Защита бронированных машин (Часть 5 заключительная)

Пассивная броня: последний барьер

Корпуса бронированных машин до сих пор изготавливаются из стали, к которой болтами прикручиваются комплекты дополнительного бронирования. Впрочем, чем больше может дать базовая конструкция касательно баллистической и взрывной защиты, тем выше будет итоговый уровень защиты. Кроме того, даже при установке систем активной защиты, которые разрушают атакующие снаряды еще при подлете, результирующие осколки с высокой энергией могут нанести серьезный урон транспортному средству, что опять-таки требует хорошей базовой защиты.

Шведская компания SSAB является одним из признанных специалистов в сфере материалов для бронирования, ее семейство броневых стали Armox хорошо известно во всем мире. Семейство включает шесть различных типов, цифра в обозначении марки стали показывает среднюю твердость по Бринелю. В то время как твердость напрямую влияет на баллистическую защиту, ударная вязкость нужна для обеспечения поглощения энергии взрывной волны – две характеристики, которые, фактически, не могут существовать вместе. Способность к формованию усиливает это противоречие, поскольку высокопрочные стали обычно менее формуемы и зачастую имеют проблемы со свариваемостью.

Со временем баллистические характеристики сталей SSAB постепенно повышались: в 1990 году была необходима сталь Armox 500T толщиной 9 мм, чтобы остановить снаряд M193/SS92 летящий на скорости 937 м/с, но спустя десять лет со сплавом Armox 600T для останова было необходимо уже всего 6 мм. Еще десять лет и 4,5-мм Armox Advance делает то же самое, хотя число уже при ней не стоит, поскольку твердость выходит за рамки шкалы Бринеля! С начальных 70,7 кг/м2 компания SSAB за десять лет сумела уменьшить массу до 47,1 кг/м2, а в следующее десятилетие вплоть до 35,3 кг/м2. По данным экспертов SSAB дальнейшего значительного снижения не ожидается, реальная цифра на 2020 год составляет 30 кг/м2. Департамент НИОКР компании скорее больше работает над повышением ударной вязкости и формуемости имеющегося материала, чем над его твердостью, особенно с учетом того, что в настоящее время взрыв представляет собой основную угрозу. Ее сталь марки Armox 440T с твердостью по Бринелю 420-480 HB прозвана предпочтительным «пожирателем энергии», кроме того, ее вязкость позволяет легко получить любую форму, например цельное днище корпуса. Даже более твердая сталь Armox 500T, с твердостью 480-540 HB, рассматривается в качестве материала для защиты от взрывной волны.

Как уже было упомянуто выше, основными характеристиками Armox Advanced является твердость, поэтому эта сталь рассматривается компанией SSAB фактически в качестве керамики. Поэтому компания настоятельно советует не формовать и не сваривать ее, так как для должного сохранения твердости она не должна нагреваться свыше 100°C. Как достигнуть подобных уровней защиты и массы в будущем с более формуемыми материалами является на сегодня весьма трудной задачей.

Среди новых броневых сталей, конечно же, необходимо отметить Super Bainite, представленную осенью 2011 года. Разработанная британской Лабораторией оборонной науки и технологии DSTL, новая сталь изготавливается на заводе Tata Steel UK. Она демонстрирует намного более лучшие характеристики по сравнению со стандартной броневой сталью. Эти характеристики являются не только следствием химического состава, но также и процесса изготовления, в частности тепловой обработки с охлаждением воздухом и расплавленными солями. Конечное изделие имеет баллистические характеристики вдвое выше, чем у катаной гомогенной брони.









В декабре 2012 года компания Lockheed Martin UK и Университет Суррея объявили о новом более простом методе улучшения защиты и живучести бронированных машин. Ученые разработали метод обработки керамических материалов с целью улучшения прочности сцепления алюмооксидной керамики и керамики на карбиде кремния с композитной подложкой, что значительно повышает прочность брони. Присоединение керамических пластин к их подложке всегда было ахиллесовой пятой этой технологии. Результаты показали, что новая методика позволяет повысить силы сцепления. Тесты показали, что когда 14,5-мм бронебойная зажигательная пуля отстреливается по броневой плите, та остается непробитой.

Технологическая разработка остается основным бизнесом IBD Deisenroth Engineering, тогда как производство пассивных решений в настоящее время отдано компании Rheinmetall Chempro, 51% акций которой владеет Rheinmetall Defence и 49% семья Дайзенрот (Deisenroth).

При разработке доктором Ульфом Дайзенротом (Ulf Deisenroth) технологий бронирования четвертого поколения различных типов материалов стояли задачи снижения массы при сохранении уровня защиты или наоборот, повышение уровня защиты при данной массе, при этом новые технологии обещают экономию свыше 40%. Они базируются на новейших прорывах в области пассивной защиты, связанной с наноматериалами, которые включают нанокристаллическую керамику, нанометрическую сталь и высокопрочные волокна. В сотрудничестве с производителями стали компания IBD разработала высокопрочные стали Nitrogen по характеристикам почти сравнявшиеся со стандартными керамическими материалами. Эти новые виды стали могут применяться для конструктивных элементов, при этом они позволяют получить даже большее снижение массы, если их применение заложить на начальных этапах проектирования. Что касается высокопрочных волокон, например IBD C1 HT Liner, то они имеют характеристики почти на 20% выше не только по сравнению со стандартными подбоями, но даже на 10% выше, чем у остальных подбоев от IBD; ухудшение их параметров с ростом температур также происходит медленнее, что особенно важно, учитывая экстремальные температуры на современных полях сражений. Кроме нанометрических сталей и нанокерамики применяемых на недавно разработанных машинах, компания IBD разработала также новые решения в области композиционных материалов, которые позволяют производить элементы со сложной искривленной геометрией, что дает возможность достичь стопроцентного покрытия защищаемого участка почти без баллистических промежутков. Это решение применяется в частности в производстве днищевых элементов, где малейший промежуток может нарушить всю защиту.

Компания IBD также успешна в разработке нанокомпозиционных слоистых материалов, имеющих такую существенно повышенную прочность, что они могут заменить конструктивные части машины и одновременно послужить в качестве баллистической защиты высокого уровня. Благодаря их низкой поверхностной плотности общий вес данного уровня защиты, таким образом, значительно снижается. Эти композиционные материалы базируются на вышеупомянутых нанотехнологических материалах от IBD. Были разработаны особые процессы склеивания, которые применяются для изготовления нанокомпозиционных слоистых конструкционных материалов, известных как IBD FlexiComp, имеющих повышенную конструкционную прочность и баллистические характеристики. Имея на 10% меньшую плотность по сравнению со стандартными ламинатами, упругие свойства этих материалов в два раза выше. Столь высокая прочность позволяет интегрировать их в конструкцию машины, в то время как баллистические характеристики позволяют справляться с угрозами высокого уровня, при этом материалы FlexiComp обладают хорошим потенциалом для снижения массы. Их применение может быть воплощено в двух различных подходах. Прямой подход – использовать их для защиты от мин и СВУ в качестве дополнительной брони в колесных нишах, крыльях, в качестве противоминных пластин и разнесенных внутренних полов. При формовании объемных деталей они могут заменить другие решения, например сборки, собираемые при помощи сварки или болтов. Второй подход – это интеграция деталей из композиционных материалов, например люков, лючков двигателя, кормовых дверей и рамп. Они составляют большую долю общей поверхности транспортного средства, и как следствие, абсолютное снижение массы при этом будет весьма значительным. Для STANAG 4569 Уровень 4 подобное снижение массы составляет 1500 кг для машины 8x8 (см. таблицу). Что касается стоимости производства, то процессы, разработанные компанией IBD, позволяют изготавливать композитные детали без использования автоклавов, обеспечивая значительное снижение стоимости особенно для крупных компонентов, их стоимость сравнима со стоимостью компонентов производимых по стандартным технологиям.

Эти компоненты в настоящее время производятся компанией Rheinmetall Chempro, чья задача состоит в освоении технологий IBD Deisenroth Engineering, разработке их в производственный процесс с целью достижения конкурентных цен, дальнейшей разработке специализированных решений и сопровождении их вплоть до процесса квалификации машины. Поставки компонентов, изготовленных по новейшим продвинутым технологиям, начались в начале 2013 года, в первую очередь это касается машин AMPV от KMW-Rheinmetall и Medium Protected Vehicle от Iveco DV-KMW. По заявлению подразделения компании Rheinmetall по системам защиты, свыше десятка производителей оригинального оборудования (Original Equipment Manufacturer) по всему миру вскоре получат компоненты, которые позволят им действительно снизить массу своих машин и, тем самым, увеличить полезную грузоподъемность и снизить стоимость жизненного цикла.

Портфолио пассивных решений компании Rheinmetall Chempro включает различные версии семейства Amap (Advanced Modular Armour Protection – продвинутое модульное бронирование). В этом семействе применяются новейшие технологии, разработанные компанией IBD. Продукты Amap, как правило, комбинируются для того, чтобы получить желаемую защиту против самых разнообразных угроз. Среди различных непрозрачных продуктов мы видим баллистическое решение Amap-B, обеспечивающее защиту от стрелкового оружия и боеприпасов среднего калибра, противоминную защиту Amap-M, Amap-IED, разработанную для борьбы с СВУ, подбои Amap-L, которые защищают боевое отделение, поглощая вторичные осколки, Amap-SC против кумулятивных снарядов и, наконец, решение Amap-X, защищающее от угроз типичных для городских условий.





Необходимо отметить, что внутри Rheinmetall Group еще одна компания занимается пассивной защитой, Rheinmetall Ballistic Protection GmbH, получившая свое новое имя 1 января 2013 года. Прежде она носила название Rheinmetall Verseidag Ballistic Protection GmbH. Полностью принадлежащая компании Rheinmetall, эта фирма специализируется на разработке и производстве решений бронирования для легких военных машин, в которых используются такие материалы как керамика, продвинутые металлы и специальные ткани.

Хотя Ruag Defence до сих пор имеет в своем портфолио решения по динамической защите (активно-реактивному бронированию), но более уже не выглядит в глазах потребителей ультрасовременной компанией, способной повысить живучесть средних и тяжелых машин. В связи с этим швейцарская компания обратила свое внимание на совершенствование полностью пассивных решений, которые могут справиться с кинетическими и кумулятивными зарядами. Система SidePro-ATR значительно выходит за рамки агрессивности РПГ-7, поскольку может справиться с кумулятивными зарядами, используемыми в симметричных сценариях, тогда как базовый вариант гарантирует баллистическую защиту Уровня 5. SidePro-ATR была впервые показана публике в 2012 году, эта система масштабируема и таким образом может использоваться как на БТР, так и на танках. В своем базовом варианте она имеет толщину 400 мм, а ее масса сравнима с массой реактивного решения (то есть примерно 300 кг/м2). Эта система была квалифицирована для танка Leopard 2A4. Уровень баллистической защиты может быть значительно повышен вплоть до того, что система выдержит попадание 120-мм удлиненного сердечника, хотя никаких данных в этой связи представлено не было.

Масштабируемость SidePro-ATR позволяет применять ее в симметричных и асимметричных боевых сценариях. Еще одно решение для борьбы с кинетическими боеприпасами и СВУ под обозначением SidePro-KE/IED было проверено на бронированной разведывательной машине Fennek, стоящей на вооружении Германии и Нидерландов. В основном базируясь на керамике, это решение предназначалось для борьбы с СВУ первого поколения. Новые придорожные бомбы, применяемые на различных ТВД, образуют тысячи высокоскоростных осколков, и поэтому появилась необходимость в очень хороших многоударных характеристиках. С тех пор компания Ruag доработала систему KE/IED, уйдя от керамики и применив многослойные пакеты нераскрываемого типа. Новое решение SidePro-KE/IED, доступное с 2012 года, обеспечивает защиту Уровень 4/Уровень 5 от кинетического вооружения и имеет чрезвычайно высокие многоударные характеристики. Если исходить из предположения, что шасси изготовлено из баллистической стали толщиной 7 мм, то панель толщиной 30 мм могла бы полностью обеспечить требуемую защиту, при этом система KE/IED позволяет иметь минимальное приращение массы, зависящее только от типа машины. Это решение находится на рассмотрении у нескольких производителей.







Пример снижения массы для машины 8 х 8 с компонентами, изготовленными из IBD FLEXICOMP
Масса в кг


Компания Plasan Sasa остается одним из ключевых игроков в сфере пассивного бронирования. По этому направлению не дается никаких технологических подробностей, при этом компания активна как в дополнительном бронировании, так и сборных корпусах. Второй подход был принят при разработке машин Mrap от Navistar MaxxPro и M-ATV от Oshkosh. «Это позволяет нам увеличить производство, используя рабочую силу без квалификационных навыков в сварке, поскольку наш подход в стиле конструктора Lego базируется на блоках, содержащих все компоненты, которые могут быть собраны за минимальное время», - сообщил источник в компании. Часть из более чем двухсот инженеров компании работают над новым решениями, которые могли стать следствием появления новых материалов или инновационных геометрических решений. Системный подход остается в основе цикла защиты.

Компания IMI недавно разработала ряд решений в пассивной и реактивной областях с целью противодействия новейшим типам СВУ, включая разные типы «ударных ядер» EFP или SFF (Self Formed Fragmentation) и новейшие модели РПГ. Компанией предложено пассивное решение Iron Wall, оно базируется на сочетании металла и композитов дополненном решетчатой броней. В зависимости от требуемого уровня защиты толщина может варьироваться между 110 и 150 мм, а масса между 200 и 230 кг/м2. Iron Wall в настоящее время проходит войсковые испытания в израильской армии.

Компания IMI также предлагает свою решетчатую броню в качестве отдельной системы. L-VAS (Light Vehicle Armour System – система бронирования легких машин) предназначена для защиты машин типа БТР. С целью снижения массы система базируется на композиционных материалах и реактивных элементах, последние содержат минимум энергетических материалов. Это снижает косвенные потери, а тип материала позволяет избежать риска вторичной детонации соседних элементов. По заявлению IMI система L-VAS также защищает от 14,5-мм бронебойных снарядов и артиллерийских осколков. Система была полностью квалифицирована в Израиле для его БТР M113 и имеет удельную массу примерно 200 кг/м2.

Предлагается и более тяжелая система Breakwater. Это реактивная броня, включающая металлические и композитные элементы, предназначена для борьбы с тремя основными угрозами: РПГ, SFF и EFP. IMI провела тщательные испытания и в настоящее время переходит к квалификации чтобы начать производство решения толщиной 350 - 400 мм и массой 430 - 450 кг/м2 в конце 2013 года.

Компания Ceradyne является еще одним крупным игроком в области пассивного бронирования. По словам Марка Кинга, президента Ceradyne, сталь остается главным материалом в бизнесе бронирования, целью здесь является повышение характеристик и снижение стоимости. «В США движущим фактором является в основном стоимость приобретения транспортного средства, а не стоимость его срока службы и это работает против модернизаций», - сообщил Кинг на конференции AUSA 2012. Сравнительно небольшое число машин купленных европейскими армиями привело к большим инвестициям в защиту, в то время как в США упор был сделан на количество, что вывело европейских разработчиков систем защиты вперед американских. Впрочем, Кинг подчеркнул, что в настоящее время Америка прогрессирует, в основном сосредоточившись на противовзрывной защите днища, поскольку баллистическая защита рассматривается уже как решенная проблема. Интерес американской армии, вновь проявленный к решению проблемы защиты днища таких машин как, например Humvee (20 миллионов долларов только на разработку) положительно оценивается Кингом. Компания Ceradyne одна из тех, кто определенно поспорит за контракт по их модернизации. Требование предусматривает получение максимальной защиты при значительном снижении массы для того, чтобы уменьшить влияние на характеристики машины.

Компания Ceradyne разработала решение на основе MicroTruss разработки компании Cellular Materials International Inc (CMI). Это пористый материал из алюминиевого сплава имеет плотность 58 кг/м2 по сравнению с плотностью 112 кг/м2 эквивалентного монолитного металлического решения. Это решение отличается углом корпуса «V» равным всего 5°, что достаточно для отражения взрывной волны и имеет массу 300 кг. MicroTruss гарантирует поглощение до 30% энергии взрыва, что не только ограничивает воздействие на капсулу экипажа, но также снижает вертикальное перемещение машины. В компании Ceradyne также активно участвует в программе бронирования Flyer Gen.2, нацеленной на проект сил специальных операций по машине GMV 1.1. Чтобы сохранить транспортируемость внутри вертолетов V-22, CH-47D и CH-53E, когда масса и ширина должны удерживаться в определенных пределах, компания разработала комплект, обеспечивающий уровень баллистической защиты B6 (.357 Magnum) для дверей и крыши.





Компания Ceradyne также участвует в программе Marines Personnel Carrier в сотрудничестве с Lockheed Martin и Patria по машине для морской пехоты на базе финской Patria AMV. Стоит заметить, что 28 ноября 2012 года было объявлено о том, что компания Ceradyne была приобретена 3M Group, что позволит ей больше инвестировать в НИОКР и инновационные решения.

Интегрирование конструкции и защиты является очень востребованным решением для легких машин. На выставке AUSA 2012 компания Polaris Defence показала прототип автомобиля на базе Humvee с новой концепцией, разработанной ею совместно с M9 Defense. Задача состоит в снижении собственной массы при сохранении и повышении уровней защиты. Для этого команда Polaris-M9 удалила всю накладную броню, чтобы взглянуть на концепцию конструкционной брони. Далее с машины было снято всё, оставлено только голое шасси, а затем на него одели легкую гибридную (сталь-композиционный материал) конструкцию. Эта конструкционная броня может обеспечить защиту Уровня 3 при массе 70 кг/м2, а при массе 83 кг/м2 она способна выдержать 12,7 x 99 мм пулю, хотя в группе Polaris-M9 уверены, что смогут достичь Уровня 3+ (12,7-мм бронебойная пуля). Решение от Polaris-M9 позволяет также защитить двигатель. В то время как стандартный бронированный автомобиль Hummer весит примерно 6350 кг, предлагаемое решение позволяет снизить его массу до 3400 кг. В гибридной конструкционной броне используется неэкзотический материал, что позволяет команде Polaris-M9 говорить о стоимости нового решения, сравнимой со стоимостью текущих решений. Кроме того, этот материал формуется в сложные формы, что позволяет получить среди прочего бесшовные V-образные формы днища. Получение заданной формы достигается за счет гидравлического формования – высокоскоростного процесса способствующего снижению стоимости. По заявлению команды Polaris-M9 подобная технология позволяет снизить массу на 40 процентов.


Демонстрация непневматических колес от компании Polaris Defence

В уравнение защиты входит еще один член, напрямую касающийся мобильности – колесо. После приобретения компании Resilient Technologies фирма Polaris Defence в настоящее время предлагает непневматические колеса (NPT). Расход колес является одной из самых основных логистических проблем на ТВД и решение NPT во многих случаях поможет решить ее. По данным командования силами специальных операций в Афганистане обычные шины проходят примерно 1300 км, тогда как колесо NPT пробитое 12,7-мм пулей может пройти свыше 8000 км и, следовательно, вытеснить из цепочки поставок запасные колеса, одновременно улучшив качество езды. Для автомобилей Hummer уже были изготовлены прототипы NPT. Текущей целью является набор колес NPT для машины массой 7,7 тонны, что составляет почти полную массу варианта JLTV General Purpose. По словам представителей компании, моделирование показало, что масса может достигать 18 тонн, другими словами колеса могут выдержать машину класса Mrap. При повышении грузоподъемности технология остается той же самой, а программы моделирования, разработанные компанией, позволяют делать очень точные прогнозы. Что будет меняться так это материал, который должен адаптироваться к массе, которая в свою очередь еще должна появиться в будущем.

Защита экипажей боевых машин

Модификации для модернизации защиты

Обзор систем защиты военнослужащих и военного имущества (Часть 2)

Решения защиты от компании RUAG Defence

Патрульный вариант присоединяется к семейству боевых колесных машин компании Paramount