Изменение геополитической обстановки в мире, уменьшение вероятности возникновения глобальных военных конфликтов и наоборот, увеличение количества локальных или асимметричных войн, привели к необходимости коренного пересмотра структуры вооруженных сил, и структуры бронетанковых сил в том числе, практически во всех мировых державах. Эти изменения уже не предполагают массового применения тяжелых танков, зато требуют значительного расширения номенклатуры и количества легкой боевой техники. Военные конфликты последних лет (Афганистан, Ирак, Югославия, Ближний Восток) наглядно показали, что наиболее эффективными в них являются легкие боевые машины, обладающие достаточной круговой защитой, высокой мобильностью и огневой мощью. Мировой и европейский рынки вооружения и военной техники немедленно отреагировали на эти изменения. Так объем продаж танков за последние 10 лет сократился более, чем на 30%, и прогноз на ближайшие годы неутешителен. Зато объем продаж легкой бронетехники, в первую очередь, БМП, САУ, других легкобронированных машин (ЛБМ) значительно увеличивается, причем наибольшее увеличение (до 40%) уже в ближайшие годы коснется таких машин как БМП [1].
Среди прочих требований, которые предъявляются сегодня к ЛБМ, являются требования по необходимым уровням защиты. Именно он сегодня фактически определяет конечный облик машины и именно этому критерию уделяется основное внимание со стороны разработчиков ЛБМ. Следует заметить, что требования к повышению уровня защиты предъявляются не только к БМП, но и другим ЛБМ, в том числе БТР, бронеавтомобилям и т.д.
Сегодня требования по защите ЛБМ за рубежом определены соответствующими стандартами. Один из них – STANAG 4569 «Protection Level for Occupants of Logistic and Light Armoured Vehicles», (Стандарт НАТО «Уровни защиты ЛБМ») - определяет для ЛБМ 5 уровней защиты. Максимальный - 5 уровень обязывает обеспечить защиту от 25-мм снарядов типа APDS и осколков ОФ-снарядов. Этот стандарт был принят в мае 2004 года, однако уже успел устареть, и многие разработчики ЛБМ ставят перед собой значительно более сложные задачи. В качестве стандартных за рубежом уже начали появляться требования по круговой защите ЛБМ от 30-мм снарядов малокалиберных пушек, от РПГ и легких ПТУР с уровнем бронепробития до 400-450 мм.
Среди прочих систем защиты, способных противостоять этим угрозам, наиболее предпочтительными по критерию «стоимость-эффективность» на сегодня является динамическая защита (ДЗ). Специфика принципа ДЗ основана на использовании энергии взрыва, идущей на разрушение кумулятивной струи при наклонном метании металлической пластины как вдогон, так и навстречу при оптимальном угле наклона [2] Не случайно во многих странах этот вид защиты применительно к ЛБМ стремительно развивается и можно выделить уже несколько поколений ДЗ, которые реализованы или реализуются на тех или иных ЛБМ.
Россия здесь не исключение. Она одной из первых продемонстрировала возможность применения ДЗ на тонкобронных боевых машинах. А сегодня предлагает целый ряд решений, позволяющих обеспечить защиту ЛБМ не только от моноблочных РПГ и ПТУР с уровнем 500…600 мм, но и тандемных боеприпасов.
Еще в 1988 году Россией были предприняты попытки адаптировать к ЛБМ комплексы ДЗ, которые к тому времени уже широко применялись в защите танков. На рис. 1 и рис.2 показаны первые комплексы ДЗ типа «Контакт» с элементами динамической защиты (ЭДЗ) 4С20 [3] на БМП-2. Натурные испытания этих комплексов, однако, показали их полную непригодность для использования в защите ЛБМ. Тонкая броня при совместном взрыве блока ДЗ и гранаты, когда суммарная масса подрываемого ВВ достигала 1,1-1,2 кг, просто проламывалась, выводя из строя саму машину (рис.3.). Тем не менее усилиями разработчиков НИИ Стали в России в 1999 году был создан работоспособный комплекс ДЗ на базе танкового ЭДЗ 4С20 для БМП-3 [4]. Масса этого комплекса составляла 4 т (рис.4). Комплекс обеспечивал защиту основных проекций БМП в курсовых углах ±180°от гранат типа ПГ-9ВС, пробивающих до 500 мм стальной брони. Одновременно повышался уровень защиты БМП-3 и от боеприпасов стрелково-пушечного оружия.
Рис.1. ДЗ «Контакт-3» на БМП-2, Россия, 1988 г. Фото предоставлено ОАО «НИИ Стали» |
Рис.2. Комплекс ДЗ белорусской разработки на БМП-2, 2001 г Фото предоставлено ОАО «НИИ Стали» |
Рис.3. Пролом борта БМП-2 при подрыве блока ДЗ и гранаты ПГ-9В, 1988 г. Фото предоставлено ОАО «НИИ Стали» |
Рис.4. ДЗ первого поколения на БМП-3, 1999 г. Фото предоставлено ОАО «НИИ Стали» |
Работы над этим комплексом показали, что необходимо создание специального, адаптированного для ЛБМ, нового элемента динамической защиты. Такие работы были проведены, и в 2006 году новый ЭДЗ для ЛБМ под индексом ЭДЗ 4С24 был принят на вооружение российской армии [5]. ЭДЗ 4С24 содержал в 2 раза меньше ВВ, чем 4С20, что положительно сказалось как на живучести самой ДЗ, так и на живучести основной брони. Используя ЭДЗ 4С24 в совокупности с оригинальными решениями, повышающими пожаробезопасность ЭДЗ при простреле пулями калибра 7,62…14,5 мм, удалось создать комплексы ДЗ, адаптированные к таким ЛБМ, как БМП-2, БТР-90 и др., которые по живучести, пожаростойкости и другим параметрам в несколько раз превосходили первые комплексы ДЗ для БМП-3. (Рис.5, 6).
При разработке такой защиты были решены научно-технические задачи по обеспечению непередачи детонации внутри блока динамической защиты (БДЗ), по демпфированию взрыва, обеспечению живучести и пожаробезопасности защиты. Характерной особенностью пластических взрывчатых веществ, которые использовались в ЭДЗ первых поколений, являлась их большая инерционность. Детонация взрывчатого состава происходила спустя 3…5 мкс после воздействия кумулятивной струи. Это приводило к проскоку лидирующей части струи за ДЗ (рис.7). Имея скорость 9…10 км/с и массу 5…10 г, проскочивший лидер способен пробить 50…80 мм стальной брони, что вполне достаточно для поражения ЛБМ. Образующиеся при пробитии осколочный поток, избыточное давление внутри машины 100….150 атм. и уровень шума порядка 150…200 дБ могут вывести из строя и экипаж, и внутренне оборудование.
Рис.5. Результат попадания гранаты ПГ-9В в блок левой секции ДЗ БМП-3с ЭДЗ 4С20. Пробития брони нет, но выведены из строя 6 блоков ДЗ, включая 3 нижних. 1999 г. Фото предоставлено ОАО «НИИ Стали» |
Рис.6. Результат попадания гранаты ПГ-9В в борт БМП-2, защищенного ДЗ с ЭДЗ 4С24. Пробития нет. Из строя вышел только 1 блок., 2004 г. Фото предоставлено ОАО «НИИ Стали» |
Рис.7.Лидирующая часть струи, прошедшая ДЗ с элементом 4С20. 1983 г. Фото предоставлено ОАО «НИИ Стали» |
Рис.8. Лидирующая часть струи полностью разрушена ДЗ с элементом 4С24. 2003 г. Фото предоставлено ОАО «НИИ Стали» |
Сократить или вообще ликвидировать проскок лидирующей части струи можно, применив высокочувствительные ВВ [6], однако при этом резко обостряются проблемы с возгораемостью ЭДЗ при простреле пулями и детонацией их при воздействии боеприпасов калибра 30 мм и выше. В комплексе ДЗ с ЭДЗ 4С24 эту проблему удалось решить (рис.8).
Работами НИИ Стали [7] показано, что на разрушение кумулятивной струи в таких ЭДЗ, (сегодня их принято считать классическими), расходуется не более 10…15% энергии взрыва. Остальная часть энергии тратится впустую, оказывая на защищаемый объект и ближнее окружение паразитное воздействие. Кроме того, данный тип ЭДЗ малоэффективен против снарядов калибра 30 мм и абсолютно не эффективен против боеприпасов типа APFSDS к пушкам калибра 35…50 мм.
По мнению ОАО «НИИ стали» дальнейшее развитие защиты ЛБМ должно идти по пути снижения энергии, выделяемой в системе защиты, идущей на паразитное воздействие по защищаемой броне. Учитывая опыт последних разработок ОАО «НИИ стали», одним из возможных путей дальнейшего развития этого направления является переход от классической ДЗ к созданию специального класса, так называемых энергетических составов [8]. Энергетический состав – это новый класс защитных материалов, который стоит между классической ДЗ и реактивной броней.
Реактивная броня [9] как за рубежом, так и в России – это защита, основанная на использовании материалов, способных поглощать часть энергии кумулятивной струи и отдавать ее в виде движущей выпучины, взаимодействующей с кумулятивной струей. Как одно из направлений, в ряде стран появились разработки динамической защиты, в которых вместо ВВ используются материалы, способные поглощать энергию струи и отдавать ее в виде движущейся выпучины, взаимодействующей с кумулятивной струей. За рубежом такой вид защиты относят к ДЗ типа NERA (non-energetic reactive armor). В России этот вид защиты [9], часто называемый «реактивной броней», использовался в бронировании танков еще в конце 60-х годов и известен в литературе как «вспучивающиеся или отражающие листы». Использовать этот вид ДЗ для ЛБМ в чистом виде, однако, проблематично, т.к. его инерционность составляет 10…20 мкс и более, что, в свою очередь, приводит к проскоку довольно значительной лидирующей части струи, способной пробить до 100...150 мм стальной брони (рис.9).
Рис.9. Взаимодействие кумулятивной струи с ДЗ типа NERA. Фото предоставлено ОАО «НИИ Стали» |
Попытка поднять КПД динамической защиты привела ОАО «НИИ стали» к созданию так называемых энергетических составов. Исследованиями, проведенными в НИИ Стали, показано, что при воздействии кумулятивной струи на энергетический состав, заключенный между металлическими пластинами, в зоне взаимодействия, ограниченной размерами всего в 60…120 мм происходит химическая реакция с выделением значительного количества энергии. Скорость выделения энергии соизмерима с лучшими составами пластических ВВ. В зоне взаимодействия она составляет 5000 м/с и затухает по мере удаления от эпицентра до звуковых скоростей. Это не дает процессу перейти в стадию стационарной детонации. КПД таких систем намного больше всех рассмотренных выше комплексов ДЗ, т.к. вся энергия, выделяемая в локальной зоне, направляется на разрушение кумулятивной струи. На рентгенограммах (рис.10 ) хорошо видно, что область, где идет процесс и имеет место вспучивание пластин ЭДЗ, весьма ограничена.
 |
Рис.10. Рентгенограмма взаимодействия кумулятивной струи с ЭДЗ с энергетическим составом а) 90 мкс (вверху), б) 200 мкс (внизу) Фото предоставлено ОАО «НИИ Стали» |
Хорошо видно, что выделение энергии происходит в локальной области. Фото НИИ Стали, 2005 г. За рубежом этот тип ДЗ получил название NxRA, т.е. ДЗ, не содержащая ВВ, и реализуется в большом количестве различных комплексов (SLERA, LRA, IRA и др).
Использование этого принципа в конструкциях ДЗ с многорядным кассетным расположением энергетических элементов с разным уровнем энерговыделения дает возможность управлять процессом взаимодействия и оптимально подстраиваться к параметрам кумулятивной струи, что приводит к повышению уровня защиты. Энергетические составы могут базироваться на различных рецептурах.
Обладая избирательной чувствительностью к кумулятивным струям определенной энергетики, энергетические материалы работают эффективно по тандемным боеприпасам и удлиненным сердечникам БПС [8, 10, 11].
За рубежом идеи создания таких гибридных ДЗ реализуются пока только для защиты от моноблочных кумулятивных боеприпасов и кинетических снарядов малокалиберных пушек. В России разработчики ставят перед гибридными ДЗ более амбициозные цели и близки к созданию действительно универсальных комплексов, обеспечивающих защиту от всего спектра угроз, включая и тандемные боеприпасы.
В табл.1. показана эволюция основных характеристик ДЗ для ЛБМ, разработанных ОАО «НИИ Стали» или находящихся в стадии разработки
Наименование,
год разработки | Тип ЭДЗ | Прирост стойкости, мм
Боеприпас | Тип ЛБМ | Масса ВВ*
в ЭДЗ, % |
|---|---|---|---|---|
| НКДЗ - 1999 г | 4С20 | 500 - ПГ-9В | БМП-3 | 100 |
| НКДЗ - 2006 г | 4С24 | 500 - ПГ-9В | БМП-3, БМП-2 | 50 |
| НКДЗ - 2008 г | ЭДЗ с локальной детонацией с самозатуханием | 500 - ПГ-9В | БМП-3, опытная работа | 25 |
* Показана относительная масса подрываемого ВВ в сравнении с ЭДЗ
За 10 лет российскому разработчику удалось в 4 раза сократить количество подрываемого ВВ, а в перспективе вообще отказаться от него, за счет чего многократно повышена живучесть комплексов. Уровень защиты, обеспечиваемый комплексами ДЗ, при этом не снижается, а имеет тенденцию к росту. Большой опыт в области защиты ЛБМ, позволяет ОАО «НИИ Стали» уже сегодня создавать и с максимальной эффективностью адаптировать имеющиеся технические решения к любой легкобронированной технике.
Источники информации:
«Производство наземных боевых машин в Европе. Обзор рынка», Military Technology, №6, 2008,
Григорян В.А., Дорохов Н.С. и др. «Проникание кумулятивных струй через взрывную динамическую защиту», Оборонная техника №11, 2002г.
Патент №2064650 «Устройство для защиты преграды от снарядов», 1993 г.
Патент №003979 «Устройство реактивной брони», 2000г.
Патент №004896 «Устройство комбинированной реактивной и пассивной защиты», 2004 г.
Патент №006672 «Устройство высокочувствительной взрывной реактивной защиты», 2003г.
Григорян В.А., Дорохов Н.С. и др. «Частные вопросы конечной баллистики» - М., МГТУ им Н.Э.Баумана, 2006 г.
Григорян В.А., Дорохов Н.С. «Особенности проникания кумулятивных струй через преграды, содержащие энергетические материалы», Оборонная техника, №1,2, 2006 г.
Григорян В.А., Дорохов Н.С. и др. «Невзрывная противокумулятивная динамическая защита», Оборонная техника,№1,2, 2002г.
Григорян В.А., Дорохов Н.С. и др. «Разрушение удлиненного ударника при пробитии преграды с промежуточным эластомерным слоем», Доклады Академии наук, №4, т.392, 2003г.
S.A.Zelepugin, N.S.Dorokhov «Failure of a long-rod projectile obliquely interacting with a three-layer target» - Shock compression of condensed matеrials, 2005 г.
Для справки:
ОАО «НИИ Стали» – крупнейший в России разработчик и производитель комплексных систем защиты: бронежилетов, бронекомплектов, бронешлемов, электрошокеров, щитов, локализаторов взрыва, рентгенозащиты, средств огнезащиты, систем комплексной защиты тяжелой и легкой бронетехники и стационарных объектов. С 2010 года входит в Machinery & Industrial Group N.V. Активно взаимодействует с ОАО «Курганмашзавод» в вопросах создания и модернизации защиты для БМП и БМД.
Machinery & Industrial Group N.V. - один из крупнейших российских интеграторов научно-технических, производственно-технологических и финансовых ресурсов в машиностроении как в России, так и за рубежом. В управлении машиностроительного холдинга находится более 20-ти крупнейших предприятий, расположенных в 10 субъектах Российской Федерации, а также в Дании, Германии, Австрии, Нидерландах, Сербии и Украине.
Производственная деятельность представлена пятью направлениями: промышленное машиностроение, железнодорожное машиностроение, сельскохозяйственное машиностроение, машиностроение специального назначения, запасные части и ОЕМ-компоненты.
Предприятия холдинга занимают лидирующие позиции в сегментах рынка, где представлена их продукция: горнодобывающая отрасль, дорожное и инфраструктурное строительство, нефтегазовый сектор, транспортная и оборонная отрасли, сельское хозяйство. Техника, произведенная на предприятиях Machinery & Industrial Group N.V., эксплуатируется более чем в 40 странах мира.
Оперативное управление группой осуществляется Компанией корпоративного управления «Концерн «Тракторные заводы».
