Броня, комбинированная броня

Комбинированная броня, реже многослойная броня или композитная броня от англ. composite armour — тип брони, состоящий из двух или более слоёв металлических или неметаллических материалов. Основным назначением различных видов комбинированной брони, как правило, является защита от кумулятивных боеприпасов и применяется такой вид защиты прежде всего на бронетехнике.

Разработка комбинированной брони для танков была начата практически одновременно в СССР и США во второй половине 1950-х годов и применялась на ряде опытных танков США того периода. Тем не менее, среди серийных танков комбинированная броня была применена на советском основном боевом танке Т-64, чьё производство было начато в 1964 году^[1], и использовалась на всех последующих основных боевых танках СССР. На серийных танках других стран комбинированная броня появилась только в 1979—1980 годах на танках «Леопард 2» и «Абрамс» и с 1980-х годов стала стандартом в мировом танкостроении. Из-за высокой по сравнению с гомогенной бронёй стоимости и необходимости применения броневых преград большой толщины и веса для защиты от современных кумулятивных боеприпасов, применение комбинированной брони ограничивается основными боевыми танками и, реже, основным или навесным дополнительным бронированием БМП и других лёгких бронемашин.

Противопульная комбинированная броня с керамикой

Испытания обстрелом комбинированной брони оксид алюминия-органотекстолит, суммарной толщиной 20 мм и поверхностной плотностью 47,7 кг/м², пулей БЗ патрона 7,62×39 мм согласно требованиям STANAG 4569 Уровень 2.

Являясь разновидностью конструктивной брони, комбинированная броня с керамическим лицевым слоем и подложкой из армированного пластика обладает рекордной стойкостью к действию бронебойных пуль при обстреле под малыми углами от нормали, что непосредственно связано с высокой (не менее 70 единиц по шкале Роквелла, HRC ) твердостью, малой массовой плотностью керамического слоя. В условиях обстрела комбинированной брони под углами, близкими к нормали, её масса (сравнивается поверхностная плотность, кг/м²) в 2-3 раза меньшей массы равностойкой стальной брони высокой твердости. Именно поэтому такая броня первоначально, еще в 1960-е годы, нашла применение для защиты экипажей и некоторых уязвимых агрегатов вертолётов, низкая скорость которых и действие в зонах досягаемости огня пехотного оружия, при практически круговом обстреле, обуславливают благоприятные для этого вида брони условия взаимодействия с поражающим средством.

Противопульная комбинированная броня состоит из лицевого слоя, выполненного в виде керамических элементов (пластин), и подложки из армированных пластиков. Высокая стойкость такой брони обуславливается эффективным разрушением на высокотвёрдом лицевом слое сердечников бронебойных пуль с последующим удержанием образующихся осколков керамики и сердечника энергоёмким тыльным слоем брони. Принципиальным является характер разрушения керамического слоя брони по типу «конуса разрушения», образованного системой радиальных и кольцевых трещин, направленного в сторону тыльного слоя и увеличивающего присоединенную массу брони. Вместе с тем обширная область разрушения керамического слоя, наряду со значительными деформациями подложки в месте удара, в частности, в виде расслоений слоистых пластиков, обуславливают низкую, в сравнении с гомогенной сталью, живучесть керамической брони. В силу указанных причин, на протяжении нескольких десятилетий, область ее применения практически ограничивалась объектами, при обстреле бронезащиты которых низкая живучесть не являлась критичным фактором - летательными аппаратами, в первую очередь, вертолётами, и авиационными средствами индивидуальной бронезащиты.

История создания авиационной комбинированной брони

Толчком к созданию и широкому применению комбинированной брони с керамикой послужили военные действия США в Юго-Восточной Азии 1960-х годов. Массированное применение вертолётов для целей разведки, переброски войск и снаряжения, огневой поддержки и эвакуации раненых, показало их повышенную уязвимость со стороны наземного огня легкого пехотного оружия. Общее число сбитых вертолётов превысило четыре тысячи^[5]. Анализ потерь позволил установить, что в тот период времени, на данном ТВД, основным средством поражения вертолётов являлось лёгкое автоматическое стрелковое оружие калибра 7,62 мм.

Для защиты кабины пилотов, жизненно-важных агрегатов и систем летательных аппаратов США, комбинированная броня с керамикой применяется с 1966 года. В период Вьетнамской войны броня с керамикой была установлена на вертолетах «Белл» UH-1B/C/D, AH-1 «Хью-Кобра», OH-58, Сикорский CH-54, на военно-транспортном самолете С-130, тактическом истребителе А-7 «Корсар» и на некоторых других машинах. В ряде случаев броня с керамикой заменила собой уступающую ей по весовой эффективности разнотвёрдую стальную броню DPSA (Dual Property Steel Armor). Так установка на вертолете AH-1G сидения из керамико-пластиковой брони с соотношением слоев: карбид бора 9,6 мм + стеклопластик 6,4 мм, вместо сидения из разнотвердой стали позволило снизить массу последнего на 10,4 кг^[6].

Комбинированная броня марки Starmat (дата регистрации марки 1965 год) компании Aerojet General Corp. с лицевым слоем из корундовой керамики марок AD85 или AD95 и подложкой из алюминиевого сплава 2024-Т4 устанавливалась на первых модификациях вертолетов UH-1 и CH-54, в порядке их оперативной доработки в строевых частях. Бронепанели соединялись внахлестку и крепились непосредственно к трубчатому каркасу сидений 1-го и 2-го пилотов вертолета UH-1B. В специальных полозьях по бортам кабины устанавливались сдвижные бронепанели суммарной массой 49,6 кг, каждая панель на стороне соответствующей дверцы кабины. Бронепанели обеспечивали защиту боковой проекции пилота, и сдвигались назад при посадке или высадке экипажа из машины. Суммарная масса бронированного сидения 65 кг. Требованиями по защите экипажа вертолета предусматривалось обеспечение 100 процентного непробития бронезащиты при стрельбе 7,62 мм бронебойной пулей М61 с дистанции 100 ярдов (91 м), угол соударения (от нормали) 15 градусов. Тем самым обеспечивалась защита экипажа вертолёта со стороны днища, бортов и спинки сидений. В последующих конструкциях бронированных сидений компаний Norton^[9], Ceradyne, Simula, Martin-Baker -“Helicopter Armored Crashworthy Seats Mark 1 (HACS 1)” броня уже входит в конструкцию сидения, чем достигается снижение общей массы конструкции. Для защиты пилотов с передних направлений обстрела по неотложному запросу был разработан грудной щиток "протектор", из брони HFC, закрывавший грудную часть туловища.

Практически в тот же период в США компанией Goodyear Aerospace Corp. была создана и получила широкое распространение броня HFC (англ. Hard Faced Composite Armor) комбинированная броня с лицевым слоем высокой твердости. В качестве тыльного слоя брони HFC был использован стеклотекстолит на основе жгутовой стеклоткани-ровницы и полиэфирном связующим. Стеклотекстолит разработан Пикатинским арсеналом США.

С 1965 года броня HFC выпускается по военным техническим условиям MIL-A-46103 (MR), первоначально с пластинами корундовой керамики с содержанием оксида алюминия 85 или 95 процентов - материала, отличавшегося наиболее простой технологией изготовления (прессованием и последующим спеканием заготовок) и низкой стоимостью. Позднее, по мере освоения более эффективных материалов, и с пластинами на основе карбида кремния или карбида бора. В частности бронезащита экипажа и некоторых уязвимых систем вертолета AH-1G обеспечивалась новыми бронированными сидениями со сдвижными боковыми щитками, и установленными локально бронепанелями, которые были изготовлены из новой комбинированной брони марки NOROC, компании Norton Company, на основе карбида бора и стеклотекстолита. Дата регистрации марки брони 1967 год.

На защитные свойства (противопульную стойкость) комбинированной брони положительное влияние оказывают следующие характеристики керамического материала:

малые значения массовой плотности керамики — определяет массовые характеристики бронезащиты;
твердость — определяет эффективность разрушения бронебойного сердечника при взаимодействии с керамикой. В целом желательно, чтобы твердость керамического материалы была выше твердости бронебойного сердечника, а импеданс (или акустическое сопротивление) был максимальным;
прочность на сжатие — влияет на живучесть брони при обстреле;
модуль упругости — определяет волновую картину, скорость распространения волн напряжений в преграде;
вязкость разрушения — определяет живучесть брони при обстреле и её эксплуатационную живучесть;
характер разрушения керамики (интеркристаллитный или транскристаллитный) - определяет возможности энергопоглощения.

Применение

В авиации

В настоящее время комбинированная броня установлена на ударных вертолётах AH-64 «Апач», AH-1G, AH-1Q, AH-1S, противотанковых вертолетах А-129 «Мангуст», многоцелевых вертолетах UH-60 «Блэк Хоук», SA-341/SA-342 «Газель», Уэстленд «Линкс», лёгком разведывательно-ударном «Белл» OH-58D, разведывательно-ударных «Тигр», опытном RAH-66 «Команч» и целом ряде других летательных аппаратов.

В наземной технике

Керамические бронеэлементы из оксида алюминия комбинированной брони MEXAS light, установленной на бронеавтомобиле ATF Dingo (IDET 2007)

Керамические бронеэлементы из карбида кремния марки SICADUR для бронированных машин (IDET 2007), изготовитель компания CeramTec (ФРГ)

История развития брони и броневой защиты военной техники свидетельствует, что их эволюционирование происходит параллельно совершенствованию средств поражения вероятного противника. Подчиняясь этой общей закономерности, пути развития комбинированной брони определялись не только и не столько стремлением повышения её стойкости и снижения массы, сколько задаче экспериментальной отработки преград, рассчитанных на предпочтительное действие новых средств поражения. В наземной технике такие средства широко представлены боеприпасами (патронами) автоматического стрелкового оружия калибрами от 5,45 (5,56) мм до 14,5 мм, а также малокалиберных автоматических пушек с твердосплавными и тяжелосплавными бронебойными сердечниками. Возможности их срабатывания и разрушения при взаимодействии с керамическим слоем брони существенно отличаются от такового, характерного для сердечников из высокотвердой стали. По этой причине был расширен диапазон используемых керамических материалов, в частности за счет включения в него некоторых карбидов и боридов, в частности диборида титана.

К 1994 году разработана и принята на вооружение противопульная и противоснарядная композитная броня с керамикой Mexas немецкой фирмы IBD Deisenroth Engineering. Броня модульной конструкции используется в качестве навесной защиты на готовой конструкции бронированной машины из стали или алюминиевых сплавов. Конкретные состав и структура брони засекречены. Отмеченная практика распространяется на все разновидности комбинированной брони, предназначенной для защиты от бронебойных боеприпасов, калибром превышающим 12,7 мм.

Бронемодули Mexas использованы для повышения защищённости уже существующих боевых машин: основной танк Леопард 2 (Швеция Strv 122), Dingo ATF, разведывательный бронеавтомобиль Феннек, БМП ASCOD, БМП CV 9035 MKIII Дании, БТР Страйкер, Piranha IV, а также САУ PzH 2000.

Помимо компании IBD Deisenroth Engineering разработчиками и производителями бронемодулей пассивной защиты боевых бронированных машин (ББМ) лёгкой категории являются канадская компания DEW Engineering and Development (навесные модули многоцелевой ББМ «Страйкер» и её варианта - машины WCVD), и швейцарская компания RUAG Land Systems (комплекты бортовых модулей SidePro и модулей защиты горизонтальных проекций RoofPRO-P машины CV90).