Уровень броневой защиты бронированных боевых машин (ББМ) значительно отличается. ОБТ обычно проектируется так, чтобы выдержать попадание снарядов других танков и противотанковых ракет, в то время как легкие разведывательные автомобили зачастую бронируются «просто на всякий случай». Броня большей толщины и соответственно более тяжелая обеспечивает лучшую защиту, но при этом машина становится менее подвижной (при данной мощности двигателя), ограничивается ее авиатранспортабельность, повышается стоимость, потребляется больше топлива и к тому же сужается диапазон местностей, где такая машина может проехать.
Тенденция замены стали композиционной броней усиливается, поскольку при данной массе композиционные материалы имеют большую прочность. Это позволяет уменьшить массу бронированной машины при сохранении того же уровня защиты, что дает стальная броня, или при сохранении массы машины повысить уровень ее защиты. На некоторых машинах броню дополняют комплексы активной защиты, позволяя, например, ББМ защитить себя от атакующих боеприпасов. Уровень защиты обычно также значительно варьируется даже на одной машине в зависимости от типа машины и вероятного направления атаки.
Например, ОБТ обычно будет иметь большую толщину брони в передней части корпуса и башни, более тонкую броню по бортам корпуса и броню наименьшей толщины на крыше и днище танка. Другие типы машин, например категории MRAP, в основном могут быть в бронированы от угроз типа СВУ и поэтому будут иметь тяжелую броню на наклонном днище корпуса.
В общем, боевые машины бронируются для выдерживания попадания осколков, пуль, ракет или снарядов, броня защищает личный состав от огня противника. Также могут бронироваться гражданские машины, например это автомобили, используемые журналистами, официальными лицами в районах конфликтов или с высоким уровнем преступности, а также президентские лимузины. Бронированные автомобили также используют компании по обеспечению безопасности при перевозке денег или ценностей с целью снижения риска ограбления или захвата груза.
От конструкции и назначения машины зависит количество возимого броневого материала, так как броня зачастую очень тяжелая, а излишнее ее количество снижает мобильность. Для того чтобы решить эту проблему в настоящее время исследуются некоторые новые материалы (наноматериалы) и их сочетания.
Материалы, используемые для защиты транспортных средств
Катаная гомогенная броня прочная, твердая и вязкая (не раскалывается при попадании твердого предмета на высокой скорости). Сталь с такими характеристиками изготавливается отливкой стальных заготовок, которые затем прокатываются в листы требуемой толщины. Прокат и ковка выправляют зернистую структуру стали, удаляют дефекты, которые могли бы уменьшить ее прочность.
Прокат также удлиняет зернистую структуру в стали, способствуя формированию длинных линий, что позволяет нагрузке распределяться по металлу, а не концентрироваться в одной зоне.
Если нужна минимальная масса, используется алюминий. Он, как правило, применяется в БТР и бронеавтомобилях.
Поскольку обедненный уран имеет высокую плотность, то он может также применяться в танковой броне; при этом закладывается он между двумя листами броневой стали. Например, некоторые танки M1A1HA и M1A2 ABRAMS позднего выпуска, изготовленные после 1998 года, имели усиление из обедненного урана в передней части корпуса и башни.
Точный механизм противодействия керамики кумулятивным снарядам был открыт в 80-х годах. Высокоскоростная съемка показала, что керамические материалы раскалываются при прохождении кумулятивного снаряда, высокоэнергетические осколки нарушают геометрию металлической струи, создаваемой кумулятивным зарядом, значительно уменьшая глубину проплавления. Высокая твердость керамических материалов работает как дезинтегратор, который нарушает и рассеивает кинетическую энергию снарядов.
Керамические материалы с высокими характеристиками для баллистической защиты
Керамика от компании CeramTec-ETEC используется везде, где необходимы защитные свойства и в этом случае чаще всего применяются ALOTEC (оксид алюминия) и SICADUR (карбид кремния). Например, за счет навесной брони современные бронированные машины защищены от прямого попадания, артиллерийских и минометных осколков и мин. Машины немецкого миротворческого контингента в Боснии, например, также оборудованы системой модульной керамической защиты за счет прикручиваемых к корпусу дополнительных броневых листов.
Системы композитной брони, базирующиеся на керамике, доказали свою эффективность в защите боевых машин легкой и средней категорий по массе, и в качестве дополнительного бронирования, и в качестве интегрированной внутренней защиты. Они защищают от прямого пушечного огня, минометных и артиллерийских осколков, а также от фугасных мин.
По данным CeramTec-ETEC, керамическая композитная броня на 30-50% легче, чем большая часть броневых материалов и с целью обеспечения надежной защиты совместима с высочайшими требованиями, установленными международными стандартами.
Компания CeramTec-ETEC уже более 20 лет создает и производит керамические панели для дополнительного бронирования, а также системы защиты внутреннего пространства. Ее технология керамической защиты квалифицирована для многих национальных и международных проектов по бронированию, например для машин FOX, ASV (M1117), M113, VAB, DINGO, FENNEK и всего парка LAV, защиты кабин для всех типов грузовиков, для защиты функциональных модулей, судов, автомобилей ВИП-персон и полиции и многих других.
Дополнительное бронирование
С целью повышения уровня защиты своих транспортных средств американская армия в августе 2003 года начала развертывание комплектов дополнительного бронирования, а через два года корпус морской пехоты тоже начал подобный процесс. Были реализованы три уровня дополнительного бронирования:
— Уровень I: полностью интегрированная защита, устанавливаемая при изготовлении или модернизации машины (включая пуленепробиваемые стекла);
— Уровень II: дополнительное бронирование (включая пуленепробиваемые стекла);
— Уровень III: защита, разработанная на местах (промежуточное решение, отсутствие пуленепробиваемых стекол).
В феврале 2006 года американская армия в Ираке приварила дополнительную броню на уже бронированные M1114 и пятитонные MTV. Корпус морской пехоты разработал свой собственный комплект Marine Armour Kit (MAК), состоящий из дополнительной брони, прикручиваемой болтами на отделение экипажа, пуленепробиваемых стекол, модернизации подвески и кондиционирования. Этот комплект устанавливался на MTVR, LVS и HMMWV.
Самодельная защита транспортных средств – это добавленная в полевых условиях броня, которая изначально не являлась частью конструкции или любого официального комплекта бронирования. Самодельная броня появилась на поле боя вместе с появлением самих бронированных машин. Были моменты, когда американский контингент в Ираке защищал свои джипы HUMVEE и другой войсковой транспорт с помощью подручных материалов и средств.
Композитная броня
Композитная броня – это тип брони транспортного средства, состоящей из слоев различных материалов, например пластик, керамика, металлы или воздушная прослойка. Большинство композиционных материалов легче, чем полностью металлические эквиваленты, но занимают больший объем при такой же величине сопротивления бронепробиванию.
Возможно создание композитной брони, которая будет прочнее, легче и менее объемной по сравнению с традиционной броней, но стоимость такой брони зачастую чрезмерно высока, что ограничивает ее использование для особо уязвимых частей машины. Ее основной целью является помощь в поражении кумулятивных противотанковых снарядов.
Во французских танках LECLERC, индийских ARJUN, итальянских ARIETE, японских Type 90, пакистанских AL-KHALID и китайских танках 96/98 и Type 99 используется модульная композиционная броня. Выбор модульной композитной броне облегчает модернизацию и замену брони.
В советских/российских T-80У и пакистанских AL-KHALID применяется композитная броня в тандеме с блоками ДЗ, что затрудняет пробивание ракетами и танковыми снарядами лобовой и части бортовой брони.
Композитная броня применяется уже в машинах меньшего размера, вплоть до джипов. Многие из этих систем применяются в качестве модернизации уже существующей брони, что делает затруднительным ее установку вокруг всей машины. Тем не менее, они часто на удивление эффективны; модернизация канадских машин M-113 керамической броней была выполнена в 90-х годах, после чего стало понятно, что она могла бы предложить больший уровень защиты по сравнению с такими БМП, как например, M2 BRADLEY.
Компания IBD Deisenroth Engineering преуспела в разработке нанокомпозиционных слоистых материалов со значительно повышенной твердостью, то есть эти материалы могут заменить конструктивные части машины и одновременно служить в качестве баллистической защиты высокого уровня. Вследствие превосходных характеристик этих материалов и низкой плотности композиционных решений общая масса защиты значительно снижается.
Материалы IBD NANOTech, например это нанокристаллические керамики, нанометрическая сталь и подбои NANOTech, формируют основу для композиционных материалов. Были разработаны специальные процессы приклеивания для производства нанокомпозитных конструкционных ламинатов (многослойных материалов) со значительно повышенной прочностью и баллистическими характеристиками.
Плотность этих ламинатов на 10% меньше, чем у стандартных ламинатов, а эластичные свойства вдвое выше. Это придает им необходимую прочность, позволяющую получить основу для композиционных деталей, которые затем могут интегрироваться в структуру машины и одновременно служить баллистической защитой от особо опасных угроз.
Наличие этих композиционных ламинатов создает существенный потенциал для экономии массы. Здесь существуют два подхода:
Прямой подход – это использовать их в качестве дополнительных бронированных деталей для защиты от мин и СВУ в колесных нишах, ограждениях, в качестве противоминных пластин и разделенных внутренних полов. При формировании объемных частей они могут заменить другие решения, которые необходимо собирать при помощи сварки или болтов.
Новый подход заключается в интеграции деталей из композиционного материала, например, люки на крыше, лючки двигателя, кормовые двери и рампы. Эти детали составляют значительную долю общей поверхности машины. Следовательно, в этом случае абсолютное снижение массы значительно. Для STANAG 4569 Уровень 4 эта экономия может составить для машины в конфигурации 8×8 до 1500 кг.
Волокна для брони машины
Современная бронезащита уже немыслима без тканых материалов. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) в вытянутом состоянии является кристаллическим полимером, который широко применяется в самых разных областях. Первоначально в 50-х годах прошлого века он применялся в объемной форме, например для протезирования в биомедицинских артропластических технологиях.
После открытия в конце 70-х годов, эти волокна были поставлены на коммерческую основу компанией DSM Dyneema, они получили торговое название DYNEEMA, и после этого появилась возможность создания тканых материалов с превосходными свойствами для производства парусов, канатов и длинноволоконных композитных материалов, которые с успехом применялись в системах баллистической и взрывной защиты.
DYNEEMA помогает защитить транспортное средство от придорожных бомб и СВУ. Превосходные характеристики этого материала от компании DSM способствовали его включению в обязательные требования к транспортным средствам, например БТР, HUMVEE и другим минозащищенным машинам.
Компания Rheinmetall выбрала ленту DYNEEMA BT10 для производства противоосколочных подбоев для крупной международной программы по боевой машине. GEKE Schutztechnik разработала на основе DYNEEMA HB26 решение по внешнему бронированию для защиты от комбинации современных угроз и исключения использования тяжелой керамики. Турецкая компания FNSS использует ленту DYNEEMA BT10 для противоосколочного подбоя в 257 машинах PARS.
Волокна производства компании Teijin Aramid обеспечивают огнестойкость и изоляционные свойства в сочетании с прочностью, небольшой массой и размерной устойчивостью. Благодаря своим энергопоглощающим свойствам и легкой массе параарамидные волокна TWARON всё в большей степени комбинируются со сталью и другими материалами с целью снижения массы при сохранении прежнего уровня защиты от снарядов и осколков (включая вторичные осколки).
TWARON позволяет защитить машины, но сохранить их небольшую массу и маневренность. По данным компании, применение TWARON в бронировании снижает массу по сравнению со сталью на 30%-60%. Баллистические решения TWARON предлагаются для нескольких уровней угроз, которые варьируются от прямого попадания пуль и снарядных осколков и до кумулятивных зарядов.
Материал DuPont KEVLAR был включен почти во все варианты машин категории MRAP. Он также защищает солдат в БМП BRADLEY уже как 20 лет. DuPont KEVLAR можно найти на многих машинах, например RG-31 и RG-33 MRAP, M-ATV, STRYKER, M113, BREACHER, PALADIN, C-5, C-17, C-30, HMMWV и многих других. Панели из волокон KEVLAR применяются на всех вариантах MRAP кроме одного. KEVLAR также применяется в противоосколочных подбоях машин MRAP.
В настоящее время KEVLAR предлагается в однонаправленных структурах. Эти структуры с превосходными свойствами квалифицированы для находящейся на рассмотрении военной спецификации по однонаправленным материалам.
Кроме уже существующих технологически зрелых материалов, углеродные нанотрубки являются идеальным кандидатом для будущих систем защиты благодаря своей уникальной комбинации чрезвычайно высокого модуля упругости и высокой пластической деформации. Углеродные нанотрубки (полые цилиндры углерода всего в один атом толщиной) могли бы предложить очень высокую прочность. Например, если их включить в полимерную матрицу плитки композитной брони, они с большой вероятностью деформируют, разрушат или расколют снаряд.
Благодаря сочетанию высокого модуля упругости и неразрушаемости они могли бы сохранять экстремальное количество энергии. Эти характеристики могли бы заставить пулю отскочить или изменить направление, что могло бы также обеспечить защиту от тупых травм и в то же время улучшить многоударные возможности.
Подобные волокна из нанотрубок также обладают характеристиками, которые позволяют плести из них ткань или включать в композиционные материалы. Включенные в существующие волокна, они могли бы улучшить их баллистические характеристики за счет повышения жесткости, прочности и ударной вязкости. Они могли бы, например, встраиваться в композиционные материалы на основе полимерной матрицы, в металлические или керамические детали с целью повышения их твердости, ударной вязкости и эрозионной стойкости.
/Alex Alexeev, topwar.ru/