет, больше влияя на стоимость бронетехники.

В отличие от гомогенной брони, любая композитная броня работает на разрушение. Проще говоря, верхний экран легко пробивается практически любыми ПТ средствами. Твердые пластины выполняют свою функцию в процессе более или менее хрупкого разрушения, а несущая часть брони останавливает уже рассеянный удар кумулятивной струи или обломки сердечника БОПС. Подбой подстраховывает от более мощных ПТ средств, но, его возможности весьма ограничены.

При проектировании композитной брони так же учитываются три немаловажных фактора: стоимость, плотность, и обрабатываемость материал. Камнем преткновения керамики является обрабатываемость. Кварцевое стекло, так же, имеет плохую обрабатываемость, да и солидную стоимость. Стали и сплавы вольфрама отличаются высокой плотностью. Полимеры, хотя и весьма легкие, но, стоят обычно дорого, да и чувствительны к огню (как и к длительному нагреву). Алюминиевые сплавы сравнительно дороги, и имеют низкую твердость. Идеального материала, к сожалению, нет. Но, те или иные сочетания различных материалов, часто позволяют оптимально решить техническую задачу при приемлемой стоимости.

Для любой военной техники существуют три основные характеристики — подвижность, огневая мощь и защита. Сегодня мы поговорим о защите, о том, как современные основные боевые танки могут уверенно и успешно противостоять угрозам, которые встречают на поле боя. Начнем с самого главного и важного — с брони.

Когда снаряд почти победил броню

Вплоть до 60-х годов прошлого столетия основным материалом для брони являлась сталь средней и высокой твердости. Нужно улучшить защиту танка? Увеличиваем толщину стальных листов, располагаем их под рациональными углами наклона, делаем верхние слои брони тверже или создаем такую компоновку танка, чтобы иметь возможность сделать во лбу боевой машины максимально толстую броню.

Однако к середине 50-х годов прошлого столетия появились новые типы бронебойных кумулятивных снарядов, характеризующиеся чрезвычайно высокими показателями пробития. Настолько высокими, что эти снаряды не держала броня ни средних, ни тяжелых танков того времени. А ведь на подходе были еще противотанковые управляемые ракеты (или, сокращенно, ПТУР), чье пробитие достигало значений в 300-400 миллиметров стали. Да и обычные бронебойные или подкалиберные снаряды не отставали — их показатели пробития стремительно возрастали.

При всех своих преимуществах Т-54 и Т-55 к концу 50-х- началу 60-х годов не обладали достаточным уровнем защищенности.

На первый взгляд решение проблемы казалось простым — снова увеличивать толщину брони. Но, наращивая миллиметры стали, боевая техника получает и тонны лишней массы. А это напрямую влияет на подвижность танка, его надежность, простоту обслуживания и стоимость изготовления. Потому к вопросу увеличения защиты танка потребовалось подойти с другой стороны.

Противоснарядный бутерброд

Рассуждая в таком ключе, конструкторы пришли к закономерному выводу — нужно найти некий материал или комбинацию материалов, которые обеспечили бы надежную защиту от кумулятивной струи при относительно малой массе.

Дальше всего разработки в этом направлении продвинулись в Советском Союзе, где в конце 50-х начали экспериментировать со стеклопластиком и с легкими сплавами на основе титана или алюминия. Использование этих материалов в сочетании со сталью средней твердости давало неплохой выигрыш в массе брони. Результаты всех этих изысканий воплотились в первом основном боевом танке с комбинированной броней — Т-64.

Его верхняя лобовая деталь представляла собой «бутерброд» из 80-мм листа стали, двух листов стеклотекстолита общей толщиной 105 мм и еще одного 20-мм листа стали снизу. Лобовая броня танка была расположена под углом наклона в 68°, что в итоге давало ещё более солидную толщину брони. Башня Т-64 для своего времени также была защищена на отлично — будучи отлитой из стали, она имела во лбу пустоты справа и слева от орудия, которые заполнялись алюминиевым сплавом.

Керамика против вольфрама

Через некоторое время конструкторы открыли для себя преимущества керамики. Обладая в 2-3 раза меньшей плотностью, чем сталь, керамика превосходно противостоит проникновению как кумулятивной струи, так и сердечника оперенного подкалиберного снаряда.

В Советском Союзе комбинированная броня с использованием керамики появилась в начале 70-х годов прошлого столетия на основном боевом танке Т-64А, где в башне вместо алюминиевого сплава в качестве наполнителя использовались шары из корунда, залитые сталью.

Схема бронирования башни Т-64А. Круглые элементы — это те самые шары из корунда, которыми заполнялись ниши во лбу башни слева и справа от орудия.

Но не только Советский Союз использованил керамику. В 60-х годах в Англии была создана комбинированная броня «Чобхэм», представляющая собой пакет из множества слоев стали, керамики, полимеров и связующих материалов. При своей высокой стоимости «Чобхэм» показывал превосходную стойкость против кумулятивных снарядов и удовлетворительную стойкость против оперенных подкалиберных снарядов с вольфрамовыми сердечниками. В дальнейшем броня «Чобхэм» и ее модификации были внедрены на новейшие западные основные боевые танки: американский М1 «Абрамс», немецкий «Леопард-2» и британский «Челленджер».

Отдельного упоминания стоит так называемая «урановая броня» — дальнейшее развитие брони «Чобхэм», которую усилили плитами из обедненного урана. Этот материал характеризуется очень высокой плотностью и твердостью, выше, чем у стали. Также обедненный уран наравне со сплавами вольфрама используется для изготовления сердечников современных бронебойных оперенных подкалиберных снарядов. При этом его стойкость против кумулятивных и кинетических бронебойных снарядов на единицу массы выше, чем у катаной гомогенной стали. Этим и обусловлено использование плит из обедненного урана в лобовой броне башни танков М1 «Абрамс» в модификации М1А1НА (где HA — Heavy Armor).

Полуактивная броня

Еще одно интересное направление развития комбинированной брони — использование пакетов стальных пластин и инертного наполнителя. Как они устроены? Представьте пакет, состоящий из достаточно толстой стальной пластины, слоя инертного наполнителя и еще одной стальной пластины, но потоньше. И таких пакетов 20 штук, причем они размещены на некотором расстоянии друг от друга. Именно так выглядит наполнитель для башни танка Т-72Б, называемый пакетом «отражающих листов».

Как такая броня работает? Когда кумулятивная струя пробивает основную стальную пластину, в инертном наполнителе возникает высокое давление, он вспучивается и раздвигает стальные пластины спереди и сзади от него в стороны. Края отверстий, пробитых кумулятивной струей в стальных пластинах, загибаются, деформируют струю и мешают дальнейшему ее прохождению вперед.

Ниша для комбинированной брони башни Т-72Б, в которой располагаются те самые пакеты «отражающих листов».

Еще один вид полуактивной комбинированной брони — броня с ячеистым наполнителем. Она состоит из блоков ячеек, заполненных жидким или квазижидким веществом. Кумулятивная струя, пробивая такую ячейку, создает ударную волну. Волна, сталкиваясь со стенками ячейки, отражается в обратную сторону, заставляя жидкость или квазижидкое вещество противодействовать кумулятивной струе, вызывая ее торможение и разрушение. Подобный тип брони используется на основном боевом танке Т-80У.

На этом, пожалуй, можно завершить рассмотрение основных типов комбинированной брони современной бронетехники. Теперь пора рассказать о «второй шкуре» основных боевых танков — о динамической защите.

Защищаем танк с помощью взрывчатки

Первые эксперименты с динамической защитой начались еще в середине ХХ века, но в силу множества причин впервые такой тип защиты (сокращенно называемый ДЗ) был применен в бою значительно позже.

Как работает динамическая защита? Представьте себе контейнер, содержащий один или несколько зарядов взрывчатого вещества и металлические метательные пластины. Пробивая этот контейнер, кумулятивная струя вызывает детонацию взрывчатки, которая заставляет метательные пластины двигаться навстречу снаряду. При этом пластины пересекают траекторию кумулятивной струи, которая вынуждена пробивать их раз за разом. К тому же, из-за метательных пластин кумулятивная струя приобретает зигзагообразную форму, деформируется и разрушается.

По вышеописанному принципу работали первые модели динамической защиты: израильский «Блейзер» и советский «Контакт-1». Однако такая ДЗ была неспособна противостоять оперенным подкалиберным снарядам — эти типы снарядов, проходя через взрывчатое вещество, не вызывали его детонацию. Потому лучшие умы в оборонных конструкторских бюро начали работу над новым типом универсальной динамической защиты, которая могла бы одинаково хорошо бороться и с кумулятивными, и с подкалиберными снарядами.

Т-64БВ, оснащенный динамической защитой «Контакт-1».

Образцом такой защиты стала советская ДЗ «Контакт-5». Ее характерной особенностью является то, что крышка контейнера динамической защиты выполнена из достаточно толстого стального листа. Пробивая его, оперенный подкалиберный снаряд создает большое количество осколков, которые, двигаясь с высокой скоростью, и вызывают детонацию взрывчатки. И дальше все происходит так же, как и на первых образцах ДЗ — взрыв и толстая метательная пластина разрушают подкалиберный снаряд и существенно снижают его пробитие.

Схематическое устройство универсальной динамической защиты.

Еще один интересный пример динамической защиты — ДЗ «Нож». Она представляет собой контейнеры, вмещающие множество маленьких кумулятивных зарядов. Проходя через один из таких контейнеров, кумулятивная струя или сердечник оперенного подкалиберного снаряда вызывают детонацию зарядов, которые создают множество маленьких кумулятивных струй. Эти мелкие струи, воздействуя на атакующую кумулятивную струю или оперенный подкалиберный снаряд противника, разрушают их и разбивают на отдельные фрагменты.

Лучшая защита — это нападение

«А почему бы нам не сделать систему, которая отстреливала бы снаряды, летящие в танк, еще на подлете?» Наверно именно так примерно 60 лет назад в недрах конструкторских бюро зародилась идея о создании КАЗ — комплекса активной защиты.

Комплекс активной защиты — это набор, состоящий из средств обнаружения, системы управления и системы поражения. Когда снаряд или ПТУР подлетает к танку, он обнаруживается при помощи датчиков или радиолокационной системы и происходит отстрел специального боеприпаса, который при помощи силы взрыва, осколков или кумулятивной струи повреждает или полностью разрушает снаряд или противотанковую ракету.

Принцип действия комплекса активной защиты.

Наиболее активно разработки комплексов активной защиты вел Советский Союз. Начиная с 1958 года, было создано несколько КАЗ различного типа. Однако на вооружение один из комплексов активной защиты поступил лишь в 1983 году. Это был КАЗ «Дрозд», который устанавливался на Т-55АД. Впоследствии для более современных основных боевых танков был создан комплекс активной защиты «Арена». А относительно недавно российские конструкторы разработали КАЗ «Афганит», предназначенный для новейших танков и тяжелых БМП на платформе «Армата».

Подобные комплексы создавались и создаются за рубежом. Например, в Израиле. Так как для танков «Меркава» вопрос защиты от ПТУРов и РПГ стоит особенно остро, то именно «Меркавы» из западных ОБТ стали первыми массово оснащаться комплексами активной защиты «Трофи». Также израильтянами был создан КАЗ Iron Fist, который подходит не только для танков, но и для бронетранспортеров и прочей легкой бронетехники.

Дымовые завесы и комплексы оптико-электронного противодействия

Если комплекс активной защиты просто уничтожает подлетающие к танку управляемые противотанковые ракеты, то комплекс оптико-электронного противодействия (или сокращенно КОЭП) действует намного тоньше. Примером такого КОЭП может служить «Штора», устанавливаемая на Т-90, БМП-3 и последних модификациях Т-80. Как же она работает?

Немалая часть современных противотанковых управляемых ракет наводится по лазерному лучу. И когда такой ракетой целятся по танку — датчики КОЭП регистрируют то, что машину облучают лазером, и подают соответствующий сигнал экипажу. В случае необходимости КОЭП также может автоматически отстрелить в нужном направлении дымовую гранату, которая скроет танк в видимом и инфракрасном спектре электромагнитных волн. Также, получив сигнал об облучении лазером, экипаж танка может нажать на нужную кнопку — и КОЭП сам развернет башню танка в том направлении, откуда по нему целятся ракетой с лазерным наведением. Все, что остается сделать наводчику и командиру боевой машины, — обнаружить и уничтожить угрозу.

Но, помимо лазерного луча, множество противотанковых ракет используют для наведения трассер. То есть, в самой ракете в задней части находится источник яркого света определенной частоты. Этот свет улавливает система наведения ПТУРа и корректирует полет ракеты так, чтобы она шла точно в цель. И тут в дело вступают прожекторные установки КОЭП (в игре их можно наблюдать на Т-90). Они могут излучать свет той же частоты, что и трассер противотанковой ракеты, таким образом «обманывая» систему наведения и уводя ракету от танка подальше.

Эти «красные глаза» Т-90 и есть прожекторы КОЭП «Штора».

Экраны и решетки

И последний элемент защиты современной бронетехники, о котором мы расскажем сегодня, — это всевозможные противокумулятивные экраны, решетки и модули дополнительной брони.

Противокумулятивный экран устроен достаточно просто — это преграда из стали, резины или иного материала, установленная на определенном расстоянии от основной брони танка или ББМ. Такие экраны можно наблюдать как на танках Второй мировой войны, так и на более современных образцах бронетехники. Принцип их действия прост: попадая в экран, кумулятивный снаряд преждевременно срабатывает, а кумулятивная струя преодолевает некоторое расстояние в воздухе и достигает основной брони танка существенно ослабленной.

Несколько иначе действуют противокумулятивные решетки. Они изготовлены в виде пластин, развернутых ребром к направлению, откуда может исходить угроза для танка. При столкновении кумулятивного снаряда с элементами решетки последние деформируют корпус снаряда, воронку кумулятивной боевой части и/или взрыватель, тем самым не давая снаряду сработать, а кумулятивной струе появиться.

Противокумулятивные решетки особенно часто устанавливают на легкую бронетехнику — БТР, БМП или истребители танков.

И в завершение — несколько слов про навесную модульную броню. Сама ее идея не нова — еще 70 и более лет назад экипажи добавляли немного защиты там, где ее не хватало. Раньше для этого использовались доски, мешки с песком, листы брони с подбитых вражеских танков или даже бетон. Сегодня же применяются современные полимеры, керамика и прочие материалы, показывающие высокий уровень защиты при малой массе. Кроме того, современная модульная броня сконструирована и изготовлена так, чтобы ее монтаж и демонтаж происходил максимально быстро. Один из примеров такой защиты — навесная броня MEXAS, используемая на танках «Леопард-1» и «Леопард-2», бронетранспортерах М113 и М1126 «Страйкер» и на многих других образцах боевой техники.

На этом все.

Используйте броню правильно, не подставляйте слабые места своих танков под снаряды противника и удачи в боях!

Изобретение относится к области разработки средств защиты техники от бронебойных пуль.

Прогресс в создании высокоэффективных поражающих средств и определяемое им повышение требований к бронезащите обусловило создание многослойной комбинированной брони. Идеология комбинированной защиты заключается в сочетании нескольких слоев разнородных материалов с приоритетными свойствами, включающем фронтальный слой из особотвердых материалов и высокопрочный энергоемкий тыльный слой. В качестве материалов фронтального слоя используют керамику высшей категории твердости, при этом задача ее сводится к разрушению закаленного сердечника, вследствие напряжений, возникающих при их высокоскоростном взаимодействии. Тыльный удерживающий слой предназначен для погашения кинетической энергии и блокировки осколков, образующихся в результате ударного взаимодействия пули с керамикой.

Известны технические решения, предназначенные для защиты поверхностей, имеющих сложный геометрический рельеф, - патенты США №5972819 А, 26.10.1999; №6112635 А, 05.09.2000, №6203908 В1, 20.03.2001; патент РФ №2329455, 20.07.2008. Общим в этих решениях является использование в фронтальном высокотвердом слое малоразмерных керамических элементов, как правило, в виде тел вращения, наибольшее распространение среди которых получили элементы в виде цилиндров. При этом эффективность работы керамики повышают за счет использования выпуклых покатых торцов с одной или обеих сторон цилиндров. В этом случае при встрече поражающего средства с овальными поверхностями керамики действует механизм увода или сбивания пули с траектории полета, существенно затрудняющий работу по преодолению керамической преграды. Кроме того, использование в этом случае малоразмерной керамики обеспечивается более высокий по сравнению с плиточным вариантом уровень живучести за счет существенного уменьшения зоны поражения и весьма важная для практики частичная локальная ремонтопригодность конструкций.

Вместе с тем высокая эффективность работы многослойной брони определяется не только свойствами материалов основных слоев, но и условиями их взаимодействия при высокоскоростном ударе, в частности акустическим контактом керамического и тыльного слоев, обеспечивающим возможность частичной передачи упругой энергии в тыльную подложку.

Современные представления о механизме ударного взаимодействия бронебойного сердечника и комбинированной защиты состоят в следующем. На первоначальном этапе при встрече сердечника с броней внедрения его в керамику не происходит ввиду того, что последняя обладает существенно большей твердостью по сравнению с таковой у сердечника, далее происходит разрушение сердечника за счет генерирования в нем высоких напряжений, возникающих при торможении о керамическую преграду, и определяется сложными волновыми процессами, происходящими при этом. Степень разрушения сердечника в основном определяется временем взаимодействия до момента разрушения керамики, при этом акустический контакт между слоями играет ключевую роль в увеличении этого времени за счет частичной передачи упругой энергии в тыловой слой с последующим поглощением и рассеиванием ее.

Известно техническое решение, изложенное в патенте США №6497966 В2, 24.12.2002, где предложена многослойная композиция, состоящая из лицевого слоя, выполненного из керамики или сплава с твердостью выше 27 HRC, промежуточного слоя из сплавов с твердостью менее 27HRC и тыльного слоя из полимерного композиционного материала. При этом все слои скреплены между собой полимерным намоточным материалом.

По сути дела, в этом случае речь идет о двухслойной композиции разрушающего фронтального слоя, изготовленной из материалов, отличающихся по твердости. В рекомендациях авторов этого технического решения предлагается в менее твердом слое использовать углеродистые стали, при этом вопросы об энергетическом обмене фронтального и тыльного слоев не рассматриваются, а предложенный класс материалов не может по своим свойствам служить активным участником переноса упругой энергии в тыловой слой.

Решение вопросов взаимодействия фронтального и тыловых слоев предложено в патенте РФ №2329455, 20.07.2008, который по совокупности общих признаков является наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению и выбран в качестве прототипа. Авторы предлагают использование промежуточного слоя в виде воздушного зазора или упругого материала.

Однако предложенные решения обладают рядом существенных недостатков. Так, на начальном этапе взаимодействия с керамикой упругий волновой предвестник разрушения достигает тыльной поверхности ее и вызывает ее перемещение.

При схлопывании зазора удар внутренней поверхности керамики о подложку может вызывать досрочное разрушение керамики и, следовательно, ускоренное пробитие керамической преграды. Чтобы избежать этого, необходимо или существенно увеличивать толщину керамики, что приведет к неприемлемому увеличению массы брони, или увеличивать толщину зазора, что снизит эффективность защиты из-за раздельного (поэтапного) разрушения отдельных слоев.

Во втором варианте авторы прототипа предлагают поместить между слоями упругую прослойку, которая должна предохранить керамику от разрушения при ударе о тыльную броню. Однако из-за низкого характеристического импеданса упругого материала прослойка не сможет обеспечить акустического контакта слоев, что приведет к локализации энергии в хрупкой керамике и ее досрочному разрушению.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение бронестойкости комбинированной брони.

Техническим результатом изобретения является повышение бронестойкости комбинированной брони за счет увеличения плотности акустического контакта между слоями.

Недостатки прототипа можно устранить, если промежуточный слой будет выполнен из пластичного материала с определенными свойствами, обеспечивающего акустический контакт слоев и передачу упругой энергии в тыл. Вышеуказанное достигается если предел текучести промежуточного слоя составляет 0,05-0,5 от предела текучести материала тыльного слоя.

При наличии промежуточного слоя, выполненного из пластичного материала с пределом текучести 0,05-0,5 от предела текучести материала тыльного слоя, в процессе перемещения керамики под действием упругого волнового предвестника происходит устранение неплотностей и мелких зазоров в прилегающих слоях благодаря пластической деформации последнего. Кроме того, под действием волн напряжений возрастает его плотность, а следовательно, его характеристический импеданс. Все это в совокупности приводит к увеличению плотности акустического контакта между слоями и повышает долю энергии, передаваемой и рассеиваемой в тыльном слое. В результате, за счет наличия промежуточного слоя, выполненного из пластичного материала с пределом текучести 0,05-0,5 от предела текучести материала тыльного слоя, энергия ударного взаимодействия распределяется по всем слоям комбинированной брони, при этом эффективность ее работы существенно возрастает, так как время взаимодействия до разрушения керамики повышается, что, в свою очередь, обеспечивает более полное разрушение высокотвердого сердечника.

Промежуточный слой с пределом текучести более 0,5 предела текучести тыльного слоя не обладает достаточной пластичностью и не приводит к желаемому результату.

Выполнение промежуточного слоя из пластичного материала с пределом текучести менее 0,05 от значения предела текучести материала тыльного слоя не приведет к желаемому результату, так как его выдавливание в процессе ударного взаимодействия происходит слишком интенсивно и описанное выше влияние на механику процессов взаимодействия не оказывается.

Предложенное техническое решение было опробовано в условиях испытательного центра НПО СМ г. Санкт-Петербург. Керамический слой в опытном образце 200×200 мм был изготовлен из корундовых цилиндров марки AJI-1 диаметром 14 мм и высотой 9,5 мм. Тыльный слой изготовили из броневой стали марки Ц-85 (предел текучести = 1600 МПа) толщиной 3 мм. Промежуточный слой изготовили из алюминиевой фольги марки АМЦ (предел текучести=120 МПа) толщиной 0,5 мм. Соотношение пределов текучести промежуточного и тыльного слоев составляет 0,075. Керамические цилиндры и все слои были склеены между собой полимерным связующим на основе полиуретана.

Результаты натурных испытаний показали, что предложенный вариант комбинированной бронезащиты имеет бронестойкость на 10-12% выше по сравнению с прототипом, где промежуточный слой выполнен из упругого материала.

Многослойная комбинированная броня, содержащая высокотвердый фронтальный слой из керамического блока или элементов, соединенных связующим в монолит, высокопрочный энергоемкий тыльный слой и промежуточный слой, отличающаяся тем, что промежуточный слой выполнен из пластичного материала, имеющего предел текучести 0,05-0,5 от предела текучести тыльного слоя.

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам реактивной защиты для защиты неподвижных и движущихся объектов от поражающих элементов. Система неподвижно или подвижно установлена или может устанавливаться на обращенной к поражающему элементу (3) стороне подлежащего защите объекта (1) и содержит по меньшей мере одну расположенную под некоторым углом (2) наклона относительно направления поражающего элемента защитную поверхность (4).

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении броневых листов из (α+β)-титанового сплава. Способ изготовления броневых листов из (α+β)-титанового сплава включает подготовку шихты, выплавку слитка состава, мас.%: 3,0-6,0 Al; 2,8-4,5 V; 1,0-2,2 Fe; 0,3-0,7 Mo; 0,2-0,6 Cr; 0,12-0,3 О; 0,010-0,045 С; <0,05 N; <0,05 Н;<0,15 Si; <0,8 Ni; остальное - титан.

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Способ установки стекол при бронировании автомобиля по первому варианту заключается в том, что бронированные стекла устанавливаются за штатными при помощи рамки, соединяемой с заходной частью стекла и повторяющей форму стекла, и крепежных элементов.

Изобретение относится к бронированным объектам, преимущественно к электрифицированным танкам с динамической (реактивной) броневой защитой. Бронированный объект содержит защитное устройство динамического типа, которое включает в себя элементы с корпусом и крышкой, установленные на части площади внешней поверхности объекта.

Группа изобретений относится к производству многослойных гибких броневых материалов для средств индивидуальной защиты. Способ противодействия многослойной брони движению пули, осколка заключается в том, что чередуют слои высокомодульных волокон с веществами, усиливающими противодействие, которые размещают в ячейках, образованных слоями высокомодульных волокон.

Изобретение относится к оборонной технике и предназначено для проведения испытаний лицевых металлических преград - основы гетерогенных защитных структур. Способ включает выстреливание бойков со скоростью, большей скорости удара, определение и замер глубины ударного внедрения бойка диаметром d в поверхность металла h (глубина каверны). При этом скорость удара больше или меньше ожидаемой минимальной скорости сплошных пробитий. Определение предельной (минимальной) скорости сплошных пробитий, выше которой получаются сплошные пробития, а ниже - только закономерные пробития, на фоне линейной зависимости малых значений глубины каверны h от скорости удара; преимущества квантованных скоростей удара; однозначных и малых двузначных квантовых чисел n для всех скоростей, на которых получены пробития или каверны увеличенной глубины. Достигается определение наличия и преимущества квантованных скоростей удара, а также повышение точности определения минимальной скорости сплошных пробитий. 4 ил.

Изобретение относится к военной технике, в частности к конструкции броневой защиты, предназначенной для противодействия кумулятивным боеприпасам. Динамическая защита содержит корпус, в котором расположены две параллельные металлические пластины, детонаторы, равномерно расположенные в зазоре между металлическими пластинами, датчики определения координат проникающей кумулятивной струи, закрепленные на внутренних поверхностях пластин. В зазоре между металлическими пластинами расположены сосуды, заполненные жидкостью, внутри сосудов жестко закреплены детонаторы, выполненные в виде управляемых электрических разрядников, силовые электроды которых соединены проводами с выходом электрического накопителя энергии, а поджигающие электроды электрически соединены с выходом генератора поджигающих импульсов, вход которого электрически соединен с датчиками определения координат кумулятивной струи. Достигается повышение надежности работы динамической защиты. 1 ил.

Изобретение относится к средствам защиты техники и экипажа от пуль, осколков и гранатометных гранат. Защитный композитный материал содержит сэндвич, включающий в себя по меньшей мере три слоя, склеенных между собой. Первый и второй слои сэндвича включают в себя по меньшей мере два препрега и уголки титанового сплава или алюминиевого сплава. Третий слой защитного композита имеет сотовую конструкцию и изготавливается из полиуретана. Первый и второй слои сэндвича включают в себя монолиты, образованные из углового профиля. Полки углового профиля расположены под углом 45° к плоскости рабочей поверхности защитного композита. Уголки титанового сплава или алюминиевого сплава соединены между собой по меньшей мере двумя препрегами. Волокна препрега содержат корундовые нанотрубки на поверхности волокна из полиэтиленовой нити, или из стеклонити, или из базальтовой нити, или из ткани, или жгута, или ленты. Достигается повышение защитных свойств за счет конструкции брони. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к бронированным объектам, главным образом к танкам с динамической броневой защитой, и одновременно к средствам маскировки военных объектов с помощью маскировочного покрытия, закрепленного на поверхности объекта. Защитное устройство бронированного военного объекта содержит съемно закрепляемые на участках брони объекта маскировочные квадратные элементы-модули с камуфляжным рисунком в цветовом ассортименте и с выбором той или иной индивидуальной четырехпозиционной ориентацией. В устройстве предусмотрены распределенные по поверхности объекта элементы динамической защиты со съемными квадратными крышками, а маскировочные элементы-модули выполнены в виде жестких пластин, взаимозаменяемых с упомянутыми крышками элементов динамической защиты, с возможностью оперативного изменения камуфляжного рисунка путем замены и/или перестановки двухфункциональных, таким образом, элементов-модулей между элементами динамической защиты. Достигается оперативность замены средств маскировки путем частного применения принципа многофункциональности узлов и деталей машин к элементам динамической защиты и средств маскировки. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля качества композитных броневых преград. Заявлено устройство теплового контроля качества композитных броневых преград на основе анализа энергии поглощения поражающего элемента, включающее устройство для стрельбы, расположенное между подложкой и устройством для стрельбы на траектории полета поражающего элемента устройство для измерения скорости полета поражающего элемента на выходе устройства для стрельбы, подложку из пластичного материала. Устройство дополнительно снабжено тепловизионной системой, компьютерной системой и устройством регистрации начала полета поражающего элемента. Тепловизионная система расположена таким образом, чтобы поле обзора ее оптической части охватывало место соприкосновения поражающего элемента и композитной броневой преграды. Вход устройства регистрации начала полета поражающего элемента подключен к выходу устройства измерения скорости поражающего элемента на выходе устройства для стрельбы. Выход устройства регистрации начала полета поражающего элемента подключен к входу тепловизионной системы, а выход тепловизионной системы подключен к входу компьютерной системы. Технический результат - повышение информативности и достоверности результатов испытаний. 9 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Энергопоглощающая структура для защиты днища наземных транспортных средств состоит из внутреннего и наружного слоев защиты, выполненных из броневых и/или конструкционных сплавов. Между слоями защиты расположена прослойка. Прослойка выполнена в виде двух одинаковых рядов U- или W-образных энергопоглощающих профилей, зеркально обращенных друг к другу и сдвинутых на полшага относительно друг друга. Торцевые ребра энергопоглощающих профилей одного ряда опираются на торцевые ребра соседних энергопоглощающих профилей противоположного ряда. Достигается повышение эффективности энергопоглощения при подрыве. 3 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля качества композитных броневых преград. Способ включает установку броневой преграды перед пластиной из пластичного материала, направление с заданной скоростью поражающего элемента на броневую преграду. Дополнительно регистрируют температурное поле поверхности композитной броневой преграды, имеющей минимальные температурные аномалии, которое принимается за аномальное, определяют пространственное разрешение для регистрации температурного поля, исходя из обнаружения минимальных по размеру температурных аномалий с пространственным периодом, определяемым размерами минимальной температурной аномалии. После воздействия на композитную броневую преграду поражающим элементом с заданной скоростью одновременно измеряют температурное поле в области соприкосновения поражающего элемента с композитной броневой преградой, начиная с момента соприкосновения поражающего элемента с композитной броневой преградой и с противоположной стороны, по отношению к стороне соприкосновения с поражающим элементом, на основании анализа температурного поля, зарегистрированного с двух поверхностей, определяют техническое состояние композитной броневой преграды по вектору характеристик броневой преграды и ее энергию поглощения минимизацией функционала по вектору характеристик контролируемой броневой пластины путем решения системы уравнений и на основании анализа температурного поля определяют энергию поглощения композитной броневой преградой. Раскрыто устройство стендовых испытаний композитных броневых преград. Технический результат - повышение информативности и достоверности результатов испытаний. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к стойкому к проникновению изделию, которое может использоваться для производства защитной одежды, такой как бронежилеты, шлемы, а также щитов или элементов брони, а также к способу его производства. Изделие содержит по меньшей мере одну тканую тканевую структуру (3), имеющую термопластические волокна и высокопрочные волокна с прочностью по меньшей мере 1100 МПа, в соответствии со стандартом ASTM D-885. Высокопрочные волокна соединены вместе для формирования тканой ткани (2) тканой тканевой структуры (3), а термопластические волокна имеют массовый процент относительно массы тканой тканевой структуры (3), составляющий от 5 до 35%. Причем термопластические волокна предпочтительно в виде негофрированной ткани (6) лежат на тканой ткани (2) и соединены с тканой тканью (2) основной нитью и/или уточной нитью тканой ткани (2) из высокопрочных волокон. При этом отсутствуют какие-либо дополнительные соединительные нити или нетекстильные соединительные средства для соединения между тканой тканью (2) и термопластическими волокнами. Стойкое к проникновению изделие обладает свойствами защиты от удара и/или антибаллистическими свойствами. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к пуленепробиваемым композитным изделиям, характеризующимся улучшенным сопротивлением к изнаночной деформации. Пуленепробиваемое изделие содержит вакуумную панель, которая состоит из первой поверхности, второй поверхности и корпуса. Вакуумная панель ограничивает по меньшей мере часть внутреннего объема, в котором создают разрежение. Пуленепробиваемое изделие содержит по меньшей мере одно пуленепробиваемое основание, которое соединяют с первой или второй поверхностью вакуумной панели. Пуленепробиваемое основание содержит волокна и/или ленты с удельной прочностью приблизительно 7 г/денье или более и модулем упругости при растяжении приблизительно 150 г/денье или более. Также пуленепробиваемое основание изготавливают из жесткого материала не на основе волокон или лент. Предлагается также способ формирования пуленепробиваемого изделия, при котором пуленепробиваемое основание располагают так, чтобы оно находилось с внешней стороны пуленепробиваемого изделия, а указанную вакуумную панель располагают позади указанного по меньшей мере одного пуленепробиваемого основания для того, чтобы принять любую ударную волну, которая возникает в результате удара поражающего элемента об указанное пуленепробиваемое основание. Обеспечивается ослабление воздействия ударных волн, генерируемых в результате ударного воздействия поражающего элемента, снижение величины изнаночной деформации, предотвращение или минимизация травм от запредельного действия пуль. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл., 19 пр.

Группа изобретений относится к области измерительной техники, а именно к способу контроля качества композитных броневых преград из ткани и устройству для его осуществления. Способ включает установку композитной броневой преграды перед пластиной из пластичного материала, направление с заданной скоростью поражающего элемента на броневую преграду и определение энергии поглощения поражающего элемента. С момента взаимодействия броневой преграды и поражающего элемента регистрируют одновременно два пространственных поля на поверхности броневой преграды: температурное поле поверхности броневой преграды и поле видеоизображения поверхности. Накладывают контур видеоизображения на температурное поле, формируют новое измеренное температурное поле, а энергию поглощения композитной броневой преградой определяют на основе анализа нового температурного поля. Раскрыто устройство контроля качества композитных броневых преград из ткани для осуществления способа. Достигается повышение информативности и достоверности результатов контроля. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области разработки средств защиты техники от бронебойных пуль. Многослойная комбинированная броня содержит высокотвердый фронтальный слой из керамического блока или элементов, соединенных связующим в монолит, высокопрочный энергоемкий тыльный слой и промежуточный слой. Промежуточный слой выполнен из пластичного материала, имеющего предел текучести 0,05-0,5 от предела текучести тыльного слоя. Достигается повышение бронестойкости комбинированной брони за счет увеличения плотности акустического контакта между слоями.

Сценарии будущих войн, включая уроки, выученные в Афганистане, будут создавать асимметрично-смешанные вызовы для солдат и их амуниции. Как результат, необходимость в более прочной и в то же время более легкой броне продолжит увеличиваться. Cовременные виды баллистической защиты для пехотинцев, автомобилей, летательных аппаратов и кораблей настолько разнообразны, что вряд ли можно охватить их все в рамках одной небольшой статьи. Остановимся на обзоре последних инноваций в этой области и очертим основные направления их развития. Композитное волокно - основа для создания композитных материалов. Наиболее прочные конструкционные материалы в настоящее время делаются из волокон, к примеру из углеволокна или сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ, UHMWPE).

В течение последних десятилетий было создано или усовершенствовано много композитных материалов, известных под торговыми марками KEVLAR, TWARON, DYNEEMA, SPECTRA. Они изготовлены путем химического связывания или волокон параарамида, или высокопрочного полиэтилена.

Арамиды (Aramid) - класс термостойких и прочных синтетических волокон. Название происходит от словосочетания «ароматические полиамиды» (aromatic polyamide). В таких волокнах цепочки молекул строго ориентированы в определенном направлении, что позволяет управлять их механическими характеристиками.

К ним же принадлежат метаарамиды (например, NOMEX). Большую часть составляют сополиамиды, известные под маркой Тechnora производства японского химического концерна Teijin. Арамиды допускают большее разнообразие направлений волокон по сравнению с СВМПЭ. Параарамидные волокна, такие как KEVLAR, TWARON и Heracron, имеют великолепную прочность при минимальном весе.

Высокопрочное полиэтиленовое волокно DYNEEMA, выпускаемое компанией DSM Dyneema, считается самым прочным в мире. Оно в 15 раз прочнее стали и на 40% прочнее арамидов при том же весе. Это единственный композит, способный защитить от 7,62-мм пули АК-47.

KEVLAR - широко известная зарегистрированная торговая марка параарамидного волокна. Разработанное компанией DuPont в 1965 г., волокно выпускается в виде нитей или ткани, которые используются в качестве основы при создании композитных пластиков. При равном весе KEVLAR в пять раз прочнее стали, при этом более гибок. Для изготовления так называемых «мягких бронежилетов» используется KEVLAR XP, такая «броня» состоит из десятка слоев мягкой ткани, способной затормозить колюще-режущие предметы и даже пули с низкой энергетикой.

NOMEX - еще одна разработка DuPont. Огнеупорное волокно из метаарамида было разработано еще в 60-е гг. прошлого столетия и впервые представлено в 1967 году.

Полибензоимидазол (PBI) - синтетическое волокно с чрезвычайно высокой температурой плавления, которое практически невозможно поджечь. Используется для защитных материалов.

Материал под маркой Rayon представляет собой переработанные волокна целлюлозы. Поскольку Rayon создан на основе натуральных волокон, он не является ни синтетическим, ни натуральным.

SPECTRA - композитное волокно, выпускаемое компанией Honeywell. Является одним из прочнейших и легчайших волокон в мире. Используя фирменную технологию SHIELD, компания вот уже больше двух десятилетий производит баллистическую защиту для войсковых и полицейских подразделений на основе материалов SPECTRA SHIELD, GOLD SHIELD и GOLD FLEX. SPECTRA - ярко-белое полиэтиленовое волокно, устойчивое к химическим повреждениям, свету и воде. По заявлениям производителя, этот материал прочнее стали и на 40% прочнее арамидного волокна.

TWARON - торговое название прочного термоустойчивого параарамидного волокна производства компании Teijin. По оценкам производителя, использование материала для защиты бронетехники может снизить массу брони на 30–60% по сравнению с броневой сталью. Ткань Twaron LFT SB1, выпущенная по фирменной технологии ламинирования, состоит из нескольких слоев волокон, расположенных под различными углами друг к другу и связанных между собой наполнителем. Она используется для производства легких гибких бронежилетов.

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ, UHMWPE), также называемый высокомолекулярным полиэтиленом - класс термопластичных полиэтиленов. Синтетические волоконные материалы под марками DYNEEMA и SPECTRA выдавливаются из геля через специальные фильеры, которые придают волокнам нужное направление. Волокна состоят из сверхдлинных цепочек с молекулярной массой, достигающей 6 млн. СВМПЭ обладают высокой устойчивостью к агрессивным средам. К тому же материал является самосмазывающимся и чрезвычайно устойчив к истиранию - до 15 раз больше, чем углеродистая сталь. По коэффициенту трения сверхвысокомолекулярный полиэтилен сравним с политетра­фторэтиленом (тефлоном), но более износостоек. Материал не имеет запаха, вкуса, нетоксичен.

Комбинированная броня

Современная комбинированная броня может быть использована для индивидуальной защиты, бронирования транспортных средств, военно-морских судов, самолетов и вертолетов. Продвинутые технологии и небольшой вес позволяют создать бронезащиту с уникальными характеристиками. К примеру, компания Ceradyne, недавно вошедшая в состав концерна 3M, заключила контракт стоимостью $80 млн с Корпусом морской пехоты США на поставку 77 тыс. высокозащищенных шлемов (Enhanced Combat Helmets, ECH) как часть единой программы по замене средств защиты в Армии США, ВМС и КМП. В шлеме широко применяется сверхвысокомолекулярный полиэтилен вместо арамидных волокон, использовавшихся при изготовлении шлемов предыдущего поколения. Enhanced Combat Helmets похож на Advanced Combat Helmet, состоящий на вооружении в настоящий момент, но тоньше его. Шлем обеспечивает такую же защиту от пуль стрелкового оружия и осколков, что и предыдущие образцы.

Сержант Кайл Кинан (Kyle Keenan) демонстрирует вмятины от попаданий пистолетных 9-мм пуль с близкой дистанции на своем шлеме Advanced Combat Helmet, полученные в июле 2007 г. во время операции в Ираке. Шлем из композитного волокна способен эффективно защитить от пуль стрелкового оружия и осколков снарядов.

Человек - не единственное, что требует защиты отдельных жизненно важных органов на поле боя. К примеру, самолеты нуждаются в частичном бронировании, прикрывающем экипаж, пассажиров и бортовую электронику от огня с земли и поражающих элементов боевых частей ракет систем ПВО. В последние годы в этой области было сделано немало важных шагов: разработана инновационная авиационная и корабельная броня. В последнем случае применение мощной брони не получило широкого распространения, однако имеет решающее значение при оснащении судов, проводящих операции против пиратов, наркоторговцев и торговцев людьми: такие корабли сейчас подвергаются атакам не только стрелкового оружия разного калибра, но и обстрелам из ручных противотанковых гранатометов.

Изготовлением защиты для крупногабаритных транспортных средств занимается подразделение Advanced Armour компании TenCate. Ее серия авиационной брони создана, чтобы обеспечить максимальную защиту при минимальном весе, допускающем ее установку на летательные аппараты. Это достигается применением в линейках брони TenCate Liba CX и TenCate Ceratego CX - наилегчайших из существующих материалов. При этом баллистическая защита брони достаточно высока: к примеру, для TenCate Ceratego она достигает 4-го уровня по стандарту STANAG 4569 и выдерживает множественные попадания. В конструкции бронелистов применяются различные комбинации металлов и керамики, армирование волокнами арамидов, высокомолекулярного полиэтилена, а также угле- и стеклопластики. Спектр летательных аппаратов, использующих бронирование от TenCate, очень широк: от легкого многофункционального турбовинтового Embraer A-29 Super Tucano до «транспортника» Embraer KC-390.

TenCate Advanced Armour также изготавливает бронирование для малых и больших военных кораблей и гражданских судов. Бронированию подлежат критически важные части бортов, а также судовые помещения: оружейные погреба, капитанский мостик, информационный и коммуникационный центры, системы вооружения. Недавно компания представила т. н. тактический морской щит (Tactical Naval Shield) для защиты стрелка на борту судна. Он может быть развернут для создания импровизированной огневой точки или снят в течение 3 минут.

Комплекты авиационной брони LAST от компании QinetiQ North America исповедуют подход, применяемый в навесной броне наземных транспортных средств. Части летательного аппарата, требующие защиты, могут быть усилены в течение одного часа силами экипажа, при этом необходимый крепеж уже входит в поставляемые комплекты. Таким образом, могут быть оперативно модернизированы транспортные самолеты Lockheed C-130 Hercules, Lockheed C-141, McDonnell Douglas C-17, а также вертолеты Sikorsky H-60 и Bell 212, если условия выполнения миссии предполагают возможность обстрела из легкого стрелкового оружия. Броня выдерживает попадание бронебойной пули калибра 7,62 мм. Защита одного квадратного метра весит всего 37 кг.

Прозрачная броня

Традиционный и наиболее распространенный материал бронирования окон транспортных средств - закаленное стекло. Конструкция прозрачных «бронелистов» проста: между двумя толстыми стеклянными блоками запрессовывается прослойка из прозрачного ламината-поликарбоната. При попадании пули во внешнее стекло основной удар принимают на себя внешняя часть стеклянного «сэндвича» и ламинат, при этом стекло растрескивается характерной «паутиной», хорошо иллюстрируя направление рассеяния кинетической энергии. Слой поликарбоната препятствует проникновению пули во внутренний стеклянный слой.

Пулестойкое стекло часто называют «пуленепробиваемым». Это ошибочное определение, так как нет стекол разумной толщины, способных противостоять бронебойной пуле калибра 12,7 мм. Современная пуля такого типа имеет медную оболочку и сердечник из твердого плотного материала - например, обедненного урана или карбида вольфрама (по твердости последний сравним с алмазом). Вообще пулестойкость закаленного стекла зависит от многих факторов: калибр, тип, скорость пули, угол встречи с поверхностью и др., поэтому толщину пулестойких стекол зачастую выбирают с двойным запасом. В то же время его масса также увеличивается вдвое.

PERLUCOR - материал с высокой химической чистотой и выдающимися механическими, химическими, физическими и оптическими свойствами

Пулестойкое стекло имеет свои известные недостатки: оно не защищает от многочисленных попаданий и имеет слишком большой вес. Исследователи считают, что будущее в этом направлении принадлежит так называемому «прозрачному алюминию». Этот материал представляет собой специальный зеркально отполированный сплав, который вдвое легче и в четыре раза прочнее закаленного стекла. В его основе - оксинитрид алюминия - соединение алюминия, кислорода и азота, которое представляет собой прозрачную керамическую твердую массу. На рынке он известен под торговой маркой ALON. Производят его путем спекания изначально совершенно непрозрачной порошкообразной смеси. После того как смесь расплавится (температура плавления оксинитрида алюминия - 2140°C), ее резко охлаждают. Полученная твердая кристаллическая структура имеет такую же устойчивость к царапинам, как сапфир, то есть она практически не подвержена царапинам. Дополнительная полировка не только делает ее более прозрачной, но и укрепляет поверхностный слой.

Современные пулестойкие стекла изготавливаются трехслойными: снаружи расположена панель из оксинитрида алюминия, затем идет закаленное стекло, а завершается все слоем прозрачного пластика. Такой «сэндвич» не только прекрасно выдерживает попадания бронебойных пуль из ручного стрелкового оружия, но и способен противостоять более серьезным испытаниям, таким как огонь из пулемета калибра 12,7 мм.

Традиционно используемое в бронетехнике пулестойкое стекло царапает даже песок во время песчаных бурь, не говоря уже о воздействии на него осколков самодельных взрывных устройств и пуль, выпущенных из АК-47. Прозрачная «алюминиевая броня» гораздо устойчивее к подобному «выветриванию». Фактор, сдерживающий применение такого замечательного материала - его высокая стоимость: примерно в шесть раз выше, чем у­ закаленного стекла. Технология производства «прозрачного алюминия» разработана компанией Raytheon и сейчас предлагается под названием Surmet. При высокой стоимости этот материал все-таки дешевле сапфира, который применяется там, где нужна особенно высокая прочность (полупроводниковые приборы) или устойчивость к царапинам (стекла наручных часов). Поскольку для выпуска прозрачной брони привлекаются все большие производственные мощности, а оборудование позволяет выпускать листы все большей площади, ее цена в итоге может существенно снизиться. К тому же технологии производства все время совершенствуются. Ведь свойства такого «стекла», не пасующего перед обстрелом из пулемета БТР, слишком привлекательны. А если вспомнить, насколько «алюминиевая броня» снижает вес бронемашин, сомнений не остается: за этой технологией - будущее. Для примера: при третьем уровне защиты по стандарту STANAG 4569 типичное остекление площадью 3 кв. м будет весить около 600 кг. Такой излишек сильно влияет на ходовые качества бронемашины и, в итоге, на ее живучесть на поле боя.

Есть и другие компании, занимающиеся разработками в области прозрачной брони. CeramTec-ETEC предлагает PERLUCOR - стеклокерамику с высокой химической чистотой и выдающимися механическими, химическими, физическими и оптическими свойствами. Прозрачность материала PERLUCOR (свыше 92%) позволяет использовать его везде, где находит применение закаленное стекло, при этом он в три-четыре раза тверже стекла, а также выдерживает экстремально высокие (до 1600°C) температуры, воздействие концентрированных кислот и щелочей.

Прозрачная керамическая броня IBD NANOTech отличается меньшим весом, чем закаленное стекло той же прочности, - 56 кг/кв. м против 200

Компания IBD Deisenroth Engineering разработала прозрачную керамическую броню, сопоставимую по свойствам с непрозрачными образцами. Новый материал легче бронестекла примерно на 70% и может, по заявлениям IBD, выдерживать множественные попадания пуль в одни и те же области. Разработка является побочным продуктом процесса создания линейки бронекерамики IBD NANOTech. В процессе разработки компания создала технологии, позволяющие склеивать «мозаику» большой площади из мелких бронеэлементов (технология Mosaic Transparent Armour), а также ламинировать склейки укрепляющими подложками из фирменных нановолокон Natural NANO-Fibre. Такой подход дает возможность выпускать прочные прозрачные бронепанели, которые значительно легче традиционных из закаленного стекла.

Израильская компания Oran Safety Glass нашла свой путь в технологиях изготовления прозрачных бронелистов. Традиционно на внутренней, «безопасной» стороне стеклянной бронепанели расположен армирующий слой пластика, предохраняющий от разлетающихся осколков стекла внутрь бронемашины при попадании в стекло пуль и снарядов. Такой слой может постепенно покрываться царапинами при неаккуратных протирках, теряя прозрачность, а также имеет свойство отслаиваться. Запатентованная технология ADI укрепления слоев брони не требует такого армирования при соблюдении всех норм безопасности. Другая инновационная технология от OSG - ROCKSTRIKE. Хотя современная многослойная прозрачная броня защищена от ударов бронебойных пуль и снарядов, она подвержена растрескиванию и царапанью от попадания осколков и камней, а также постепенному расслоению бронелиста, - в итоге дорогостоящую бронепанель придется заменить. Технология ROCKSTRIKE является альтернативой армированию металлической сеткой и предохраняет стекло от повреждений твердыми предметами, летящими со скоростью до 150 м/с.

Защита пехотинцев

Современный бронежилет комбинирует специальные защитные ткани и твердые броневставки для дополнительной защиты. Такая комбинация может защитить даже от винтовочных 7,62-мм пуль, однако современные ткани уже способны самостоятельно остановить пистолетную пулю калибра 9 мм. Основной задачей баллистической защиты является поглощение и рассеяние кинетической энергии удара пули. Поэтому защита делается многослойной: при попадании пули ее энергия тратится на растяжение длинных прочных композитных волокон по всей площади бронежилета в нескольких слоях, изгиб композитных пластин, и в итоге скорость пули падает с сотен метров в секунду до нуля. Чтобы замедлить более тяжелую и острую винтовочную пулю, летящую со скоростью порядка 1000 м/с, наряду с волокнами требуются вставки из твердых металлических или керамических пластин. Защитные пластины не только рассеи­вают и поглощают энергию пули, но и притупляют ее наконечник.

Проблемой для применения композитных материалов в качестве защиты может стать чувствительность к температуре, повышенной влажности и соленому поту (некоторых из них). По мнению экспертов, это может вызвать старение и разрушение волокон. Поэтому в конструкции таких бронежилетов необходимо предусмотреть защиту от влаги и хорошую вентиляцию.

Важные работы ведутся и в области эргономичности бронежилетов. Да, нательная броня защищает от пуль и осколков, но может быть тяжелой, громоздкой, стеснять движения и замедлить передвижение пехотинца настолько, что его беспомощность на поле боя может стать едва ли не большей опасностью. Но в 2012 году в вооруженных силах США, где, согласно статистике, каждый седьмой военнослужащий - женского пола, начались испытания бронежилетов, разработанных специально для женщин. До этого военнослужащие-женщины носили мужскую «броню». Новинка отличается уменьшенной длиной, что предотвращает натирание бедер при беге, а также регулируется в области груди.

Бронежилеты, использующие вставки из керамической композитной брони от Ceradyne, экспонируются на мероприятии Special Operations Forces Industry Conference 2012

Решение другого недостатка - значительного веса бронежилета - может произойти с началом применения т. н. неньютоновских жидкостей в качестве «жидкой брони». Неньютоновская жидкость- такая, вязкость которой зависит от градиента скорости ее течения. В настоящий момент большинство бронежилетов, как писалось выше, использует комбинацию мягких защитных материалов и твердых броневставок. Последние и создают основной вес. Если заменить их на контейнеры с неньютоновской жидкостью, это и облегчило бы конструкцию, и сделало бы ее более гибкой. В разное время разработкой защиты на базе такой жидкости вели разные компании. Британское отделение BAE Systems даже представило работающий образец: пакеты со специальным гелем Shear Thickening Liquid, или пулестойким кремом, обладали примерно такими же показателями защиты, что 30-слойный кевларовый бронежилет. Очевидны и недостатки: такой гель после попадания пули просто вытечет через пулевое отверстие. Однако разработки в этой области продолжаются. Возможно использование технологии там, где требуется защита от удара, а не пуль: к примеру, сингапурская компания Softshell предлагает спортивную экипировку ID Flex, спасающую от травм и созданную на основе неньютоновской жидкости. Вполне реально применять такие технологии для внутренних амортизаторов шлемов или элементов пехотной брони - это может уменьшить вес защитного снаряжения.

Для создания легких бронежилетов компания Ceradyne предлагает броневставки, изготовленные из карбидов бора и кремния, соединенных горячим прессованием, в которые впрессованы волокна композитного материала, ориентированные специальным образом. Такой материал выдерживает множественные попадания, при этом твердые керамические соединения разрушают пулю, а композиты рассеивают и гасят ее кинетическую энергию, обеспечивая структурную целостность бронеэлемента.

Существует природный аналог волоконных материалов, который может быть применим для создания чрезвычайно легкой, упругой и прочной брони, - паутина. К примеру, волокна паутины крупного мадагаскарского паука Дарвина (Caerostris darwini) обладают ударной вязкостью, до 10 раз превосходящей аналогичный показатель кевларовых нитей. Создать искусственное волокно, схожее по свойствам с такой паутиной, позволила бы расшифровка генома паучьего шелка и создание специального органического соединения для изготовления сверхпрочных нитей. Остается надеяться, что биотехнологии, активно развивающиеся последние годы, предоставят когда-нибудь такую возможность.

Броня для наземной техники

Продолжает повышаться и защищенность бронетехники. Одним из распространенных и проверенных способов защиты от снарядов противотанковых гранатометов является применение противокумулятивного экрана. Американская компания АmSafe Bridport предлагает свой вариант - гибкие и легкие сетки Tarian, выполняющие те же функции. Помимо малого веса и простоты установки такое решение имеет еще одно преимущество: в случае повреждения сетка легко заменяется силами экипажа, не требуя применения сварки и слесарных работ в случае выхода из строя традиционных металлических решеток. Компания заключила контракт на поставку Минобороны Соединенного Королевства нескольких сотен таких систем в части, находящиеся сейчас в Афганистане. Аналогичным образом работает комплект Tarian QuickShield, предназначенный для оперативного ремонта и заделывания брешей в традиционных стальных решетчатых экранах танков и БТР. QuickShield поставляется в вакуумной упаковке, минимально занимая обитаемый объем бронетехники, и также проходит сейчас обкатку в «горячих точках».

Противокумулятивные экраны TARIAN компании АmSafe Bridport могут быть легко установлены и отремонтированы

Уже упоминавшаяся выше компания Ceradyne предлагает модульные комплекты бронирования DEFENDER и RAMTECH2 для тактических колесных автомобилей, а также грузовиков. Для легких бронеавтомобилей используется композитная броня, максимально защищая экипаж при жестких ограничениях по размеру и весу бронепластин. Ceradyne работает в тесном контакте с производителями бронетехники, давая ее конструкторам возможность в полной мере пользоваться своими разработками. Примером такой глубокой интеграции может служить бронетранспортер BULL, совместная разработка Ceradyne, Ideal Innovations и Oshkosh в рамках тендера MRAP II, объявленного командованием Корпуса морской пехоты США в 2007 г. Одним из его условий было обеспечение защиты экипажа бронемашины от направленных взрывов, случаи применения которых участились в то время в Ираке.

Германская компания IBD Deisenroth Engineering, специализирующаяся на разработке и изготовлении средств защиты объектов военной техники, разработала концепцию Evolution Survivability («Эволюция живучести») для средних бронемашин и основных боевых танков. Комплексная концепция использует последние разработки в области наноматериалов, используемые в линейке апгрейдов защиты IBD PROTech и уже проходящие испытания. На примере модернизации систем защиты ОБТ Leopard 2 это противоминное усиление днища танка, боковые защитные панели для противодействия самодельным взрывным устройствам и придорожным минам, защита крыши башни от боеприпасов воздушного подрыва, системы активной защиты, поражающие управляемые противотанковые ракеты на подлете и др.

Бронетранспортер BULL - пример глубокой интеграции защитных технологий Ceradyne

Концерн Rheinmetall, один из крупнейших производителей оружия и бронемашин, предлагает собственные комплекты апгрейда баллистической защиты различных транспортных средств серии VERHA - Versatile Rheinmetall Armour, «Универсальная броня Rheinmetall». Диапазон ее применения чрезвычайно широк: от броневставок в одежду до защиты военных кораблей. Используются как новейшие керамические сплавы, так и арамидные волокна, высокомолекулярный полиэтилен и др.

Использование неметаллических комбинированных материалов в бронировании боевых машин ни для кого не является секретом уже много десятилетий. Подобные материалы в дополнение к основной стальной броне начали широко применять с появлением нового поколения послевоенных танков в 1960-70-х годах. Например, советский танк Т-64 имел лобовую броню корпуса с промежуточным слоем из броневого стеклотекстолита (СТБ), а в лобовых деталях башни использовался наполнитель из керамических стержней. Такое решение значительно повышало стойкость бронеобъекта к воздействию кумулятивных и бронебойных подкалиберных снарядов.

Современные танки оснащены комбинированным бронированием, призванным значительно снижать воздействие поражающих факторов новых противотанковых средств. В частности, стеклотекстолитовый и керамический наполнители используются в комбинированном бронировании отечественных танков Т-72, Т-80 и Т-90, аналогичный материал из керамики применен для защиты британского основного танка «Челленджер» (броня Chobham) и французского основного танка «Леклерк». Композитные пластики используются в качестве подбоя в обитаемых отделениях танков и бронемашин, исключая поражение экипажа вторичными осколками. В последнее время появились бронеавтомобили, корпус которых полностью состоит из композитов на основе стеклопластика и керамики.

Отечественный опыт

Основной причиной использования в бронировании неметаллических материалов является их относительно малая масса при повышенном уровне прочности, а также стойкость к коррозии. Так, керамика сочетает свойства малой плотности и высокой прочности, но при этом она достаточно хрупкая. А вот полимеры обладают как высокой прочностью, так и вязкостью, удобны для формообразования, недоступного для броневой стали. Особенно стоит отметить стеклопластики, на основе которых специалисты разных стран давно пытаются создать альтернативу металлической броне. Такие работы начались после Второй мировой войны в конце 1940-х годов. Тогда всерьёз рассматривалась возможность создания лёгких танков с пластиковой бронёй, так как она при меньшей массе теоретически давала возможность значительно увеличить баллистическую защиту и повысить противокумулятивную стойкость.

Стеклопластиковый корпус для такнка ПТ-76

В СССР опытные разработки противопульной и противоснарядной брони из пластических масс начались в 1957 году. Научно-исследовательские и опытно конструкторские работы велись большой группой организаций: ВНИИ-100, НИИ пластмасс, НИИ стекловолокна, НИИ-571, МФТИ. К 1960 году в филиале ВНИИ-100 была разработана конструкция бронекорпуса лёгкого танка ПТ-76 с использованием стеклопластика. По предварительным расчётам, предполагалось снизить массу корпуса бронеобъекта на 30% и даже больше, при сохранении снарядостойкости на уровне стальной брони такой же массы. При этом большая часть экономии массы достигалась за счёт силовых конструкционных деталей корпуса, то есть днища, крыши, рёбер жёсткости и т.п. Изготовленный макет корпуса, детали которого производились на заводе «Карболит» в Орехово-Зуево, прошёл испытания обстрелом, а также ходовые испытания путём буксировки.

Хотя предполагавшаяся снарядостойкость и подтвердилась, по другим параметрам новый материал преимуществ не давал — ожидаемого значительного снижения радиолокационной и тепловой заметности не произошло. Кроме того, по технологической сложности производства, возможности ремонта в полевых условиях, техническим рискам стеклопластиковая броня уступала материалам из алюминиевых сплавов, которые для легких бронированных машин посчитали более предпочтительными. Разработку бронеконструкций, полностью состоящих из стеклопластика, вскоре свернули, так как полным ходом началось создание комбинированной брони для нового среднего танка (впоследствии принятого на вооружение Т-64). Тем не менее, стеклопластик стали активно использовать в гражданском автомобилестроении для создания колёсных вездеходов повышенной проходимости марки ЗиЛ.

Так что в целом исследования в этой области продвигались успешно, ведь композитные материалы имели немало уникальных свойств. Одним из важных результатов этих работ стало появление комбинированной брони с керамическим лицевым слоем и подложкой из армированного пластика. Выяснилось, что такая защита обладает высокой стойкостью к воздействию бронебойных пуль, в то время как её масса в 2-3 раза меньше стальной брони аналогичной прочности. Такую комбинированную бронезащиту уже в 1960-х годах начали применять на боевых вертолётах для защиты экипажа и наиболее уязвимых агрегатов. Позднее аналогичную комбинированную защиту стали использовать в производстве бронированных кресел пилотов армейских вертолётов.

Результаты, достигнутые в Российской Федерации в области разработок неметаллических броневых материалов, показаны в материалах, опубликованных специалистами ОАО «НИИ Стали», крупнейшим в России разработчиком и производителем комплексных систем защиты, среди них — Валерий Григорян (президент, директор по науке ОАО «НИИ Стали», доктор технических наук, профессор, академик РАРАН), Иван Беспалов (начальник отдела, кандидат технических наук), Алексей Карпов (ведущий научный сотрудник ОАО «НИИ Стали», кандидат технических наук).

Испытания керамической бронепанели для усиления защиты БМД-4М

Специалисты «НИИ Стали» пишут, что за последние годы в организации были разработаны защитные структуры 6а класса с поверхностной плотностью 36-38 килограммов на квадратный метр на основе карбида бора производства ВНИИЭФа (Саров) на подложке из высокомолекулярного полиэтилена. ОНПП «Технология» при участии ОАО «НИИ стали» удалось создать защитные структуры 6а класса с поверхностной плотностью 39-40 килограммов на квадратный метр на основе карбида кремния (тоже на подложке из сверхвысокомолекулярного полиэтилена — СВМПЭ).

Эти структуры имеют неоспоримое преимущество по массе по сравнению с бронеструктурами на основе корунда (46-50 килограммов на квадратный метр) и стальными бронеэлементами, но обладают двумя недостатками: низкой живучестью и высокой стоимостью.

Можно добиться увеличения живучести органокерамических бронеэлементов до одного выстрела на один квадратный дециметр за счет выполнения их наборными из небольших плиток. Пока в бронепанель с подложкой из СВМПЭ площадью пять-семь квадратных дециметров можно гарантировать один-два выстрела, но не более. Не случайно зарубежные стандарты пулестойкости предполагают проведение испытаний бронебойной винтовочной пулей только одним выстрелом в защитную структуру. Достижение живучести до трех выстрелов в квадратный дециметр остается одной из главных задач, которую стремятся решить ведущие российские разработчики.

Высокую живучесть можно получить путем применения дискретного керамического слоя, то есть слоя, состоящего из небольших цилиндриков. Такие бронепанели изготавливает, например, фирма TenCate Advanced Armor и другие компании. При прочих равных условиях они примерно на десять процентов тяжелее панелей из плоской керамики.

В качестве подложки под керамику применяются прессованные панели из высокомолекулярного полиэтилена (типа Dyneema или Spectra) как наиболее легкого энергоемкого материала. Однако он изготавливается только за рубежом. Следовало бы и в России наладить собственное производство волокон, а не только заниматься прессованием панелей из импортного сырья. Возможно применение и композитных материалов на основе отечественных арамидных тканей, но масса и стоимость их в значительной степени превышают аналогичные показатели полиэтиленовых панелей.

Дальнейшее улучшение характеристик композитной брони на основе керамических бронеэлементов применительно к объектам БТВТ проводится по следующим основным направлениям.

Повышение качества бронекерамики. Последние два-три года НИИ Стали тесно сотрудничает с производителями бронекерамики в России — ОАО «НЭВЗ-Союз», ЗАО «Алокс», ООО «Вириал» в плане отработки и улучшения качества бронекерамики. Совместными усилиями удалось значительно улучшить ее качество и практически довести до уровня западных образцов.

Отработка рациональных конструктивных решений. Набор керамических плиток обладает особыми зонами вблизи их стыков, которые имеют пониженные баллистические характеристики. С целью выравнивания свойств панели разработана конструкция «профилированной» бронеплитки. Данные панели установлены на автомобиль «Каратель» и успешно прошли предварительные испытания. Кроме того, отработаны структуры на основе корунда с подложкой из СВМПЭ и арамидов с весом 45 килограмм-сил на квадратный метр для панели 6а класса. Однако применение таких панелей в объектах AT и БТВТ ограничено в связи с наличием дополнительных требований (например, стойкость при боковом подрыве взрывного устройства).

Испытанная обстрелом кабина, защищенная комбинированной броней с керамическими плитками

Для бронетехники типа БМП и БТР характерно повышенное огневое воздействие, так что предельная плотность поражений, которую может обеспечить керамическая панель, собранная по принципу «сплошного бронирования», может быть недостаточной. Решение данной проблемы возможно только при использовании дискретных керамических сборок из шестигранных либо цилиндрических элементов, соразмерных средству поражения. Дискретная компоновка обеспечивает максимальную живучесть композитной бронепанели, предельная плотность поражения которой приближается к аналогичному параметру металлических бронеконструкций.

Однако весовые характеристики дискретных керамических бронекомпозиций с основой в виде алюминиевого или стального броневого листа на пять-десять процентов превышают аналогичные параметры керамических панелей сплошной компоновки. Преимуществом панелей из дискретной керамики является также отсутствие необходимости ее приклейки к подложке. Данные бронепанели установлены и испытаны на опытных образцах БРДМ-3 и БМД-4. В настоящее время такие панели применяются в рамках ОКР «Тайфун», «Бумеранг».

Зарубежный опыт

В 1965 году специалисты американской компании DuPont создали материал, получивший название «Кевлар». Он представлял собой арамидное синтетическое волокно, которое, по утверждению разработчиков, в пять раз прочнее стали при той же массе, но при этом обладающее гибкостью обычного волокна. «Кевлар» стал широко применяться как броневой материал в авиации и при создании средств индивидуальной защиты (бронежилеты, каски и т.п.). Помимо этого, «Кевлар» стали внедрять в систему защиты танков и других боевых бронированных машин в качестве подбоя для защиты от вторичного поражения экипажа осколками брони. Позднее аналогичный материал был создан и в СССР, правда, в бронетехнике он не применялся.

Американская опытная ББМ CAV с корпусом из стеклопластика

Тем временем появлялись более совершенные кумулятивные и кинетические средства поражения, а с ними росли требования к бронезащите техники, что увеличивало её вес. Снижение массы боевой техники без ущерба для защиты было практически невозможно. Но в 1980-х годах развитие технологий и новейшие разработки в области химической промышленности позволили вернуться к идее стеклопластиковой брони. Так, американская компания FMC, занимающаяся производством боевых машин, создала опытный образец башни для боевой машины пехоты M2 Bradley, защита которой представляла собой единую деталь из армированного стекловолокном композита (за исключением лобовой части). В 1989 году начались испытания БМП Bradley с бронекорпусом, в состав которого были включены две верхних детали и днище, состоящие из многослойных композитных плит, а облегчённая рама шасси была выполнена из алюминия. По результатам испытаний было выяснено, что по уровню баллистической защиты данная машина соответствует штатной БМП М2А1 при снижении массы корпуса на 27%.

С 1994 года в США в рамках программы Advanced Technology Demonstrator (ATD) создавался опытный образец боевой бронированной машины, получившей название CAV (Composite Armored Vehicle). Её корпус должен был полностью состоять из комбинированной брони на основе керамики и стеклопластика с использованием новейших технологий, за счет чего планировалось снизить общую массу на 33% при уровне защищённости, эквивалентном броневой стали, и, соответственно, повысить подвижность. Основное предназначение машины CAV, разработку которой поручили компании United Defence, была наглядная демонстрация возможности использования композиционных материалов при изготовлении бронекорпусов перспективных БМП, БРМ и других боевых машин.

В 1998 году был продемонстрирован опытный образец гусеничной машины CAV массой 19,6 т. Корпус был изготовлен из двух слоёв композиционных материалов: наружный из керамики на основе оксида алюминия, внутренний — из стеклопластика, армированного высокопрочным стекловолокном. В дополнение внутренняя поверхность корпуса имела противоосколочный подбой. Стеклопластиковое днище в целях повышения защиты от взрыва мин имело структуру с сотовым основанием. Ходовая часть машины закрывалась бортовыми экранами из двухслойного композита. Для размещения экипажа в носовой части предусматривалось изолированное боевое отделение, выполненное сварным способом из титановых листов и имеющее дополнительное бронирование из керамики (лоб) и стеклопластика (крыша) и противоосколочный подбой. Машина оснащалась дизельным двигателем мощностью 550 л.с. и гидромеханической трансмиссией, ее скорость достигала 64 км/ч, запас хода составлял 480 км. В качестве основного вооружения на корпусе была установлена поднимающаяся платформа кругового вращения с 25-мм автоматической пушкой М242 Bushmaster.

Испытания опытного образца CAV включали исследования возможностей корпуса противостоять ударным нагрузкам (планировалось даже установить 105-мм танковую пушку и провести серию стрельб) и ходовые испытания с общим пробегом в несколько тысяч км. Всего до 2002 года программой предусматривалось израсходовать до 12 млн. долларов. Но работы так и не вышли из опытной стадии, хотя и наглядно продемонстрировали возможность применения композитов взамен классического бронирования. Поэтому разработки в этом направлении были продолжены в области совершенствования технологий создания сверхпрочных пластиков.

Германия также не осталась в стороне от общей тенденции и с конца 1980-х гг. вела активные исследования в области неметаллических бронематериалов. В 1994 году в этой стране была принята на снабжение противопульная и противоснарядная композитная броня Mexas, разработанная компанией IBD Deisenroth Engineering на основе керамики. Она имеет модульную конструкцию и используется в качестве дополнительной навесной защиты для боевых бронированных машин, монтируется поверх основной брони. По заявлениям представителей фирмы, композитная броня Mexas эффективно защищает от бронебойных боеприпасов калибром до 14,5 мм. Впоследствии броневые модули Mexas стали широко использоваться для повышения защищенности основных танков и других боевых машин разных стран, в том числе танка «Леопард-2», боевых машин пехоты ASCOD и CV9035, бронетранспортёров Stryker, Piranha-IV, бронеавтомобилей «Динго» и «Феннек», а также самоходной артиллерийской установки PzH 2000.

Одновременно с 1993 года в Великобритании шли работы по созданию прототипа машины ACAVP (Advanced Composite Armoured Vehicle Platform) с корпусом, полностью сделанным из композита на основе фибергласса и армированного стекловолокном пластика. Под общим руководством агентства DERA (Defence Evaluation and Research Agency) министерства обороны, специалисты компаний Qinetiq, Vickers Defence Systems, Vosper Thornycroft, Short Brothers и другие подрядчики в рамках единой опытно-конструкторской работы создавали композитный корпус типа «монокок». Целью разработок было создание прототипа гусеничной боевой бронированной машины с защитой, аналогичной металлической броне, но со значительно сниженной массой. В первую очередь это диктовалось необходимостью иметь полноценную боевую технику для сил быстрого реагирования, которая могла бы транспортироваться самым массовым военно-транспортным самолётом C-130 Hercules. В дополнение к этому новая технология позволяла снизить шумность машины, её тепловую и радиолокационную заметность, продлить срок службы за счет высокой стойкости к коррозии и в перспективе снизить стоимость производства. Для ускорения работ использовались узлы и агрегаты серийной британской БМП Warrior.

Британская опытная ББМ ACAVP с корпусом из стеклопластика

К 1999 году компания Vickers Defence Systems, осуществлявшая проектные работы и общую интеграцию всех подсистем опытного образца, представила прототип ACAVP на испытания. Масса машины составила около 24 тонн, двигатель мощностью 550 л.с., совмещённый с гидромеханической трансмиссией и усовершенствованной системой охлаждения, позволяет развивать скорость до 70 км/ч по шоссе и 40 км/ч по пересечённой местности. В качестве вооружения на машине установлена 30-мм автоматическая пушка, спаренная с 7,62-мм пулёмётом. При этом была использована стандартная башня от серийной БРМ Fox с бронированием из металла.

В 2001 году испытания ACAVP успешно завершились и, по словам разработчика, продемонстрировали впечатляющие показатели защищённости и подвижности (в прессе было амбициозно заявлено, что англичане якобы «впервые в мире» создали композитную бронированную машину). Композитный корпус обеспечивает гарантированную защиту от бронебойных пуль калибра до 14,5 мм в боковую проекцию и от 30-мм снарядов в лобовую, а сам материал исключает вторичное поражение экипажа осколками при пробитии брони. Предусмотрено также дополнительное модульное бронирование для усиления защиты, которое крепится поверх основной брони и при транспортировке машины по воздуху может быстро демонтироваться. В общей сложности на испытаниях машина прошла 1800 км и при этом не было зафиксировано никаких серьёзных поломок, а корпус успешно выдержал все ударные и динамические нагрузки. Кроме того, сообщалось, что масса машины 24 тонны — это не окончательный итог, этот показатель можно снизить, установив более компактный силовой блок и гидропневматическую подвеску, а применение облегчённых гусеничных траков из резины может серьёзно снизить уровень шума.

Несмотря на положительные результаты, прототип ACAVP оказался невостребованным, хотя руководство DERA и планировало продолжить исследования до 2005 года, а впоследствии создать перспективную БРМ с композитной бронёй и экипажем из двух человек. В конечном счёте программа была свёрнута, а дальнейшее проектирование перспективной разведывательной машины уже велось по проекту TRACER с использованием проверенных алюминиевых сплавов и стали.

Тем не менее, работы по исследованию неметаллических броневых материалов для техники и индивидуальной защиты были продолжены. В некоторых странах появились собственные аналоги материала «Кевлар», такие как «Тварон» датской компании Teijin Aramid. Он представляет собой очень прочное и лёгкое параарамидное волокно, которое предполагается использовать в бронировании боевой техники и, по заявлению производителя, может снизить общую массу конструкции на 30-60% по сравнению с традиционными аналогами. Еще один материал, получивший название «Дайнема», производства компании DSM Dyneema является высокопрочным сверхвысокомолекулярным полиэтиленовым (СВМПЭ) волокном. Как утверждает изготовитель, СВМПЭ является самым прочным материалом в мире — в 15 раз прочнее стали (!) и на 40% прочнее арамидного волокна такой же массы. Его планируется использовать для производства бронежилетов, касок и в качестве бронирования лёгких боевых машин.

Легкие бронемашины из пластика

Учитывая накопленный опыт, зарубежными специалистами был сделан вывод, что разработка перспективных танков и бронетранспортёров, полностью оснащённых бронёй из пластика, всё же является довольно спорным и рискованным делом. Но новые материалы оказались востребованными при разработке более лёгкой колёсной техники на базе серийных автомобилей. Так, с декабря 2008 г. по май 2009 г. в США на полигоне в Неваде был испытан легкий бронеавтомобиль с корпусом, полностью состоящим из композиционных материалов. Машина, получившая обозначение ACMV (All Composite Military Vehicle), разработанная компанией TPI Composites, успешно прошла ресурсные и ходовые испытания, проехав в общей сложности 8 тысяч километров по асфальтовым и грунтовым дорогам, а также по пересечённой местности. Были запланированы испытания обстрелом и подрывом. Базой опытного бронеавтомобиля послужил известный HMMWV — «Хаммер». При создании всех конструкций его корпуса (в т.ч. балки рамы) использовались только композиционные материалы. За счёт этого компании TPI Composites удалось значительно снизить массу ACMV и, соответственно, увеличить его грузоподъёмность. В дополнение планируется на порядок продлить срок службы машины ввиду ожидаемой большей долговечности композитов по сравнению с металлом.

Значительного прогресса в области использования композитов для легкой бронетехники достигли в Великобритании. В 2007 году на 3-й международной выставке оборонных систем и оборудования в Лондоне был продемонстрирован бронеавтомобиль Cav-Cat на базе среднетоннажного грузовика Iveco, оснащённый композитной бронёй CAMAC компании NP Aerospace. Помимо штатной брони была предусмотрена дополнительная защита бортов машины за счёт установки модульных бронепанелей и противокумулятивных решёток, также состоящих из композита. Комплексный подход в защите CavCat позволил значительно снизить воздействие на экипаж и десант взрывов мин, осколков и лёгкого пехотного противотанкового оружия.

Американский опытный бронеавтомобиль ACMV с корпусом из стеклопластика

Британская бронированая машина CfvCat с дополнительными противокомулятивными экранами

Стоит отметить, что ранее компания NP Aerospace уже демонстрировала броню типа САМАС на лёгком бронеавтомобиле Landrover Snatch в составе бронекомплекта Cav100. Теперь же подобные комплекты Cav200 и Cav300 предлагаются для средних и тяжёлых колёсных машин. Изначально новый бронематериал создавался как альтернативная металлической композитная пуленепробиваемая броня с высоким классом защиты и общей прочностью конструкции при сравнительно низком весе. В его основу был положен прессованный многослойный композит, позволяющий формировать прочную поверхность и создавать корпус с минимумом стыков. По утверждению производителя, бронематериал CAMAC обеспечивает создание модульной конструкции типа «монокок» с оптимальной баллистической защитой и способностью противостоять сильным структурным нагрузкам.

Но компания NP Aerospace пошла дальше и в настоящее время предлагает оснащать лёгкие боевые машины новой динамической и баллистической композитной защитой собственного производства, расширив свой вариант комплекса защиты путём создания навесных элементов EFPA и ACBA. Первый представляет собой начинённые взрывчатым веществом пластиковые блоки, устанавливаемые поверх основной брони, а второй — литые блоки композитной брони, также дополнительно устанавливаемые на корпус.

Таким образом, легкие колёсные боевые бронированные машины с композитной бронезащитой, разрабатываемые для армии, уже не выглядели чем-то из ряда вон выходящим. Символической вехой стала победа промышленной группы Force Protection Europe Ltd в сентябре 2010 года в тендере на поставку в вооружённые силы Великобритании лёгкой бронированной патрульной машины LPPV (Light Protected Patrol Vehicle), получившей название Ocelot. Британское министерство обороны приняло решение заменить устаревшие армейские автомобили Land Rover Snatch как не оправдавшие себя в современных боевых условиях на территории Афганистана и Ирака, на перспективную машину с бронированием из неметаллических материалов. В качестве партнёров Force Protection Europe, имеющей большой опыт в производстве высокозащищенных автомобилей типа MRAP, была выбрана автостроительная компания Ricardo plc и «КинетиК», занимающаяся бронированием.

Разработка Ocelot велась с конца 2008 года. Проектировщики бронеавтомобиля решили создать принципиально новую машину на основе оригинального конструкторского решения в виде универсальной модульной платформы, в отличие от других образцов, которые базируются на серийных коммерческих шасси. Помимо V-образной формы днища корпуса, повышающей защиту от мин за счёт рассеивания энергии взрыва, была разработана специальная подвесная бронированная коробчатая рама под названием «скейтборд», внутри которой были размещены карданный вал, коробка передач и дифференциалы. Новое техническое решение позволило перераспределить вес машины таким образом, чтобы центр тяжести находился максимально близко к земле. Подвеска колёс — торсионная с большим вертикальным ходом, приводы на все четыре колеса — раздельные, узлы передней и задней осей, а также колёса — взаимозаменяемые. Навесная кабина, в которой располагается экипаж, крепится к «скейтборду» шарнирно, что позволяет откидывать кабину в сторону для доступа к трансмиссии. Внутри находятся сиденья для двух членов экипажа и четырёх человек десанта. Последние сидят лицом друг к другу, их места отгорожены перегородками-пилонами, дополнительно усиливающими конструкцию корпуса. Для доступа внутрь кабины имеются двери с левой стороны и в задней части, а также два люка в крыше. Предусмотрено дополнительное пространство для монтажа различного оборудования, в зависимости от целевого назначения машины. Для электропитания приборов установлена вспомогательная дизельная силовая установка Steyr.

Первый прототип машины Ocelot был изготовлен в 2009 году. Её масса составила 7,5 тонн, масса полезной нагрузки — 2 тонны, максимальная скорость движения по шоссе — 110 км/ч, запас хода — 600 км, радиус разворота — около 12 м. Преодолеваемые препятствия: -подъём до 45°, спуск до 40°, глубина брода до 0,8 м. Низкое расположение центра тяжести и широкая база между колёсами обеспечивает устойчивость к опрокидыванию. Проходимость повышена за счет использования увеличенных 20-дюймовых колёс. Большая часть подвесной кабины состоит из бронированных фигурных композитных бронепанелей, армированных стекловолокном. Имеются крепления для дополнительного комплекта бронезащиты. В конструкции предусмотрены обрезиненные участки для монтажа агрегатов, что позволяет снизить уровень шума, вибрации и повысить прочность изоляции по сравнению с обычным шасси. По заявлению разработчиков, базовая конструкция обеспечивает защиту экипажа от взрывов и огнестрельного оружия выше уровня стандарта STANAG IIB. Также утверждается, что полная замена двигателя и коробки передач может быть выполнена в полевых условиях в течение одного часа с помощью только штатных инструментов.

Первые поставки бронеавтомобилей Ocelot начались в конце 2011 года, а к исходу 2012 года в вооружённые силы Великобритании поступило около 200 таких машин. Компания Force Protection Europe в дополнение к базовой патрульной модели LPPV разработала также варианты с модулем вооружения WMIK (Weapon Mounted Installation Kit) с экипажем из четырёх человек и грузовой вариант с кабиной на 2 человека. В настоящее время она принимает участие в тендере министерства обороны Австралии на поставку бронированных машин.

Итак, создание новых неметаллических броневых материалов в последние годы идёт полным ходом. Возможно, не за горами то время, когда принятые на вооружение бронированные машины, не имеющие в своём корпусе ни одной металлической детали, станут обыденным делом. Особенную актуальность лёгкая, но прочная бронезащита приобретает сейчас, когда в разных уголках планеты вспыхивают вооружённые конфликты низкой интенсивности, проводятся многочисленные антитеррористические и миротворческие операции.

Вам могут быть интересны следующие материалы

Отношения

Интерьер

Дети

Красота

Фигура

Здоровье

© 2020 Женские секреты. Отношения, красота, дети, мода