Системы активной защиты бронетехники
Защита бронетехники призвана противостоять различным поражающим элементам, в первую очередь кинетическим снарядам, кумулятивным зарядам и ударным ядрам, каждый из которых обладает своим уникальным способом поражения. Защита делится на контактную, проявляющую свои свойства при непосредственном столкновении с поражающими элементами, и бесконтактную, действующую на определенной дистанции от боевой машины. К первому типу относится инертная и реактивная броня (динамическая защита), ко второму типу – активная защита.
В свою очередь инертная броня подразделяется на гомогенную и композитную. Гомогенная броня изначально применяется в виде клепаных, литых или сварных корпусов и башен боевых машин, изготовленных из стали. Обладая всеми качествами защитного и одновременно конструкционного материала, она имеет единственный недостаток – большой вес, лишающий бронетехнику мобильности. Поэтому в настоящее время гомогенной броне отводится роль несущей основы с минимальным весом и защитными свойствами, на которую навешивается композитная или реактивная броня.
Композитная броня состоит из отдельных модулей, навешиваемых или вкладываемых в полости гомогенной брони в лобовой части корпуса и башни боевой машины. Если позволяет несущая способность поверхности, по которой передвигается бронетехника, броневые модули навешиваются также на борта корпуса и башни. Как правило, отдельный модуль состоит из набора отражающих экранов, разделенных воздушными промежутками и скрепленных между собой болтовыми соединениями. Наиболее эффективным решением является сочетание различных видов материалов – металла, керамики и полимеров. Например, отражающие экраны американского танка «Абрамс» М1 А2 SEP изготовляются из керамических плит (оксид урана), покрытых с двух сторон синтетической резиной и облицованных тонкими листами из титанового сплава.
Композитная броня за счет применения наиболее оптимальных материалов и наличия воздушных промежутков между отражающими экранами имеет наилучшее сочетание защитных свойств и веса. Однако у неё есть неустранимый недостаток – одноразовость использования – после первого же попадания в модуль поражающего элемента болтовой набор отражающих экранов разрушается и утрачивает свои защитные свойства. Следствием этого является полная уязвимость бронетехники при втором попадании в разрушенный модуль, необходимость иметь в каждом передовом подразделении запасы модулей для замены выбывших из строя, а также большие материальные и трудовые затраты на производство запасных модулей, в случае военного конфликта высокой интенсивности превосходящие затраты на производство собственно бронетехники.
Реактивная броня также состоит из отдельных модулей – элементов динамической защиты (ЭДЗ), навешиваемых на основную гомогенную броню. Однако размер этих элементов в несколько раз меньше размера модулей композитной брони, при этом каждый элемент прост по конструкции и состоит из относительно дешевых компонентов – взрывчатого вещества и метаемых металлических пластин (типа российских «Контакта» и «Реликта») или металлической облицовки кумулятивных зарядов (типа украинских «Ножа» и «Дуплета»).
К сожалению, возможности этого вида защиты ограничены:
- ЭДЗ, также как и модули композитной брони, являются одноразовой защитой, снимаемой с занимаемого участка после первого попадания;
- ЭДЗ должны располагаться под возможно более острым углом к трассе полета поражающих элементов для увеличения площади воздействия на последние, что возможно только в наклонной лобовой проекции корпуса и башни без увеличения габаритов боевой машины;
- ЭДЗ должны иметь наибольшую длину для уменьшения количества случаев попадания поражающих элементов в нижнюю половину метаемой пластины/набора кумулятивных зарядов с кратным уменьшением площади контакта и защитной способности;
- при увеличении длины ЭДЗ с одновременным уменьшением их ширины (по типу «Дуплета») существенно падает стойкость защиты при подлете поражающего элемента под ракурсом, отличном от нуля.
Указанные недостатки инертной и реактивной брони усугубляются изменившимися условиями боевого применения бронетехники в современных вооруженных конфликтах. Урбанизация равнинных территорий в виде застройки зданиями и сооружениями, расширяющаяся практика ведения боевых действий в лесистой и горной местности, насыщение пехотных частей реактивными гранатометами (типа российского РПГ-32), принятие на вооружение специальных боеприпасов, используемых авиацией и РСЗО (типа самонаводящихся элементов с ударным ядром) и переносных ракетных комплексов, атакующих бронетехнику из верхней полусферы (типа американского ПТРК Tow 2B), расширили до всеракурсного набор направлений атаки на бронетехнику.
К настоящему времени единственным нереализованным до конца решением в сфере защиты бронетехники остается активная защита. В её состав входят следующие элементы:
- радиолокационные датчики целей - атакующих поражающих элементов;
- компьютерная аппаратура, рассчитывающая координаты, скорость и направление полета целей;
- защитные боеприпасы, выстреливаемые в направлении целей;
- пусковые установки защитных боеприпасов.
В состав комплексов и систем активной защиты (соответственно КАЗ и САЗ) входят датчики целей, защитные боеприпасы и электронная аппаратура автоматического управления. Основным отличием служит тип защитных боеприпасов. Ниже приведены описания характерных представителей комплексов/систем активной защиты.
Один из первых КАЗ «Дождь» был разработан в ленинградском ВНИИТМ в 1970-х годах. Он состоял из отдельных модулей, каждый из которых включал две трубчатых направляющих, выдвижные заряды с готовыми поражающими элементами, радиолокационный датчик цели, расположенный между ними, электронная аппаратура и механизм выдвижения зарядов. По одному модулю располагалось в носу и корме танка, по два модуля – по бокам танка. В боевой обстановке один из защитных боеприпасов каждого модуля постоянно находится в выдвинутом положении. Радиолокационный датчик цели срабатывал на рубеже 2,2 метра от периметра корпуса танка. После этого в течение 0,001 секунды осуществлялся подрыв выдвинутого заряда, ближайшего к траектории полета цели. Радиально разлетающиеся осколки могли отклонить и/или уничтожить поражающий элемент, подлетающий на скорости до 1200 м/с.
Вероятность отклонения и/или уничтожения цели падала пропорционально расстоянию разлета осколков от продольной оси выдвижного заряда. Комплект из шести модулей предоставлял возможность перехвата в секторе 360° до двух целей, атакующих с фронта/тыла и до четырех целей, атакующих с каждого из флангов. Перехват целей, атакующих из верхней полусферы, был возможен в случае вертикальной установки дополнительного модуля, правда при этом подвергались разрушению радиоантенны, приборы наблюдения и турельная пулеметная установка на крыше боевой машины. Комплекс ближнего действия с радиальным разлетом осколков не обеспечивал гарантированный перехват артиллерийских снарядов со скоростью подлета свыше 900 м/с.
После проведения испытаний КАЗ «Дождь» был передан в харьковское ХКБМ с целью использования в перспективном советском танке «Боксер/Молот». В 1990-е годы на основе этого комплекса был разработан украинский КАЗ «Заслон», имеющий усовершенствованные выдвижные заряды и электронную аппаратуру, отличающую крупноразмерные атакующие цели от пуль, осколков и малокалиберных снарядов, не представляющих опасности для бронетехники.
Первым комплексом активной защиты, поставленным на вооружение, стал советский КАЗ «Дрозд» разработки тульского ЦКБСОО. Он состоял из четырех парных пусковых установок калибра 107 мм, неуправляемых ракет весом 9 кг с осколочной боевой частью, радиолокатора и электронного блока управления огнем. Пусковые установки устанавливались попарно по бортам башни, радиолокатор располагался на крыше башни, блок управления – внутри башни. Рубеж обнаружения цели радиолокатором составлял 330 метров, рубеж сопровождения цели – 130 метров, рубеж перехвата цели – 6 метров. Комплекс обеспечивал защиту танка в секторе по азимуту 80° и углу места 20° в зависимости от ракурса поворота башни. После подрыва боевой части ракеты образовывался направленный пучок осколков с углом раскрытия 30°. Максимальная скорость цели не превышала 700 м/с, время между двумя пусками ракет – 0,35 секунды.
Комплекс «Дрозд» был принят на вооружение в 1983 году и устанавливался на танках Т-55АД. Небольшая часть из этих танков участвовала в боевых действиях в Афганистане, где впервые в мире в боевой обстановке он был неоднократно применен против реактивных гранат, выпущенных из РПГ-7. Фактическая вероятность перехвата поражающих элементов составила 80 процентов.
В связи с ограниченными защитными возможностями КАЗ «Дрозд» в конце 1980-х годов в коломенском КБМ был разработана наиболее известная отечественная модель активной защиты - КАЗ «Арена». Он состоит из 26 направляющих пенального типа, расположенных по периметру башни под углом к её вертикальной оси, вложенных в них защитных боеприпасов - блоков взрывчатки с металлической облицовкой заданного дробления, вышибных пороховых зарядов, радиолокатора, установленного по центру башни, и электронного блока управления. При обнаружении атакующей цели срабатывает вышибной заряд ближайшего блока, по наклонной траектории он взлетает на высоту 2 метров над крышей боевой машины, после чего происходит его подрыв и направленный пучок осколков поражает цель. Комплекс обеспечивает защиту в секторе 270° по горизонтали и 45° по вертикали. Рубеж обнаружения цели составляет 50 метров, рубеж поражения - 25 метров. Максимальная скорость цели не превышает 700 м/с, время реакции комплекса – 0,07 секунды, время между двумя выстрелами – 0,2 секунды.
В КАЗ «Арена» впервые была решена задача защиты радиолокатора с низкой мощностью излучения (с целью снизить радиозаметность боевой машины) от помех со стороны средств радиоэлектронной борьбы высокой мощности. Для этого был применен метод корреляционных поясов детектирования целей – РЛС принимает отраженный сигнал с расстояния не более 50 метров, приняв его, переключается на более ближний корреляционный пояс и ожидает нового сигнала с меньшего расстояния. Этим достигается устойчивость к естественным помехам и игнорируется постановка искусственных помех со стороны противника.
Существует российская модификация КАЗ «Арена-Э», отличающаяся распределенными по поверхности башни несколькими коробами направляющих, каждый из которых заряжен тремя защитными боеприпасами, при этом вместо единого радиолокатора использованы набор фазированных антенных решеток, также распределенных по поверхности башни. Несмотря на меньшую уязвимость от пуль, осколков и снарядов, КАЗ «Арена-Э» не принят на вооружение по причине замедленной реакции и невозможности отражения атак из верхней полусферы.
Одной из первых зарубежных моделей, именуемых системой активной защиты (САЗ), является израильская Iron First разработки компании IMI. Система состоит из многоствольной мортиры, установленной на лафете в возможностью вращения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, осколочных гранат, радиолокатора и электронного блока управления огнем.
Iron First обеспечивает всеракурсную защиту бронетехники от дозвуковых противотанковых ракет и реактивных гранат на рубеже перехвата 10 метров. Время реакции системы не заявляется. При этом количество перехватываемых целей ограничено числом стволов мортиры.
Наиболее известной зарубежной моделью активной защиты и второй, принятым на вооружение, является израильская САЗ Trophy разработки компаний Rafael и Elta. Система состоит из двух лафетов, вращающихся в вертикальной и горизонтальной плоскости, защитных боеприпасов в виде блоков взрывчатки с металлической облицовкой заданного дробления, механизированной укладки, радиолокатора с четырьмя фазированными антенными решетками, установленными по краям башни, и электронного блока управления огнем. Лафеты установлены по бортам башни и отделены от неё защитными ограждениями. Обеспечивается перехват дозвуковых противотанковых ракет и реактивных гранат в радиусе 10 метров и в секторе 360° по горизонтали и 55° по вертикали. Время реакции системы составляет 0,05 секунды. Время перезарядки и количество защитных боеприпасов в механизированной укладке не заявляются.
Первое боевое применение САЗ Trophy датируется мартом 2011 года на границе Израиля с сектором Газа, где система успешно перехватила реактивную гранату, выпущенную из ручного противотанкового гранатомета по танку «Меркава Mk.4».
Немецкая компания ADS - Gesellschaft fur aktive Schutzsysteme разработала САЗ AMAP-ADS, преимущественно ориентированную на защиту легкобронированной техники. Система состоит из набора пассивных датчиков инфракрасного излучения дальнего радиуса действия, лазерных излучателей ближнего радиуса действия, защитных боеприпасов в виде неподвижных блоков взрывчатого вещества с металлической облицовкой заданного дробления, крепящихся под наклоном по периметру корпуса боевой машины, и электронной аппаратуры управления. Датчики инфракрасного излучения служат для определения направления атаки, лазерные излучатели – для определения координат и скорости движения цели при подлете к защищаемому периметру на дистанцию 10 метров. При пересечении указанного рубежа инициируется соответствующий защитный боеприпас, создающий завесу из осколков.
Основным недостатком САЗ AMAP-ADS является частичная защита проекции боевой машины – только поверхность, расположенная ниже линии крепления блоков взрывчатого вещества. Кроме того, срабатывание любого блока полностью снимает защиту с площади поверхности, над которой был закреплен блок.
До недвнего времени наиболее перспективной моделью активной защиты считалась американская САЗ Quick Kill, разработанная компанией Raytheon в рамках программы создания бронетанковой платформы FCS. Задание на её разработку предусматривало создание системы активной защиты дальнего рубежа перехвата (до 150/800 метров) всех видов атакующих боеприпасов – артиллерийских снарядов, противотанковых ракет, реактивных гранат и поражающих элементов с ударными ядрами. В связи с этим Quick Kill имеет оригинальную конструкцию, которая состоит из 16 вертикальных направляющих, двух типов самонаводящихся ракет различного радиуса действия, оснащенных осколочной боевой частью ненаправленного действия, маршевым двигателем, импульсными двигателями коррекции траектории и инерциальной системой наведения, а также радиолокатора и электронного блока управления огнем. Обеспечивается всеракурсная защита бронетехники. Время реакции системы составляет 0,02 секунды.
Несмотря на многолетнее совершенствование САЗ Quick Kill, к настоящему моменту она не смогла продемонстрировать перехват целей со скоростью полета более 700 м/с. Основной причиной является накопление ошибок в инерциальной системе самонаведения ракеты по мере удаления от защищаемой боевой машины и связанное с этим нарастание отклонения трассы полета ракеты от трассы полета цели.
Самой последней по времени разработки моделью активной защиты является российский КАЗ «Афганит» коломенского КБМ, предназначенный для установки на боевые машины, создавемые в рамках перспективной бронетанковой платформы «Армата». Из открытых источников информации известны только миллиметровый диапазон работы его радиолокатора, ближний рубеж перехвата и максимальная скорость перехвата бронебойных подкалиберных снарядов – 1700 м/с. Тем не менее можно предположить, что, в отличие от отечественных и зарубежных предшественников, в «Афганите» впервые планируется использовать защитные боеприпасы с боевой частью типа ударное ядро, описанные в российском патенте RU 2263268. Пусковая установка состоит из лафета, вращающегося в вертикальной и горизонтальной плоскости. Дополнительное наведение ударного ядра на цель осуществляется с помощью программированного инициирования одного из взрывателей, расположенных в виде матрицы на тыльной стороне блока взрывчатого вещества боевой части.
С одной стороны, это новационное решение является наиболее эффективным для поражения малоразмерных скоростных бронебойных подкалиберных снарядов. С другой стороны, применение компактного ударного ядра вместо пространственного потока осколков требует от радиолокатора и системы управления огнем КАЗ реализации более высокого уровня точности определения координат, скорости и направления полета целей.
Перед перспективными системами активной защиты стоит ещё более трудная задача - перехват высокоскоростных кинетических ракет и ударных ядер со скоростью подлета от 2500 до 3000 м/с. Если исходить из наилучшего времени реакции, достигнутого в КАЗ «Заслон» и равного 0,001 секунды, то минимально допустимый рубеж перехвата можно оценить в 4 метра (с запасом). Это значит, что все потенциально опасные снаряды/ракеты/реактивные гранаты, пролетающие над крышей башни боевой машины ниже указанной высоты, должны в обязательном порядке перехватываться ещё на подлёте к машине.
Радиолокатор (использующий фазированную антенную решетку миллиметрового диапазона) и электронный блок (оснащенный высокопроизводительным многоядерным процессором) перспективной системы активной защиты должны уметь детектировать и сопровождать множество потенциально опасных целей, включая тандемные боеприпасы, разделяющиеся на части в непосредственной близости от рубежа перехвата, а также выбрасывающие ложные цели после преодоления этого рубежа. Для отражения залповой атаки или очереди снарядов, выпущенных из автоматической пушки, необходимо обеспечить: в первом случае - возможность одновременного запуска нескольких защитных боеприпасов и во втором случае – их запуск в соответствии с темпом артиллерийской стрельбы.
Самую большую опасность для функционирования системы активной защиты несут противорадиолокационные боеприпасы (типа снаряда AHEAD), боевые части которых снаряжаются готовыми поражающими элементами в виде вольфрамовой шрапнели. Система самонаведения боеприпасов наводится на излучение радиолокаторов, подрыв боевой части производится за пределами рубежа перехвата, направленный пучок поражающих элементов гарантировано выводит из строя фазированные антенные решетки. В связи с этим в составе перспективной системы активной защиты в обязательном порядке потребуется реализовать комплекс мероприятий, включая перекрытие секторов обзора соседних антенн (до 50 процентов) и переход от металлических планарных к полупроводниковым печатным антеннам с избыточным количеством излучающих/принимающих элементов (до 100 крат).
Усовершенствованная конструкция активной защиты поможет бронетехнике, в первую очередь танкам, сохранить свое место основной ударной силы сухопутных войск в полном соответствии с изменяющимися условиями ведения боя.
Информация