Сталь для танковой брони

Обновлено: 24.04.2024

Тонкости немецкого бронирования

В предыдущей части материала об исследованиях немецкой бронетехники в Свердловске 1942 года шла речь о химическом составе танковой брони.

В отчетах советские металлурги отмечали высокую твердость немецкой стали за счет высокой доли углерода. Это, кроме прочего, придавало броне излишнюю хрупкость, с которой испытатели столкнулись в ходе огневых испытаний.

Высокую оценку получили вражеские сталевары за внимательное отношение к чистоте получаемых сплавов.

В большинстве проб содержание серы не превышало 0,006–0,015 %, а фосфора – 0,007–0,020 %. К сожалению, советским металлургам удалять подобным образом вредные примеси удавалось далеко не всегда. Так, в Нижнем Тагиле на танковом производстве в первом квартале 1942 года среднее содержание фосфора в броне составляло 0,029 % и только в третьем квартале его долю удалось снизить до 0,024 %.

Немалый интерес представляла и степень легированности немецких сталей, которая значительно превышала отечественную по данному параметру.

К примеру, противопульная броня трофейных танков толщиною до 20 мм содержит в кремне-хромо-никелевой стали никеля свыше 2 %, в кремне-хромо-молибденовой – молибдена до 0,45 %, в кремне-хромо-никель-молибденовой – никеля около 3,5 % и молибдена – 0,3 %, в хромо-молибдено-ванадиевой стали – молибдена около 0,5 %.

Для противопульной брони отечественного производства (марки 1-П, 2-П и т.д.) тех же толщин применяются значительно менее легированные молибденом и никелем стали. А нередко обходятся и совсем без данных легирующих элементов.

Специалисты ЦНИИ-48, участвующие в исследовании брони, указывают, что отечественной промышленности нечего перенимать у немецких бронемастеров. Проще говоря, любой дурак может добиться высокой бронестойкости за счет широкого использования дефицитных никеля и молибдена.

А попробуйте провернуть такой же трюк без использования дорогостоящих металлов – за счет тонкой настройки производственного цикла выплавки, проката, закалки и отпуска.

Во многом для советской промышленности это была вынужденная мера – цветных металлов хронически не хватало. А немцы, завоевав к 1941 году почти всю Европу, могли себе позволить щедро сдабривать броню легирующими элементами.

Исключением среди исследуемых сталей была немецкая хромо-молибдено-ванадиевая 20–40-мм противоснарядная броня. Анализ данных образцов показал сходный с отечественной броней уровень легированности.

Продолжая исследовательскую тему легирования немецкой брони, инженеры в Свердловске не обнаружили никакой четкой закономерности между составом стали и толщиной.

Напомним, что в испытаниях участвовали следующие трофейные танки – T-I, T-IA, T-II, два T-III с различными пушками, огнеметный Flammpanzer II Flamingo, Pz.Kpfw.38, StuG III Ausf.C/D (безбашенный «Артштурм») и, по отечественной классификации 1942 года, тяжелый T-IV.

Если взять несколько образцов брони толщиной до 15 мм от разных танков, то окажется, что у некоторых из них их доля легирующих элементом будет соответствовать норме, а у некоторых – никель будет зашкаливать за 3,5 %. Специалисты из ЦНИИ-48 предположили:

«Применение для одной и той же толщины и типа брони различной и, часто, высоколегированной стали, вероятнее всего, объясняется использованием немцами не только броневых марок стали своего производства, но также и тех значительных запасов брони, которые были захвачены в оккупированных странах».

Под пристальным вниманием

Следующей характеристикой немецкой брони стал внешний вид – излом, как один из основных параметров качества изготовления.

Немного теории в сильно упрощенном виде.

Если на изломе наблюдается волокнистая структура металла, то качество брони высокое, и она достаточно вязкая. А вот если присутствуют кристаллические участки или кристаллическая сыпь, то это признак грубого производственного брака.

К примеру, броня T-IV оказалась не самой однородной при анализе излома. При одинаковом химическом составе и толщине излом одних деталей был удовлетворительный (а нередко и очень хороший с волокнистым изломом), а у других аналогичных образцов излом был некондиционного кристаллического вида.

Налицо был грубый брак немецких сталеваров. Но говорить о таких нарушениях, как о системе, было нельзя – все-таки выборка трофеев у советских инженеров была невелика.

Справедливости ради, в связи со стремительным наступлением немцев в 1941 году, качество отечественной брони по параметру излома также серьезно снизилось.

Например, для танков КВ Наркомат обороны в первые полгода войны допустил кристаллические участки и кристаллическую сыпь на изломе брони. Ранее стандартом был исключительно волокнистый излом. Несмотря на это, в выводах эксперты «Броневого института» пишут, что

требования к качеству брони деталей корпусов у немцев ниже, чем в СССР. У исследуемых образов наблюдается пропуск деталей с кристаллическим изломом и большой диапазон в допускаемой твердости.

Немцами в большей степени использовалась гомогенная броня высокой твердости.

А вот сложная в изготовлении гетерогенная цементованная сталь была в дефиците и применялась для экранирования и лобовых деталей корпуса, и башни.

Испытания огнем

Обстрел трофейных танков из тяжелых пулеметов, противотанковых ружей и пушек показал, что качество немецкой брони неудовлетворительное.

Оценка проводилась в соответствии с принятыми в СССР Техническими условиями на броню для танков. Претензии в немецкой стали были следующие – высокая хрупкость и склонность к образованию трещин, расколы от удара снарядов и наличие отколов с тыльной части.

Высокотвердая противопульная броня отлично пробивалась 12,7-мм отечественными пулями из ДК (Дегтярев Крупнокалиберный). Особенно эффективен огонь длинными очередями, когда на броне образовывались проломы размером по 40–50 мм. Изломы брони на месте пробоин показывали очень сухие, мелкокристаллические изломы, нередко даже с расслоением металла.

Постреляли на полигоне по трофейным танкам также из противотанкового ружья 14,5-мм пулями Б-32. Вывод – ружье является чрезвычайно мощным средством для уничтожения легкой немецкой бронетехники.

Немного об уязвимых и крепких частях немецких бронетуш более серьёзных габаритов. Лоб трофейного Pz.Kpfw.38 не пробивался вплоть до 45-мм снарядов, а пулемет ДК мог взять танк только сзади. Настоящей грозой чехословацкой машины был калибр 76-мм – поражение с любого ракурса.

Не самая качественная броня оказалась на трофейном T-III. Если 45-мм отечественная противотанковая пушка пробивала броню насквозь, то при этом на тыльной стороне образовывались отколы размером до 3-х калибров снарядов. Ещё формировались трещины, раскалывающие детали на части. Но T-III еще надо было пробить из такого калибра.

В итогах указывается, что машина имеет достаточно удовлетворительную защиту от пушек 37-мм и 45-мм на курсовых углах 25–45º. Фактически уязвимыми для данных пушек у T-III были борта корпуса, бортовые и кормовые детали башни. 76-мм пробивали немецкий танк в любых вариантах развития событий.

«Тяжелый» T-IV оставил следующие впечатления:

«Танк имеет достаточно удовлетворительную защиту от 37-мм снаряда, обеспечивающую возможность уверенного маневрирования в пределах курсовых углов 0–30º. В этих пределах курсовых углов броня танка совершенно надежно защищает от 37-мм снарядов даже на самых коротких дистанциях обстрела.

Уязвимыми для 37-мм снарядов местами танка являются все бортовые и кормовые детали. Наиболее уязвимы – неэкранированная часть борта корпуса и верхняя кормовая деталь корпуса.

Защита танка от 45-мм снарядов менее удовлетворительна, так как слабость неэкранированной части борта корпуса лишает танк возможности уверенного маневрирования под огнем 45-мм пушки на носовых, наиболее важных курсовых углах.

Защита танка от 76-мм снаряда совершенно неудовлетворительна, так как даже его лобовые детали пробиваются этим снарядом при курсовом угле 45º с дистанции 1100 м, а при этом и даже несколько меньшем курсовом угле танк уже подставляет под огонь значительную площадь менее защищенных деталей».

В конце о самоходке «Артштурм», концепция которой показалась советским инженерам наиболее интересной.

Защита от 37-мм и 45-мм противотанковых пушек эффективна в пределах курсовых углов 0–40º.

С дистанции 1100 метров 76-мм отечественная пушка пробивает StuG III Ausf.C/D при курсовом угле 15º.

При этом компоновку невиданного безбашенного танка специалисты ЦНИИ-48 посоветовали коллегам-конструкторам все-таки перенять.

Броневые материалы. Современное состояние

Несмотря на бурное развитие наноматериалов и новых технологий сталь все еще остается одним из основных броневых материалов для обеспечения защиты сухопутной, да и морской военной техники.

Традиционно броневые стали делятся на противоснарядные или толстолистовые (толщины 30-120 мм) и противопульные или тонколистовые (толщины 2-25 мм).

В СССР основное производство толстолистовых броневых сталей было сосредоточено на Украине (Днепропетровск,Запорожье и Мариуполь), выпускались в основном высокопрочные броневые стали электрошлакового переплава (ЭШП) марок 22Ш и 24Ш. По своим защитным характеристикам эти стали не уступали, а даже превосходили зарубежные аналоги, такие как ХН654 и ХН113 (Германия),Armox-270 (Швеция),Mars-240 (Франция). С распадом Советского Союза России пришлось переносить броневое производство на свою территорию и сегодня выпуск такой брони организован на заводах Красный октябрь (г. Волгоград), ОМЗ Спецсталь (г. С.Петербург) и ММК (г. Магнитогорск).

Что касается новинок, то ни в России, ни за рубежом каких либо значимыхразработок в этой области не ведется и достигнутый уровень прочности в 1000-1450 МПа и, соответственно, бронестойкости,вряд ли в ближайшем будущем изменится. Правда, российского потребителя не совсем устраивает нынешняя цена на толстую броню, которая существенно выросла после переноса производства в Россию. А поскольку доля затрат на броневые материалы в структуре цены, например, танка, составляет 12-15%, то снижение их стоимости реальный путь для снижения цены на сам танк.

Один из очевидных путей для снижения цены - доведение характеристик броневых сталей, полученных открытой выплавкой в кислородных конверторах, до характеристик сталей ЭШП. Броневые стали открытой выплавки почти в 2 раза дешевле сталей ЭШП, но до последнего времени обеспечить требуемую чистоту этих сталей от вредных примесей, таких как фосфор, сера, и др., влияющих на броневые характеристики, не удавалось. Сегодня эта проблема усилиями ММК, ОАО НИИ стали и УВЗ практически решена.

В отличие от толстой стальной брони в области тонколистовых противопульных сталей сегодня наблюдается настоящий бум. За последние 4-6 лет на рынок броневых материаловбыло выпущено целое семейство ультравысокопрочных противопульных сталей. В Швеции семейство сталей АRMOXпополнилось новыми маркамиАRMOX-600 и АRMOX-Advance. Во Франции появились и серийно выпускаютсяновые маркиMARS-300 иMARS-600, в Германии запущена в производство линейка противопульных сталейSecure, даже Финляндияосвоила производство собственных ультравысокопрочных сталейRAMORиMIILUX. Уровень прочности этих сталей 2000-2250МПа, твердость 550-640НВ, стали показывают хорошую живучесть, в т.ч. при отрицательных температурах.

Россия тоже пополнила перечень своих противопульных сталей. Так сейчас на вооружение МО РФ принимается ультравысокопрочная сталь марки 44С-Cв-Ш разработки ОАО НИИ стали, которая уже получила литеру О₁и вносится в документацию на перспективные образцы ВВТ.

Основное назначение этих сталей противопульное бронирование легкобронированной техники. В табл.1. приведены характеристики новых противопульных сталей, появившихся на зарубежном и отечественном рынках.

Табл.1.Новые броневые противопульные стали для ВиВТ

Высокая прочность этих сталей достигается в первую очередь увеличением содержания углерода. Оно доходит в них уже до 0,47-0,50%. Сохранение пластических характеристик обеспечивается сочетанием таких технологических переделов, как вакуумирование, электрошлаковый переплав, контролируемая прокатка и ТМО.

Как видно российская противопульная броня находится на уровне лучших мировых трендов, хотя проблемы в России пока остаются и, в первую очередь, они связаны с отсутствием специализированного броневого производства.

Алюминиевая броня сегодня широко применяется в первую очередьв легкобронированной технике БМП, БТР, БМД и т.п.Она является идеальным материалом для бронекорпусного производства, обеспечивая максимальную жесткость тонкобронных конструкций. При этом дает определенные преимущества в бронестойкости в сравнении со сталью.

Пионером использования алюминия, а точнее сплавов на основе алюминия в качестве брони, являются США, где уже в конце 50-х годов был начат выпуск бронетранспортера М113, до настоящего времени находящегося на вооружении стран НАТО. Здесь в качестве брони был использован обычный конструкционныйнетермоупрочняемый сплав средней прочности - сплавсистемыAlMgMn, по американской классификации сплав 5083, ближайшим аналогом которого по российским стандартам является сплав АМг5. Этот сплав может быть отнесён к сплавам средней прочности и охарактеризован как свариваемый и коррозионностойкий. Следующим этапом развития алюминиевого бронекорпусного производства в США стал переход на использование специально разработанной алюминиевой брони - термоупрочняемоговысокопрочного сплава системыAlZnMg. Он получил обозначение - сплав 7039. Эта алюминиевая броня была использована для бронекорпусов БМП М2 Брэдлии лёгкого танка М551Шеридан.

В Англии работы по алюминиевому бронекорпусному производству привели к разработке лёгкого танка Скорпиони целого семейства машин на его базе. Основой создания бронекорпуса послужил термоупрочняемыйсплав собственной разработки, сплав 7017 системы AlZnMg. Во Франции, в свою очередь, разработана собственная алюминиевая броня сплав А-Z5-G. Из неё изготовлена боевая машина пехоты АМХ10Р, поступившая на вооружение французских сухопутных войск в 1973 году.

История российской (советской) алюминиевой брони для сухопутной военной техники началась с алюминиевых бронедеталей из сплава АЦМ (среднелегированный термоупрочняемый сплав системыAl-Zn-Mgразработки ВИЛС), входящих во фронтальную проекцию БМП-1 и формирующие её верхнелобовую, надмоторную часть. Однако, как и в зарубежных странах, российские разработчики быстро пришли к необходимости создания специальных броневых сплавов. Такие сплавы были разработаны в начале 70-х годов (разработчик - НИИ стали). Они получили название АБТ-101 (сплав 1901) и АБТ-102 (сплав 1903). Эти сплавы стали основой для разработки корпусов БМД-1, БМД-2, БМД-3, БМП-3 и других машин на их базе и до сих пор являются базовыми при проектировании перспективных образцов легкобронированной техники.

Если сравнивать российскую алюминиевую броню с зарубежными аналогами, то сразу можно заметить разницу в подходах к проектированию броневых алюминиевых сплавов, что проявляется не только в металловедческом аспекте. Так, зарубежная алюминиевая броня, как правило, разрабатывается в жесткой привязке к ее назначению, чего нет в России. Именно это является одной из причин, что за рубежом, в частности, в США, сегодня официально приняты на вооружение и используются не 2-3 универсальных алюминиевых броневых сплава, как в России, а десятки, и у каждого строго определено назначение и область применения.

В табл.2 приведены некоторые из них, которые наиболее часто применяются в бронезащите военной техники США в сравнении со сплавами России.

Табл.2.Механические свойства зарубежной и российской алюминиевой брони для легкобронированнойтехники

Кроме того, в отличие от запада российские разработчики все активнее применяют слойные или так называемые гетерогенные алюминиевые материалы, т.е. материалы, у которых лицевой и тыльный слои отличаются хим.составом и, соответственно, прочностными параметрами. Лицевой слой как наиболее прочный обеспечивает максимальную стойкость, а тыльный слой (менее прочный, но более вязкий)- исключает раскол брони, т.е. обеспечивает ее живучесть. И если в западных странахслойная алюминиевая броня так и не вышла из опытно-экспериментального этапа, то в России она уже давно серийно выпускается и применяется наряду сАБТ-101 и АБТ-102 в составе все тех же БМД и БМП. Помимо известных марок слойной алюминиевой брони, таких как ПАС-1 и ПАС-2 сегодняОАО НИИ стали предлагает широкий спектр их модификаций, отличающихся не только хим.составом слоев, но и их количеством. Это позволяет поднять стойкость слойных алюминиевых броневых материалов на 7-15% в сравнении с гомогенными.

Титановая броня давно привлекает разработчиков средств защиты.Этот материал дает выигрыш в сравнении со стальной илиалюминиевой броней при обстреле практически любыми пулями стрелкового оружия и даже при снарядном обстреле. Это связано с тем, что по прочности титановые сплавы приближаются к стальной броне, но они почти на 40% легче.

В конце 60-х годов в НИИ стали совместно с ВИЛС, ВИАМ, ИМЕТ им.А.Байкова и ВСМПО были проведены работы по созданиютитанового корпуса танка. Противоснарядная титановая броня этого танка (сплав ОТ4-1) позволяла снизить массу корпусана 20-30%в сравнении со стальным аналогом. Однако применение титана и в России и за рубежом в качестве брони не получило развития из-за его высокой цены. Титановая броняпочти в 10 раз дороже стальной и стоит почти столько же, что и керамическая броня. Кроме того до последнего времени высокопрочный титан оставался весьма дефицитным материалом.

Несколько лет назад ВСМПО АВИСМА при участии ОАО НИИ стали был разработан и испытан новый экономнолегированный титановый сплавVST-2. Этот сплав изготавливается с применением титановых отходов (титановая губка, стружка, и пр.), что делает его значительно дешевле традиционных высокопрочных титановых сплавов типа ВТ6. При этом механические свойства сплава оказались весьма высокими, а испытания обстрелом подтвердили его уникальные броневые характеристики. Сегодня этот сплав становится конкурентоспособным и рекомендуется для применения, в первую очередь, в средствах индивидуальной бронезащиты (СИБ), а такжедля легкобронированной техники, обеспечивая почти 20% выигрыш по массев сравнении с традиционной стальной броней при обстреле бронебойными пулями калибра 7,62-12,7 мм.

Дальнейшее повышение баллистических характеристик титановой брони связано с созданием гетерогенных структур. Сегодня разработчики исследуют технологии ТВЧ илиплазменной обработки поверхности титана, позволяющие создавать уникальные гетерогенные металлокерамические структуры, прекрасно работающие против бронебойных пуль стрелкового оружия.

Керамику как броневой материал одним из первых в мире начал применять бывший Советский союз.Причем керамика начала применяться как в бронетанковой технике, так и в СИБ. Уже в 1968 году в башне танка Т-64Абыла использована керамика в виде корундовых шаров, обеспечивающая существенное повышение противокумулятивной и противоснаряднойзащиты. В начале 80-х годов в Афганистане был применен первый бронежилет 6Б4 с керамическими бронеэлементами. Созданная в то время керамическая броня на основе карбида бора (В₄С) по своим характеристикамдо сих пор находится на уровне лучших мировых аналогов. Напомним, что применение керамики позволяет снизить массу противопульной защиты на 30-45%.

Развал СССРи годы перестройки далеко отбросили Россию от передовых позиций, и в настоящее время ей приходится восстанавливать как научную, технологическую, так ипроизводственную инфраструктуру в областикерамической брони, чтобы выйти на мировой уровень. Сегодня российские разработчики и производители броневой керамики сумели приблизить ее качество к стандартам передовых западных компаний.Однако полностью удовлетворить потребности российского рынка в броневой керамике они пока не в состоянии. Так по оценкам новосибирского предприятия НЭВЗ-керамикс потребности российских разработчиков защитыв бронекерамике составляют 2500-3000 тонн в год, тогда как все российские производители могут поставить нарынок не более 30-40% от его потребности.

В настоящее времяиз существующего разнообразиякерамических материалов для броневых целей используется весьма ограниченное их количество это корунд или оксид алюминия (Al₂O₃), карбид кремния (SiC) и карбид бора (B₄C). В табл.3 приведены основные российские производители броневой керамики. Пока основу российской керамической брони составляют корунд и карбид кремния. Для сравнения в США только для бронежилетов выпускается около 1500 тонн керамики из карбида бора одного из лучших броневых керамических материалов.

Табл.3. Основные российские производителибронекерамики.

В табл.4 приведены сравнительные характеристики керамических бронематериалов и их относительная стоимость в сравнении с корундом.

Тенденции мирового рынка в области керамических бронематериалов, определившиесяеще в начале 2000-х годов, сохраняются и поныне. Для СИБ идет расширение производства дорогой, но самой эффективной керамики на основе В₄С, а для военной техники корунда или карбида кремния.

Кроме жестких металлических и керамических преград в средствах защиты все более широкое применениеполучают тканые инетканые полимерные материалы . Среди них наиболее известны арамиды.

Арамиды практически одновременно начали применяться и за рубежом и в СССР в конце 70-х начале 80-х годов. Эру этих эффективных броневых материалов открыли знаменитый Кевлар (США) и советский ТСВМ-ДЖ. Сегодня в мире создано и применяется несколько десятков различных марок арамидных тканей, отличающихся диаметром исходных волокон (микрофиламентов), диаметром комплексных нитей, способом плетения, ценой и т.д. Эти материалы стали неотъемлемой частью бронежилетов, шлемов, широко используются в качестве противоосколочных экранов или подложек для керамических бронепанелей.

В конце 90-х годов в США был создан новый тип полимерных волокон РВО, типичным представителем которого стал материалZylon. Этот материал давал выигрыш в сравнении с Кевларом по стойкости, но как показала его эксплуатация в реальных условиях он оказался нестоек к воздействию ультрафиолета и другим климатическим факторам и его защитные характеристикисо временем быстро снижались. Причем снижение броневых свойств достигало 20-25%. По этой причинеданныйкласс материалов в средствах защиты пока находит ограниченное применение.

Следующим типомволокон броневого назначения стали волокна из класса фениленов. Типичным представителемявляется волокно М5, которое сегодня используется за рубежом в средствах защиты в первую очередь, в бронежилетах. Это волокно имеет броневые характеристики, сравнимые с волокномZylon, а по стойкостик климатическим факторам с арамидами.

Однако сегодня наиболее перспективнымидля баллистической защиты практически всеми разработчиками средств защиты признаются волокна на основе высокомолекулярного полиэтилена.Материалы группы высокомолекулярных (высокомодульных) полиэтиленов (highmoduluspolyethylene,HMPE), производящиеся по технологии вытягивания нити из геля, в наши дни получили широкое распространение как в обычной жизни, так и в военной области.

Высокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) для России достаточно новый материал. Он начал использоваться в СИБ всего 5-7 лет назад, хотя за рубежом он применяется с начала 80-х годов и в настоящее время известно более десятка марок этого материала. Среди них наиболее известны и широко используются материалы с торговой маркой Dyneema разработки голландской фирмыDSMи Spectra разработки американской компанииHoneywell.

Технология получения броневого материала из волокон СВМПЭ принципиально отличается от технологии получения арамидных композитов.

Арамидные элементарные волокна (микрофиламенты) собираются в комплексную нить. Затем из комплексной нити производится плетение ткани, где нити пересекаются друг с другом. В зависимости от вида плетения (саржа, полотно и др.) эти пересеченияполучаются соответствующей плотности. Между тем, практикой установлено, что любые пересечения нитей в броневом волоконном композите отрицательно сказывается на его броневых свойствах. Разработчики арамидов, поэтому, пытаются использовать технологии, при которых арамидное волокно получало бы минимальное деформирование как при получении комплексных нитей, так и при ткачестве.

Эти проблемы удалось избежать при производстве броневых композитов из волокна СВМПЭ. Комплексная нить из в них не подвергается плетению. Нити укладываются в одном направлении и, не переплетаясь, соединяются с другим слоем, нити которого располагаются в другом направлении. Такие материалы называют однонаправленными композитами (UD-материалы).

Сегодня арамидные материалы отечественного производства по своим баллистическим характеристикам не уступают лучшим зарубежным аналогам, хотя при этом их цена существенно выше. А вот СВМПЭ Россия до сих пор не производит иразработчики защиты используют только импортные материалы, в основном китайского или израильского производства.

Правда, ГК Ростех еще в 2015 годусообщал о проекте созданияпроизводственных мощностей по производству СВМПЭ на площадке Казаньоргсинтез с выпуском уже в 2017 году не менее 1200 тонн этого волокна и доведения его мощностей к 2020 году до 4000 тонн. В конце 2016 годаготовилось постановление Правительства РФ об отмене НДС для ввозимого оборудования, необходимого для производства такого полиэтилена.Однако пока российские разработчики средств защиты продолжают ориентироваться на импортные материалы и до полного импортозамещения здесь еще далеко.

В таблице 5 представлены сравнительные данные по массовым и ценовым характеристикам защитных структур из полимерных волоконных материалов.

Хорошо видно, что баллистические пакеты из отечественных арамидов (колонки 2-3), обеспечивающие защиту от стандартного осколка (шарик массой 1г), по массовым характеристикам примерно соответствуют таким же структурам из СВМПЭ, но значительно (в 2-3 раза) их дороже. Также видно, что отечественные баллистические арамидные ткани хотя и лучше западных аналогов, но существенно дороже.

Если не брать во внимание экзотические броневые материалы, которые иногда применяются в защите и материалы для прозрачной брони, то, пожалуй, на рассмотренных здесь материалах выбор у разработчиков бронезащиты и заканчивается. В любом случае они являются основой для создания многообразия тех защитных структур, которые используются на существующей военной технике и в СИБ. Естественно, эти материалы применяются в различных сочетаниях, обеспечивая максимальную защиту от заданных средств поражения при минимальных массовых и габаритных характеристиках. Кроме того усиление защищенности достигается применением специальных защитных комплексов, таких как динамическая защита, активная защита, средства маскировки и т.д.

О применении таких комплексов на бронетанковой технике было рассказано в журнале Экспорт вооружений №2 за 2016 год.

Металл в военной технике

При производстве военной авиационной, морской, сухопутной техники, боеприпасов, оружия используют изделия из черного, нержавеющего, цветного металлопроката. Это листы, квадраты, катанки, арматура, круги, трубы, профили. Для их изготовления предназначены высокопрочные стали, титан, алюминий, латунные сплавы, свинец. Оборонный комплекс РФ включает свыше 1 350 предприятий, сосредоточенных в разных регионах России. На их работу в 2022 году было заложено свыше 3,5 триллионов рублей. В эти расходы включено и изготовление военной техники, спецоборудования. К металлам предъявляются строгие требования. Они должны быть пластичными, прочными, устойчивыми к высоким температурам, коррозии.

Танковая броня: из чего ее делают

Защите танков во все военные времена уделялось особое внимание. Их броня была не просто стальной стеной, а многослойной конструкцией. Во времена СССР использовался композиционный материал. Он включал сталь и стеклопластик, обладал высокой гибкостью, стойкостью к высокотемпературному воздействию. Самым первым танком с многослойной броней стал «Т-64». В СССР также использовали ультрафарфор и стеклотекстолит. Промежуточным «звеном» между этими материалами была сталь.

Современные британские, немецкие танки имеют усиленное покрытие. Оно состоит из нескольких слоев, включая керамику с ураном, графит, кевлар (для удерживания попавших осколков снарядов). А в России выбирают танковую защиту без воздушного пространства между слоями из фарфора, керамики. За счет отсутствия прослоек намного эффективнее поглощаются удары со стороны противника.

В основе брони лежат легированные стали (не более 0,3 % углерода для толщины до 100 мм, с марганцем, молибденом, медью, хромом, никелем, медью). Металл выдерживает попадание снарядов крупного калибра, осколочных гранат, мелкоколиберных пуль. Требования к твердости листовой стали зависят от ее толщины. Подробности в таблице:

Характерные представители танковой броневой стали — Armos 3705, Mars 190. Они соответствуют высокому классу прочности. Российские аналоги — ст3, ст17ГС, 17Г1С. Возможно использование марки Armos 400S, но только после закалки.

Танковая броня должна иметь толщину в диапазоне 80-380 мм. В тяжелой оборонной технике слой стали может достигать 9,5 см. Но такие танки весят более 200 тонн и редко применяются из-за чрезмерных топливных затрат. Массивная броня может выдержать попадание артиллерийских снарядов — причем, лобовое.

Применяется сталь для защиты легкой оборонной техники. Стандартная толщина — 50-80 мм. Для бронетранспортеров выбирают металл российских марок А3 (пятый класс прочности), 2П, 7, импортные аналоги — MARS 240, ARMOX 500S.

Из чего делают бронежилеты

Бронежилеты как средства индивидуальной защиты людей от оружия производят из высокопрочных материалов. Шьют их из баллистической ткани или кевлара (от 30 до 50 слоев). Пластины из стали или титана вставляют в заранее подготовленные карманы. Ватин применяется с целью снижения рисков контузии, уменьшения удара при попадании пули. Вес бронежилета — 2-20 кг. Уровень защиты зависит от количества слоев и материалов. Конструкция включает три основных компонента:

Пакет и плита — главные защитные элементы. Первый изготавливают из арамидного волокна или высокомолекулярного полиэтилена. Пакет защищает от пистолетного калибра, мелкой дроби. Плита — самый жесткий элемент, который делают из стали марки 44С (толщина 6,5-6,6 мм). Она повышает класс защиты до пятого и предохраняет от пуль 7Н22, 7Н24 с сердечниками 5,45-миллиметрового калибра. Для изготовления плиты бронежилета используют титановые сплавы с хромом, молибденом. Алюминиевые средства индивидуальной защиты превосходят стальные. Они защищают от пуль калибра 14,5 и 12,7 мм. Алюминий технологичен, отлично сваривается. Поэтому бронежилеты эффективны как средства для противоминной, противоосколочной защиты.

Композитные СИЗ выгодно отличаются от металлических небольшим весом. В состав керамических плит включают карбиды кремния и бора, алюминиевые оксиды. Они обеспечивают шестой класс защиты от автоматного, винтовочного, пистолетного калибра.

Из чего делают пули

Литые пули изготавливают по технологии затвердевания расплавленного металла в форме. Это основные функциональные элементы патронов, которые состоят из трех частей:

оболочки,
рубашки,
остроконечного сердечника.

Для изготовления оболочки используется малоуглеродистая сталь (08, 08пс, 08кп), которая для дополнительной защиты и продления сроков эксплуатации покрывается антикоррозийным томпаком. Рубашку делают из свинца, легированного сурьмой и оловом, или из цинковых сплавов. Для изготовления сердечника применяются высокоуглеродистые стали — штамповые, инструментальные с содержанием углерода не более одного процента (марки 20 и 35).

Все пули для пневматического оружия классифицируются на стальные и свинцовые. Первые имеют шарообразную форму и подходят для гладких стволов. А пули из свинца для нарезных стволов — вытянутые. Самый популярный калибр — 4,5 мм. В охотничьих ружьях используют калибр 5,5 и 6,35 мм.

Из чего делают корабли: листы для судовой стали

При сооружении военных и промышленных, речных и морских судов важное значение имеет специальная судостроительная сталь. Из нее делают разные виды металлопроката, которые потом применяются для отделки водного транспорта. К популярным типам относятся:

горячекатаные полосы (длиной до 6 000 мм) и квадраты;
листовой прокат г/к — толщина до 200 мм;
равнополочные, неравнополочные, обратные уголки;
швеллеры;
полособульбовые профили;
полукруги и круги г/к;
горячекатаные рулоны толщиной до 10 мм.

Наиболее востребованный в судостроении вид металлопроката — это стальные листы. Они классифицируются на две группы по назначению. Это прокат для речных и морских судов. При изготовлении они проходят полный производственный цикл — от формирования отливок с заданными механическими и химическими свойствами в печах до конечной прокатки и получения листов необходимых геометрических параметров. В завершении выполняется нарезка элементов. Иногда выполняются дополнительные операции — ковка и волочение. Готовый металлопрокат для судостроения соответствует высоким требованиям к атмосферо- и ударостойкости, сопротивляемости и текучести.

Стали для судостроения регламентированы стандартами ASTM A131, ГОСТом 5521. Перечислим наиболее популярные марки:

А32, D32,
D36, F36,
А40, D40,
Е40, F40,
D46, F46,
F55.

Это стали, обладающие высокой вязкостью при температурных показателях ниже -60 градусов Цельсия. Помимо устойчивости к отрицательным температурам перечисленные марки проявляют следующие эксплуатационные свойства:

высокая коррозийная устойчивость — даже в агрессивных средах;
стойкость к образованию трещин и расслаиванию;
сопротивление высокому радиационному фону и сильным вибрациям;
способность к эксплуатации при повышенной влажности на протяжении длительного срока;
сохранение первоначальных свойств при резких температурных скачках или постепенном снижении/повышении.

Листовой прокат из судового металла используется для сооружения и отделки морских платформ, причалов, корпуса, палубы, второго дна и обшивки. Корабли, лайнеры, ледоколы — во всех этих судах задействован металл перечисленных марок.

Самолетостроение: из чего делают крупные детали

При конструировании, сборке авиационной техники применяются стали, дюралюминиевые, титановые и магниевые сплавы с кремнием. Последние используются для мелкого и тонкостенного литья с целью изготовления деталей колес и приборов в кабинах. Дюралюминиевые сплавы применяются для производства силовых элементов — стрингеров, фюзеляжа, лонжеронов, шпангоутов. Приведем примеры использования сталей (углерода не менее 0,55 %) разных марок в авиационной промышленности:

хромомарганцевокремнистая ЗОХГСА — силовые агрегаты, турбины, обшивка крыльев;
высокоуглеродистые У7 и У12 — валики, муфты, ленты-расчалки;
малоуглеродистые 20, 25, 20А — гайки, болты, другой крепеж;
нержавеющая 1Х18Н9Т (сопротивляемость низким температурам) — гидравлические системы, напорные баки, окислительные емкости, выпускные коллекторы и трубы.

Из титановых сплавов в авиации производят крылья и стабилизаторы, корпуса сверхзвуковых самолетов. Прочный металл используется при конструировании шасси, лопаток компрессоров, кожухов камер сгорания, узлов фиксации закрылков, сопел реактивных моторов.

История создания новых броневых марок стали

Текст доклада к пленарному заседанию на ХХХVI годичной
международной научной конференции " К 70-ЛЕТИЮ ВЕЛИКОЙ ПОБЕДЫ".
СПб. научный центр Российской академии наук.

С бронёю надо разговаривать на Вы.
Семён Израилевич Сахин

И.А.Фрумкин и коллеги Данилевского вытащили его из лагеря в 1943 году.

В 1942 г. И.А. Фрумкин был назначен Гл. металлургом завода №178 в г. Кулебаки, Л.М. Кузнецов был назначен Гл. металлургом Муромского завода, г. Муром, Г.А. Петров был назначен начальником мартеновского цеха на Нижне-Тагильский металлургический завод.

После Сталинграда Сталин поинтересовался, чем надо помочь танковой промышленности. Нарком танковой промышленности Исаак Моисеевич Зальцман поднялся и сказал, что танковой промышленности необходим инженер Данилевский. В наступившей тишине поднялся Иван Фёдорович Тевосян и сказал: - т. Сталин, я лично знаю Данилевского и ручаюсь за него. Вопрос был решён.
Олега Фёдоровича освободили. Прямо из канцелярии ИТЛ он пришёл к Г.А Петрову, который работал на Нижне-Тагильском металлургическом заводе начальником мартеновского цеха. В Справке об освобождении Данилевскому было предписано явиться в Свердловск в распоряжение НИИ-48. Через несколько дней Олег Фёдорович получил назначение Гл. инженером в Московский филиал НИИ-48.

За время Великой отечественной войны танковая промышленность СССР поставила фронту более 90 000 танков. Фашистская Германия произвела за это же время 53 000 танков.

Сейчас, в канун 70-летия Победы, мы видим, как огромен и неоспорим вклад ижорских инженеров-металлургов в дело Победы в Великой Отечественной войне.

Список использованной литературы:
1. О.Ф. Данилевский «Как делалась броня». Рукопись 1992г.
2. О.Ф. Данилевский «Воспоминания». Рукопись 1983г.
3. Г.И. Зухер «Воспоминания». Рукопись 1973г.
4. С.И. Сахин «Биография»
5. А.И. Мелуа «Инженеры Санкт-Петербурга» . Энциклопедия 1,2,3 издания 1996,1997, 2003гг
6. Л.Д. Бурим «Юбилей заводской лаборатории». Ижора-Информ №31 (145), Колпино 1999г.
7. С.И. Ривкин «Путеводная звезда». Очерк о ЦЛЗ, СПб, из-во «Гуманистика» 2004г.
8. Ю.И. Фрумкин «Броня России». Очерк, альманах «Ижорские берега» №9 2008г.
9. М.Н. Попов «Ижорская броня». Воспоминания, альманах «Ижорские берега», 2002г.

Портал Проза.ру предоставляет авторам возможность свободной публикации своих литературных произведений в сети Интернет на основании пользовательского договора. Все авторские права на произведения принадлежат авторам и охраняются законом. Перепечатка произведений возможна только с согласия его автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице. Ответственность за тексты произведений авторы несут самостоятельно на основании правил публикации и законодательства Российской Федерации. Данные пользователей обрабатываются на основании Политики обработки персональных данных. Вы также можете посмотреть более подробную информацию о портале и связаться с администрацией.

Немного о броне для техники

Несмотря на изменение облика войн, главный их участник – человек – остается прежним. Он все так же подвержен воздействию массы опасных факторов и нуждается в защите. На протяжении последних веков наиболее распространенным способом защиты от большинства угроз была броня. Панцири древних солдат постепенно развились в полноценный доспех, а в конечном итоге эта идея вылилась в появление бронированной техники. Тем не менее, развивались и средства поражения, напрямую влиявшие на параметры бронезащиты. Эта своеобразная гонка снаряда и брони не прекратилась до сих пор и с уверенностью можно говорить, что она сохранится и в будущем. Рассмотрим несколько основных современных тенденций в области развития защиты техники.

Металл и керамика

Наиболее простым способом обеспечения защиты экипажа и элементов конструкции боевой машины является установка металлической брони. На протяжении всей истории бронетехники повышение уровня такой защиты осуществлялось всего двумя способами: увеличение толщины бронеплит и изменение сплава. В настоящее время к ним добавилась третья методика, фактически представляющая собой «смесь» первых двух. Ученые ведущих стран работают над созданием новых сплавов, которые могли бы при тех же параметрах массы, что и у имеющихся, обеспечить более высокий уровень защиты. Кроме того, помимо применения специальных сплавов броня может быть укреплена при помощи особой технологической обработки стальных заготовок.

Несколько лет назад британские ученые из организаций DSTL и CORAS представили свою новую разработку – технологию Super Bainite. Она позволяет сэкономить на различных реактивах и химикалиях, но при этом ощутимо повысить прочность металла. Суть технологии кроется в так называемой изотермической закалке. Это значит, что сперва броневой лист прогревается до температуры около тысячи градусов по Цельсию, а затем охлаждается до 250-300°. При более низкой температуре заготовка выдерживается в течение нескольких часов и далее плавно охлаждается до температуры окружающей среды. Такой способ упрочнения брони гарантирует почти полное отсутствие в ней каких-либо микротрещин, вызванных обработкой. Кроме того, в зависимости от используемого сплава, возможно увеличение эффективности защиты на десятки процентов. Таким образом, для обеспечения одного и того же уровня защиты броня Super Bainite может иметь заметно меньшую толщину по сравнению с незакаленным металлом.

Еще один метод связан с существующими технологиями. Давно известны такие способы упрочнения металла, как цементация, азотирование, борирование и т.п. процессы химико-термической обработки. В последние годы наибольший интерес ученых вызывает именно азотирование. Насыщение поверхностного слоя металла азотом с последующим образованием нитридов значительно увеличивает твердость поверхности и, как следствие, повышает уровень защиты бронелиста. К настоящему времени различным организациям, занятым в создании новых видов гомогенной брони, удалось добиться неплохих результатов. Современная азотированная стальная броня при одинаковом уровне защиты с необработанным металлом имеет на 25-30% меньшую толщину.

Помимо металла для защиты бронемашин может быть применена специальная керамика. Плитки из карбидоборных, корундовых или карбидокремниевых материалов способны обеспечить достаточный уровень защиты и при этом весят меньше, чем соответствующая стальная деталь. В то же время, керамическое бронирование имеет один серьезный недостаток. В отличие от металла, который прогибается и продавливается боеприпасом, задерживая его, керамическая плитка после попадания растрескивается и теряет, как минимум, большую часть своих защитных свойств. Из-за этого сейчас керамическая броня используется только в сочетании с другими материалами: металлами, кевларом (бронежилеты) и т.д.

Композитные системы

Любой материал, применяемый в бронировании, имеет свои плюсы и минусы. Обеспечить наиболее эффективную защиту от различных поражающих факторов может обеспечить т.н. композитное бронирование. Одними из самых простых и распространенных в последнее время видов подобной защиты являются системы, состоящие из металлических листов и керамических плиток. Плитка принимает на себя удар поражающего элемента, а металл окончательно гасит его энергию. Подобные системы, в которых керамика является первым барьером на пути пули или снаряда, начали появляться сравнительно недавно. Куда более распространена другая архитектура композитной брони.

Еще в шестидесятых годах прошлого века была создана трехслойная метало-керамическая броня. Яркий пример такой системы – лобовая защита советского танка Т-64. Между двумя сравнительно тонкими металлическими листами в ней находился стеклопластик. Благодаря этому попавший в броню снаряд был вынужден проходить через несколько слоев защиты с различной плотностью и вязкостью. В итоге боеприпас терял энергию и даже разрушался. По аналогичной схеме построена известная английская броня Chobham. К сожалению, точный ее состав до сих пор засекречен, но, согласно различным отрывочным данным, она состоит из металлических листов, полимерных блоков и керамических плиток. Бронирование Chobham устанавливается на последние модели английских и американских танков.

В последние годы российскими специалистами из НПЦ «Сплав» была создана концепция т.н. дисперсно-керамического бронирования. Такая система состоит из трех слоев: декоративного, дробящего и задерживающего. Декоративный и задерживающий выполняются из плоских панелей, а дробящий состоит из небольших цилиндров или многоугольных призм с закругленными торцами. Попадающий в дисперсно-керамическую броню снаряд, пробивая декоративный слой, теряет часть своей энергии и сталкивается с призмами дробящего. Разрушение призм дробящего слоя также отнимает немалую часть энергии боеприпаса. Кроме того, из-за особой формы элементов слоя, разрушается и сам снаряд. Внутренний задерживающий слой принимает на себя удар осколков снаряда и призм. Дисперсно-керамическое бронирование имеет ряд характерных особенностей, которые могут оказаться полезными в будущем. Поэтому работы по этой тематике идут полным ходом.

Навесная защита

Поскольку бесконечное утолщение брони, вне зависимости от ее типа, невозможно, уже несколько десятилетий на бронетехнике применяются различные дополнительные навесные модули. В зависимости от обстановки, эти модули могут обеспечивать дополнительную защиту машины разными способами.

Самый простой из них – простая навеска на машину дополнительных бронемодулей. Наиболее известной системой такого вида является немецкая MEXAS. Ее точный состав секретен, но известно, что в модулях используется керамика, полимеры и металл. Производитель особо отмечает, что модули брони MEXAS в весовом отношении в два раза эффективнее гомогенной брони. В зависимости от требований заказчика модули системы MEXAS могут иметь любую форму. Кроме того, заказчикам предлагается три варианта бронирования с разным уровнем защиты. Таким образом, модули способны обеспечивать дополнительную защиту практически любой бронемашины. В середине двухтысячных годов на базе брони MEXAS была создана более совершенная защита AMAP, отличающаяся более высокими характеристиками защиты, а также более широким применением металлов и сплавов.

Канадский танк Леопард 1C2. На башне и корпусе хорошо различимы модули навесной брони MEXAS-H. Башня выполнена литой аналогично модификации Леопард 1А5

Благодаря своей многослойной структуре (корпус самой боевой машины можно тоже считать дополнительным слоем брони), навесные бронемодули способны обеспечивать защиту не только от пуль, но и от снарядов малокалиберной артиллерии. Также подобные композитные системы способны с определенной эффективностью противодействовать и кумулятивным боеприпасам. Стоит отметить, для защиты от кумулятивных боеприпасов уже давно применяются гораздо более простые, но не менее эффективные дополнительные модули. Это – достаточно распространенные противокумулятивные экраны и решетки. На определенном расстоянии от поверхности корпуса бронемашины располагаются металлические панели или решетки. При ударе о такое ограждение кумулятивный боеприпас либо срабатывает, либо деформируется. В обоих случаях он уже не способен полноценно выполнять свою задачу.

Как и другие навесные модули, противокумулятивные экраны и решетки ощутимо увеличивают боевой вес бронемашины и соответствующим образом влияют на ее ходовые качества. Несколько лет назад в Великобритании был создан противокумулятивный тканный материал Tarian QuickShield. Такая сетка или ткань состоит из полимерных и металлических нитей и справляется с уничтожением или повреждением противотанковых реактивных гранат. При схожих характеристиках с металлической решеткой полимерная сетка, как минимум, вдвое легче. Кроме непосредственного оснащения бронемашин, Tarian QuickShield предлагается использовать их в качестве материала для быстрого ремонта поврежденных металлических решеток. Кусок защитной ткани попросту натягивается на месте поврежденного экрана или решетки.

Для использования на легкой бронетехнике не так давно была создана динамическая защита SLERA. Поскольку для бронетранспортеров или боевых машин пехоты танковые системы динамической защиты не подходят ввиду своей мощности, SLERA получила менее сильные блоки взрывчатого вещества. Это заметно сказалось на характеристиках, но, в то же время, позволило ставить динамическую защиту на машины со сравнительно тонкой броней.

Электромагнитная защита

Ход развития боеприпасов позволяет предполагать, что уже в самые ближайшие годы новые снаряды смогут поражать цели, прикрытые любым из имеющихся сейчас типов брони. Поэтому уже сейчас идет разработка совершенно новых типов защиты для бронетехники. Пожалуй, наиболее интересным из них является т.н. электромагнитная броня. Она имеет все преимущества композитной, но при этом способна более эффективно задерживать снаряды противника.

Концепция электромагнитного бронирования подразумевает подключение двух металлических листов к конденсаторной системе. Между листами находится полимерный или керамический изолятор. Попав в такую бронепреграду, снаряд замыкает электрическую цепь и изменяет траекторию движения из-за воздействующих на него электромагнитных сил. Кроме того, при определенной мощности подаваемого на пластины тока снаряд может попросту разрушиться. Электромагнитная броня выглядит многообещающе, но до ее практического применения очень далеко. Для эффективной работы такой системы требуется слишком много электроэнергии. На данный момент ни одна бронемашина не в состоянии обеспечить полноценную работу электромагнитной брони.

На том же принципе может быть основана другая технология, целью которой, однако, будет являться анализ состояния бронезащиты. При помощи несложных электрических схем можно создать аппаратуру самодиагностики, которая сможет автоматически определять поврежденный участок брони и степень его разрушения. Благодаря такой информации экипаж боевой машины все время будет в курсе состояния своего бронирования и, при необходимости, сможет вовремя запросить соответствующую помощь.

Как видим, развитие технологий бронирования продолжается. Стоит отметить, большинство используемых сейчас идей появилось еще несколько десятилетий назад. Тем не менее, они до сих пор работоспособны и никто не спешит отказываться от них. В ближайшем будущем эта тенденция полностью сохранится. Соответствующие проектные организации продолжат создавать новые типы гомогенной, композитной и навесной защиты. При этом, возможно, с мертвой точки сдвинутся работы в области электромагнитной брони, но в этом случае все упирается в вопрос источника энергии. Так что в ближайшие годы количественное и качественное первенство останется за привычными вариантами бронирования, а их характеристики будут постепенно расти благодаря появлению новых сплавов, полимеров и керамических материалов.

Читайте также: