Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Современные ББМ, например как M1117 ASV на фото, обычно защищены основной конструкционной броней из стали и алюминия плюс компонентами дополнительной защиты, изготовленными из различных сплавов, керамики, композитов или их сочетания

Для США и их стратегических партнеров необходимость в улучшенных возможностях защиты и бронирования с целью соответствия текущим и предполагаемым тактическим обязательствам является очевидным. Возглавляемая США многонациональная миссия в Афганистане, которая всё-таки стремится к своему логическому концу, извлечет пользу из уроков, полученных в Ираке касательно задач и требований защиты своих войск и выстраивания стратегии создания новых инициатив по разработке систем защиты.

Система защиты и бронирования (СЗБ) (другой термин Структурная Защита) является стратегическим средством потому, что она оказывает заметное влияние на критические системы и ресурсы и также оказывает прямое влияние на бойца. Это главным образом относится к асимметричному оперативному окружению, в котором угрозы для стационарных позиций и безопасности периметров, также как для спешенных войск и патрульных машин, являются особенно острыми. Хотя такие боевые схватки развиваются быстро, наличие систем электронного предупреждения, совмещенных с эффективными решениями по защите, могут часто дать военным решающее преимущество, позволяя им выживать, контратаковать и господствовать. И наоборот, отсутствие подходящей или эффективной инфраструктуры защиты своих сил может сделать как строевых, так и нестроевых бойцов уязвимыми перед тактикой засад и это является одним из ключевых, хотя и отрезвляющих, уроков современных операций на региональных театрах военных действий.


Основные аспекты

Конструкционная броня относится к тем типам стратегических материалов, которые устойчивы к баллистическим атакам и которые могут быть интегрированы в стационарные, транспортируемые или мобильные транспортные системы и решения персональной баллистической защиты. Традиционные материалы, например сталь и алюминий или железобетон, также как продвинутые материалы, включая наноматериалы и керамические композиты, могут использоваться в производстве СЗБ. Некоторыми примерами применения структурной брони являются изготовление постоянных и временных конструкций, например охранных вышек, мест размещения войск или фургонов безопасности, систем защиты транспортных средств и персональной защиты бойца. Последние могут включать носимые щиты или системы защиты блокпостов и возимые бронированные боевые позиции.

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции
Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции
Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Три попытки создания концепции экзоскелета: проекты BLEEX, Raytheon SARCOS и Lockheed Martin HULC

Следовательно системы защиты и бронирования (СЗБ) могут очень помочь в повышении тактической и стратегической живучести в бою и другой окружающей обстановке с высоким риском. Они являются ключевым фактором для программ защиты своих сил. Они также являются основой противодействия многим видам асимметричных атак, например придорожным минам и РПГ во время выполнения задач в городских условиях и противоповстанческих операциях. Так как они могут быть созданы из легких композиционных материалов и других, продвинутых и экзотических материалов, они также могут быть полезными в области управления сигнатурами для защищаемых инфраструктур, например, это покрытие транспортных средств более маскирующими материалами от наземных радаров. Фактически можно сказать, что применения СЗБ являются самыми разнообразными - как и материалы, из которых они могут быть изготовлены.

Некоторые материалы, из которых формируются СЗБ можно классифицировать как экзотические и новые материалы, то есть те, что имеют новые свойства помимо возможностей традиционных материалов. Например, наноматериалы, включая нанотрубки и нановолокна, а также продвинутые композиционные материалы могут улучшить характеристики броневой защиты. Сооружения в предполагаемых небоевых районах, которые прежде рассматривались как имеющие низкую степень защищенности для боевых атак, в настоящее время включены в планы реализации СЗБ. Согласно санкционирующему акту национальной обороны за 2012 год например, в военном строительстве, создании и модернизации существующей инфраструктуры в США и странах НАТО предусматривается повышенные стандарты безопасности в проектах военных зданий. В строительстве частного сектора требования по СЗБ в новых строительных проектах и реконструкции существующих зданий также растут, в связи с соображениями безопасности, эргономики и внешнего окружения, так как структурная защита также обладает способностью снижать шум и повышать теплоизоляцию. Впрочем, требования по защите участников боевых действий остаются одной и наивысшей заботой для военных планирующих органов.

Инженерные войска США (USACE) несут ответственность за американские правительственные программы строительства военной, гражданской инфраструктуры и инфраструктуры национальной безопасности как глобально, так и внутри страны. Возможно самый известный проект, построенный USACE, Пентагон, стоит как напоминание важности программ по СЗБ и их соответствия постоянным операциям и задачам национальной безопасности и защиты войск. Строительство было завершено в 1941 году, было использовано небольшое количество металла в связи с нехваткой стратегического сырья в военное время, Пентагон был построен почти полностью из железобетона. В заключении группы по изучению состояния здания, сделанном американским обществом гражданских инженеров сразу после 11 сентября говорилось, что элементы оригинального проекта и строительства Пентагона способствовали его устойчивости во время атаки реактивного лайнера, они ограничили физическое разрушение и человеческие жертвы. Конструкционные характеристики целостности, избыточности и энергопоглощения были особо отмечены в докладе группы. В нем говорилось, что такие элементы «должны в будущем быть включены в проекты зданий и других сооружений, в которых сопротивление прогрессивному разрушению рассматривается как очень важное».

Похожие если не идентичные свойства и требования относятся к стационарным и мобильным правительственным сооружениям на родине и за рубежом, большим и маленьким, они должны включать элементы повышения безопасности, например для противодействия баллистическим атакам, в качестве встроенных элементов конструкции с целью защиты от реально ожидаемых угроз. Следовательно, СЗБ имеют ключевое значение во всем диапазоне военных и гражданских усилий и вероятно станут обычными в будущем.

Эмпирические правила создания защиты
Монолитные системы
Чем прочнее, тем лучше, «адекватная» прочность разрушит снаряд
Чем вязче, тем лучше, «адекватная» ударная вязкость противодействует растрескиванию
Чем толще, тем лучше
Чем тяжелее, тем лучше
Одна толстая пластина лучше двух тонких слоистых пластин
Больше наклон (угол встречи) тем лучше

Системы из нескольких материалов (гибридные)
Тверже не всегда лучше, но твердая облицовка обычно присутствует
Вязче не всегда лучше, но вязкая основа обычно присутствует
Толще, не всегда лучше
Тяжелее, не всегда лучше
Две тонкие пластины могут быть лучше одной толстой
Больший наклон не всегда лучше

Адаптивные преимущества

Традиционные броневые материалы показали ограничения перед новыми вызовами безопасности, тогда как продвинутые материалы, включая композиты и наноматериалы, продемонстрировали значительные преимущества над более старыми системами, повышая выживаемость солдата даже в экстремальных условиях.

Недостатки существующих систем защиты могут быть, возможно, одним из наследий Холодной войны. Военные доктрины той поры не делали акцента на военных операциях в застроенных районах (англ. термин MOBA - Mobility Operations For Built-up Areas) или военных операциях в городских условиях (англ. термин MOUT - Military Operations in Urban Terrain). Аналогично, доктрины появившиеся после войны в Заливе основывались на развертываемых высокотехнологичных, высокоточных возможностях в сценариях "шок и трепет" при ограниченных временных рамках. Это, конечно, не произошло в Ираке, где высокотехнологичные наступательные системы и тактика имели значение главным образом на ранних этапах конфликта, и необходескиость выдерживать оперативный темп долгий период времени стала критичной.

СЗБ дают преимущества силам, участвующим в длительных операциях уровня ТВД или региона, включая те, что случаются в контексте кампаний MOUT. Многие из этих преимуществ, например в защите боевых средств и ценных объектов при наличии высокого риска, являются очевидными, некоторые другие менее очевидными. Они могут включать вопросы окружающей среды и эргономической безопасности и упрочнения, герметизации и защиты боевой электроники и другой критичной информационной инфраструктуры от потенциально наносящего ущерб асимметричного воздействия. Впрочем, СЗБ как набор технологий будут иметь также более широкий значение, чем даже те, что проходят через всю сферу оборонной технологии. Это связано с тем, что структурная броня представляет собой общий, для всех родов войск технологический сектор, который влияет на другие оборонные приложения и категории военного снаряжения, задачи и приложения национальной безопасности.

Можно расширить вышеупомянутое. В СЗБ должны быть включены в требования по защите ядерных и стратегических объектов (в связи со своей пригодностью для стационарных, полу- и полностью мобильных систем при всех боевых условиях), военного и гражданского сектора в не охваченных боевыми действиями застроенных районах (потому, что здания выиграют от мер по повышению безопасности и новых методов строительства, что повысит устойчивость к терроризму и природным катастрофам, например, ураганам и землетрясениям), модернизации и инициатив по преобразованию войск, боевой электроники и обработки данных (в связи со своей способностью повышать защиту электронной инфраструктуры) и боевых машин (в связи со своей способностью создавать надежную баллистическую защиту для мобильного личного состава).

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Структура типичной многослойной панели из прозрачной брони

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Структура стекла используемая большинством производителями пуленепробиваемого стекла: сначала стекло в качестве внешнего слоя, несколько слоев стекла и поливинилбутираля в середине, затем полиуретан и, наконец, поликарбонат. Преимущества этого метода заключается в способности поликарбоната расширяться и «ловить» осколки, образуемые более твердыми стеклянными поверхностями. Подобное расширение возможно более двух дюймов

СЗБ также согласуются с инициативами бюджетной реформы. Это связано с тем, что некоторые приложения в этой технологической области позволяют модернизировать и ремонтировать существующие сооружения и системы без больших затрат и создавать полностью новую инфраструктуру, что в свою очередь позволяет иметь преимущества стабильного бюджета для других компонентов общих программ и инициатив по модернизации. Например, в бюджете американского министерства обороны на 2010 год было ассигновано 1,4 миллиарда долларов на программы военного строительства, 15,2 миллиарда долларов на инициативы по защите войск (самый большой единый запрос после ассигнований на военную разведку) и 1,5 миллиарда долларов на борьбу с СВУ (самодельные взрывные устройства). СЗБ могут повысить эффективность по затратам в этих оборонных секторах. Следовательно, это технология с потенциально большими выплатами на разработку программ по национальной и международной безопасности и борьбе с терроризмом, например посольства и другие длительные инженерные проекты, по защите важных персон и защите задействованного в критических ситуациях персонала.

К другим преимуществам принятия СЗБ и их интеграции в развитие военных программ относится то, что сами материалы и продвинутые способы их производства и последующая обработка и доводка разделяют общую базовую платформу для разработок в области экзотических и новейших материалов, включая наноматериалы. Они могут быть встроены в СЗБ для того, чтобы обеспечить дополнительные возможности, например встроенную матрицу сенсоров и биометрию, которая сама становятся частью самой системы защиты. В настоящее время проводится ряд глобальных инициатив по разработке структурной защиты, производству и разработке и использованию СЗБ, в которых используется свой уникальный набор характеристик для использования во множестве приложений.

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Пьезоэлектрические компоненты от Ceramtec

В США материалы для СЗБ и соответствующих процессов разрабатываются в центрах и службах минобороны и промышленности частного сектора. Среди важнейших центров ведущихся НИОКР стоит отметить лабораторию военных исследований ARL, чье управление по исследованию вооружения и материалов занимается инициативами по защите в программах по перспективному грузовику, системе вооружения и будущей машине. Центр композиционных материалов Делавэрского университета также проводит финансируемые минобороны исследования по продвинутым материалам защиты, далее будут отмечены и другие центры разработки СЗБ.

Продвинутые наноматериалы

Структурная защита может быть изготовлена из различных материалов с использованием расширенной гаммы продвинутых методов разработки, изготовления и формования. Темпы разработки материалов являются одними из самых быстрых в оборонной технологии и сфере прикладных наук, стимулируемые стратегическими задачами. Это относится к открытию новых материалов, а также к постоянному совершенствованию использования существующих продуктов с ценными для обороны свойствами, которые подходят для трансформационного развития в сфере защиты своих сил.

Наноматериалы нашли широкое распространение в программах разработки в этом секторе приложений, множество революционных процессов изготовления находятся на этапе разработки или пошли в промышленное производство. На переднем крае разработки продвинутых материалов находится графен, открытый впервые в 2004 году, гомолог графита, чьи необычные характеристики делают его многообещающим для ряда приложении, среди которых и потенциальное применение структурной защиты. Графен – лист графита всего в один атом толщиной, что делает его, таким образом, тончайшим материалом открытым на сегодняшний день. В связи с тем, что он примерно в двести раз прочнее стали, графен также является одним из самых прочных материалов когда-либо созданных в лаборатории. Графен также имеет необычные свойства электропроводности, которое предвещает его революционное применение в области полупроводниковых микропроцессоров. Это делает графен материалом с большим потенциалом в нескольких ключевых технологических областях. Впрочем, хотя все это и многообещающе, применение графена для разработки военных программ до сих остается в будущем в связи с отсутствием прикладных исследований по этому очень новому материалу, трудностями производства в промышленных количествах при сохранении высокой рентабельности. (За «передовые опыты с двумерным материалом — графеном» А. К. Гейму и К. С. Новосёлову была присуждена Нобелевская премия по физике за 2010 год).

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

В БМП M2/M3 BRADLEY использована броня из алюминиевого сплава 7039-T64 (верхняя половина) и 5083-H131 (нижняя половина). Впрочем, боевой опыт в Ираке привел к усилению защиты за счет дополнительного слоя брони из многослойной стали плюс элементов пассивной (композиционной) и реактивной брони, которые мы видим на фото

Впрочем, углеродные нанотрубки (CNT) гораздо более известны в сфере исследовательских и разрабатываемых инициатив и уже нашли многочисленные практические применения не только в военной сфере, но и в сфере национальной безопасности и правоохранительных органов. Продвинутые броневые материалы из длинных углеродных нанотрубок могут быть изготовлены различных форм и структур, включая листы, волокна, пластины и отлитые формы. Конечные «наноулучшенные» материалы являются легкими, но исключительно прочными, а их электротермические свойства можно менять в процессе изготовления. При изготовлении композиционных структур броня на основе CNT обеспечивает гибкое, легкое решение, которое обеспечивает превосходную защиту от баллистических атак на машины и другую стационарную или мобильную боевую инфраструктуру. По существующему контракту с лабораторией Natick Labs компания Nanocomp Technologies разработала композиционные панели на основе CNT всего несколько миллиметров толщиной для персональной защиты личного состава, они останавливают пулю 9 мм с близкого расстояния.

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Повреждения при пробивании композиционного материала

Композиционные материалы

В некоторой степени похожие на металлические сплавы, композиционные материалы отличаются по существу тем, что нерастворимы друг в друге и могут быть сформированы из составляющих материалов иначе, чем элементы или смешение металлических фаз. Впрочем, подобно сплавам композиционные материалы могут быть сформированы из двух или большего числа компонентов, которые могут значительно различаться по форме или структуре. Композиционные материалы могут быть изготовлены в соответствии с самыми различными процессами. Они включают новые методы соединения, например ламинирование, прослаивание, спекание, литье частиц под давлением, переплетение волокон и методы нанопроизводства, например микросжатие. При производстве в качестве систем для баллистической защиты, они классифицируются как композиционная структурная броня CSA (composite structural armour) и образуют ряд новых материалов, например металло-интерметаллические ламинаты (MIL) и керамические матричные композиты (CMC).

Баллистические композиционные материалы обычно изготавливаются в виде сотовых структур и ламинатов состоящих из толстостенного композита, резины и керамических слоев, которые объединены для обеспечения оптимального баланса структуры и баллистических характеристик при минимальной массе. Среди этих ламинатов есть непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные броневые композиционные материалы, которые применяются в качестве взрывоустойчивой замены стекла для транспортных средств. Эпоксистеклопластик и стеклопластиковые композиты обеспечивают превосходную защиту машин в боевых районах, где очень высок риск атак СВУ. Алюминиевая пена с закрытыми порами CCAF (Closed-Cell Aluminium Foam) имеет малую массу в сочетании с высокой прочностью, жесткостью, хорошо поглощает энергию, ее характеристики при изготовлении могут быть различными за счет строения микроструктуры, которая их формирует. При баллистическом воздействии CCAF показывает значительную нелинейную деформацию и ослабление волн напряжения. Панели из композиционной брони, содержащие CCAF, могут выдержать удары 20-мм осколочных снарядов согласно информации предоставленной американской лабораторией ARL.

Баллистические композиционные материалы этой категории подходят для противовзрывной защиты транспортных средств, например баллистическое экранирование машин MRAP, развернутых в городском боевом окружении. Также они могут быть применены в других сферах, например стволы пушек. Они часто изготавливаются в виде накладных плит или панелей, которые устанавливают внутри и снаружи защищенных машин в качестве днищевых плит, противоосколочных кожухов и подбоев. Керамические композиты могут быть изготовлены в виде конструкционной брони, обладающей хорошими противовзрывными и противоосколочными характеристиками (множество вторичных осколков и обломков). Это делает керамические композиты хорошо подходящими для применения в качестве конструкционной брони, особенно для MRAP и других малых и средних боевых машин, чья конструкция должна стать компромиссом, учитывая ограничения по массе в связи с тем, что тяжелое бронирование плохо влияет на подвижность машины. Впрочем, более крупные машины, включая тактические грузовики и бронированные машины (например, бронированный автобус Rhino Runner), являются лучшими кандидатами на интеграцию со стандартными решениями из металлической брони.

При включении в продвинутые композиты наноматериалов, результирующие нанокомпозиты могут обеспечить дополнительные уровни характеристик или защиты над не усиленными материалами или такие же уровни при уменьшении массы. Полимеры и мономеры, включая пластические полимеры могут быть также произведены для использования в качестве продвинутых композиционных материалов для применения в качестве структурной защиты. Одна характеристика нанополимеров имплантируемых наночастицами – это длина волны меньше длины волны видимого света (около 400 нанометров) – говорит о том, что готовые материалы могут быть прозрачными. Несколько типов таких полимизированных стратегических материалов были изготовлены с подобными характеристиками. Очевидно, что эти свойства стратегически ценны при модифицировании или замене традиционного бронестекла в боевых машинах и машинах безопасности.

SmartArmour - многослойная, многофункциональная система бронирования, изготавливаемая компанией SmartNano Materials of Piano, может быть поставлена по спецификациям конечного потребителя прозрачной или непрозрачной, она выдерживает бронебойные пули, взрывную волну, осколки снарядов и подрыв на СВУ. Впрочем, металлическое стекло из циркония и бериллия Vitreloy также изготавливается с подобными свойствами компанией Amorphous Technologies International. Научно-исследовательский центр разработок RDECOM военной исследовательской лаборатории ARL разработал для баллистической защиты жидкую броню, базирующуюся на загустевающей при сдвиге жидкости, состоящей из твердых наночастиц двуокиси кремния, подвешенных в полиэтиленглюколе; она успешно была проверена на бронежилетах с Кевларом.

Изготовление устройства (англ. термин device-processing) представляет собой насыщение материалов из структурной брони наноструктурами, которые могут объединять полупроводниковые процессоры с высокими характеристиками в элементы бронирования. Такие «умные материалы» могут быть встроены в бронированные стены, пример использования - пьезоэлектрики. Это природные материалы, которые выдают электрические импульсы при встряхивании, деформации или сжатии. Пьезоэлектрики, нашедшие ранее коммерческое применение в иглах проигрывателей, могут быть встроены в броневые структуры, например панели, элементы модульных конструкций и установлены в несущие стены в виде тепловых, вибрационных датчиков и датчиков удара.

В проекте, финансируемом американским министерством энергетики и выполняемом лабораторией Беркли Калифорнийского университета, разрабатываются современные пьезоэлектрические материалы на базе пьезоматериалов имеющих структуру кристаллов перовскита. Впрочем, компания Accellent Technologies, оборонная фирма из Миннеаполиса специализирующаяся на мониторинге конструкций, разработала программно-аппаратный комплекс названный SMART Layer, который объединяет сенсоры в конструктивные компоненты, например панели и стены. В системе этой компании используются внедренные мультисенсоры, в которых используются тепловые, растяжения и оптоволоконные сенсоры на основе микропроцессоров для определения изменений в целостности наблюдаемых конструкций с использованием патентованного метода активного сканирования. Компания Diaform Armour Solutions, подразделение Ceradyne Inc., создала легкие по массе решения по структурной броне с использованием термопластичных композитов для быстрого изготовления трехмерных структурных форм, которые могут сформировать модульные элементы усиленных конструктивных сборок.

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Пуленепробиваемый модуль безопасности Protech

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Концепция продвинутой многослойной брони от IBD Deisenroth

Элементы модульной конструкции, соответствующие стандартам матрицы баллистической брони BAM (ballistic armour matrix), также находят расширенное применение в новых конструкциях, дополнениях и модификациях существующих структур, где важнейшими характеристиками являются повышенная безопасность и стойкость к баллистическим атакам. Спецификация BAM, запатентованная компанией Antiballistic Security and Protection (ASAP), Inc, описывает многослойные бронированные конструктивные элементы, например стены, потолки и полы, состоящие из слоев твердых листов арамидного волокна и закаленной инструментальной стали (например, Thermasteel, производства компании Thermasteel Corporation), или сетки из закаленной стали. Спецификации согласно критерию BAM включают BAM-1, BAM-1A и BAM-8; в каждом из них описываются возрастающие уровни структурной защиты. Компания Zagros Construction разработала свою систему для стен, ThermalBlast, которая как говорят в компании имеет высокую стойкость к баллистическим атакам и силовому вторжению. В ней используется патентованная система BAM-8 состоящая из защитной, легкой противопульной внутренней стенки (или BAM Inner Matrix), частично состоящей из баллистического Кевлара, который может быть также включен в состав потолков и пола и других панелей ThermaSteel. Компания рекомендует свою систему ThermalBlast для посольств, правительств и зданий почты, военных объектов, складов боеприпасов и других важных объектов. Компания US Bullet-proofing производит свой ассортимент противопульных стальных панелей в качестве решения по единому баллистическому листу, которое компания оценивает как соответствующее Уровню бронезащиты IV по классификации Национального института юстиции (NIJ).

Материалы для СЗБ также находят применение в некоторых наступательных системах, например во внутренней обшивке ракетных шахт и пусковых труб и контейнеров, возимых на мобильных противоракетных установках, которым необходимы хорошие характеристики сопротивления тепловому истиранию и кинетическим ударам. Система HyperShield, разработанная американской компанией V-System Composites, в которой используется интегрированные броневые плитки и продвинутые композиционные конструкции, представляет собой дешевое, легкое противопульное решение бронирования и имеет уровень защиты по стандарту NIJ Уровень III для противоракетной обороны, в который включены также транспортные машины и баллистические требования к воздушным судам. В ядерной боеголовке заглубляющего типа, например, американская B-61, могут также использоваться материалы из структурной брони, тогда как ядерные боеприпасы, предназначенные для наземной детонации при так называемой «ковровой бомбардировке», например американская бомба B-53, потребуют также бронирования корпуса боеприпаса от ударных нагрузок.

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции
Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Компания Frontier Performance Polymers при поддержке армейского центра Natick успешно разработала прорывную технологию полимерного материала и инновационный метод производства по легкой прозрачной брони для защиты глаз и лица. Этот материал с поверхностной плотностью 0,16 кг/см2 имеет такие баллистические характеристики, как у арамидных/фенольных материалов, используемых в военных шлемах, но стоит в 10 раз меньше

Традиционные материалы

Тем не менее, традиционные материалы, используемые в производстве защитных конструкций, например нелегированная сталь и армированный бетон, ни в коем случае не являются материалами прошлого. Металлические сплавы в частности остаются предпочтительными материалами в связи со своими проверенными защитными характеристиками и существующими производственными мощностями для их производства и применения в оборонных целях. Эти так называемые «крепкие» бронированные решения не только относятся к баллистическим сталям и стратегическим сплавам, но также к продвинутым композиционным материалам с хорошими баллистическими свойствами. Также это относится к типам брони, изготовленной из волокна или усиленной им, или из плотно сплетенной сетки. В качестве структурного бронированного материала бетон имеет желаемые характеристики и продолжает широко применяться, имея при этом низкую стоимость изготовления.

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Машина морской пехоты США LAV 8x8 получает дополнительные элементы из композиционной брони поверх своего корпуса из алюминиевого сплава в рамках программы постоянной модернизации

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Бронированный материал от AMAP-S IBD Deisenroth выполняет важную вспомогательную функцию, снижая тепловую сигнатуру машины

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Экспедиционная боевая машина EFV (Expeditionary Fighting Vehicle) морской пехоты является первой ББМ, в которой использована броня 2518-787, сплав алюминия, меди, марганца. Хотя этот сплав прочный и имеет хорошие баллистически свойства, у него плохая баллистическая вязкость в стыковых сварных швах сделанных обычной сваркой. Это заставило производителя исключить стыковые сварные швы и основные угловые швы из конструкции с целью повышения ударной прочности, плита на плиту теперь крепится механически. В конце концов, множество проблем, связанных с этой программой, послужили толчком к закрытию этого многообещающего проекта

Сплавы являются одними из самых прочных материалов, из которых может быть изготовлена конструкционная броня. Сплавы представляют собой соединение двух или более химических элементов-металлов (или металлических и неметаллических элементов), обычно «сплавленных» вместе или растворенных друг в друге в процессе расплавления. В итоге получается материал с более высокими характеристиками, чем каждый компонент по отдельности. Титан и его сплавы являются обычными элементами конструкционной брони. Их применение включает «травматические» пластины в системах персонального бронирования, что дает высокую степень защиты сильно уязвимых участков тела. Бериллиево-алюминиевый сплав также успешно показал себя во многих случаях. Особая прочность и жесткость этого сплава превосходит эти характеристики обычных титановых сплавов, что приводит к меньшему конструктивному весу и повышенным эксплуатационным характеристикам. Броневые стали также являются материалами, которые относятся к стратегическим материалам, подходящим для использования в качестве конструкционной брони.

Ряд так называемых «суперсплавов» или «сплавов с высокими характеристиками» также производились в промышленных масштабах под торговыми марками. Среди них высокопрочный сплав Хастелой, чьим основным компонентом является переходный металл - никель; Ковар, кобальт-никелевый сплав, ценимый за свои превосходный коэффициент теплового расширения; никель-медно-железный сплав Монель; и никель-хромовый сплав Инконель.

Лазерная закалка является одним из процессов обработки, который повышает функциональные характеристики основных металлов и сплавов. Существуют другие виды улучшения свойств, включая микросжатие - процесс обработки, в котором используется метод фокусированного ионного пучка для насыщения продвинутых материалов субструктурами с целью получения дополнительной прочности и износостойкости. Также применяется метод суперпластического формообразования, что приводит к получению металлических и керамических продуктов имеющих чрезвычайно высокий предел прочности на растяжение.

Лаборатория NETL (National Energy Technology Laboratory – национальная лаборатория энергетических технологий) в составе министерства энергетики США получила задание от Управления бронетанковой техники TACOM (Tank-Automotive and Armaments Command) и лаборатории военных исследований ARL задание на выполнение программы по разработке броневой пластины из литой стали для американских военных машин, включая БМП BRADLEY. По ней совместно NETL-TACOM-Lanoxide Corp и DARPA был разработан литой люк, а побочным результатом программы стало получение накладной брони. Позднее по программе была разработана плита из титановой брони (применение авиационного сплава Ti-6Al-4V) для люка ОБТ M-1A1 ABRAMS в сотрудничестве с TACOM и основным подрядчиком General Dynamics. Совсем недавно лаборатория NETL разработала высокопрочную броню для ББМ с использованием сплавов из титанового порошка, формованного в процессе спекания, что повышает прочность конечного материала. Броневые материалы, изготавливаемые из инфильтрата кремния (SiSiC) и спеченного карбида кремния (SSiC), являются продуктами компании CeramTec of North America из Нью-Джерси, американского подразделения немецкой компании CeramTec AG. Эти материалы демонстрируют хорошую химическую тепловую стабильность и высокое сопротивление трибологическому напряжению (трибология - научная дисциплина, занимающаяся изучением трения и износа узлов машин и механизмов в присутствии смазочных материалов).

Компания AT&F Advanced Metals of Orville из Огайо является частной компанией, которая специализируется на изготовлении и обработке прочных металлов и сплавов, включая титан, цирконий, ниобий, никелевые сплавы и нержавеющую сталь, выплавленную дуплекс-процессом, и поставляет свою продукцию гражданским и оборонным потребителям. Еще более специфично подразделение этой компании Steel Solutions and Nuclear. Оно также производит материалы для СЗБ, основанные на высокопрочной низколегированной стали, углеродистой стали, сплавах на основе стали. Компания также занимается конструкционным бронированием ядерных объектов, включая внутренние части реакторов и контейнеры для ядерных отходов.

Другие программы

Другие программы по СЗБ ведутся во всем спектре дислоцированных сил и глобальном множестве военных операций. Их безотлагательные требования и задачи непосредственно связаны с вопросами нынешней и будущей защиты своих сил связи с тем, что эти области применения охватывают баллистическую защиту транспортных средств, работы по модернизации «солдата как системы» и способствуют выживаемости военной инфраструктуры при различных асимметричных угрозах обычно встречающихся в региональных миротворческих операциях.

Продвинутое бронирование машин, военных и правительственных сооружений и мест дислокации военного персонала на передовой и в тылу, только выиграет от наличия развернутых возможностей. В то время как многие применения являются улучшениями и модернизациями существующих возможностей и систем как таковых, например новые типы дополнительной брони для боевых машин для защиты от СВУ, другие представляют собой инновационные и системы будущего поколения.

Немецкая компания IBD Deisenroth Engineering AG изготавливает Высокотехнологичную Систему Повышения Живучести AMAP. Это ряд решений по конструкционной броне с использованием нескольких способов производства и продвинутых материалов, включая высокопрочные сплавы и композиционные материалы. Среди них AMAP-IED, в которой сочетаются керамическая броня и технология противоосколочного подбоя и которая может быть поставлена в виде модульных элементов и которая предназначена для повышения защиты военных машин. Компания IBD называет AMAP-IED системой защиты следующего поколения и классифицирует ее как защиту от осколков артиллерийских снарядов калибром до 155 мм, а также придорожных мин и СВУ. AMAP-T – это прозрачная броня, изготовленная с использованием керамического стекла, которую в компании описывают как имеющую превосходную прозрачность и чрезвычайную прочность, соответствующую Уровням 1 – 4 STANAG.

Защита крыши транспортных средств обеспечивают AMAP-R и AMAP-ADS, которые являются материалами, оптимизированными для вооружения, первая изготавливается из сверхлегких композиционных материалов подходящих для бронирования крыши транспортных средств. Самое интересное решение по броне - это AMAP-S. Оно оптимизировано для баллистической защиты и управления сигнатурами, снижает заметность военных машинам при сканировании разведывательными сенсорами в видимом, инфракрасном, радиолокационном и акустическом спектрах. Эти материалы могут использоваться в качестве дополнения для существующих корпусов машин, то есть устанавливаться на новые модели или уже находящиеся в эксплуатации машины.

Системы защиты и бронирования. Задачи, возможности и тенденции

Образцы лент Accellent SMART Layer для сенсоров

Подразделение BAE американская корпорация ProTech предлагает диапазон решений по конструкционному бронированию, которые включают несколько типов противопульных ограждений и бронированных боевых позиций, включая бронированные будки и вышки для охраны, мобильные безопасные ограждения и устанавливаемые на машину системы защиты для солдат башенного типа. Стационарные решения по конструкционной броне этой компании представлены рядом сборных бронированных боевых позиций AFPS (armoured fighting positions), которые способны защитить от пуль калибра 9 мм - 12.7 мм. Другие решения AFPS от ProTech включают транспортируемые броневые конструкции, оптимизированные для безопасности периметров и блокпостов, защиты жизненно важных объектов, безопасности караульных помещений и пограничных контрольно-пропускных пунктов.

Также ProTech выпускает модульные системы, которые могут быть разработаны по спецификациям конечного пользователя. Подобные системы, базирующиеся на транспортируемых бронированных контейнерах производства EADS, разработаны в сотрудничестве с компанией KMW по контракту с немецким федеральным агентством по оборонным закупкам. Бронированная контейнерная система названная TransProtec которая может вместить 18 человек, включая снаряжение, оптимизирована для защиты наземных войск от атак СВУ, снайперского огня, попадания осколков, мин и оружия массового поражения и в настоящее время стоит на вооружении датской и немецкой армий, в последней система называется MuConPers (универсальный контейнер для транспортировки людей).

Компания Plasan North America, подразделение израильской Plasan Sasa, также разработала решения по конструкционной броне в соответствии с многомиллионным контрактом с минобороны США, выданным для защиты новых машин MRAP. Согласно контракту компания Plasan является основным подрядчиком в совместной программе производства с BAE Systems в качестве субподрядчика на поставку систем бронирования для машин Oshkosh M-ATV, большая часть которых работает в Афганистане по контракту с командованием TACOM американской армии. Компания Plasan является мировым лидером в проектировании дополнительных систем бронирования и систем «от взрыва под днищем» для защиты тактических транспортных средств в военной и гражданской сферах.

Продвинутые системы защиты солдата входят в сферу приложений конструкционной защиты и включают боевые экзоскелеты с механическим приводом. Они обещают оказать значительное влияние на наземные боевые операции, в случае если такие системы достигнут своего полного потенциала. В США в настоящее время открыто несколько основных инициатив по программе технологической разработки министерства обороны и частного сектора. Одну из этих программ выполняет НИЦ солдатских разработок лаборатории Natick Labs американской армии согласно концепции Будущего Воина, которая предусмотрена полностью интегрированная система для солдата, включающая в себя шесть основных подсистем. По этим программам работают также NSRDEC (НИЦ лаборатории Natick Массачусетского технологического института по солдатским нанотехнологиям (ISN - Soldier Nanotechnologies) и лаборатория интеграции солдатских систем SSIL (Soldier System Integration Lab). Конечной целью SSIL является разработка того, что SSIL называет боевым костюмом 21 века, в котором сочетаются высокотехнологичные возможности при малой массе.

В лаборатории по робототехнике и человеческому инжинирингу Беркли (BLEEX) по программе, спонсируемой Управлением перспективных исследовательских программ в области обороны DARPA, разработан прототип самоходного экзоскелета, состоящего из двух антропоморфных ног с приводом, силовой установки, и рамы ранцевого типа, на которой могут устанавливаться различные грузы. Экзоскелет позволяет пользователю - или "пилоту" – переносить экстремально тяжелые грузы, в тоже время облегчая походку и бег по восходящим и нисходящих уклонам во всем диапазоне обычного передвижения без применения оператором физической силы.

Инициатива Raytheon Sarcos находится в процессе реализации на заводе компании Raytheon в Солт-Лейк-Сити. Она представляет собой более амбициозные работы по разработке солдатского экзоскелета, который, как заявляют в компании Raytheon, по существу является носимым роботом, повышающим силу владельца, выносливость и подвижность. Экзоскелет XOS, ведущий свое начало от оригинальной экспериментальной системы, разработанной компанией Sarcos, в настоящее время позволяет пилоту поднимать груз до 200 фунтов и выполнять задачи требующие больших усилий, например, взбираться по лестницам и наклонным поверхностям без усталости, но его гидравлический привод в настоящее время требует для себя стационарного внешнего источника энергии. Также введется программа по экзоскелету HULC компании Lockheed Martin, который также рассчитан на переноску грузов в 200 фунтов любой период времени и по любой местности, он задуман так, что имеет полностью гидравлический привод, который не требует внешнего источника питания. Система HULC включает бортовой микропроцессор, соединенный с сенсорными интерфейсами, что позволяет экзоскелету чувствовать намерения пилота и двигаться во взаимодействии с ним. Система HULC имеет высокую модульность, что позволит быстро и эффективно менять в полевых условиях основные компоненты, он отличается энергосберегающим дизайном и это позволит работать от батарей во время продолжительных миссий. Впрочем, HULC подобно экзоскелету от BLEEX, задуман скорее как система для ношения грузов, а не замена природных физических возможностей солдата. В настоящее время японской компанией Cyberdyne of Ibaraki разрабатывается HAL (Hybrid Assistive Limb – гибридная конечность для помощи), он представляет собой в целом мощную систему, рассчитанную на увеличение физической силы человека от двух до 10 раз. Несмотря на внешний вид «Железного человека» его адаптируемость к будущим военным задачам остается под вопросом.

Дальнейшие действия

Суммируя, можно сказать, что важная задача для СЗБ может быть широко определена как уменьшение уязвимости к враждебным действиям, особенно баллистическим атакам, для которых в настоящее время многие, если не все традиционные материалы не дают адекватных уровней защиты войск.

Боевые действия часто дают командирам суровые уроки, казавшиеся очевидными в прошлом. Одним из самых тяжелых современных уроков боевых действий – это неадекватность броневой защиты самодельным угрозам, которые включают атаки смертников на машинах на военные и гражданские объекты и атаки СВУ на транспорт и личный состав, находящиеся на театре военных действий. Старые привычки, особенно военные привычки, отмирают особенно тяжело. Но с исторической точки зрения эти привычки имеют тенденцию исчезать под давлением боя, например французская кавалерия против английских луков во время Столетней войны или несоответствие иракской бронетехники советского образца атакам высокоточных управляемых боеприпасов и более продвинутых ОБТ во время войны в Заливе.

Реагирование на вызовы быстро и с соответствующими мерами противодействия является ключом военных успехов и силовой стабильности. Итак, если они рассматриваются всерьез касательно защиты войск и являются главным вопросом обороны в эту трансформационную эру силовой реструктуризации, тогда конструкционная защита и СЗБ, использующие эту технологию, должны стать приоритетом в оборонных закупках и научно-исследовательских задачах для всех военных руководителей. Нынешние асимметричные угрозы для военной и гражданской инфраструктуры, также как асимметричные боевые действия в региональных боевых операциях, влияют на развитие оборонной политики и разработку систем и закупки в глобальном масштабе. В предсказуемом будущем так и должно быть.

Такие бронированные военные системы в основном рассматривались в качестве дополнений к другим приоритетным решениям, а не как неотъемлемый элемент многих и большинства боевых систем. Но все меняется. Системы защиты и бронирования представляют собой большой потенциал и повышают возможности в операциях 21 века. Их применение будет расширяться и станет стандартом для многих, если не большинства оборонных систем на всех уровнях.

Использованы материалы:
www.monch.com
www.lockheedmartin.com
www.ceramtec.com
www.smartnanomaterials.com
www.protecharmored.com
www.frontierpolymer.com
www.acellent.com
www.plasansasa.com
Автор: Alex Alexeev


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Загрузка...
Комментарии 16
  1. стер 20 октября 2014 09:53
    Мир усиленно готовится к новой войне. Столько ума, таланта, энергии, столько новаторских предложений не вкладывается ни в одно иное направление. Оружие и вооружение тут безусловные лидеры. Эти бы силы на мирные цели, на освоение дальнего космоса, на медицину, на детей! Эх!..

    Но пистолетик куплю, когда разрешат короткоствол!
    1. boni592807 20 октября 2014 20:27
      yes
      Понимаю Вашу озабоченность! Но, если у нас пойдут по пути максимально возможного использования полученных результатов научных разработок в изделия по технологии двойного назначения! Т.е. использование в изделиях для гражданских нужд (области применения не ограничены и огромны!!!), а это значительное удешевление производства, его ускорение и для в выпуска продукции для обороны. good
      Т.о. эффект будет максимальным, это тот рывок в экономике, что России необходим.
      hi
  2. voyaka uh 20 октября 2014 10:01
    Применение композитной брони с органикой/керамикой
    уменьшает массу боевой машины на 1/3 и повышает
    бронестойкость тоже промерно на 1/3.
    Правда, цена машины скачет раза в два.
    В любом раскладе, хорошее СУО - пол-миллиона долларов.
    И без крепкой брони чего его устанавливать?
  3. bmv04636 20 октября 2014 10:12
    Принцип работы сапог-скороходов очень прост. Каждый сапог снабжен миниатюрным двигателем внутреннего сгорания. Надавливая стопой на металлическую подошву, человек сжимает смесь в цилиндре, прикрепленном к обуви. Потом происходит воспламенение смеси. Расширяющиеся газы толкают вверх сапог. Человек подпрыгивает и летит 5-7 метров. В это время он переносит вторую ногу вперед, и все повторяется снова. У чудо-обуви будет 4 размера в зависимости от веса человека: до 40 килограммов, до 55, до 70 и до 80. Самая тяжелая чудо-обувка будет весить 2 кг 300 г. Сапоги будут очень экономичным средством передвижения. На 100 километров пути они расходуют всего 400 граммов бензина. При использовании скороходов человек экономит 60-70 процентов энергии. Для сравнения: если за час здоровый человек пробегает в среднем 10 километров, то в чудо-сапогах он сможет преодолеть за то же время 16 километров.
    1. abrakadabre 20 октября 2014 14:22
      Принцип работы сапог-скороходов очень прост.
      Микровзрывы топливной смеси отчаянно бьют по пяткам испытуемого (ибо скорость сгорания топливной смеси - это вам не сжатие пружины), подбрасывая его на те самые несколько метров. И через несколько сот метров человек валится с ног.
      Еще один эффект: все эти прыжки и приземления человеку надо гасить за счет силы мышц ног, спины, и прочности всех суставов (конкретно хрящевой ткани). И вот тут начинаются маленькие "радости". Это все равно что час-два-три непрерывно спрыгивать с приличной высоты с тяжелым рюкзаком за плечами.\
      Как альпинист скажу, что быстрый спуск с горы с тяжелой поклажей изматывает ноги больше, чем подъем на ту же высоту с той же поклажей. И это еще только при быстром шагании вниз, когда ноги тормозят удары-микропрыжки.
      1. bmv04636 20 октября 2014 15:11
        это можно предложить к экзо скелету
      2. ramsi 20 октября 2014 15:41
        как-то сомнительна эта идея, ибо прыжки по 5м в земных условиях с весом под 100кг потребуют очень хорошей координации
        ramsi
      3. Лопатов 20 октября 2014 20:32
        Техника - молодёжи 1976-09, страница 7
        http://zhurnalko.net/=nauka-i-tehnika/tehnika-molodezhi/1976-09--num7

        Техника - молодёжи 1983-02, страница 13
        http://zhurnalko.net/=nauka-i-tehnika/tehnika-molodezhi/1983-02--num13
        1. ramsi 21 октября 2014 09:38
          занятно, но я и не сомневался в самой идее, сомнение вызывает её практическая адаптация. Центр тяжести заметно смещается вверх, на разных грунтах прыжки будут получаться разными и потребуется некоторое "усилие" чтобы прыгать вперёд, а не вверх
          ramsi
          1. bmv04636 22 октября 2014 12:05
            проводили опыты правда с нагрузкой 30 кг марш бросок на 30 км. у кого не было сапогов скороходов в бой вступить не смогли
  4. Prager 20 октября 2014 11:25
    оптимально защитить и человека, и технику сразу не получится. это дело времени и долгих опытов и разработок.такие вопросы с кондочка не решаются.
  5. странник_032 20 октября 2014 12:15
    Всё хорошо выглядит в теории и на стендах,а на практике получается почему-то так:


    До.





    После. Причём в большинстве случаев...
    Так что тотальная неуязвимость,игра мечты-болезнь ума.
    странник_032
    1. ПАМ 20 октября 2014 13:47
      какой бы чудо обшивкой (броней) не покрывай технику, если она конструкционно не рассчитана на возросшие мощности СВУ (несколько фугасов в связке или пластиковая канистра (стеклопластиковый газовый баллон) вместимостью как правило 30-40л залитого взрывчаткой) то техника и экипажи будут уничтожаться!
      1. Лопатов 20 октября 2014 21:07
        Цитата: ПАМ
        какой бы чудо обшивкой (броней) не покрывай технику, если она конструкционно не рассчитана на возросшие мощности СВУ


        А есть фактический материал, подтверждающий "возросшие мощности СВУ"?

        Ведь у этих "возросших мощностей" есть и обратная сторона.

        Во-первых, большие СВУ сложнее доставить к месту применения
        Во-вторых, большие СВУ сложнее установить
        В-третьих, большие СВУ легче обнаружить даже визуально, не говоря уж о том, что георадар находит их на раз.
  6. Вадим237 20 октября 2014 14:34
    Против кумулятивных снарядов новая броня прокатит, а вот против ОБПС, кинетических ракет и без линзовых ударных ядер, даже если будет обвешена тройной динамической защитой, не прокатит. А для пехоты новые материалы для бронежилетов самое оно вот только бы создать материал который способен гасить энергию от пуль калибром 12.7 и 14.5.
  7. user 20 октября 2014 19:25
    А для пехоты новые материалы для бронежилетов самое оно вот только бы создать материал который способен гасить энергию от пуль калибром 12.7 и 14.5.


    Это наверно самое удачное применение. Что касается применения

    В любом раскладе, хорошее СУО - пол-миллиона долларов.
    И без крепкой брони чего его устанавливать?


    то цена получается как у танка.
  8. sharp-lad 21 октября 2014 00:42
    Промеж меча и щита победителей не будет!

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня