Керамічна броня: Як в Україні розробляють захист зразка Abrams і Challenger

Спеціалізована зовнішньоторгівельна фірма "Прогрес" спільно з київськими вченими розробляє керамічну броню для захисту вітчизняної бронетехніки. Така новина здивувала, бо мало хто знає, що окрім металу, для виготовлення броні у військовій техніці використовують також інші, альтернативні, матеріали. Найбільш перспективним напрямком у цій сфері наразі вважається керамічна броня і композитні матеріали на її основі.

Взагалі, сама ідея використання різних видів кераміки в якості замінників сталі не є новою – ще у 1960-ті роки в британському центрі дослідження танків у Чобхем Коммон була розроблена так звана броня "Чобхем", відома також під марками "Барлінгтон" і "Дорчестер".

Точний склад броні "Чобхем" досі залишається у секреті. Відомо лише, що вона складається з керамічних плиток, вкладених у металеву матрицю, зв'язаних з опорною пластиною, та кількох еластичних шарів.

Використовується ця броня лише на американських танках M1 Abrams і британських Challenger 1 та Challenger 2. Причому, M1 Abrams від самого початку проектувався саме з такою композитною керамічною бронею. Є інформація, що станом на сьогодні дуже мало танків, захищених бронею "Чобхем", були підбиті у бою. Щоправда, точних даних немає через те, що ця інформація є закритою.

В СРСР також були спроби придумати альтернативні види броні, однак далі комбінованої (багатошарової) металевої броні радянські військові конструктори не просунулись. До речі, танк Т-64 став першим у світі серійним танком, на якому було застосовано таку броню (у 1964-му році), після чого вона використовувалася на всіх наступних основних бойових танках колишнього Союзу.

Звісно, технології та інженерна думка не стоять на місці і з того часу з'явились десятки, якщо не більше, різновидів комбінованих та композитних видів броні, у тому числі на основі різних видів кераміки, які наразі приблизно у п'ять разів міцніші за перші зразки і у п'ять разів міцніші від плит сталевої броні такої ж ваги.

Зазвичай це поєднання декількох керамічних матеріалів або металевих матричних композитів до складу яких входять керамічні з'єднання з металевою матрицею. В останніх розробках використовують вуглецеві нанотрубки, що збільшує міцність. Кераміка для таких типів броні включає в себе карбід бору, карбід кремнію, оксид алюмінію (він же сапфір), нітрид алюмінію, борид титану, Синдит і композиції синтетичних алмазів.

З них карбіду бору є найтвердішим і легким, але і найдорожчим і найбільш крихким. Карбід бору використовують у виробництві керамічних пластин для захисту від дрібнокаліберних снарядів, наприклад для бронежилетів та броні гелікоптерів.

Карбід кремнію, який найкраще підходить для захисту від великих снарядів, наразі використовувався лише на деяких прототипах наземної техніки, наприклад британського танку MBT-70.

Оксид алюмінію пробують використовувати на легкій бронетхніці, де потрібен захист лише від легкої протитанкової зброї. Це найдешевший з керамічних матеріалів і він має дещо більшу масу в порівнянні з карбідом бору і карбідом кремнію. Наприклад, захисний елемент з оксиду алюмінію має масу на 30% більшу за масу подібного елементу, виготовленого з карбіду бору. Проте, для техніки це некритично. Набагато важливіше, що вироби з оксиду алюмінію досить міцні, а технологія їх виробництва порівняно проста.

Не оминула ця тенденція й Україну, де досі немає промислового виробництва захисних елементів на основі кераміки. Разом з тим, ряд вітчизняних компаній і наукових установ активно працюють у цьому напрямку. Щоправда, наразі мова йде про додаткову броню і далі дослідних зразків справа поки не дійшла.

Зокрема відомо, що спеціалізована зовнішньоторгівельна фірма "Прогрес" спільно з київськими вченими розробляє подібне інноваційне рішення для захисту вітчизняних бойових броньованих машин (ББМ).

Актуальність цього кроку спричинена тим, що проросійські бойовики на Донбасі використовують новітні боєприпаси з термозміцненим сердечником калібру 12,7-мм і 14,5-мм, які мають високу ступінь бронебійності.

Спільний проект компанії "Прогрес", Київського національного університету імені Тараса Шевченка та Навчально-наукового центру "Фізико-хімічне матеріалознавство" НАН України передбачає розробку навісної керамополімерної бронепанелі для додаткового захисту ББМ від ураження крупнокаліберними бронебійними патронами калібру 12,7-мм і 14,5-мм.

Вже відомо, що українські бронепанелі їхньої розробки мають макрошарову компоновку і складаються з дискретного керамічного шару, що знаходиться в високоміцній полімерній матриці, а також з текстильно-полімерного утримуючого шару. Додатково бронепанелі можуть бути оснащені підкладкою з надвисокомолекулярного поліетилену (НВМПЕ). Кріпити їх на штатній броні ББМ планують за допомогою шпилькового з'єднання.

Андрій Лисенко з "Народної армії" пише, посилаючись на представника компанії "Прогрес", що таку конструкцію бронепанелі зумовили результати останніх досліджень. Вони показали, що саме багатошарові конструкції, які поєднують елементи кераміки і полімерні композити, здатні забезпечити надійний захист від високоенергетичних динамічних навантажень.

Відбувається це завдяки тому, що легкі снаряди та кулі при зустрічі з твердою плиткою через свою високу швидкість "розколюються зсередини" і руйнуються, не проникаючи у броню. Через крихкість кераміки вхідний канал кумулятивного заряду не такий гладкий, як при проникненні через метал, через що виникає асиметричний тиск, який в свою чергу руйнує геометрію кумулятивного струменя, сильно нівелюючи пробивні властивості. А нові більш міцні композити ще більше оптимізують цей ефект через свою пористу структуру, викликаючи "тріщини відхилення".

Разом з тим, значним недоліком керамічного бронювання є його низька "живучість". Адже керамічна броня під впливом вражаючого елементу розтріскується і втрачає свої захисні властивості. Тому для локалізації пошкоджених ділянок керамічного шару її виробляють у вигляді дискретних елементів, що мають певне конструктивно-завершене виконання. Зазвичай вони мають форму циліндра або плитки. Також для забезпечення кращої ремонтопридатності в польових умовах захисні керамічні елементи виготовляються у вигляді окремих блоків.

Результати балістичних випробувань підтвердили здатність української бронепанелі стримувати кулі калібру 12,7-і 14,5-мм. Також під час польових випробувань була підтверджена їх висока ремонтопридатність: пошкоджені в результаті влучання кулі дискретні керамічні елементи легко замінюються новими, які заливають спеціальним розчином. Повідомляється, що він швидко твердне, і вже через 10-20 хвилин відремонтована захисна панель готова до подальшого використання.

Передбачається, що маса квадратного метра бронепанелі, яка буде захищати від патронів калібру 12,7-мм, складе 43-47 кг (тоді як сталевого листа – 60-70 кг), а від патронів калібру 14,5-мм – 93-95 кг. Вітчизняні фахівці також працюють над створенням захисних керамічних елементів, які зможуть убезпечити від боєприпасів калібру-30 мм.

А найголовніше те, що бронепанелі "Прогресу" виготовляються виключно з вітчизняних матеріалів за спеціально розробленою технологією. Для дискретного керамічного шару застосовується мінерал корунд (кристалічний оксид алюмінію).

За задумом розробників, у перспективі наявність різних зразків бронепанелі дозволить в залежності від виконуваних завдань бронювати ББМ по різних класах захисту. При цьому завдяки модульному підходу в побудові бронювання робити це стане можливим оперативно, навіть в польових умовах.

"Прогрес" розраховує до кінця цього року доопрацювати та подати бронепанелі на визначальні відомчі випробування в Міністерство оборони. Після цього планується налагодити серійне виробництво навісних керамополімерних бронепанелей для додаткового захисту вітчизняних бойових броньованих машин (ББМ).

Отож, цілком можливо, що вітчизняні "Козаки", "Кугуари", "Шреки" і "Фіони" вже у 2019-му році отримають надсучасну і надміцну броню.