Под занавес уходящего года захотелось порадовать публику ретроспективой дискуссии о военной броне. Некоторое время назад тема имела огромный успех. Интерес был неслучаен: в процессе споров были затронуты многие аспекты, связанные с вооружением, конструкцией и компоновкой защитных систем. Новым посетителям, возможно, тоже будет интересно узнать, по поводу чего так яростно ломались копья. 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. Выбор способа баллистической защиты заключается в выборе отвечающего требованиям конструктивного решения, использующего простые металлические пластины, экраны из металлических пластин, керамические/металлические элементы (плиты) и керамические/композитные элементы.
Композитное волокно для изготовления брони
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 г.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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».
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.
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.
Комплекты усиления защиты SidePRO от компании RUAG Defence, предназначенные для тактических и логистических машин, сочетают в себе навесные противокумулятивные сетчатые экраны SidePRO-LASSO и легкую композитную броню SidePRO-RPG. Являясь производителем бронетехники, компания хорошо понимает, как сделать защиту легкой и одновременно эффективной. Помимо SidePRO-LASSO и SidePRO-RPG компания предлагает SidePRO-EFP (защита от направленных взрывов), SidePRO-CE (реактивная броня, защищающая от тандемных кумулятивных БЧ), SidePRO-KE (защита от подкалиберных бронебойных снарядов), SidePRO-ATR (комбинированная защита от целого спектра угроз). Меняя такие комплекты, можно защитить боевую технику от угроз, предполагаемых в текущем сценарии боевых действий.
Израильская компания Plasan Sasa выпускает комплексное решение по защите легких транспортных средств — Ultra Flex. Оно состоит из нескольких способов защиты машины и ее экипажа от огня стрелкового оружия и кумулятивных гранат: непрозрачного экрана толщиной 50 мм, крепящегося на расстоянии 160 мм от корпуса машины, и решетчатого противокумулятивного экрана. Ultra Flex способно выдержать несколько попаданий гранат — до шести на 1 кв. м. При этом квадратный метр защиты весит всего 10 кг. При испытаниях в боевых условиях в Афганистане выяснилось дополнительное преимущество такого решения: экран уменьшает тепловую сигнатуру защищаемого автомобиля.
На выставке DSEi 2013, проходившей в сентябре прошлого года (см. Technowars #11/2013), компания Saab представила свое интересное модульное решение под названием Soft Armour («Мягкая броня») по защите стационарных сооружений от огня из стрелкового оружия калибра 7,62 мм (3-й уровень по стандарту STANAG). Модули представляют собой контейнеры, заполненные сферическими элементами из специальной керамики. При попадании внутрь контейнера пуля разбивает несколько элементов, при этом полностью теряя энергию. В результате не происходит ни пробития, ни рикошета (пуля остается внутри), а модуль защиты выдерживает множественные попадания (во время испытаний в такие модули расстреливали сотни патронов без изменения защитных свойств Soft Armour). Модули могут быть выполнены в виде мягких мешков, засыпаемых керамическими шариками, перевозимыми отдельно, что позволяет оперативно размещать защиту в нужной точке. При необходимости уровень защиты можно поднять, увеличив толщину контейнеров, а поврежденные шарики заменить новыми.
Броня будущего
По мнению экспертов, в броне завтрашнего дня могут быть использованы углеродные нанотрубки, все свойства которых до сих пор не раскрыты, благодаря уникальному сочетанию высокой упругости и «механической памяти». Углеродные нанотрубки, представляющие собой полые цилиндры со стенками толщиной всего в один атом, обладают высокой твердостью. Будучи связанными полимерным армированием в бронемодуль, такие трубки могут деформировать, разрушить попавшую пулю или благодаря высокой упругости вызвать ее рикошет. Последнее даже предпочтительнее, так как энергия пули не будет рассеиваться в броне, что в случае с бронежилетом привело бы к ударным травмам, и в то же время увеличит способность брони противостоять нескольким попаданиям. Недостатком углеродных нанотрубок является их плохая сопротивляемость высокой температуре.
Исследования компании IBD Deisenroth Engineering показали, что некоторые натуральные волокна толщиной порядка нанометров имеют исключительные механические характеристики — лучшие, чем у самых прочных арамидных и полиэтиленовых волокон. Ламинаты на основе таких волокон увеличат структурную прочность композитной брони, сделав ее легкой и прочной. Согласно исследованиям, природные нановолокна отлично поглощают и рассеивают кинетическую энергию. Как и в случае с нанотрубками, проблемой здесь является изготовление столь малых структур и соответствующая их стоимость.
Продолжится совершенствование керамических и композитных видов бронематериалов, получивших сейчас широкое распространение. В целом спор «щита и меча» далек от завершения. К сожалению, старая поговорка о том, что война — двигатель науки, получает все новые подтверждения. Многие технологии начали активно развиваться в связи с военными конфликтами в Ираке и Афганистане. Задачей будет сохранить этот импульс и после вывода коалиционных сил из Афганистана в 2014–2015 гг., что может вызвать снижение бюджетов на новые разработки. Будем надеяться, что уровни доступной защиты останутся адекватными предстоящим угрозам или будут превышать их.
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
