Armatura combinata multistrato. Armatura per carro armato Armatura in ceramica basata su elementi ceramici compositi
Per qualsiasi equipaggiamento militare ci sono tre caratteristiche principali: mobilità, potenza di fuoco e protezione. Oggi parleremo di difesa, di come i moderni carri armati principali possano contrastare con sicurezza e successo le minacce che incontrano sul campo di battaglia. Cominciamo con la cosa più importante e importante: l'armatura.
Quando il proiettile ha quasi sconfitto l'armatura
Fino agli anni '60 del secolo scorso, il materiale principale per l'armatura era l'acciaio di media e alta durezza. Hai bisogno di migliorare la protezione del tuo carro armato? Aumentiamo lo spessore delle lamiere di acciaio, le posizioniamo ad angoli di inclinazione razionali, rendiamo più duri gli strati superiori dell'armatura o creiamo una disposizione del serbatoio tale da poter realizzare l'armatura più spessa possibile sulla fronte del veicolo da combattimento.
Tuttavia, verso la metà degli anni '50 del secolo scorso, apparvero nuovi tipi di proiettili cumulativi perforanti, caratterizzati da tassi di penetrazione estremamente elevati. Così alto che questi proiettili non erano supportati da armature né medie né carri armati pesanti di quel tempo. Ma sulla strada c'erano anche missili guidati anticarro (o ATGM in breve), la cui penetrazione raggiungeva i 300-400 millimetri di acciaio. E i proiettili perforanti o sub-calibro convenzionali non erano molto indietro: i loro tassi di penetrazione stavano rapidamente aumentando.
Nonostante tutti i loro vantaggi, il T-54 e il T-55 non disponevano di un livello di sicurezza sufficiente tra la fine degli anni '50 e l'inizio degli anni '60.
A prima vista, la soluzione al problema sembrava semplice: aumentare nuovamente lo spessore dell'armatura. Ma aggiungendo millimetri di acciaio, anche le attrezzature militari guadagnano tonnellate di massa extra. E ciò influisce direttamente sulla mobilità del serbatoio, sulla sua affidabilità, facilità di manutenzione e costi di produzione. Pertanto, la questione dell'aumento della protezione del serbatoio doveva essere affrontata da una prospettiva diversa.
Panino antimissile
Ragionando in questo senso, i progettisti sono giunti a una conclusione logica: devono trovare un determinato materiale o una combinazione di materiali che fornisca una protezione affidabile contro un getto cumulativo con una massa relativamente bassa.
Gli sviluppi in questa direzione furono più avanzati nell'Unione Sovietica, dove alla fine degli anni '50 iniziarono a sperimentare la fibra di vetro e le leghe leggere a base di titanio o alluminio. L'uso di questi materiali in combinazione con l'acciaio medio-duro ha dato un buon aumento di peso dell'armatura. I risultati di tutti questi studi sono stati incorporati nel primo principale carro armato da battaglia con armatura combinata - T-64.
La sua parte frontale superiore era un "sandwich" costituito da una lamiera di acciaio di 80 mm, due lastre di fibra di vetro con uno spessore totale di 105 mm e un'altra lamiera di acciaio di 20 mm nella parte inferiore. L'armatura frontale del carro armato era posizionata ad un angolo di 68°, il che alla fine conferiva uno spessore dell'armatura ancora più consistente. Anche la torretta del T-64 era perfettamente protetta per l'epoca: essendo realizzata in acciaio, aveva dei vuoti nella fronte a destra e a sinistra del cannone, che erano riempiti con una lega di alluminio.
Ceramica vs tungsteno
Dopo qualche tempo, i designer hanno scoperto i vantaggi della ceramica. Possedendo una densità 2-3 volte inferiore a quella dell'acciaio, la ceramica resiste in modo eccellente alla penetrazione sia di un getto cumulativo che del nucleo di un proiettile sabot alettato.
Nell'Unione Sovietica, l'armatura combinata che utilizzava la ceramica apparve all'inizio degli anni '70 del secolo scorso sul carro armato principale T-64A, dove nella torretta venivano utilizzate sfere di corindone riempite di acciaio invece della lega di alluminio come riempitivo.
Schema dell'armatura della torretta T-64A. Gli elementi rotondi sono le stesse palline di corindone che riempivano le nicchie sulla fronte della torretta a sinistra e a destra del cannone.
Ma non fu solo l’Unione Sovietica ad utilizzare la ceramica. Negli anni '60 in Inghilterra fu creata l'armatura combinata Chobham, che è un pacchetto di molti strati di acciaio, ceramica, polimeri e leganti. Nonostante il suo costo elevato, il Chobham ha mostrato un'eccellente resistenza ai proiettili cumulativi e una resistenza soddisfacente ai proiettili sabot alettati con nuclei di tungsteno. Successivamente, l'armatura Chobham e le sue modifiche furono introdotte sui più recenti carri armati occidentali: l'americano M1 Abrams, il tedesco Leopard 2 e il britannico Challenger.
Una menzione speciale merita la cosiddetta "armatura all'uranio", un ulteriore sviluppo dell'armatura Chobham, rinforzata con piastre di uranio impoverito. Questo materiale è caratterizzato da densità e durezza molto elevate, superiori all'acciaio. Inoltre, l'uranio impoverito, insieme alle leghe di tungsteno, viene utilizzato per realizzare i nuclei dei moderni proiettili sabot ad alette perforanti. Inoltre, la sua resistenza ai proiettili perforanti cumulativi e cinetici per unità di massa è superiore a quella dell'acciaio omogeneo laminato. Questo è il motivo dell'uso di piastre di uranio impoverito nell'armatura frontale della torretta dei carri armati M1 Abrams nella modifica M1A1NA (dove HA è armatura pesante).
Armatura semiattiva
Ancora una cosa direzione interessante sviluppo di armature combinate: utilizzo di pacchetti di piastre di acciaio e riempitivo inerte. Come sono costruiti? Immagina un pacchetto costituito da una piastra di acciaio abbastanza spessa, uno strato di riempitivo inerte e un'altra piastra di acciaio più sottile. E ci sono 20 pacchi di questo tipo e sono posizionati a una certa distanza l'uno dall'altro. Questo è esattamente come appare il riempitivo della torretta del carro armato T-72B, chiamato pacchetto di "fogli riflettenti".
Come funziona questa armatura? Quando il getto cumulativo perfora la piastra d'acciaio principale, nel riempitivo inerte si forma alta pressione, si gonfia e spinge lateralmente le piastre d'acciaio davanti e dietro. I bordi dei fori praticati dal getto cumulativo nelle piastre di acciaio si piegano, deformano il getto e ne impediscono l'ulteriore passaggio in avanti.
Una nicchia per l'armatura combinata della torretta T-72B, in cui si trovano gli stessi pacchetti di “teli riflettenti”.
Un altro tipo di armatura combinata semiattiva è l'armatura con riempitivo cellulare. È costituito da blocchi di celle riempiti con una sostanza liquida o quasi liquida. Crea un getto cumulativo, sfondando una tale cella onda d'urto. L'onda, urtando le pareti della cella, si riflette nella direzione opposta, costringendo la sostanza liquida o quasi liquida a contrastare il getto cumulativo, provocandone la frenatura e la distruzione. Un tipo simile di armatura viene utilizzato sul carro armato principale T-80U.
Su questo, forse, possiamo completare la nostra considerazione dei principali tipi di armature combinate dei moderni veicoli corazzati. Ora è il momento di parlare della "seconda pelle" dei principali carri armati: la protezione dinamica.
Proteggere un carro armato con esplosivi
I primi esperimenti con la protezione dinamica iniziarono a metà del XX secolo, ma per molte ragioni questo tipo di protezione (abbreviato in DZ) fu utilizzato per la prima volta in battaglia molto più tardi.
Come funziona la protezione dinamica? Immagina un contenitore contenente una o più cariche esplosive e piastre da lancio metalliche. Perforando questo contenitore, il getto cumulativo provoca la detonazione dell'esplosivo, che fa muovere le piastre di lancio verso il proiettile. In questo caso, le piastre intersecano la traiettoria del getto cumulativo, che è costretto a perforarle ancora e ancora. Inoltre, a causa delle piastre di lancio, il getto cumulativo assume una forma a zigzag, si deforma e si distrugge.
I primi modelli di protezione dinamica funzionavano secondo il principio sopra descritto: il Blazer israeliano e il Kontakt-1 sovietico. Tuttavia, un tale dispositivo di rilevamento a distanza non era in grado di resistere a proiettili sub-calibro alettati: questi tipi di proiettili, passando attraverso l'esplosivo, non ne hanno causato la detonazione. Pertanto, le migliori menti degli uffici di progettazione della difesa iniziarono a lavorare su un nuovo tipo di protezione dinamica universale che potesse gestire altrettanto bene sia i proiettili cumulativi che quelli di calibro inferiore.
T-64BV, dotato di protezione dinamica Kontakt-1.
Un esempio di tale protezione fu il telecomando sovietico "Contact-5". La sua caratteristica è che il coperchio del contenitore di protezione dinamica è costituito da una lamiera di acciaio abbastanza spessa. Penetrandolo, il proiettile alettato di sottocalibro crea un gran numero di frammenti che, muovendosi ad alta velocità, provocano la detonazione dell'esplosivo. E poi tutto avviene allo stesso modo dei primi campioni di telerilevamento: l'esplosione e la spessa piastra di lancio distruggono il proiettile subcalibro e ne riducono significativamente la penetrazione.
Dispositivo schematico di protezione dinamica universale.
Un altro esempio interessante di protezione dinamica è il telecomando Knife. È costituito da contenitori che contengono molte piccole cariche sagomate. Passando attraverso uno di questi contenitori, il getto di carica sagomato o il nucleo del proiettile alettato del sabot provoca la detonazione delle cariche, che creano tanti piccoli getti di carica sagomati. Questi piccoli jet, agendo sul jet cumulativo attaccante del nemico o sul proiettile sabot alettato, li distruggono e li spezzano in frammenti separati.
La migliore difesa è un attacco
"Perché non creiamo un sistema in grado di sparare proiettili che volano contro un carro armato mentre si sta ancora avvicinando?" Probabilmente è esattamente così che circa 60 anni fa, nel profondo degli uffici di progettazione, è nata l'idea di creare KAZ, un complesso di protezione attiva.
Un complesso di protezione attiva è un insieme costituito da mezzi di rilevamento, un sistema di controllo e un sistema di distruzione. Quando un proiettile o un ATGM si avvicina a un carro armato, viene rilevato utilizzando sensori o un sistema radar e vengono sparate munizioni speciali che, usando la forza di un'esplosione, frammenti o getto cumulativo, danneggiano o distruggono completamente il proiettile o il missile anticarro.
Principio di funzionamento del complesso di protezione attiva.
L’Unione Sovietica è stata la più attiva nello sviluppo di sistemi di protezione attiva. Dal 1958 sono stati creati diversi KAZ di vario tipo. Tuttavia, uno dei sistemi di protezione attiva entrò in servizio solo nel 1983. Era il KAZ "Drozd", installato sul T-55AD. Successivamente, è stato creato il complesso di protezione attiva dell'Arena per i carri armati principali più moderni. E relativamente di recente, i progettisti russi hanno sviluppato l'Afganit KAZ, progettato per gli ultimi carri armati e veicoli da combattimento di fanteria pesante sulla piattaforma Armata.
Complessi simili sono stati e vengono creati all'estero. Ad esempio, in Israele. Poiché la questione della protezione contro ATGM e giochi di ruolo è particolarmente acuta per i carri armati Merkava, furono i carri armati Merkava degli MBT occidentali i primi ad essere equipaggiati in modo massiccio con i sistemi di protezione attiva Trophy. Gli israeliani hanno anche creato il KAZ Iron Fist, adatto non solo ai carri armati, ma anche ai veicoli corazzati e ad altri veicoli corazzati leggeri.
Cortine fumogene e sistemi di contromisure ottico-elettroniche
Se il complesso di difesa attiva distrugge semplicemente i missili anticarro guidati che si avvicinano al carro armato, il complesso di contromisure ottico-elettroniche (o COEP in breve) agisce in modo molto più sottile. Un esempio di tale KOEP è lo Shtora, installato sul T-90, sul BMP-3 e sulle ultime modifiche del T-80. Come funziona?
Una parte considerevole dei moderni missili guidati anticarro sono guidati da un raggio laser. E quando un missile di questo tipo viene puntato contro un carro armato, i sensori COEP registrano che il veicolo viene irradiato con un laser e inviano un segnale corrispondente all'equipaggio. Se necessario, il COEP può anche lanciare automaticamente una granata fumogena nella direzione desiderata, che nasconderà il serbatoio nello spettro visibile e infrarosso delle onde elettromagnetiche. Inoltre, dopo aver ricevuto un segnale sull'irradiazione laser, l'equipaggio del carro armato può premere il pulsante desiderato e il COEP stesso girerà la torretta del carro armato nella direzione da cui viene puntato il missile a guida laser. Tutto ciò che resta da fare per l'artigliere e il comandante del veicolo da combattimento è rilevare e distruggere la minaccia.
Ma, oltre al raggio laser, molti missili anticarro utilizzano un tracciante come guida. Cioè, nella parte posteriore del razzo stesso c'è una fonte di luce intensa di una certa frequenza. Questa luce viene catturata dal sistema di guida ATGM e regola il volo del missile in modo che colpisca il bersaglio. E qui entrano in gioco le installazioni dei proiettori KOEP (nel gioco possono essere viste sul T-90). Possono emettere luce con la stessa frequenza del tracciante di un missile anticarro, “ingannando” così il sistema di guida e allontanando il missile dal carro armato.
Questi "occhi rossi" del T-90 sono i proiettori KOEP "Shtora".
Schermi e griglie
E l'ultimo elemento di protezione per i moderni veicoli blindati, di cui parleremo oggi, sono tutti i tipi di schermi anti-cumulativi, griglie e moduli di armatura aggiuntivi.
Lo schermo anti-cumulativo è progettato in modo abbastanza semplice: si tratta di una barriera in acciaio, gomma o altro materiale, installata a una certa distanza dall'armatura principale di un carro armato o di un veicolo corazzato da combattimento. Tali schermi possono essere visti sia sui carri armati della Seconda Guerra Mondiale che sui veicoli corazzati più moderni. Il principio del loro funzionamento è semplice: quando un proiettile cumulativo colpisce lo schermo, spara prematuramente e il getto cumulativo percorre una certa distanza nell'aria e raggiunge l'armatura principale del carro armato, significativamente indebolita.
Le griglie anti-cumulativo funzionano in modo leggermente diverso. Sono realizzati sotto forma di piastre, con i bordi rivolti nella direzione da cui potrebbe provenire una minaccia per il serbatoio. Quando un proiettile cumulativo entra in collisione con elementi reticolari, questi ultimi deformano il corpo del proiettile, l'imbuto della testata cumulativa e/o la miccia, impedendo così lo sparo del proiettile e la comparsa del getto cumulativo.
Le griglie anti-cumulative sono particolarmente spesso installate su veicoli corazzati leggeri: veicoli corazzati, veicoli da combattimento di fanteria o cacciatorpediniere.
E in conclusione, qualche parola sull'armatura modulare montata. L'idea in sé non è nuova: 70 anni fa o più, gli equipaggi aggiungevano un po' di protezione dove mancava. In precedenza, per questo venivano utilizzate tavole, sacchi di sabbia, lastre di armatura di carri armati nemici distrutti o persino cemento. Oggi vengono utilizzati polimeri moderni, ceramiche e altri materiali che mostrano un elevato livello di protezione con un peso ridotto. Inoltre, le moderne armature modulari sono progettate e realizzate in modo tale che la loro installazione e smantellamento avvengano il più rapidamente possibile. Un esempio di tale protezione è l'armatura montata MEXAS utilizzata sui carri armati Leopard-1 e Leopard-2, sui veicoli corazzati Stryker M113 e M1126 e su molti altri tipi di equipaggiamento militare.
Questo è tutto.
Usa l'armatura correttamente, non sostituirla punti deboli i tuoi carri armati sotto i proiettili nemici e buona fortuna in battaglia!
Molto spesso puoi sentire come viene confrontata l'armatura in base allo spessore delle piastre di acciaio di 1000, 800 mm. Oppure, ad esempio, che un certo proiettile può penetrare un numero “n” di mm di armatura. Il fatto è che ora questi calcoli non sono oggettivi. L'armatura moderna non può essere descritta come equivalente a qualsiasi spessore di acciaio omogeneo. Attualmente esistono due tipi di minacce: l’energia cinetica del proiettile e l’energia chimica. Per minaccia cinetica intendiamo un proiettile perforante o, più semplicemente, un proiettile a salve di grandi dimensioni energia cinetica . In questo caso è impossibile calcolare le proprietà protettive dell'armatura in base allo spessore della lamiera d'acciaio. Pertanto, i proiettili con uranio impoverito o carburo di tungsteno passano attraverso l'acciaio come un coltello nel burro, e lo spessore di qualsiasi armatura moderna, se fosse acciaio omogeneo, non resisterebbe a tali proiettili. Non esiste un'armatura spessa 300 mm, che equivale a 1200 mm di acciaio, e quindi in grado di fermare un proiettile che si incastrerebbe e sporgerebbe nello spessore della corazza. Il successo della protezione contro i proiettili perforanti sta nel cambiare il vettore del suo impatto sulla superficie dell'armatura. Se sei fortunato, l'impatto produrrà solo una piccola ammaccatura, ma se sei sfortunato, il guscio perforerà l'intera armatura, non importa quanto sia spessa o sottile. In poche parole, le piastre dell'armatura sono relativamente sottili e dure e l'effetto dannoso dipende in gran parte dalla natura dell'interazione con il proiettile. Nell'esercito americano, per aumentare la durezza delle armature, viene utilizzato l'uranio impoverito; in altri paesi viene utilizzato il carburo di tungsteno, che in realtà è più duro. Circa l'80% della capacità dell'armatura del carro armato di fermare i proiettili a salve si verifica nei primi 10-20 mm dell'armatura moderna. Ora diamo un'occhiata agli effetti chimici delle testate. L'energia chimica è disponibile in due tipi: HESH (Perforazione dell'armatura anticarro ad alto potenziale esplosivo) e HEAT (CALORE). Il CALORE è più comune oggi e non ha nulla a che fare con le alte temperature. HEAT utilizza il principio di concentrare l'energia di un'esplosione in un getto molto stretto. Un getto si forma quando un cono geometricamente corretto è rivestito di esplosivo all'esterno. Durante la detonazione, 1/3 dell'energia dell'esplosione viene utilizzata per formare un getto. A causa dell'alta pressione (non della temperatura) penetra attraverso l'armatura. La protezione più semplice contro questo tipo di energia è uno strato di armatura posto a mezzo metro dal corpo, che dissipa l'energia del getto. Questa tecnica fu utilizzata durante la seconda guerra mondiale, quando i soldati russi rivestirono lo scafo di un carro armato con reti di maglie di letti. Ora gli israeliani stanno facendo la stessa cosa sul carro armato Merkava, usano sfere d'acciaio appese a catene per proteggere la parte posteriore dagli ATGM e dalle granate RPG. Per gli stessi scopi, sulla torre è installata una grande nicchia di poppa, alla quale sono fissati. Un altro metodo di protezione è l'uso di armature dinamiche o reattive. È anche possibile utilizzare armature dinamiche e ceramiche combinate (come Chobham). Quando un getto di metallo fuso entra in contatto con un'armatura reattiva, quest'ultima esplode e l'onda d'urto risultante sfoca il getto, eliminandone l'effetto dannoso. L'armatura Chobham funziona in modo simile, ma in questo caso, al momento dell'esplosione, pezzi di ceramica volano via, trasformandosi in una nuvola di polvere densa, che neutralizza completamente l'energia del getto cumulativo. HESH (High Explosive Anti-Armor Piering) - la testata funziona come segue: dopo l'esplosione, scorre attorno all'armatura come argilla e trasmette un enorme impulso attraverso il metallo. Inoltre, come le palle da biliardo, le particelle dell'armatura si scontrano tra loro e, quindi, le piastre protettive vengono distrutte. Il materiale dell'armatura può, se disperso in piccole schegge, ferire l'equipaggio. La protezione contro tale armatura è simile a quella descritta sopra per HEAT. Riassumendo quanto sopra, vorrei sottolineare che la protezione dall'impatto cinetico di un proiettile si riduce a pochi centimetri di armatura metallizzata, mentre la protezione da HEAT e HESH consiste nella creazione di armature staccate, protezione dinamica, nonché di alcuni materiali (ceramica ).
Dall'avvento dei veicoli corazzati, l'antica battaglia tra proiettili e armature si è intensificata. Alcuni progettisti hanno cercato di aumentare la capacità di penetrazione dei proiettili, mentre altri hanno aumentato la durata dell'armatura. La lotta continua oggi. Un professore dell'Università tecnica statale di Mosca ha raccontato a Popular Mechanics come funziona la moderna armatura dei carri armati. NE Bauman, direttore scientifico dell'Istituto di ricerca sull'acciaio Valery Grigoryan
Inizialmente, l'attacco all'armatura è stato effettuato frontalmente: mentre il tipo principale di impatto era un proiettile perforante ad azione cinetica, il duello dei progettisti si è ridotto all'aumento del calibro della pistola, dello spessore e degli angoli di l'armatura. Questa evoluzione è chiaramente visibile nello sviluppo di armi e armature per carri armati durante la seconda guerra mondiale. Le soluzioni costruttive di allora sono abbastanza ovvie: renderemo la barriera più spessa; se lo inclini, il proiettile dovrà percorrere una distanza maggiore attraverso lo spessore del metallo e aumenterà la probabilità di un rimbalzo. Anche dopo la comparsa dei proiettili perforanti con nucleo rigido e indistruttibile nei carichi di munizioni dei carri armati e dei cannoni anticarro, poco è cambiato.
Elementi di protezione dinamica (EDP)
Sono “sandwich” di due piastre metalliche e un esplosivo. Gli EDZ sono posti in contenitori, i cui coperchi li proteggono da influenze esterne e allo stesso tempo rappresentano elementi lanciabili
Sputo mortale
Tuttavia, già all'inizio della seconda guerra mondiale, si verificò una rivoluzione nelle proprietà distruttive delle munizioni: apparvero proiettili cumulativi. Nel 1941, l'Hohlladungsgeschoss ("proiettile con una tacca nella carica") iniziò ad essere utilizzato dagli artiglieri tedeschi, e nel 1942 l'URSS adottò il proiettile BP-350A da 76 mm, sviluppato dopo aver studiato campioni catturati. È così che sono state progettate le famose cartucce Faust. Si è verificato un problema che non è stato possibile risolvere con i metodi tradizionali a causa dell'aumento inaccettabile della massa del serbatoio.
Nella parte di testa delle munizioni cumulative è presente una rientranza conica a forma di imbuto rivestito da un sottile strato di metallo (con la campana rivolta in avanti). La detonazione dell'esplosivo inizia dal lato più vicino alla sommità del cratere. L'onda di detonazione “fa collassare” l'imbuto verso l'asse del proiettile, e poiché la pressione dei prodotti dell'esplosione (quasi mezzo milione di atmosfere) supera il limite di deformazione plastica del rivestimento, quest'ultimo comincia a comportarsi come un liquido quasi liquido . Questo processo non ha nulla a che vedere con la fusione; è proprio lo scorrimento “a freddo” del materiale. Un sottile getto cumulativo (paragonabile allo spessore del guscio) viene spremuto fuori dall'imbuto collassante, che accelera a velocità dell'ordine della velocità di detonazione esplosiva (e talvolta superiore), cioè circa 10 km/s o più. La velocità del getto cumulativo supera significativamente la velocità di propagazione del suono nel materiale dell'armatura (circa 4 km/s). Pertanto, l'interazione tra il getto e l'armatura avviene secondo le leggi dell'idrodinamica, cioè si comportano come liquidi: il getto non brucia affatto l'armatura (questo è un malinteso diffuso), ma la penetra, proprio come un getto d'acqua sotto pressione erode la sabbia.
Protezione a strati
La prima protezione contro le munizioni cumulative era l'uso di schermi (armatura a doppia barriera). Il getto cumulativo non si forma istantaneamente; per la sua massima efficacia è importante far esplodere la carica alla distanza ottimale dall'armatura (lunghezza focale). Se uno schermo di lamiere aggiuntive viene posizionato davanti all'armatura principale, la detonazione avverrà prima e l'efficacia dell'impatto diminuirà. Durante la seconda guerra mondiale, gli equipaggi dei carri armati attaccavano sottili lamiere metalliche e schermi a rete ai loro veicoli per proteggerli dalle cartucce Faust (c'è una storia diffusa sull'uso di letti blindati per questo scopo, anche se in realtà venivano utilizzate reti speciali). Ma questa soluzione non si è rivelata molto efficace: l’aumento della durabilità è stato in media solo del 9–18%.
Pertanto, durante lo sviluppo di una nuova generazione di carri armati (T-64, T-72, T-80), i progettisti hanno utilizzato un'altra soluzione: l'armatura multistrato. Consisteva in due strati di acciaio, tra i quali era posto uno strato di riempitivo a bassa densità: fibra di vetro o ceramica. Una tale "torta" ha dato un guadagno fino al 30% rispetto all'armatura monolitica in acciaio. Questo metodo però non era applicabile per la torre: per questi modelli è fusa e posizionare la vetroresina all'interno è difficile dal punto di vista tecnologico. I progettisti del VNII-100 (ora VNII Transmash) hanno proposto di fondere sfere di ultra-porcellana nell'armatura della torretta, la cui capacità specifica di rompere il getto è 2–2,5 volte superiore a quella dell'acciaio per armature. Gli specialisti dell'Istituto di ricerca sull'acciaio hanno scelto un'opzione diversa: tra gli strati esterno ed interno dell'armatura sono stati posizionati pacchetti di acciaio duro ad alta resistenza. Hanno assunto l'impatto di un getto cumulativo indebolito a velocità in cui l'interazione non avviene più secondo le leggi dell'idrodinamica, ma in base alla durezza del materiale.
Armatura semiattiva
Sebbene sia abbastanza difficile rallentare un getto cumulativo, è vulnerabile nella direzione trasversale e può essere facilmente distrutto anche da un debole impatto laterale. Pertanto, l'ulteriore sviluppo della tecnologia consisteva nel fatto che l'armatura combinata delle parti frontale e laterale della torretta fusa era formata da una cavità aperta nella parte superiore, riempita con un riempitivo complesso; La cavità è stata chiusa dall'alto con tappi saldati. Torrette di questo tipo furono utilizzate nelle successive modifiche dei carri armati: T-72B, T-80U e T-80UD. Il principio di funzionamento degli inserti era diverso, ma sfruttava la citata “vulnerabilità laterale” del getto cumulativo. Tali armature sono solitamente classificate come sistemi di protezione “semi-attivi”, poiché utilizzano l'energia dell'arma stessa.
Una delle opzioni per tali sistemi è l'armatura cellulare, il cui principio di funzionamento è stato proposto dai dipendenti dell'Istituto di idrodinamica della filiale siberiana dell'Accademia delle scienze dell'URSS. L'armatura è costituita da un insieme di cavità riempite con una sostanza quasi liquida (poliuretano, polietilene). Un getto cumulativo, entrato in un volume delimitato da pareti metalliche, genera nel quasi-liquido un'onda d'urto che, riflessa dalle pareti, ritorna sull'asse del getto e fa collassare la cavità, provocando la frenatura e la distruzione del getto. . Questo tipo di armatura fornisce un guadagno nella resistenza anti-cumulativa fino al 30–40%.
Un'altra opzione è l'armatura con fogli riflettenti. Si tratta di una barriera a tre strati composta da una piastra, un distanziatore e una piastra sottile. Il getto, penetrando nella soletta, crea tensioni che portano prima al rigonfiamento locale della superficie posteriore e poi alla sua distruzione. In questo caso si verifica un notevole rigonfiamento della guarnizione e del foglio sottile. Quando il getto penetra nella guarnizione e nella piastra sottile, quest'ultima ha già cominciato ad allontanarsi dalla superficie posteriore della piastra. Poiché esiste un certo angolo tra le direzioni di movimento del getto e la piastra sottile, ad un certo punto la piastra inizia a colpire il getto, distruggendolo. Rispetto all'armatura monolitica della stessa massa, l'effetto dell'utilizzo di fogli “riflettenti” può raggiungere il 40%.
Il successivo miglioramento del design fu il passaggio alle torri con base saldata. È diventato chiaro che gli sviluppi per aumentare la resistenza dell'armatura arrotolata erano più promettenti. In particolare, negli anni '80, furono sviluppati e pronti per la produzione in serie nuovi acciai di maggiore durezza: SK-2Sh, SK-3Sh. L'utilizzo di torri con base arrotolata ha permesso di aumentare l'equivalente protettivo della base della torre. Di conseguenza, la torretta del serbatoio T-72B con base in acciaio laminato aveva un volume interno maggiore, l'aumento di peso è stato di 400 kg rispetto alla torretta in fusione seriale del serbatoio T-72B. Il pacchetto di riempimento della torre è stato realizzato utilizzando materiali ceramici e acciaio ad alta durezza oppure da un pacchetto basato su piastre di acciaio con fogli “riflettenti”. La resistenza equivalente dell'armatura divenne pari a 500–550 mm di acciaio omogeneo.
Quando un getto cumulativo penetra in un elemento DZ, l'esplosivo in esso contenuto esplode e le piastre metalliche del corpo iniziano a staccarsi. Allo stesso tempo, intersecano la traiettoria del getto ad angolo, sostituendo costantemente nuove aree sotto di esso. Parte dell'energia viene spesa per sfondare le piastre e l'impulso laterale della collisione destabilizza il getto. La DZ riduce le caratteristiche di perforazione delle armi cumulative del 50–80%. Allo stesso tempo, cosa molto importante, il dispositivo di rilevamento a distanza non esplode quando viene sparato con armi leggere. L'uso del telerilevamento è diventato una rivoluzione nella protezione dei veicoli blindati. Esiste una reale opportunità di influenzare l'arma distruttiva penetrante con la stessa efficacia con cui in precedenza influenzava l'armatura passiva
Esplosione verso
Nel frattempo, la tecnologia nel campo delle munizioni cumulative ha continuato a migliorare. Se durante la seconda guerra mondiale la penetrazione dell'armatura dei proiettili cumulativi non superava i 4-5 calibri, in seguito aumentò in modo significativo. Pertanto, con un calibro di 100–105 mm, erano già 6–7 calibri (in acciaio equivalente 600–700 mm) con un calibro di 120–152 mm, la penetrazione dell'armatura fu aumentata a 8–10 calibri (900–1200); mm di acciaio omogeneo). Per proteggersi da queste munizioni era necessaria una soluzione qualitativamente nuova.
Il lavoro sull'armatura anti-cumulativa, o "dinamica", basato sul principio della controesplosione, è stato condotto in URSS dagli anni '50. Negli anni '70, il suo progetto era già stato elaborato presso l'Istituto panrusso di ricerca sull'acciaio, ma l'impreparazione psicologica dei rappresentanti di alto rango dell'esercito e dell'industria ne ha impedito l'adozione. Solo l’uso riuscito da parte degli equipaggi di carri armati israeliani di armature simili sui carri armati M48 e M60 durante la guerra arabo-israeliana del 1982 contribuì a convincerli. Poiché le soluzioni tecniche, progettuali e tecnologiche erano state completamente preparate, la principale flotta di carri armati dell'Unione Sovietica fu equipaggiata con la protezione dinamica anti-cumulativa (DZ) Kontakt-1 in tempi record - in appena un anno. L'installazione della protezione remota sui carri armati T-64A, T-72A, T-80B, che già avevano un'armatura abbastanza potente, svalutò quasi istantaneamente gli arsenali esistenti di armi guidate anticarro di potenziali nemici.
Esistono trucchi contro i rottami
Un proiettile cumulativo non è l'unico mezzo per distruggere i veicoli corazzati. Avversari molto più pericolosi dell'armatura sono i proiettili sabot perforanti (APS). Il design di un tale proiettile è semplice: si tratta di un lungo piede di porco (nucleo) realizzato in materiale pesante e ad alta resistenza (solitamente carburo di tungsteno o uranio impoverito) con alette per la stabilizzazione in volo. Il diametro del nucleo è molto più piccolo del calibro della canna, da qui il nome "sottocalibro". Un “dardo” del peso di diversi chilogrammi che vola ad una velocità di 1,5–1,6 km/s possiede un’energia cinetica tale che all’impatto è in grado di perforare più di 650 mm di acciaio omogeneo. Inoltre, i metodi sopra descritti per migliorare la protezione anti-cumulativa non hanno praticamente alcun effetto sui proiettili di calibro inferiore. Contrariamente al buon senso, l'inclinazione delle piastre dell'armatura non solo non provoca il rimbalzo di un proiettile di calibro inferiore, ma indebolisce anche il grado di protezione contro di essi! I moderni nuclei "innestati" non rimbalzano: al contatto con l'armatura, all'estremità anteriore del nucleo si forma una testa a forma di fungo, che svolge il ruolo di cerniera, e il proiettile gira verso la perpendicolare all'armatura, accorciando il percorso nel suo spessore.
La generazione successiva di telerilevamento fu il sistema Kontakt-5. Gli specialisti dell'Istituto di ricerca sull'acciaio hanno fatto un ottimo lavoro, risolvendo molti problemi contraddittori: l'accensione esplosiva doveva dare un potente impulso laterale, permettendo di destabilizzare o distruggere il nucleo BOPS, l'esplosivo doveva esplodere in modo affidabile a bassa velocità ( rispetto al getto cumulativo) nucleo BOPS, ma allo stesso tempo è stata esclusa la detonazione da colpi di proiettili e frammenti di proiettili. La progettazione dei blocchi ha contribuito a superare questi problemi. La copertura del blocco DZ è realizzata in acciaio per armature ad alta resistenza spesso (circa 20 mm). Quando colpisce, il BPS genera un flusso di frammenti ad alta velocità, che fanno esplodere la carica. L'impatto della copertura spessa in movimento sul BPS è sufficiente a ridurre le sue caratteristiche di perforazione. Aumenta anche l'impatto sul getto cumulativo rispetto alla sottile piastra Contact-1 (3 mm). Di conseguenza, l'installazione del sistema di telerilevamento Kontakt-5 sui serbatoi aumenta la resistenza anti-cumulativa di 1,5–1,8 volte e fornisce un aumento del livello di protezione contro il BPS di 1,2–1,5 volte. Il complesso Kontakt-5 è installato sui carri armati seriali russi T-80U, T-80UD, T-72B (dal 1988) e T-90.
L'ultima generazione di telerilevamento russo è il complesso Relikt, anch'esso sviluppato da specialisti dell'Istituto di ricerca sull'acciaio. Nell'EDS migliorato, molte carenze sono state eliminate, ad esempio la sensibilità insufficiente quando avviate da proiettili cinetici a bassa velocità e alcuni tipi di munizioni cumulative. Una maggiore efficienza nella protezione contro le munizioni cinetiche e cumulative si ottiene attraverso l'uso di piastre di lancio aggiuntive e l'inclusione di elementi non metallici nella loro composizione. Di conseguenza, la penetrazione dell'armatura dei proiettili subcalibro è ridotta del 20-60% e, grazie all'aumento del tempo di esposizione al getto cumulativo, è stato possibile ottenere una certa efficienza con le armi cumulative con una testata tandem.
Armatura composita in alluminio
Ettore Di Russo
Il professor Di Russo è il direttore scientifico dell'azienda Alumina, parte del gruppo italiano MCS del consorzio EFIM.
Aluminia, parte del gruppo italiano MCS, ha sviluppato un nuovo tipo di piastra corazzata composita adatta per l'uso su veicoli corazzati da combattimento leggeri (AFV). È costituito da tre strati principali di leghe di alluminio di diversa composizione e proprietà meccaniche, uniti insieme in un'unica piastra mediante laminazione a caldo. Questa armatura composita fornisce una migliore protezione balistica rispetto a qualsiasi armatura monolitica standard in lega di alluminio attualmente in uso: alluminio-magnesio (serie 5XXX) o alluminio-zinco-magnesio (serie 7XXX).
Questa armatura fornisce una combinazione di durezza, tenacità e resistenza che fornisce un'elevata resistenza alla penetrazione balistica dei proiettili cinetici, nonché resistenza alla scheggiatura dell'armatura dalla superficie posteriore nell'area di impatto. Può anche essere saldato utilizzando metodi convenzionali di saldatura ad arco con gas inerte, rendendolo adatto alla produzione di componenti di veicoli corazzati da combattimento.
Lo strato centrale di questa armatura è realizzato in lega di alluminio-zinco-magnesio-rame (Al-Zn-Mg-Cu), che presenta un'elevata resistenza meccanica. Gli strati anteriore e posteriore sono realizzati in una lega Al-Zn-Mg saldabile e resistente agli urti. Tra le due superfici di contatto interne vengono aggiunti sottili strati di alluminio commercialmente puro (99,5% Al). Forniscono una migliore adesione e aumentano le proprietà balistiche del pannello composito.
Questa struttura composita ha reso possibile per la prima volta l'utilizzo di una lega Al-Zn-Mg-Cu molto resistente in una struttura di armatura saldata. Leghe di questo tipo sono comunemente utilizzate nella costruzione di aeromobili.
Il primo materiale leggero ampiamente utilizzato come protezione dell'armatura nella progettazione di mezzi corazzati per il trasporto di personale, ad esempio M-113, è la lega Al-Mg non trattabile termicamente 5083. Leghe Al-Zn-Mg a tre componenti 7020, 7039 e 7017 rappresentano la seconda generazione di materiali per armature leggere. Esempi tipici dell'uso di queste leghe sono: macchine inglesi "Scorpion", "Fox", MCV-80 e "Ferret-80" (lega 7017), francese AMX-10R (lega 7020), americana "Bradley" (leghe 7039 + 5083) e spagnolo BMR -3560 (lega 7017).
La resistenza delle leghe Al-Zn-Mg ottenute dopo il trattamento termico è significativamente superiore alla resistenza delle leghe Al-Mg (ad esempio la lega 5083), che non possono essere trattate termicamente. Inoltre, la capacità delle leghe Al-Zn-Mg, a differenza delle leghe Al-Mg, di indurire per dispersione a temperatura ambiente consente di ripristinare in modo significativo la resistenza che potrebbero perdere se riscaldati durante la saldatura.
Tuttavia, la maggiore resistenza alla penetrazione delle leghe Al-Zn-Mg è accompagnata dalla loro maggiore suscettibilità alla scheggiatura dell'armatura a causa della ridotta resistenza agli urti.
Un pannello composito a tre strati, a causa della presenza di strati con diverse proprietà meccaniche nella sua composizione, è un esempio della combinazione ottimale di durezza, resistenza e resistenza agli urti. Commercialmente è denominato Tristrato ed è brevettato in Europa, USA, Canada, Giappone, Israele e Sud Africa.
Fig.1.
A destra: campione di piastra corazzata Tristrato;
a sinistra: sezione trasversale che mostra la durezza Brinell (HB) di ciascuno strato.
Caratteristiche balistiche
I test delle lastre sono stati effettuati presso diversi campi di addestramento militare in Italia e non solo. Tristrato spessore da 20 a 50 mm sparando con vari tipi di munizioni (vari tipi di proiettili perforanti da 7,62, 12,7 e 14,5 mm e proiettili perforanti da 20 mm).
Durante il processo di test, sono stati determinati i seguenti indicatori:
a varie velocità d'impatto fisse, sono stati determinati i valori degli angoli di incontro corrispondenti alle frequenze di penetrazione di 0,50 e 0,95;
a vari angoli di incontro fissi, sono state determinate velocità di impatto corrispondenti ad una frequenza di penetrazione di 0,5.
Per confronto, sono stati effettuati test paralleli su piastre di controllo monolitiche realizzate con le leghe 5083, 7020, 7039 e 7017. I risultati del test hanno mostrato che la piastra dell'armatura Tristrato fornisce una maggiore resistenza alla penetrazione da parte di armi perforanti selezionate con un calibro fino a 20 mm. Ciò consente una significativa riduzione del peso per unità di area protetta rispetto alle tradizionali lastre monolitiche garantendo la stessa durabilità. Per il caso di bombardamento con proiettili perforanti da 7,62 mm con angolo di impatto di 0° è prevista la seguente riduzione di massa, necessaria per garantire pari durabilità:
32% rispetto alla lega 5083
21% rispetto alla lega 7020
14% rispetto alla lega 7039
10% rispetto alla lega 7017
Con un angolo di impatto di 0°, la velocità di impatto, corrispondente ad una frequenza di penetrazione di 0,5, aumenta rispetto alle piastre monolitiche in leghe 7039 e 7017 del 4...14%, a seconda del tipo di lega base, spessore dell'armatura e tipo di munizioni La piastra composita è speciale, ma efficace per la protezione contro i proiettili da 20 mm FSP , quando viene colpito, questa caratteristica aumenta del 21%.
La maggiore durata della piastra Tristrato è spiegata dalla combinazione di elevata resistenza alla penetrazione dei proiettili dovuta alla presenza di un elemento centrale solido con la capacità di trattenere i frammenti che si formano quando lo strato centrale viene perforato da uno strato posteriore di plastica, che di per sé non produce frammenti.
Strato di plastica sul retro Tristrato svolge un ruolo importante nel prevenire le scheggiature dell'armatura. Questo effetto è potenziato dalla possibilità di distacco dello strato posteriore in plastica e dalla sua deformazione plastica su un'area significativa nell'area di impatto.
Questo è un meccanismo importante per resistere alla penetrazione della soletta. Tristrato . Il processo di pelatura assorbe energia e il vuoto creato tra il nucleo e l'elemento posteriore può intrappolare il proiettile e i frammenti prodotti quando il materiale altamente duro del nucleo si rompe. Allo stesso modo, la delaminazione nell'interfaccia tra l'elemento anteriore (faccia) e lo strato centrale può contribuire alla rottura del proiettile o dirigere il proiettile e i frammenti lungo l'interfaccia.
Fig.2.
A sinistra: diagramma che mostra il meccanismo di resistenza alla scheggiatura della fronte della lastra Tristrate;
a destra: risultati di un colpo con un'arma perforante dal naso smussato
un proiettile su una spessa lastra di Tristrato;
Proprietà produttive
Lastre Tristrato può essere saldato utilizzando le stesse modalità utilizzate per unire le tradizionali lastre monolitiche Al-Zn-Mg leghe (metodi TIG e MIG ). La struttura della lastra composita richiede comunque alcuni accorgimenti specifici, determinati dalle caratteristiche della composizione chimica dello strato centrale, che è da considerarsi un materiale “non saldabile”, a differenza degli elementi anteriori e posteriori .
Di conseguenza, quando si sviluppa un giunto saldato, si dovrebbe tenere conto del fatto che il contributo principale alla resistenza meccanica del giunto dovrebbe essere fornito dagli elementi esterni e posteriori della piastra. Geometria giunti saldati Al-Zn-Mg dovrebbe localizzare le tensioni di saldatura lungo il confine e nella zona di fusione dei metalli depositati e di base. Questo è importante per risolvere i problemi di fessurazione da corrosione degli strati esterni e posteriori della lastra, che talvolta si riscontrano
leghe L'elemento centrale, grazie al suo alto contenuto di rame, presenta un'elevata resistenza alla corrosione.
Rrof. ETTORE DI RUSSO
ARMATURA COMPOSITA IN ALLUMINIO.
L'uso di materiali combinati non metallici nella corazzatura dei veicoli da combattimento non è un segreto da molti decenni. Tali materiali, oltre alle armature di base in acciaio, iniziarono ad essere ampiamente utilizzati con l'avvento di una nuova generazione di carri armati del dopoguerra negli anni '60 e '70. Ad esempio, il carro armato sovietico T-64 aveva un'armatura frontale dello scafo con uno strato intermedio di fibra di vetro corazzata (STB) e nelle parti frontali della torretta veniva utilizzato un riempitivo in ceramica. Questa soluzione ha aumentato significativamente la resistenza del veicolo corazzato agli effetti dei proiettili subcalibro cumulativi e perforanti.
I carri armati moderni sono dotati di armature combinate progettate per ridurre significativamente l'impatto dei fattori dannosi delle nuove armi anticarro. In particolare, nelle armature combinate vengono utilizzati riempitivi in fibra di vetro e ceramica serbatoi domestici T-72, T-80 e T-90, un materiale ceramico simile è stato utilizzato per proteggere il carro armato principale Challenger britannico (armatura Chobham) e il carro armato principale francese Leclerc. La plastica composita viene utilizzata come rivestimento nei compartimenti abitabili dei carri armati e dei veicoli blindati, esclusi i danni all'equipaggio causati da frammenti secondari. Recentemente sono apparsi veicoli blindati, il cui corpo è costituito interamente da compositi a base di fibra di vetro e ceramica.
Esperienza domestica
Il motivo principale per l'utilizzo di materiali non metallici nelle armature è il loro peso relativamente basso con un maggiore livello di resistenza e resistenza alla corrosione. Pertanto, la ceramica combina le proprietà di bassa densità e alta resistenza, ma allo stesso tempo è piuttosto fragile. Ma i polimeri hanno sia un'elevata resistenza che una viscosità e sono convenienti per la modellatura, cosa inaccessibile all'acciaio per armature. Vale soprattutto la pena notare la plastica in fibra di vetro, sulla base della quale gli esperti diversi paesi Stanno cercando da molto tempo di creare un'alternativa all'armatura metallica. Tale lavoro iniziò dopo la seconda guerra mondiale alla fine degli anni Quaranta. A quel tempo, si prendeva seriamente in considerazione la possibilità di creare carri armati leggeri con armatura in plastica, poiché, con una massa inferiore, consentiva teoricamente di aumentare significativamente la protezione balistica e aumentare la resistenza anti-cumulativa.
Corpo in fibra di vetro per serbatoio PT-76
Nell'URSS, lo sviluppo sperimentale di armature antiproiettile e resistenti ai proiettili realizzate in materiali plastici iniziò nel 1957. Il lavoro di ricerca e sviluppo è stato svolto da un ampio gruppo di organizzazioni: VNII-100, Research Institute of Plastics, Research Institute of Fiberglass, Research Institute-571, MIPT. Nel 1960, il ramo VNII-100 aveva sviluppato un progetto di scafo corazzato per il carro armato leggero PT-76 utilizzando fibra di vetro. Secondo i calcoli preliminari, si prevedeva di ridurre la massa della carrozzeria del veicolo blindato del 30% o anche di più, mantenendo la resistenza ai proiettili al livello dell'armatura d'acciaio della stessa massa. Allo stesso tempo, la maggior parte del risparmio di peso è stato ottenuto grazie alle parti strutturali di potenza dello scafo, ovvero il fondo, il tetto, gli irrigidimenti, ecc. Il modello fabbricato dello scafo, le cui parti sono state prodotte nello stabilimento Karbolit di Orekhovo-Zuevo, è stato testato mediante bombardamento e prove in mare mediante rimorchio.
Sebbene la prevista resistenza ai proiettili sia stata confermata, sotto altri aspetti nuovo materiale non ha fornito alcun vantaggio: la prevista riduzione significativa del radar e della firma termica non si è verificata. Inoltre, in termini di complessità tecnologica della produzione, possibilità di riparazione sul campo e rischi tecnici, l'armatura in fibra di vetro era inferiore ai materiali realizzati in leghe di alluminio, che erano considerati più preferibili per i veicoli blindati leggeri. Lo sviluppo di strutture corazzate costituite interamente in fibra di vetro fu presto ridotto, poiché iniziò a pieno ritmo la creazione di armature combinate per il nuovo carro medio (successivamente adottato dal T-64). Tuttavia, la fibra di vetro iniziò ad essere utilizzata attivamente nell'industria automobilistica civile per creare veicoli fuoristrada a ruote del marchio ZIL.
Quindi, in generale, la ricerca in questo settore procedeva con successo, perché i materiali compositi avevano molte proprietà uniche. Uno dei risultati importanti di questo lavoro è stata la comparsa di un'armatura combinata con uno strato anteriore in ceramica e un supporto in plastica rinforzata. Si è scoperto che tale protezione è altamente resistente ai proiettili perforanti, mentre la sua massa è 2-3 volte inferiore a quella dell'armatura d'acciaio di forza simile. Tale protezione corazzata combinata cominciò ad essere utilizzata sugli elicotteri da combattimento già negli anni '60 per proteggere l'equipaggio e le unità più vulnerabili. Successivamente, una protezione combinata simile fu utilizzata nella produzione di sedili blindati per piloti di elicotteri dell'esercito.
Risultati raggiunti nel Federazione Russa nel campo dello sviluppo di materiali per armature non metallici, sono mostrati nei materiali pubblicati dagli specialisti del JSC Research Institute of Steel, il più grande sviluppatore e produttore russo di sistemi di protezione integrati, tra cui Valery Grigoryan (Presidente, Direttore della scienza del JSC Research Institute of Steel, dottore in scienze tecniche, professore, accademico dell'Accademia russa delle scienze), Ivan Bespalov (capo dipartimento, candidato in scienze tecniche), Alexey Karpov (ricercatore principale presso l'OJSC Research Institute of Steel, candidato in scienze tecniche).
Testare un pannello corazzato in ceramica per migliorare la protezione del BMD-4M
Lo scrivono gli specialisti dell'Istituto di ricerca sull'acciaio ultimi anni L'organizzazione ha sviluppato strutture protettive della classe 6a con densità superficiale 36-38 chilogrammi al pezzo metro quadrato a base di carburo di boro prodotto da VNIIEF (Sarov) su un substrato di polietilene ad alto peso molecolare. ONPP "Technology" con la partecipazione di OJSC "Research Institute of Steel" è riuscita a creare strutture protettive di classe 6a con una densità superficiale di 39-40 chilogrammi per metro quadrato a base di carburo di silicio (anche su un substrato di peso molecolare ultraelevato polietilene - UHMWPE).
Queste strutture presentano un innegabile vantaggio in termini di peso rispetto alle strutture corazzate a base di corindone (46-50 chilogrammi per metro quadrato) e agli elementi di armatura in acciaio, ma presentano due svantaggi: bassa sopravvivenza e costi elevati.
È possibile aumentare la sopravvivenza degli elementi dell'armatura in ceramica organica a un colpo per decimetro quadrato impilandoli da piccole tessere. Per ora, è possibile garantire uno o due colpi in un pannello corazzato con supporto UHMWPE con un'area compresa tra cinque e sette decimetri quadrati, ma non di più. Non è un caso che gli standard stranieri sulla resistenza ai proiettili richiedano il test con un proiettile di fucile perforante con un solo colpo nella struttura protettiva. Raggiungere una capacità di sopravvivenza fino a tre colpi per decimetro quadrato rimane uno dei compiti principali che i principali sviluppatori russi stanno cercando di risolvere.
È possibile ottenere un'elevata durabilità utilizzando uno strato ceramico discreto, ovvero uno strato costituito da piccoli cilindri. Tali pannelli di armatura sono prodotti, ad esempio, da TenCate Advanced Armor e altre società. A parità di condizioni, sono circa il 10% più pesanti dei pannelli piatti in ceramica.
Come substrato per la ceramica, vengono utilizzati pannelli pressati di polietilene ad alto peso molecolare (come Dyneema o Spectra), il materiale più leggero ad alta intensità energetica. Tuttavia, viene prodotto solo all'estero. La Russia dovrebbe anche stabilire la propria produzione di fibre e non solo pressare pannelli da materie prime importate. È anche possibile utilizzare materiali compositi a base di tessuti aramidici domestici, ma il loro peso e costo superano significativamente quelli dei pannelli in polietilene.
Ulteriore miglioramento delle caratteristiche dell'armatura composita basata su elementi di armatura in ceramica in relazione ai veicoli corazzati viene effettuato nelle seguenti aree principali.
Migliorare la qualità della ceramica corazzata. Negli ultimi due o tre anni, l'Istituto di ricerca sull'acciaio ha collaborato strettamente con i produttori di ceramica corazzata in Russia - NEVZ-Soyuz OJSC, Aloks CJSC, Virial LLC in termini di test e miglioramento della qualità della ceramica corazzata. Attraverso sforzi congiunti è stato possibile migliorarne significativamente la qualità e portarla praticamente al livello degli standard occidentali.
Sviluppo di soluzioni progettuali razionali. Ha una serie di piastrelle in ceramica zone speciali vicino alle loro articolazioni, che hanno caratteristiche balistiche ridotte. Per uniformare le proprietà del pannello, è stato sviluppato un design di piastrelle per armatura “profilate”. Questi pannelli sono installati sulla vettura Punisher e hanno superato con successo i test preliminari. Inoltre, sono state sviluppate strutture a base di corindone con un substrato di UHMWPE e aramidi con un peso di 45 chilogrammi per metro quadrato per un pannello di classe 6a. Tuttavia, l'uso di tali pannelli negli impianti AT e nei veicoli blindati è limitato a causa della presenza di requisiti aggiuntivi (ad esempio, resistenza alla detonazione laterale di un ordigno esplosivo).
Cabina a prova di fuoco protetta da armatura combinata con piastrelle in ceramica
I veicoli corazzati come i veicoli da combattimento della fanteria e i veicoli corazzati da trasporto truppe sono caratterizzati da una maggiore esposizione al fuoco, quindi la massima densità di danno che un pannello ceramico assemblato secondo il principio della "armatura solida" può fornire potrebbe non essere sufficiente. Una soluzione a questo problema è possibile solo utilizzando assemblaggi ceramici discreti di elementi esagonali o cilindrici commisurati all'arma. La disposizione discreta garantisce la massima sopravvivenza del pannello corazzato composito, la cui massima densità di danno si avvicina a quella delle strutture corazzate metalliche.
Tuttavia, le caratteristiche di peso delle composizioni armate ceramiche discrete con una base sotto forma di piastra corazzata in alluminio o acciaio sono superiori dal cinque al dieci percento rispetto ai parametri simili dei pannelli ceramici a disposizione continua. Un altro vantaggio dei pannelli ceramici discreti è che non necessitano di essere incollati al substrato. Questi pannelli corazzati sono stati installati e testati su prototipi di BRDM-3 e BMD-4. Attualmente tali pannelli vengono utilizzati nell'ambito dei progetti di ricerca e sviluppo Typhoon e Boomerang.
Esperienza estera
Nel 1965, gli specialisti dell'azienda americana DuPont crearono un materiale chiamato Kevlar. Si trattava di una fibra sintetica aramidica che, secondo i suoi sviluppatori, era cinque volte più resistente dell'acciaio a parità di peso, ma allo stesso tempo aveva la flessibilità di una fibra convenzionale. Il Kevlar è diventato ampiamente utilizzato come materiale per armature nell'aviazione e nella creazione di dispositivi di protezione individuale (giubbotti antiproiettile, caschi, ecc.). Inoltre, il Kevlar iniziò ad essere introdotto nel sistema di protezione dei carri armati e di altri veicoli corazzati da combattimento come rivestimento per proteggere l'equipaggio dai danni secondari causati dai frammenti dell'armatura. Successivamente, un materiale simile fu creato in URSS, sebbene non fosse utilizzato nei veicoli blindati.
Veicolo corazzato da combattimento sperimentale americano CAV con scafo in fibra di vetro
Nel frattempo apparvero armi cumulative e cinetiche più avanzate, e con esse crebbero i requisiti per la protezione dell'armatura dell'equipaggiamento, che ne aumentò il peso. Ridurre la massa delle attrezzature militari senza compromettere la protezione era praticamente impossibile. Ma negli anni '80, lo sviluppo della tecnologia e ultimi sviluppi nella zona industria chimica ci ha permesso di tornare all'idea dell'armatura in fibra di vetro. Pertanto, la società americana FMC, impegnata nella produzione di veicoli da combattimento, creò un prototipo di torretta per il veicolo da combattimento di fanteria M2 Bradley, la cui protezione era un unico pezzo di composito rinforzato con fibra di vetro (ad eccezione della parte frontale). . Nel 1989 iniziarono i test sul veicolo da combattimento della fanteria Bradley con uno scafo corazzato, che comprendeva due parti superiori e un fondo costituito da piastre composite multistrato e un telaio leggero in alluminio. Sulla base dei risultati dei test, è emerso che in termini di protezione balistica, questo veicolo corrisponde al veicolo da combattimento di fanteria standard M2A1 con una riduzione del peso dello scafo del 27%.
Dal 1994, negli Stati Uniti, nell'ambito del programma Advanced Technology Demonstrator (ATD), è stato creato un prototipo di veicolo corazzato da combattimento chiamato CAV (Composite Armored Vehicle). Il suo scafo doveva essere costituito interamente da un'armatura combinata a base di ceramica e fibra di vetro utilizzando le ultime tecnologie, grazie alle quali si prevedeva di ridurre peso totale del 33% con un livello di protezione equivalente all'acciaio per armature e, di conseguenza, aumenta la mobilità. Lo scopo principale del CAV, il cui sviluppo è stato affidato alla società United Defense, era quello di dimostrare chiaramente la possibilità di utilizzare materiali compositi nella produzione di scafi corazzati di promettenti veicoli da combattimento di fanteria, veicoli da combattimento di fanteria e altri veicoli da combattimento.
Nel 1998 è stato presentato un prototipo del veicolo cingolato CAV del peso di 19,6 tonnellate. La carrozzeria era costituita da due strati di materiali compositi: lo strato esterno era in ceramica di ossido di alluminio e lo strato interno era in fibra di vetro rinforzata ad alta resistenza. fibra di vetro. Inoltre, la superficie interna dello scafo era dotata di rivestimento antiframmentazione. Per aumentare la protezione contro le esplosioni delle mine, il fondo in vetroresina aveva una struttura con base a nido d'ape. Il telaio del veicolo era ricoperto da schermi laterali realizzati in materiale composito a due strati. Per ospitare l'equipaggio, a prua è stato previsto uno scompartimento di combattimento isolato, saldato da lastre di titanio e dotato di un'armatura aggiuntiva in ceramica (fronte) e fibra di vetro (tetto) e rivestimento anti-frammentazione. L'auto era dotata di un motore diesel da 550 CV. e trasmissione idromeccanica, la sua velocità raggiungeva i 64 km/h e la sua autonomia era di 480 km. Come armamento principale, sullo scafo era installata una piattaforma rialzata di rotazione circolare con un cannone automatico M242 Bushmaster da 25 mm.
I test del prototipo CAV includevano studi sulla capacità dello scafo di resistere ai carichi d'urto (era stato previsto anche l'installazione di un cannone da 105 mm e l'esecuzione di una serie di tiri) e prove in mare con una portata totale di diverse migliaia di km. In totale, il programma prevedeva una spesa fino a 12 milioni di dollari entro il 2002. Ma il lavoro non è mai uscito dalla fase sperimentale, sebbene abbia chiaramente dimostrato la possibilità di utilizzare materiali compositi al posto delle armature classiche. Pertanto, gli sviluppi in questa direzione sono proseguiti nel campo del miglioramento delle tecnologie per la creazione di plastiche ultra resistenti.
Anche la Germania non è rimasta estranea alla tendenza generale dalla fine degli anni ’80. Condotta ricerca attiva nel campo dei materiali per armature non metalliche. Nel 1994, questo paese ha adottato l'armatura composita antiproiettile e resistente ai proiettili Mexas, sviluppata da IBD Deisenroth Engineering sulla base della ceramica. Ha un design modulare e viene utilizzato come protezione aggiuntiva per veicoli da combattimento corazzati, montata sopra l'armatura principale. Secondo i rappresentanti dell'azienda, l'armatura composita Mexas protegge efficacemente dalle munizioni perforanti con calibro fino a 14,5 mm. Successivamente, i moduli corazzati Mexas iniziarono ad essere ampiamente utilizzati per migliorare la protezione dei carri armati principali e di altri veicoli da combattimento di diversi paesi, tra cui il carro armato Leopard-2, i veicoli da combattimento di fanteria ASCOD e CV9035, Stryker, i veicoli corazzati Piranha-IV, Dingo e Veicoli corazzati Fennec", così come il supporto di artiglieria semovente PzH 2000.
Allo stesso tempo, dal 1993, nel Regno Unito si sta lavorando per creare un prototipo del veicolo ACAVP (Advanced Composite Armored Vehicle Platform) con una carrozzeria interamente realizzata in materiale composito a base di fibra di vetro e plastica rinforzata con fibra di vetro. Sotto la guida generale della DERA (Agenzia per la valutazione e la ricerca sulla difesa) del Ministero della Difesa, specialisti di Qinetiq, Vickers Defense Systems, Vosper Thornycroft, Short Brothers e altri appaltatori hanno creato uno scafo composito monoscocca come parte di un unico lavoro di sviluppo. L'obiettivo dello sviluppo era quello di creare un prototipo di veicolo corazzato da combattimento cingolato con protezione simile all'armatura metallica, ma con un peso significativamente ridotto. Ciò è stato dettato innanzitutto dalla necessità di disporre di un completo equipaggiamento militare per le forze di reazione rapida, che potesse essere trasportato dal più popolare aereo da trasporto militare, il C-130 Hercules. Oltre a ciò, la nuova tecnologia ha permesso di ridurre il rumore della macchina, la sua firma termica e radar, prolungare la durata grazie all'elevata resistenza alla corrosione e, in futuro, ridurre i costi di produzione. Per accelerare il lavoro, sono stati utilizzati componenti e assiemi del veicolo da combattimento di fanteria seriale British Warrior.
Veicolo corazzato da combattimento sperimentale britannico ACAVP con scafo in fibra di vetro
Nel 1999, la Vickers Defense Systems, che ha svolto il lavoro di progettazione e l'integrazione complessiva di tutti i sottosistemi del prototipo, ha presentato il prototipo ACAVP per i test. Il peso del veicolo era di circa 24 tonnellate, il motore da 550 CV, abbinato ad una trasmissione idromeccanica e ad un sistema di raffreddamento migliorato, gli permette di raggiungere velocità fino a 70 km/h in autostrada e 40 km/h su terreni accidentati. Il veicolo è armato con un cannone automatico da 30 mm accoppiato ad una mitragliatrice da 7,62 mm. In questo caso è stata utilizzata una torretta standard della serie Fox BRM con armatura metallica.
Nel 2001, i test ACAVP furono completati con successo e, secondo lo sviluppatore, dimostrarono impressionanti indicatori di sicurezza e mobilità (la stampa affermò ambiziosamente che gli inglesi sarebbero stati "i primi al mondo" a creare un veicolo blindato composito). Il corpo composito fornisce protezione garantita dai proiettili perforanti di calibro fino a 14,5 mm nella proiezione laterale e dai proiettili da 30 mm nella proiezione frontale, e il materiale stesso elimina i danni secondari all'equipaggio causati dalle schegge quando penetrano nell'armatura. C'è anche un'armatura modulare aggiuntiva per migliorare la protezione, che è montata sopra l'armatura principale e può essere rapidamente smontata durante il trasporto del veicolo per via aerea. In totale, il veicolo ha percorso 1.800 km durante i test e non è stato registrato alcun danno grave e la carrozzeria ha resistito con successo a tutti gli urti e ai carichi dinamici. Inoltre, è stato riferito che il peso del veicolo di 24 tonnellate non è il risultato finale; questa cifra può essere ridotta installando un propulsore più compatto e sospensioni idropneumatiche, e l’uso di cingoli in gomma leggeri può ridurre seriamente il livello di rumore.
Nonostante i risultati positivi, il prototipo ACAVP si è rivelato non reclamato, sebbene la direzione della DERA avesse pianificato di continuare la ricerca fino al 2005, e successivamente di creare un promettente veicolo blindato con armatura composita e un equipaggio di due persone. Alla fine, il programma è stato ridotto ed è già stata effettuata l'ulteriore progettazione di un promettente veicolo da ricognizione secondo il progetto TRACER utilizzando collaudate leghe di alluminio e acciaio.
Tuttavia, sono proseguiti i lavori sullo studio dei materiali per armature non metalliche per attrezzature e protezione personale. Alcuni paesi hanno i propri analoghi del materiale Kevlar, come Tvaron della società danese Teijin Aramid. Si tratta di una fibra para-aramidica molto resistente e leggera, che dovrebbe essere utilizzata nell'armatura delle attrezzature militari e, secondo il produttore, può ridurre il peso totale della struttura del 30-60% rispetto agli analoghi tradizionali. Un altro materiale, chiamato Dyneema, prodotto da DSM Dyneema è una fibra di polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE) ad alta resistenza. Secondo il produttore, l'UHMWPE è il materiale più resistente al mondo: 15 volte più resistente dell'acciaio (!) e il 40% più resistente della fibra aramidica della stessa massa. Si prevede che venga utilizzato per la produzione di giubbotti antiproiettile, elmetti e come armature per veicoli da combattimento leggeri.
Veicoli blindati leggeri in plastica
Tenendo conto dell'esperienza accumulata, gli esperti stranieri hanno concluso che lo sviluppo di promettenti carri armati e veicoli corazzati, completamente equipaggiati con armature di plastica, è ancora un'attività piuttosto controversa e rischiosa. Ma nuovi materiali si sono rivelati richiesti durante lo sviluppo di veicoli a ruote più leggeri basati su auto di serie. Pertanto, da dicembre 2008 a maggio 2009, un veicolo blindato leggero con una carrozzeria interamente realizzata in materiali compositi è stato testato negli Stati Uniti in un sito di prova in Nevada. Il veicolo, denominato ACMV (All Composite Military Vehicle), sviluppato da TPI Composites, ha superato con successo prove di resistenza e su strada, percorrendo un totale di 8mila chilometri su strade asfaltate e sterrate, nonché su terreni accidentati. Sono stati pianificati test mediante bombardamenti ed esplosioni. La base dell'auto blindata sperimentale era il famoso HMMWV - "Hammer". Durante la creazione di tutte le strutture del suo corpo (comprese le travi del telaio), sono stati utilizzati solo materiali compositi. Grazie a ciò, TPI Composites è riuscita a ridurre significativamente il peso dell'ACMV e, di conseguenza, ad aumentarne la capacità di carico. Inoltre, si prevede di prolungare la durata della macchina di un ordine di grandezza a causa della maggiore durata prevista dei compositi rispetto al metallo.
Nel Regno Unito sono stati compiuti progressi significativi nell'uso dei compositi per i veicoli blindati leggeri. Nel 2007, alla 3a Esposizione Internazionale di Sistemi e Equipaggiamenti di Difesa a Londra, è stato dimostrato il veicolo blindato Cav-Cat basato sul camion medio Iveco, equipaggiato con armatura composita NP Aerospace CAMAC. Oltre alla corazzatura standard, è stata fornita una protezione aggiuntiva per le fiancate del veicolo attraverso l'installazione di pannelli di corazzatura modulare e griglie anti-accumulo, anch'esse realizzate in composito. Un approccio integrato alla protezione CavCat ha ridotto significativamente l'impatto sull'equipaggio e sulle truppe delle esplosioni di mine, schegge e armi anticarro della fanteria leggera.
Veicolo blindato sperimentale americano ACMV con carrozzeria in fibra di vetro
Veicolo corazzato britannico CfvCat con scudi anti-bulking aggiuntivi
Vale la pena notare che NP Aerospace ha già dimostrato in precedenza l'armatura di tipo SAMAS sul veicolo corazzato leggero Landrover Snatch come parte del kit corazzato Cav100. Ora kit simili Cav200 e Cav300 sono offerti per veicoli gommati medi e pesanti. Inizialmente, il nuovo materiale per l'armatura è stato creato come alternativa all'armatura antiproiettile composita in metallo con un'elevata classe di protezione e resistenza strutturale complessiva con un peso relativamente basso. Si basava su un composito multistrato pressato, che gli consente di formare una superficie durevole e creare un corpo con un minimo di giunture. Secondo il produttore, il materiale dell'armatura CAMAC fornisce una struttura monoscocca modulare con protezione balistica ottimale e capacità di resistere a carichi strutturali pesanti.
Ma NP Aerospace è andata oltre e offre attualmente l'equipaggiamento per l'illuminazione veicoli da combattimento nuova protezione composita dinamica e balistica di nostra produzione, ampliando la nostra versione del complesso di protezione creando elementi incernierati EFPA e ACBA. Il primo è costituito da blocchi di plastica riempiti di esplosivo, installati sulla parte superiore dell'armatura principale, e il secondo - blocchi di armatura composita, anch'essi installati sullo scafo.
Pertanto, i veicoli corazzati da combattimento leggeri con ruote e protezione armatura composita, sviluppati per l'esercito, non sembravano più qualcosa di straordinario. Una pietra miliare simbolica è stata la vittoria del gruppo industriale Force Protection Europe Ltd nel settembre 2010 nella gara d'appalto per la fornitura di un veicolo corazzato leggero da pattugliamento LPPV (Light Protected Patrol Vehicle), denominato Ocelot, alle forze armate britanniche. Il Ministero della Difesa britannico ha deciso di sostituire i veicoli militari Land Rover Snatch obsoleti, poiché non si sono dimostrati efficaci nelle moderne condizioni di combattimento in Afghanistan e Iraq, con un promettente veicolo con armatura realizzata con materiali non metallici. Come partner di Force Protection Europe, che ha ottima esperienza nella produzione di veicoli MRAP altamente protetti, sono state selezionate la casa automobilistica Ricardo plc e KinetiK, che si occupa di armature.
Lo sviluppo di Ocelot è in corso dalla fine del 2008. I progettisti dell'auto blindata hanno deciso di creare un veicolo fondamentalmente nuovo basato su una soluzione progettuale originale sotto forma di una piattaforma modulare universale, a differenza di altri modelli basati su telai commerciali di serie. Oltre alla forma a V del fondo dello scafo, che aumenta la protezione contro le mine dissipando l'energia dell'esplosione, è stato sviluppato uno speciale telaio scatolare corazzato sospeso chiamato "skateboard", all'interno del quale sono stati posizionati l'albero di trasmissione, il cambio e i differenziali. Nuovo soluzione tecnica ha permesso di ridistribuire il peso della vettura in modo che il baricentro fosse il più vicino possibile al suolo. La sospensione delle ruote è a barra di torsione con ampia corsa verticale, la trasmissione su tutte e quattro le ruote è separata, le unità dell'asse anteriore e posteriore, così come le ruote, sono intercambiabili. La cabina incernierata, in cui si trova l'equipaggio, è incernierata allo “skateboard”, che consente di inclinare lateralmente la cabina per accedere alla trasmissione. All'interno ci sono posti per due membri dell'equipaggio e quattro membri del personale di sbarco. Questi ultimi siedono uno di fronte all'altro, i loro posti sono recintati da tramezzi-piloni, che rafforzano ulteriormente la struttura dello scafo. Per l'accesso all'interno della cabina ci sono le porte sul lato sinistro e nella parte posteriore, nonché due portelli sul tetto. È previsto spazio aggiuntivo per il montaggio di varie apparecchiature, a seconda dello scopo previsto della macchina. Per alimentare gli strumenti è installato un motore diesel ausiliario. presa della corrente Steyr.
Il primo prototipo della macchina Ocelot è stato realizzato nel 2009. Il suo peso era di 7,5 tonnellate, il peso del carico utile era di 2 tonnellate, la velocità massima in autostrada era di 110 km/h, l'autonomia era di 600 km, il raggio di sterzata era di circa 12 m. Ostacoli da superare: - salita a 45°, discesa a 40°, guado profondità fino a 0,8 m Il baricentro basso e l'ampia base tra le ruote garantiscono resistenza al ribaltamento. La capacità di cross-country è aumentata grazie all'uso di ruote più grandi da 20 pollici. La maggior parte della cabina sospesa è costituita da pannelli di armatura composita sagomati rinforzati con fibra di vetro. Sono disponibili supporti per un set aggiuntivo di protezione dell'armatura. Il design prevede aree rivestite in gomma per le unità di montaggio, riducendo il rumore, le vibrazioni e aumentando la resistenza dell'isolamento rispetto a un telaio convenzionale. Secondo gli sviluppatori, il design di base fornisce protezione all'equipaggio da esplosioni e armi da fuoco al di sopra dello standard STANAG IIB. Si afferma inoltre che una sostituzione completa del motore e della trasmissione può essere completata sul campo entro un'ora utilizzando solo strumenti standard.
Le prime consegne di veicoli corazzati Ocelot sono iniziate alla fine del 2011 e alla fine del 2012 circa 200 veicoli di questo tipo erano entrati nelle forze armate britanniche. Force Protection Europe, oltre al modello base di pattuglia LPPV, ha sviluppato anche varianti con un modulo d'arma WMIK (Weapon Mounted Installation Kit) con un equipaggio di quattro persone e una versione cargo con cabina per 2 persone. Attualmente sta partecipando ad una gara d'appalto del Dipartimento della Difesa australiano per la fornitura di veicoli blindati.
Pertanto, la creazione di nuovi materiali per armature non metallici è stata in pieno svolgimento negli ultimi anni. Forse non è lontano il tempo in cui diventeranno comuni i veicoli blindati adottati per il servizio, che non hanno una sola parte metallica nella loro carrozzeria. La protezione dell'armatura leggera ma durevole è di particolare importanza ora, quando scoppiano conflitti armati a bassa intensità in diverse parti del pianeta e vengono condotte numerose operazioni antiterrorismo e di mantenimento della pace.
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