Оперативный реалии последнего десятилетия изменили планы, которые строились в середине 1990-х годов до такой степени, что модное в те времена распространение требований к легким, авиатранспортируемым бронированным подразделениям, которое возникло в период после холодной войны, теперь выглядит во многом фантастическим.
Ракеты и гранатометы (РПГ), которые перечеркнули все израильские каноны, за последнее десятилетие привели к разработке 70-тонной боевой машины пехоты (БМП) Namer, а опыт армии США в Ираке и Афганистане привел к планам заменить БИП Bradley (которая имеет боевую массу до 33 т), слоноподобной Наземной боевой машиной GCV, которая может весить до 84 тонн. Огромная часть этого веса приходится на броню и системы защиты, так что не удивительно все большее внимание, уделяемой передовым, легким материалам.
 |
| Намер (Леопард) — современный высокотехнологичный израильский тяжелый бронетранспортёр, классифицируемый также как тяжёлая боевая машина пехоты. Фото с сайта http://bmpd.livejournal.com/ |
Ну, частично ответом на желание снижения веса боевой техники заключается в том, что практически единственным способом является введение дополнительных накладных броневых пластин. Другим направлением является изменение физических функций и повышение способности тяжелой машины противостоять взрывам. Тем не менее, основная проблема относится к чистой экономике и стоимости.
Пресс-секретарь швейцарской компании, специализирующейся на броне, IHS RUAG, сказал: "Если вы хотите защитить весь автомобиль от полного спектра угроз - имеется ввиду KE [бронебойные боеприпасы], угрозы типа RPG и придорожных бомб, так что вы должны защититься от всей взрывной ситуаций и высокоскоростных осколков, - то все должно быть интегрировано в базовую машину".
"Не так много можно сделать, чтобы уменьшить вес, если вы не вернетесь к чертежной доске и не скажете: "Я доволен базовой машиной, которая в основном не защищена, но имеет структуру для установки любой защиты, в которой возникает необходимость на театре". Снижение веса за счет массовых инноваций в броню не изначально, вы просто не получите факторов для снижения веса с этим типом решения".
Тем не менее, он добавил, что "у нас есть наши связи с научно-исследовательскими институтами и университетами, чтобы увидеть, какие шаги делаются ими, и если мы видим решение, мы будем первыми работать с ними, чтобы поженить материалы с требованиями".
В самом деле, исследовательские и академические учреждения, по всей видимости, плодородные охотничьи угодья. В декабре 2012 года Lockheed Martin объявила, что она сотрудничает с университетом графства Суррей в южной Англии, который стремится воспользоваться методом, разработанным в университете для улучшения прочности связи между алюминием и керамикой на основе карбида кремния для композитной подложки, преодолевая слабость традиционной легкой керамики. Представители Lockheed Martin заявили, что первоначальные испытания показали, что бронированные керамические композитные панели "остались нетронутыми при многократном попадании" 15,5-мм бронебойными зажигательными патронами.
В то же время, переход к алюминиевой броне, который одно время произошел со многими машинами - такими, например, как Warrior в британской армии и широко распространенной серией M 113 - был отменен и последнее время отмечается явный сдвиг обратно к стальной броне во многих вновь разрабатываемых бронированных машинах, например, VBCI французской компании Nexter.
 |
| Боевая бронированная машина VBCI. Источник: desura.com |
При этом за последние десятилетия благодаря передовым технологиям производства была значительно увеличена твердость стали, но композиционные материалы до сих пор играют абсолютно жизненно важную роль, особенно там, где конструктора и инженеры хотят добиться экономии веса. Кроме того, инженеры могут смешать новые арамидные, керамические, углеродные и другие материалы, адаптируя броню под разные требования и придавая ей различные характеристики.
Однако при этом обычно происходит значительный рост стоимости, который является неприемлемым для большинства пользователей.
Например, машина Ocelot компании General Dynamics Force Protection Europe, разработанная для британской программы Легкозащищенная патрульная машина LPPV (Foxhound), использует специализированные композиционные материалы для защиты днища под экипажем и обеспечивает удивительно высокий уровень защиты, но при этом критически выросла стоимость. Точный уровень защиты засекречен, но, как правило, его описывают как эквивалентный машине Mastiff, которая весит более 23,5 тонн при в три раза меньшем весе. Стоимость одной машины приблизительно составляет около GBP 900 000 (1,3 млн. долларов США).
Для хорошо защищенной машины, которая изготавливается с применением небольшого количества экзотических материалов, это не так уж плохо, но для того, для чего первоначально была предназначена эта машина, то есть чтобы быть защищенной заменой для достаточно простых и недорогих машин Land Rover Snatch, это ужасно дорого.
Совместная легкая тактическая машина армии США, JLTV, программа, для которой требуется машина с примерно эквивалентным уровнем защиты, должна иметь гораздо более приемлемую (хотя все еще высокую) стоимость 300 000 долларов США за единицу, и Force Protection в настоящее время ищет альтернативных поставщиков и материалы для уменьшения удельных расходов на Ocelot, чтобы приблизить его стоимость к этой цифре.
Значение стали в наши времена строгих бюджетов существенно растет, и в машинах прагматично используется корпус из стали, а для более сложной обстановки надежды возлагаются на накладные пластины из более экзотических материалов и активную защиту.
Идаже теперь у стали есть свои поклонники, предпочитающие ее же использовать для дополнительного бронирования систем. Ни один исследователь военной техники не может не заметить огромного распространения за последнее десятилетие решетчатой и пластинчатой брони для защиты от РПГ. Кроме того, за последние три-четыре года заметно растущее применение систем на текстильной основе, таких как Tarian AMSAFE, которые открываются легче, менее громоздкими, обеспечивают более гибкую защиту, чем традиционные стальные пластины, которые могут значительно увеличить размеры машины, что затрудняет его маневрирование по узким улицам.
Тем не менее, некоторые разработчики остаются приверженцами стальных решений. Экран SidePRO-LASSO компании RUAG, например, является попыткой предложить легкое решение, которое сохраняет при этом преимущества стальных конструкций. Представитель компании сказал: "Если вы посмотрите на свойства, которые композиты приносят с собой, шлейф их недостатков слишком длинный по сравнению с простой сталью. Глядя на продолжительность использования решения, вы получаете ограничение для композитов около 1,5 до 2 лет, в то время как сталь может находиться в использовании в течение 20 лет и после этого сохранять функциональность. Она невосприимчива к условиям окружающей среды. Композиты будут сгорать в случае нападения с бутылками с зажигательной смесью. Сталь же не деформируется, ей не мешают никакие внешние условия .... Так что мы с самого начала всегда были приверженцами стали".
"Для KE [бронебойных боеприпасов] или других видов угроз мы также используем и композиты. Не так много чего можно сделать разумного со сталью в пределах весовых ограничений. Если машина на самом деле имеет ограничения по весу, то вы должны смотреть на другие варианты, отличные от стали. Вы должны смотреть на керамику, арамиды, а также на целый портфель материалов, которые доступны. RUAG не имеет возможности для крупномасштабного производства композитных материалов, так что мы покупаем то, сто предлагается на рынке.
 |
| Сетчатая защита Tarian. Фото: adsadvance.co.uk |
"Решение, которого мы не можем просто купить, мы производим сами. Например, наша система защиты крыши использует резиновые, специально предназначенных для этого, продукты, и мы производим их сами, но мы закупать арамиды и стекловолокнные композиты, а затем соединяем их вместе, как систему, представляющую собой защитный пакет ".
Он добавил: "Что действительно изменит правила игры, это когда действительно появятся наноматериалы, с помощью которых вы сможете найти свой путь к идеальным материалом вместо выбора из доступных материалов. Но пока это не относится к промышленному производству, я не вижу, чтобы происходили большие изменения в правилах игры". Компания Jankel - другой сторонник стальной брони в доступном сегменте рынка, и она начала использовать технику горячей штамповки - по сути, прессование и закалка стали в одно и то же время - для создания высокопрочных деталей из стальной брони с очень высокой точностью. Основой линейки продуктов Jankel, которые используют эту методику, является бронированная Toyota Land Cruiser 200, а также создан совершенно горячедеформированный Jeep J8. "Мы удаляем старые мягке корпусные детали и заменяем их полностью на броню," сказал директор по развитию бизнеса Jankel Даниэль Кросби (Daniel Crosby).
 |
| Cobra - Бронетранспортер на шасси Toyota Land Cruiser 200-й серии |
Этот процесс очень дорогой в подготовке, потому что он требует заказа инструментов для создания панелей, но является экономически эффективным для массового производства (в любой момент времени Jankel имеет в производстве 60 джипов Land Cruiser в производстве и на складах для пользователей, чтобы в любой момент можно было отгрузить готовую машину). Поскольку этот процесс обеспечивает такую точность, горячая штамповка может быть использована для больших комплексных панелей, что уменьшает общее количество деталей, необходимых для данной машины. В бронированном Land Cruiser, например, Jankel использует только 36 панелей, что является огромным сокращением по сравнению с 200 с лишним деталей, которые требуются при традиционной технологии.
Кросби пояснил, что это дает ряд преимуществ в защите, и не менее важно, что тип используемой стали - по сравнению со стандартным 500 Br - имеет лучшие показатели защиты от взрыва, то есть с меньшим количеством деталей Jankel может создать гораздо большую прочность, изготавливать более жесткий кузов и получать более легкий конечный продукт.
"Борта машины являются одним целым", добавил он, "обеспечивая улучшение защиты от боковых взрывов, а также исключая необходимость сварки дополнительных перекрытий не добавляя дефектов, которые могли бы появиться во время сборки и ухудшить структуру. Жесткие допуска также означают, что новые панели брони легко устанавливаются при сборке машины, экономя дополнительное время и деньги".
В сущности, основное преимущество, которое предлагает Jankel, это более высокая степень защиты по той же цене. "В наши времена цена является крупным стимулом." Хотя он признает, что военные пользователи горячештампованых машин часто имеют большое количество дополнительных и вспомогательных систем, и так как базовая машина считается почти товарным продуктом, в общей системе защиты целесообразно применять некоторое количество композитных материалов.
Jankel использует композиты в других своих производствах, однако у компании есть желание совместить свойства различных материалов в единое целое. "Да, есть нанотехнологии и эти вещи начинают распространяться в разных областях, но в настоящее время это как правило небольшие поделки, для серьезных систем эти вещи должны быть как можно более эффективными".
"Мы получаем звонки от людей, которые все время говорят, что у них есть последняя великая вещь, но когда мы оцениваем ее в деталях, чаще всего реальность такова, что то, что они создали на самом деле не годится в качестве решения для серийного производства".
Нир Кан (Nir Kahn), главный конструктор отдела разработок Plasan, по большей части придерживается того же мнения. Он сказал, что "технология вообще достигла той стадии, когда вопрос уже не в том, что можно сделать, это больше вопрос того, что является коммерчески жизнеспособным, и что является наиболее эффективным для того, чтобы сделать что-то".
Производственная эффективность
Размещенное в Бостоне американское подразделение израильской компании Plasan US Defence Composite Structures (PLUS DCS) находится на переднем крае технологии производства композитов, известной как пултрузия (пултрузия представляет собой непрерывный процесс производства композиционных материалов с постоянным поперечным сечением. Усиленные волокна протягиваются через смолу, после чего может проводиться отдельная предварительная формовка, когда смола претерпевает полимеризацию), которую Кан описывает как "композитный эквивалент экструзии". Практически любую форму, которую можно экструдировать (выдавить) из алюминия, можно создать с помощью пултрузии. Любые формы с постоянным сечением могут быть пултрудированы с любым видом композитов - углерод, стекловолокна, кевлар - и вы можете смешивать различные волокна в одной и той же пултрудированной детали. Поэтому одним из преимуществ с точки зрения брони является возможность пултрузии объединения слоев композитов, которые сделаны раздельно, в одном непрерывном процессе. Большим преимуществом является то, что она нейтрализует многие производственные затраты. Подавляющей частью стоимости детали становятся материальные затраты, а не стоимость самого процесса".
Он сказал, что хотя пултрузия в коммерческом мире, как правило, используется для создания очень маленьких деталей, таких, "как карданные валы для автомобилей с дистанционным управлением", техника Plasan доказала свою особую полезность для морской брони, которой стремятся покрыть большую площадь поверхности плоскими панелями. "Пултрузия обычно используется для деталей, имеющих лучевидную форму и связанную с ней геометрию, но вы можете пултрудировать плоские панели так же, как вы могли бы сделать это прессованием. Эта возможность объединить несколько материалов в одной части делает ее очень эффективной для массового производства композитных материалов", при этом еще одно преимущество заключается в том, что она не требует больших объемов, которые обычно требуются для автоклавов.
Другое дочернее предприятие Plasan, TORTECH - совместное предприятие с Кембриджским университетом - ищет возможности для массового производства углеродных нанотрубок (УНТ), которые многие считают прорывом в реальных инновациях в области защитных материалов. Кан является их сторонником, он заявляет, что "свойства УНТ сами по себе очень, очень перспективны для большого количества приложений. Они прочнее, чем углеродные волокна, которые далеко не слабые".
 |
| Иллюстрация на тему "Углеродные нано трубки". Источник: cao-tv.ru |
Кроме того, нанотрубки имеют проводящие свойства, что означает, что они могут быть использованы в батареях и при изготовлении разумных материалов. "Внедряя УНТ в существующие сэндвичи материалов", говорит Кан, "вы можете создать броневые детали, которые могут общаться. Вы можете вставлять датчики со световодами в броневые материалы". Он добавил, что новый способ изготовления, над которым работает TORTECH, должен позволить компании изготавливать УНТ, которые смогут конкурировать с простым углеродным волокном по цене уже в ближайшие несколько лет.
Один из самых больших нынешних производителей УНТ, расположенная в Нью-Гемпшире Nanocomp Technologies, единственная компания, поставляющая Министерству обороны США пряжи и листовые материалы УНТ по программе, принытой в 2010 году, после того, как Государственный Департамент США объявил эти материалы необходимыми для национальной обороны.
В июне прошлого года компания также вступила в стратегическое партнерство с DuPont, вместе с которой она стремится использовать высокий предел прочности УНТ при малом весе, а также их электрические, тепловые и структурные характеристики при сочетании их с другими материалами для создания баллистической защиты. Например, при использовании углеродных нанотрубок в конфигурации для бронежилетов, они могут быть интегрированы в существующие ткани, подключены к электронике, которая исполняет роль мониторинга состояния и передачи данных, а также используется для нагревания носителя.
Представитель компании сказал, что реальные мощности Nanocomp позволяют производить УНТ в большом объеме. "Как только мы совместно с нашими партнерами получим результаты разработок, которые с технической точки зрения будут приемлемыми для клиентов, мы также должны быть в состоянии обеспечить поставки в необходимом объеме. Вам просто нужно полетать на вертолете над нашим зданием, и вы получите впечатление относительно того, что мы здесь делаем. Мы находимся в здании площадью 10 000 квадратных метров, из которых одна треть занята производством прямо сейчас. В течение следующих 12 месяцев, мы расширим его еще на треть, а затем в течение ближайших двух-трех лет мы будем занимать все это пространство".
Помимо УНТ в листовой форме, которая представляет основной интерес для производства брони, компания также делает нити, которые используются производителями кабельной продукции, чтобы заменить медные проводники - но они же могут служить армирующим наполнителем в некоторых защитных решениях, и кроме того, используется ленточная форма, используемая, чтобы обернуть материал вокруг кабелей для экранирования.
Эволюция материалов
DuPont, партнер Nanocomp, является одним из самых известных имен в области мягких броневых материалов, эта компания разработала кевлар, который приобрел всеобщую известность и стал именем нарицательным, но в дополнение к этому, из-за своего нового интереса, УНТ, в июне 2012 года она приобрела у BAE Systems компанию Tensylon High Performance Materials, чтобы увеличить свое присутствие среди критических решений в области брони. Tensylon производит ленты из полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой для баллистических вставок в бронежилеты, щиты и панели машин, что в свою очередь поможет улучшить позиции относительно других конкурентов в инновационных областях.
То, что эволюция материалов происходит, очевидно. Разработчики постоянно уточняют и модифицируют смеси, ткани и волокна, адаптируя их к требованиям заказчиков. Например, TenCate Advanced Armour представила новый броневой щит Targa-light CX на выставке IDEX, которая прошла в Абу-Даби в феврале 2013 года. Он был сертифициоран на соответствие NIJ уровень защиты IV, и при своем весе 17,2 кг по утверждению TenCate является самым легким щитом в своем роде на рынке. Кроме того, в феврале 2013 года в Британской оборонной научно-технической лаборатории (DSTL) был запущен проект по созданию новых интеллектуальных материалов для Министерства обороны Великобритании. Хотя это не означает конкретно броню, Научно-технический центр DSTL по материалам и структурам разрабатывает разрушающие материалы и имеет возможность проектировать микро- и наноматериалы, которые могут реагировать на внешние раздражители.
К областям особого интереса относятся умные покрытия, которые могут предупредить о повреждениия, смарт-ткани, которые в состоянии обеспечить расширенные возможности текстильных нитей, а также адаптивные, трансформируемые структуры.
В ноябре 2012 года увидела свет группа, в которую вошли AIGIS Blast protection, BAE Systems, MIRA, Permali Gloucester, Sigmatex и TPS, которые объединились в Ноттингемским университетом с целью изучения потенциала экономически эффективной многослойной, многосоставной структуры, чтобы обеспечить усовершенствованную легкую защиту от мин, воздушного взрыва, а также уменьшения растрескивания.
Эта команда приступила к исследованию в рамках проекта, известного как Легкие материалы и структуры для повышения противоминной и баллистической живучести, LiMBS (Lightweight Material & Structures for Blast and Ballistic Survivability), в частности, стремясь разработать материалы с поверхностной плотностью, значительно меньшей, чем у катанной гомогенной брони, но при этом обеспечивающие аналогичный уровень противоминной и баллистической защитой. Материалы также должны обеспечивать экономически эффективное производство и ремонт, подходящие как для нового изготовления, так и для модернизации, с уменьшенным образованием осколков.
Первоначальным исследованиям подвергаются базовые Armox 370T, алюминий, углеродное волокно, стекловолокно и арамиды.
Сергей Вэй
