Будущие военные сценарии, в которых будет учтен полученный афганский опыт, бросят вызов солдатам и их снаряжению в форме асимметричных и смешанных боевых действий. Как следствие, возникает растущая необходимость в более эффективной защите, которая должна при этом оставаться легкой.
Защита своих активов, в том числе и солдат, является одной из основных задач любой военной операции
В данной статье будут рассмотрены лишь некоторые из последних западных инноваций в области защиты солдат, транспортных средств, воздушных и морских судов.
Стекло
Перед тем как начать говорить о прозрачной броне, нужно знать больше о самом основном, базовом компоненте прозрачной брони, стекле. Понимание того, как формируется стекло, поможет понять то, как можно что-то увидеть через алюминиевый сплав.
Поскольку существует базовая формула изготовления стекла, также существует рецепт создания пулестойкого стекла. Сожмите вместе две толстых слоя стекла, а между ними слой поликарбоната (это называется ламинирование – изготовление слоистого материала). При попадании пули слои стекла и поликарбоната поглощают её энергию. Внешний слой (встречающий пулю) раскалывается и создает паутинобразные трещины, иллюстрирующие расширение энергии в стороны.
Однако, средний слой поликарбоната, как правило, выдерживает удар и не дает пуле пробить внутреннее стекло. Толщина пулестойкого стекла варьируется, но обычно изменяется от менее дюйма до нескольких дюймов. В случаях обстрела машины это пулестойкое стекло зачастую служит пассажирам в качестве прозрачной защиты.
Пулестойкое стекло обычно ошибочно называют «пуленепробиваемым стеклом». Но такого стекла в чистом виде в природе не существует, поскольку оно почти бесполезно против пули калибра 12,7 мм. В основном, сложно сказать какая толщина пулестойкого стекла остановит какой тип боеприпаса, поскольку очень много факторов имеют значение при ударе объекта по упрочненной поверхности: дистанция, скорость, тип оружия, тип боеприпаса и даже ветровая обстановка.
Имея подобную неопределенность, военные усиливают пулестойкой стекло еще одним таким же оконным блоком, фактически превращая окно толщиной 2 дюйма в окно толщиной 4 дюйма. Это конечно повышает уровень защиты машины, но одновременно увеличивает ее массу.
Бронебойные пули калибра 12,7 мм предназначены в том числе и для пробивания пулестойкого стекла. Эти пули зачастую имеют медную гильзу, в которую помещается пробивной наконечник, изготавливаемый из более твердого материала, например обедненного урана или карбида вольфрама (твердость как у алмаза). Внешняя оболочка раскалывается при встрече с броней, но пробивной наконечник в медной оболочке работает в соответствии с названием, он продолжает движение в броне и наносит серьезный ущерб в защищенном заброневом пространстве.
Прозрачная защита
Пуленепробиваемое стекло имеет некоторые существенные недостатки, конкретно, оно не останавливает все пули, а навешивание защитного, но тяжелого материала просто замедляет транспортное средство. Исследователи считают, что решением, которое могло бы противостоять пулям, является прозрачная алюминиевая броня. Прозрачная алюминиевая броня представляет собой тонкополированный керамический сплав, который легче и прочнее традиционного пуленепробиваемого стекла.
Прозрачная алюминиевая броня с коммерческим названием ALON изготавливается из оксинитридного алюминия – химического соединения алюминия, кислорода и азота. Прежде чем этот материал превратится в прочный прозрачный броневой лист, он начинает свой путь в виде порошка. Этот порошок, как и вся остальная керамика, формуется, подвергаясь спеканию при высокой температуре.
Под действием высокой температуры порошок становится жидким и затем быстро охлаждается до твердого состояния, при этом молекулы остаются свободно ориентированными, как если бы они все еще сохраняются в жидкой форме. Получившаяся жесткая кристаллическая структура молекул обеспечивает прочность и сопротивление царапанью, сравнимые с прочным сапфиром. Дополнительное полирование упрочняет алюминиевый сплав, а также делает его чрезвычайно прозрачным.
В настоящее время прозрачная алюминиевая защита точно так же состоит из трех слоев, как и пуленепробиваемое стекло (две панели стекла и между ними панель из поликарбоната). Внешний слой, в который непосредственно ударяют пули, изготавливается из спеченного оксинитридного алюминия, средний слой это стекло и внутренний слой это полимерная подложка.
Алюминиевая броня может не только отражать пули из малокалиберного вооружения и оставаться отчетливо прозрачной по сравнению с пуленепробиваемым стеклом, в которое попала пуля. Она также проходит гораздо более важное испытание – останавливает бронебойные пули калибра 12,7 мм и зенитное вооружение, в котором обычно используется пули калибра 7,62 мм. Это впечатляющий результат, особенно если учитывать, что по сравнению с традиционным бронированным стеклом масса и толщина у нее в два раза меньше.
Со временем обычный лист пулестойкого стекла изнашивается под воздействием носимых ветром частиц песка, не говоря уже о пулях стрелкового оружия или осколках придорожных мин. Еще одним преимуществом прозрачной алюминиевой брони является ее большая твердость. В сравнении с традиционным пулестойким стеклом она выдерживает пули калибра до 12,7 мм, меньше подвержена абразивному воздействию песка и царапины на нее нанести сложнее. Исследователи говорят о том, что прозрачная алюминиевая броня значительно опередила стекло, но при этом признают, что она дорога и из нее трудно изготовить листы больших размеров.
Компания Saint-Gobain Crystals одной из первых предложила решения по прозрачной броне SAFIRE в ответ на все возрастающие потребности в баллистической защите с уменьшенной массой и толщиной. Результаты испытаний новейших образцов показали более чем 50% снижение массы и толщины при сохранении тех же баллистических характеристик, что у традиционных решений из стекла
Прозрачная алюминиевая броня, разработанная компанией Raytheon и в настоящее время продвигаемая на рынке компанией Surmet, хотя и дороже пулестойкого стекла, но при этом дешевле сапфира, с которым имеет схожие характеристики, например, прочность и прозрачность. Сапфиры применяются в самых разных областях, например в производстве полупроводников, а благодаря своей прочности в устройствах считывания штриховых кодов.
По мере того как различным отраслям промышленности для своих нужд будет необходимо всё больше прозрачного алюминия, цена производства может упасть до той отметки, которая сделает возможным строительство мощностей для производства более крупных деталей.
Пока ведутся исследования по разработке материала потенциально способного спасти жизнь, бронебойные 12,7-мм пули будут «насмехаться» над стандартным пулестойким стеклом как на поле боя, так и вне его.
Пулестойкое стекло может поставляться с самыми разными уровнями защиты
Потребность в новой технологии прозрачной защиты становится очевидной при взгляде на вес нынешних решений. Например, для того, чтобы получить уровень защиты STANAG 4569 Level 3, бронированное стекло должно иметь поверхностную плотность около 200 кг/м2. При типичной общей площади оконных проемов грузовика 3 кв. метра масса такого стекла составит 600 кг. Поэтому несколько компаний разработали решения в этой области.
PERLUCOR от CeramTec-ETEC – это очень чистый материал с исключительными механическими, химическими, тепловыми и оптическими свойствами. Высокая степень прозрачности PERLUCOR (керамика имеет оптическую степень свыше 92% относительной прозрачности (более 80%)) позволяет применять этот керамический материал везде, где пулестойкое стекло приблизилось к своим предельным возможностям. PERLUCOR в три-четыре раза тверже и прочнее обычного стекла, что позволяет применять его в системах, работающих в условиях экстремального износа.
Кроме того, к уникальным свойствам PERLUCOR относится более высокая термическая стабильность (в три раза), что позволяет применять этот материал при температурах до 1600°C, а также чрезвычайно высокая химическая стабильность, что позволяет использовать его в агрессивных кислых и щелочных средах.
Компания IBD Deisenroth Engineering разработала прозрачную керамическую защиту, имеющую баллистические характеристики сравнимые с характеристиками непрозрачной керамической брони. По данным IBD, этот новый прозрачный материал легче бронированного стекла примерно на 70% и также как непрозрачная броня может иметь многоударные характеристики.
Прозрачная керамическая защита от IBD – это побочный продукт, полученный при разработке керамики NANOTech. Компания IBD преуспела в разработке специальных процессов склеивания, которые используются при сборке керамических плиток (Mosaic Transparent Armour – мозаичная прозрачная броня) и ламинировании этих сборок с прочными несущими слоями с целью формования больших панелей остекления.
Благодаря баллистическим характеристикам керамического материала возможно изготовление панелей из прозрачной брони со значительно сниженной массой. Подложка, изготовленная из ламинатов Natural NANO-Fibre, еще больше повышает и без того превосходные характеристики новой прозрачной защиты благодаря своей способности поглощать большое количество энергии.
Компания OSG (Oran Safety Glass) недавно разработала новую технологию ADI. Для того, чтобы не допустить пробивание машины осколками, как правило, к обратной стороне стекла приклеивается слой пластичного материала. Этот слой пластика вызывает расслоение и уменьшает срок службы стекла. Вдобавок, этот пластичный слой часто повреждается при повседневной эксплуатации и при неправильных способах чистки, что оставляет царапины на лобовом стекле и ухудшает видимость.
В то время как прозрачная броня на военных машинах обычно противостоит основным боеприпасам, вызывающим повреждения, например пулям и осколкам, стекло не выдерживает прямых попаданий летящих высокоскоростных объектов. Хотя эти объекты не производят большого ущерба, они часто становятся причиной раскола внутренних слоев стекла, что влечет за собой дорогостоящие ремонты. Этот полностью протестированный и проверенный продукт является патентованным пулестойким стеклом, обеспечивающим защиту от камней и других прилетающих предметов. ROCKSTRIKE от OSG представляет собой усовершенствованную альтернативу традиционным металлическим сеткам, часто устанавливаемым на бронированное и небронированное стекло для защиты от повреждений камнями.
Новая технология ADI от компании OSG обеспечивает безосколочную среду внутри машины, при этом она позволяет значительно увеличить ожидаемый срок службы прозрачной брони и как результат продлить гарантию на окна из этого стекла.
Прозрачные материалы компании OSG постоянно испытываются в реальных жизненных ситуациях: отражение физических и баллистических атак, спасение жизней и защита собственности. Все бронированные прозрачные материалы были созданы в соответствии основным международным стандартам
Небольшой справочник по волоконным материалам
Волокно – это нить, используемая в качестве компонента композиционных материалов. Самые прочные конструкционные материалы изготовлены из волокон, например углеродное волокно или сверхвысокомолекулярный полиэтилен Ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMWPE).
Двумя самыми важными показателями для волокон с высокими характеристиками является их прочность и то, насколько они могут вытянуться перед разрывом (прочность на разрыв). За прошедшие несколько десятилетий были изобретены различные химические вещества, которые постоянно совершенствовались с целью получения оптимальных свойств. Современные волокна с высокими эксплуатационными показателями KEVLAR, TWARON, DYNEEMA и SPECTRA, получившие наибольшее распространение, базируются на химических связях параарамида и высокопрочного полиэтилена.
Арамидные волокна – класс синтетических волокон прочных и устойчивых к нагреванию. Искусственное слово арамид – производное от словосочетания «ароматический полиамид». Волокна, в которых цепочки молекул сильно ориентированы вдоль оси волокон так, что может быть использована прочность химических связей.
Кроме метаарамидных волокон наподобие NOMEX, остальные вариации волокон относятся к линейке арамидных. Они в основном относятся к типу сополиамидов лучше известных под торговой маркой technora, разработанной компанией Teijin. Арамиды имеют высокий уровень ориентированности с другими волокнами, например UHMWPE; эта характеристика преобладает в их свойствах. Такие параарамидные волокна как KEVLAR и TWARON, имеют выдающуюся удельную прочность. К пара-арамидам относятся KEVLAR, Technora, TWARON и Heracron
DYNEEMA – высокопрочное полиэтиленовое волокно, производимое компанией DSM Dyneema, по данным которой является самом прочным волокном в мире. Оно в 15 раз прочнее стали и на 40% прочнее арамида сравнимой массы; это единственный в мире композиционный материал, способный сам по себе остановить пулю, выпущенную из автомата АК-47.
KEVLAR – зарегистрированная торговая марка параарамидного синтетического волокна. Высокопрочный материал, разработанный компанией DuPont в 1965году, как правило, скручивается в нити или тканые полотна, которые используются сами по себе или как компонент композиционных материалов. При одинаковой массе KEVLAR прочнее стали в пять раз и при этом его эластичность несравнима с пределом упругости стали. KEVLAR XP снижает потенциально серьезные баллистические и травматические увечья благодаря своей структуре.
NOMEX – это зарегистрированная торговая марка негорючего метаарамидного материала, разработанного в начале 60-х годов компанией DuPont и впервые представленного на рынке в 1967 году. Он известен как метаарамид.
Полибензимидазол (PBI) — синтетическое волокно с очень высокой точкой плавления, которое также с трудом воспламеняется благодаря своей превосходной термической и химической стабильности. PBI применяется для изготовления высокопрочной защитной одежды.
Rayon – синтетическое регенерированное целлюлозное волокно. Поскольку изготавливается из природных полимеров, оно не относится ни к истинно синтетическим, ни к натуральным волокнам; это полусинтетическое или искусственное волокно.
SPECTRA производит компания Honeywell. Это волокно известно как одно из самых прочных и легких искусственных волокон. Используя свою патентованную технологию SHIELD, компания Honeywell также разрабатывает и производит баллистические материалы SPECTRA SHIELD, GOLD SHIELD и GOLD FLEX, которым доверяют военные и полицейские всего мира уже более двух десятилетий.
SPECTRA – это ярко белое полиэтиленовое волокно с высоким сопротивлением к химикатам, воде и ультрафиолету; по данным компании оно прочнее стали и на 40% прочнее арамидных волокон и способно выдержать высокоскоростные нагруженные деформации.
Синтетические волокна – это результат обширных исследований ученых по улучшению свойств природных волокон животного и растительного происхождения. Как правило, синтетические волокна создаются за счет подачи под давлением (обычно методом экструдирования) в отверстия (называемые фильеры) волоконных материалов, которые на воздухе формируются в нити.
TWARON – торговая марка параарамида от компании Teijin Aramid. Это огнеупорное и прочное синтетическое волокно. По данным компании, масса может быть снижена на 30% – 60% по сравнению с баллистической сталью за счет включения TWARON в броню машины. Ее технология многослойной ткани LFT (laminated fabric technology) SB1 представляет собой очень гибкий и тонкий многослойный материал, состоящий из двух тканевых слоев заложенных между тремя слоями ультратонкой полиэтиленовой пленки, чье особое строение задерживает внедряющиеся пули, раздвигающие волокна. TWARON LFT SB1 снижает деформацию тыльной поверхности примерно на 30% без нарушения комфортности ношения.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен Ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMWPE), также известный как высокомодульный полиэтилен high-modulus polyethylene (HMPE) или высокоэффективный полиэтилен high-performance polyethylene (HPPE) входит в группу термопластичного полиэтилена. Гель UHMWPE выдавливается через фильеры с целью формования структурно-ориентированных синтетических волокон. К ним как раз и относятся материалы DYNEEMA и SPECTRA.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен имеет чрезвычайно длинные цепочки с молекулярной массой насчитывающей миллионы, а обычно 2-6 миллионов. Он очень устойчив к агрессивным веществам за исключением бренстедовских (апротонных) кислот; чрезвычайно плохо впитывает влагу и имеет очень низкий коэффициент трения.
Имеет хорошие самосмазывающие свойства и очень высокое сопротивление к истиранию, в некоторых своих формах коэффициент сопротивления к истиранию в 15 раз больше чем у углеродистой стали. Коэффициент трения значительно ниже, чем у найлона и ацеталя и сравним с коэффициентом трения политетрафторэтилена (Тефлона); UHMWPE имеет большую износостойкость по сравнению с Тефлоном. Он не имеет запаха, вкуса и нетоксичен.
Современная керамика
Системы защиты из керамической композитной брони могут применяться для личного состава, транспортных средств, морских судов, вертолетов и летательных аппаратов. Продвинутая промышленная керамика имеет относительно небольшую массу и обеспечивает инновационные решения баллистической защиты для долговечных систем бронирования.
Улучшенный боевой шлем Enhanced Combat Helmet
Ceradyne, компания 3M, например, поставит 77 000 улучшенных боевых шлемов ECH (Enhanced Combat Helmet) американскому корпусу морской пехоты по контракту стоимостью 80 миллионов долларов в рамках программы корпуса и армии по замене боевых шлемов всех родов ВС США. В этих шлемах используются волокна сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE) встроенные в термопластичную смолу в отличие от боевых шлемов нынешнего поколения в которых арамидные волокна встроены в термореактивную смолу.
Профиль шлема ECH очень похож на продвинутый боевой шлем за исключением того, что он толще. Новый шлем должен защищать от некоторых винтовочных пуль, а также иметь более высокий уровень защиты от снарядных осколков по сравнению с нынешним боевым шлемом. В июле 2013 года пехотинцы заказали 3850 шлемов для поставки развернутым пехотинцам к концу 2013 года. Корпус морской пехоты планирует купить в общей сложности 77000 шлемов, что достаточно для крупного развернутого контингента корпуса.
Компании Polaris Defense и M9 Defense разработали легкую броню для американских военных. На фото показана в конфигурации для легкого тактического автомобиля, но эта броня может устанавливаться также на любую колесную тактическую машину или боевую платформу. По данным компании, эта новая броня изготавливается из сертифицированных материалов с использованием патентованных пулестойких материалов и производственных процессов и имеет наименьшую удельную массу в фунтах на кв. фут. Сталь-композитная броня в комбинации с высокоскоростным процессом изготовления, сравнимым со скоростью получения листового метала, позволяет команде Polaris/M9 создавать из этой брони капсулы и другие баллистические элементы при значительном снижении общих затрат
Летающая защита и бронированные морские суда
Не только люди являются объектом, требующим для себя защиты. Самолетам нужна защита для гарантии того, что жизненно важные системы, их экипажи и пассажиры не получили повреждений от наземного огня. В последние годы было начато несколько важных программ по разработке инновационных решений в области защиты летательных аппаратов.
То же самое применимо и к кораблям, которые не имеют такой же площади охвата, какую имеет броня созданная для самолетов, солдат и транспортных средств, но, тем не менее, она играет важную роль в защите судов от множества угроз. Акцент на борьбе с пиратством, наркотиками, незаконной миграцией и контртеррористических операциях на морских просторах привел к тому, что морские суда теперь подвержены разным угрозам, например обстрелу из стрелкового оружия, артиллерии и противотанковых гранатометов.
Компания TenCate, специализирующаяся на защите в обеих стихиях, обеспечивает защиту для крупных судов. Броня для воздушных судов от TenCate Advanced Armour создана для обеспечения максимальной защиты при минимальном добавлении массы. Высокий уровень защиты достигается за счет применения самых легких материалов доступных сегодня, например TenCate LIBA CX или TenCate CERATEGO CX.
Эти решения имеют высокую стойкость к множественным попаданиям, защищают воздушное судно от воздействия множества пуль или осколков. TenCate Advanced Armour также предлагает заказные легкие решения защиты, особенно для использования на небольших судах и крупных кораблях. Броня, предназначенная для морских судов, используется для защиты критичных зон на борту, включая магазины с боеприпасами, капитанские мости, боевые информационные центры, оборудование связи и системы вооружения.
Недавно компания Tencate поставила свой тактический морской щит Tactical Naval Shield, созданный для защиты стрелка. Имеющий хорошую эксплуатационную гибкость, он может быть поставлен или снят за три минуты.
Tactical Naval Shield от компании Tencate
Основной подрядчик по проекту Embraer KC-390 компания Aerotron Brazil выбрала TenCate Advanced Armour в качестве своего технического и промышленного партнера и поставщика материалов и специальных процессов. Aerotron Brazil и TenCate Advanced Armour совместно работают над завершением проекта и созданием прототипов баллистической защиты в соответствии с графиком, а также требованиями к массе и характеристикам программы Embraer KC-390.
Экипаж и десант Nexter VBCI защищены от различных угроз, включая осколки 155-мм снарядов и снаряды малого и среднего калибра. Сварной корпус из стали и алюминиевого сплава оснащен противоосколочным подбоем и дополнительными титановыми пластинами для защиты от противотанкового оружия. Коробчатая конструкция днища и ходовая часть обеспечивают защиту от подрыва на минах
Комплекты защиты для воздушных судов, созданные и производимые компанией QinetiQ North America, основываются на той же упрощенной философии материально-технического снабжения, что и комплекты бронирования для наземных машин.
Нет необходимости в модификации самолета для установки комплекта бронирования судна LAST, эти комплекты полностью самодостаточны с логистической точки зрения. Они могут быть установлены в неблагоприятных внешних условиях, а если необходимо, только силами экипажа с использованием только тех материалов, которые входят в состав комплекта. Полностью вся система дополнительной защиты может быть переброшена с одного самолета на другой за один час.
/Alex Alexeev, topwar.ru/
