Военное обозрение

Композит вместо алюминия. Экспериментальная бронемашина ACAVP

19
Композит вместо алюминия. Экспериментальная бронемашина ACAVP
Схема опытной машины ACAVP. Графика Thinkdefence.co.uk


Боевая бронированная машина должна обеспечивать требуемый уровень защиты, но при этом быть максимально легкой. В прошлом эту проблему стали решать за счет алюминиевой брони, а затем появились более смелые идеи. В британском экспериментальном проекте ACAVP бронекорпус с достаточным уровнем защиты изготовили из композиционного материала на основе стеклоткани и эпоксидной смолы.

Смелое предложение


Основные преимущества алюминиевой брони перед стальной связаны с ее меньшей плотностью. За счет этого алюминиевая деталь при той же массе может быть толще и обеспечивать защиту, как минимум, не хуже стальной. Кроме того, более толстая алюминиевая деталь жестче, что упрощает конструирование бронекорпуса. Все эти особенности разных материалов были неоднократно продемонстрированы в разных проектах.

В начале девяностых годов недавно созданное агентство оборонных разработок при Минобороны Великобритании Defence Research Agency (позже переименовано в Defence Evaluation and Research Agency) выступило с предложением об изучении перспектив брони на основе композиционных материалов. В теории, композиты разных типов легче алюминия, но способны давать тот же уровень баллистической защиты.


Сборка корпуса из двух деталей. Фото Thinkdefence.co.uk

В 1991 г. DRA запустила проект ACAVP (Advanced Composite Armoured Vehicle Platform – «Перспективная платформа с композитной броней»). К исследованиям привлекли несколько научных организаций, а в производстве опытной техники должны были участвовать предприятия GKN, Westland Aerospace, Vickers Defenses Systems и Short Brothers.

В дальнейшем состав участников программы менялся. Так, в середине девяностых из нее вышла компания «Шорт», не имевшая необходимых производственных мощностей. Вместо нее к работам присоединилась Vosper Thorneycroft. В 2001 г. DRA / DERA расформировали, и основным участником программы стала компания QinetiQ.

Теория брони


На первом этапе проекта, в 1991-93 гг., задачей был поиск оптимального композита, способного заменить алюминиевую броню. Планировалось изучить существующие и перспективные материалы и найти наиболее удачные в техническом отношении – и выгодные в плане экономики. При определении требуемых характеристик композитной брони отталкивались от защиты серийной алюминиевой БМП Warrior.


Готовый корпус с металлическими закладными. Фото Thinkdefence.co.uk

В общей архитектурой новой брони определились достаточно быстро. Ее предлагалось выполнить на матрице из эпоксидной смолы с наполнением из листового материала. При этом требовалось опробовать разные смолы и материалы и сравнить их. На этом этапе важным фактором стала стоимость. Так, стандартные сорта стеклоткани с ограниченными характеристиками прочности обходились всего в 3 фунта за килограмм. Более прочное арамидное волокно (кевлар) обходилось в 20 фунтов за 1 кг. Имелся широкий выбор эпоксидных смол, стоимость которых колебалась в широких пределах.

Окончательный состав брони для опытной машины ACAVP определили в 1993 г. Ее предлагалось выклеивать из стеклоткани от компании Hexcel Composites с использованием смолы типа Araldite LY556 от компании Ciba. Также требовались формы и другая оснастка для производства – за них отвечала компания Short Brothers.

Детали должны были изготовляться по технологии вакуумного формования. В специальный термостойкий мешок закладывались листы стеклоткани, и эта сборка помещалась в форму. При помощи внутри мешка создавался вакуум, после чего внутрь подавалась смола. После пропитки листов смолой будущая композитная деталь помещалась в печь для спекания.


Принцип изготовления деталей. Графика Assets.markallengroup.com

В ходе исследований изготавливались блоки композитной брони разного состава и отличающихся габаритов. Финальным изделием этого этапа стала кормовая дверь для БМП Warrior. В 1993 г. это изделие прошло испытания. Композитная дверь при той же стойкости к пулям была на 25% легче. Это показало возможность производства целого композитного корпуса с желаемыми характеристиками.

Опытный образец


В 1993 г. началась разработка опытной машины ACAVP с композитным корпусом. Этот проект разрабатывался компанией «Виккерс» на основе БМП «Уорриор». Впервые в истории фирмы проект полностью создавался в цифровом виде. При проектировании активно использовались готовые узлы и агрегаты; силовую установку, ходовую часть и некоторые другие узлы заимствовали с минимальными изменениями. Проектирование завершилось только в октябре 1996 г., и после этого началась подготовка к строительству.

Композитный корпус для ACAVP внешне был похож на броню Warrior, однако отличался более простыми обводами, облегчавшими изготовление и извлечение деталей из форм. Корпус разделили на две части. Нижняя «ванна» имела длину ок. 6,5 м и весила 3 т. В композите были заделаны втулки и другие элементы для крепления силовой установки, ходовой части и т.д. Верхний короб корпуса имел массу 5,5 т. Он получил наклонную лобовую часть и длинную крышу с погоном башни и люками. Толщина композитной брони на наиболее ответственных участках достигала 60 мм


Опытная ACAVP на на трассе. Фото Thinkdefence.co.uk

Уровень защиты такого корпуса соответствовал броне серийной БМП. Также предусматривалась возможность установки навесных блоков бронирования – стального, алюминиевого или композитного. Это позволяло усилить защиту, используя высвободившийся запас грузоподъемности.

В корме корпуса поставили силовой агрегат от БМП на основе дизеля Perkins V-8 Condor мощностью 550 л.с. Композит выдерживал температуры до 130°C, что позволяло не беспокоиться о разрушении моторного отсека. Использовалась шестикатковая ходовая часть с торсионной подвеской и задним ведущим колесом.

На опытной ACAVP поставили башню от Warrior. Экипаж сократили до двух человек – водителя и командира. Они располагались в корпусе и боевом отделении и попадали на свои места через собственные люки. Десантное отделение отсутствовало.

В зависимости от оснащения и других факторов, полная масса ACAVP находилась в пределах 18-25 т. Ходовые качества остались на уровне существующей БМП. При том же уровне защиты, композитный корпус был на 25% легче алюминиевого, и экономия массы достигала 1,5-2 т. При использовании других компонентов брони разницу масс можно было довести до 30%. Впрочем, новый корпус не отличался дешевизной, и высокая цена могла нивелировать прочие преимущества.


Преодоление препятствия. Фото Thinkdefence.co.uk

Композит на полигоне


Подготовка к строительству опытной бронемашины ACAVP началась в конце 1996 г. На этом этапе выяснилось, что «Шорт Бразерс» не в состоянии изготовить два крупногабаритных элемента корпуса из-за отсутствия печей необходимых размеров. Заказ на производство брони передали фирме Vosper Thorneycroft.

К концу 1997 г. опытный образец достроили и вывели на испытания. Проверки подтвердили высокую прочность и жесткость корпуса, позволяющую бронемашине перемещаться по пересеченной местности без риска деформаций, повреждений и т.д. Полноценную машину не испытывали обстрелом, но такую проверку прошли отдельные композитные панели, изготовленные по той же технологии.

Испытания прототипа ACAVP завершились в 2000-2001 гг. с положительными результатами. На практике подтвердились все расчеты разработчиков, и в распоряжении конструкторов появился набор перспективных технологий, пригодных для применения в новых проектах. Будущее этих наработок зависело только от планов и пожеланий военного ведомства.


Композитная бронемашина в качестве музейкного экспоната. Фото Bovington Tank Museum

Интерес армии к новой разработке был ограниченным. Военные высоко оценили перспективную разработку и ее преимущества. Однако у них не возникло желания давать ход новым технологиям и использовать их в реальном проекте. Через несколько лет началась разработка перспективного семейства бронетехники Ajax, но в этой программе вновь решили использовать алюминиевую и стальную броню. Вернутся ли когда-либо к идее композитной брони – неизвестно.

Судьба прототипа


После завершения испытаний единственную опытную бронемашину ACAVP передали танковому музею в Бовингтоне. Ее разместили в одном из выставочных залов, рядом с другими интересными разработками британской промышленности. Прототип до сих пор пребывает в хорошем состоянии, и его регулярно выводят на танкодром для участия в местных «танковых фестивалях».

С 2001 г. тематика композитной брони ограниченно прорабатывается компанией QinetiQ. Ее специалисты регулярно приезжают в Бовингтон и проводят обследование машины ACAVP. Такие исследования позволяют понять, как ведет себя композитный корпус по мере старения. Собранные данные используются в новых исследованиях и могут найти применение в перспективных проектах. Конечно, если британская армия проявит интерес к новым материалам.
Автор:
19 комментариев
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо авторизоваться.
  1. Аэродромный
    Аэродромный 17 декабря 2020 05:44
    -2
    сразу уж из многослойного "кевлара" DuPontовского делайте... если денег хватит.
    1. RealPilot
      RealPilot 17 декабря 2020 23:50
      +1
      Ну а композит может быть многослойным. И при этом относительно недорогим и легким. В теории, хотя бы.

      Никто же не запрещает сделать корпус алюминиевым или стальным, но весьма тоньше, а уже сверху накладывать слои стеклоткани/карбона/кевлара, на вкус и бюджет - можно чередовать wink
      Такой подход снизит время и стоимость формовки, но при этом создаст сложности с "запеканием" этого пирога. Которые все равно можно решить (или избежать, не для всех композитов это нужно).

      Плюс можно положить еще слой металла сверху или снизу, например относительно тонкий лист броневой стали или титана. Керамику добавить между слоями... Или, как в Т-72, стеклотекстолит во лбу башни между стальными листами.

      Ну и внутри бронекорпуса классический кевларовый подбой для улавливания осколков и снижения заброневого воздействия.

      Можно сделать многое! Композитный корпус, например, повышает герметичность, что хорошо для плавучести...

      Тем не менее, мы подходим к важному вопросу.
      Нужно определить желаемую степень защищенности проектируемой машины от типов и калибров средств поражения, то есть класс защиты.
      И, соответственно, оценить назначение машины и ее место на поле боя, тактику применения.

      Понять, какие проекции мы защищаем больше, а какие меньше. Лобовую или заднюю, например. С бортовой проблем всегда больше, недаром нет сейчас танков, которые бескомпромисно держат тот же видавший виды РПГ-7 в борт, без навесных ухищрений...
      Забронировать "вкруг" еще никто полноценно не смог, это либо перетяжеление, либо очень дорого, а иногда и все одновременно... Ну и подвижность соответствующая, износ узлов ходовой части и бешеный расход топлива

      А потому, бронирование - это всегда компромисс.
  2. Владимир61
    Владимир61 17 декабря 2020 06:07
    +3
    То, что имеем сегодня, не панацея в недалеком будущем. Все зависит от развития технологий композитных материалов и их удешевления. Вполне возможно, что через какое-то время корпуса легкой бронетехники начнут печатать на 3-D принтерах. 30 лет назад мы еще мечтали о бытовом компьютере и плазменном дисплее, хотя первые разработки появились еще в 60-х.
  3. Грац
    Грац 17 декабря 2020 06:20
    +7
    а что на счёт ремонтопригодности при повреждении корпуса, я так чую сразу на свалку пойдет.
    опять же что по цене, как корпус сопротивляется погодным явлениям при длительном действии жары , холода, и вообще его долговечность какова? вопросы конечно остаются
    а Англичанам эту машину лучше экспонировать на открытом воздухе, тогда меньше вопросов останется по сопротивлению окружающей среде материала корпуса на протяжении нескольких лет
  4. Бережливый
    Бережливый 17 декабря 2020 07:15
    0
    Единственный минус, по моему мнению, это узкие гусеницы. А так , машинка неплохая для ведения войны во втором эшелоне атакующих войск, и не ближе. ..
  5. Вождь краснокожих
    Вождь краснокожих 17 декабря 2020 07:24
    +2
    Забавно. Не слыхал об этих экспериментах. Автору - респект.
  6. Lontus
    Lontus 17 декабря 2020 09:59
    +4
    Конструкционная броня не может быть ни из легких металлов ни из композитов на основе горючей органики. .
    Они хороши только для отчетов паркетных генералов в мирное время.
    Их ниша - максимум навесные бронемодули.
    И еще внутренняя обивка для улавливания осколков брони(для негорючих композитов).
  7. Горный стрелок
    Горный стрелок 17 декабря 2020 11:17
    -1
    А что сделает с таким пепелацем бутылка с горючей смесью? Как то материал не совсем "военный"...
    А направление работ интересное. Керамическую броню ведь применяют? Только дорогая она очень.
  8. vladcub
    vladcub 17 декабря 2020 12:01
    +2
    "Однако у них не возникло желание давать ход новым технологиям" как правило военные весьма консервативны и живут по принципу:"лучшее враг хорошего ".
    Конечно задумка привлекательна: снижение веса,меньший расход металла, но тут множество вопросов, а ответов...Её не проверяли на пулестойкость, не известно как она себя поведет при воздействии взрывной волны.
    Пока не проведен весь комплекс армейских испытаний это оригинальная, но сомнительная игрушка
  9. CastroRuiz
    CastroRuiz 17 декабря 2020 15:13
    +2
    Vazhno shto est opit i razrabotka, e.z. est zadel.
    Budet nuzhno, ne s nulia nachinat.
  10. zenion
    zenion 17 декабря 2020 16:47
    +2
    Честное октябрятское! В США решили сделать плавающий танк на основе сплава магния. Танк сделали, он был лёгкий и кое-где даже на озере плавал не утопая. Потом притащили его на полигон. И решили проверить, как он держит выстрел. Пулемёт крупнокалиберный был подготовлен для проверки, в нём через некоторый промежуток стояли трассирующие пули. Первые несколько пуль он выдержал, а потом когда об него ударила трассирующая, то танк мгновенно вспыхнул и на поле остались только ствол, мотор и некоторые изделия из стали, а от танка остался серый порошок. И увидели они, что это плохо. Увидели они что такой танк может сгореть в момент в любой воде.
    1. Quadro
      Quadro 19 декабря 2020 18:55
      0
      Рожки да ножки останутся если и алюминиевую лоханку поджечь, вон есть фотки из Ирака как их бредли после поджега плавились в лужицу и остался только хлам всякий.
  11. av58
    av58 17 декабря 2020 17:13
    0
    Вполне возможно, что "передовая" керамическая броня неожиданно станет совершенно беспомощной против самых примитивных боеприпасов, как это случилось с F-117 в Югославии, встретившемся со старым советским ЗРК.
  12. Григорий_45
    Григорий_45 17 декабря 2020 17:18
    0
    Стремление уменьшить массу понятно... Но - главный вопрос: каку у композитного корпуса с ремонтопригодностью? Стальной и алюминиевый можно заварить, а что делать с формованным стеклопластиком? Заклеить суперклеем?))
    Те же самые вопросы по установке допоборудования - бонки внутри уже не приваришь.
    Ну и вопрос по долговечности. Металл штука упругая, и то от времени теряет свойства, трескается и ломается. Стеклопластики заметно меньше любят всякие изгибы и деформации.
  13. vitinka
    vitinka 17 декабря 2020 19:06
    0
    Основные преимущества алюминиевой брони перед стальной связаны с ее меньшей плотностью. За счет этого алюминиевая деталь при той же массе может быть толще и обеспечивать защиту, как минимум, не хуже стальной.

    Я туплу наверное, обесните плз, почему тогда неделают ОБТ из алуминия? Translit.
    1. котик-русич
      котик-русич 17 декабря 2020 20:23
      +1
      Цитата: vitinka

      Я туплу наверное, обесните плз, почему тогда неделают ОБТ из алуминия? Translit.

      Броня ОБТ - комбинированная - многослойная. Железа, броневой стали там не много - много слоёв разных материалов (точный состав - военная тайна). При пересчёте на "железо" - лобовая броня Т-90 = 800-830мм гомогенной брони (примерные данные).
      Цитата: vitinka
      Основные преимущества алюминиевой брони перед стальной связаны с ее меньшей плотностью. За счет этого алюминиевая деталь при той же массе может быть толще и обеспечивать защиту, как минимум, не хуже стальной.
      Translit.
      Вот можно взять "условные" 800мм гомогенной брони (стали) и пересчитать в "алюминевую броню" (формулу не знаю...) - например умножить толщину 800мм в 1,5 раза... = 1200мм
      Слишком "толстый" ОБТ получается...
    2. Quadro
      Quadro 19 декабря 2020 18:58
      0
      При поджеге твой алюминиевый обт просто расплавится как и бредли с м113 в Ираке
  14. ElTuristo
    ElTuristo 21 января 2021 16:15
    0
    Композиты крайне восприимчивы к ударным нагрузкам,поэтому делать бронекорпус из композитов будет только ...
  15. Bobik012
    Bobik012 4 марта 2021 08:54
    0
    Основные преимущества алюминиевой брони перед стальной связаны с ее меньшей плотностью. За счет этого алюминиевая деталь при той же массе может быть толще и обеспечивать защиту, как минимум, не хуже стальной.

    Технологии стали тоже на месте не стоят. Ещё во время моего общеобразования (лет тридцать назад) наметилась тенденция отказа в тяжёлых бронежилетах от титановых пластин т.к. стальные, изготовленные по новым технологиям легирования и термообработки не уступали по соотношению масса/защита т.е. были более тонкими, соответственно делали изделие менее массивным. Алюминиевую броню, возможно, ожидает та же участь. Хотя есть мнение, что её применение обусловлено не лёгкостью конструкции, а большей технологичностью в изготовлении. А композитная (комбинированная) броня давно придумана в Т - 64/Т - 72, и у англичан какой-никакой чобхэм имеется. Так что описанный девайс, думается, из области творений британских учёных, и не имеет ничего общего с практически пригодным изделием. Итог закономерен.
    КСТАТИ опять же на заре юности наблюдал ознакомительное испытание экспериментального бронежилета с элементами в виде керамических плиток. При попадании пули они вспухали как пышка и не пробивались. Больше ни разу такого не видел и инфы нигде не встречал. Может, кто знает? Возможно, был заграничный. Уровень компетенции не предполагал большего, чем издалека посмотреть. Обычный жилет защитного цвета. Плитки в кармашки вставляются. 1988 год.