Почти как сталь, но с нюансами: лёгкие сплавы в танковой броне против кумулятивных снарядов
10 июля 2024, 05:00
Широко распространено мнение о том, что броня из лёгких сплавов, особенно алюминиевая, из-за своих невысоких физико-механических свойств пригодна исключительно для лёгких боевых машин по типу БМП и БТР и способна обеспечить защиту только от пуль и малокалиберных боеприпасов автоматических пушек. Поэтому применение этих материалов в качестве наполнителей танкового бронирования якобы вообще никакой пользы не несёт.В данном материале, основываясь на результатах испытаний, мы покажем, что это не так. Сплавы на основе алюминия, магния и титана против кумулятивных снарядов при определённых толщинах показывают себя не хуже, чем сталь.
Алюминий, магний и титан
Начать, пожалуй, нужно с того, что испытания, описываемые в данном материале, осуществлены ещё сорок лет назад в СССР и были широко растиражированы в профильной научной литературе. Целью их проведения являлось определение противокумулятивной стойкости лёгких сплавов, используемых в качестве наполнителя
танковой брони, а также выяснение зависимости их защищающей способности от толщины слоёв.
В рамках данных мероприятий в качестве подопытных были выбраны три следующих сплава.
На основе алюминия – броневой сплав АБТ-102 с добавлением цинка и магния, из которого и по сей день изготавливаются корпуса для известных БМП-3. Его плотность составляет 2,78 грамма на кубический сантиметр, предел прочности – 460 МПа, твёрдость – 140 НВ и динамический модуль упругости – 70 ГПа.
На основе магния – сплав МА2-1 с алюминием, цинком и марганцем. Его плотность равняется 1,79 грамма на кубический сантиметр. Предел прочности – 270 МПа, твёрдость – 60 НВ, динамический модуль упругости – 40 ГПа.
На основе титана – сплав ВТ-6 с алюминием, ванадием и железом. Плотность его составляет 4,43 грамма на кубический сантиметр. Предел прочности наиболее высокий относительно предыдущих – 850 МПа, твёрдость – 300 НВ. Динамический модуль упругости – 130 ГПа.
Из титанового и алюминиевого сплава были изготовлены листы толщинами 140, 280 и 420 миллиметров, а из магниевого – только 140 и 280 мм. Все они (разумеется, раздельно) помещались между двумя стальными преградами, за счёт чего имитировалась танковая броня по типу "сэндвича".
Кумулятивный 105-мм снаряд М456. На его бронепробиваемость ориентировались в ходе экспериментаТолщина лицевой стальной плиты составляла 107 миллиметров по ходу кумулятивной струи. Этот показатель был обусловлен необходимостью исключения фугасных и ударных воздействий на исследуемые материалы. А вот толщина тыльной стальной преграды подбиралась таким образом, чтобы кумулятивная струя, имеющая остаточную пробиваемость после преодоления лицевой плиты и лёгкого сплава, не могла её пробить – так можно было оценить вклад алюминиевых, магниевых и титановых наполнителей в общую защиту.
Что же по поводу самого поражающего средства, то в его роли выступали кумулятивные снаряды с бронепробиваемостью 330–350 миллиметров, аналогичные снарядам для 105-мм нарезных пушек для танков НАТО.
Когда защищают как сталь?
Если говорить в целом, то сравнение стойкости стальной и, например, алюминиевой брони зачастую ассоциируется с тем, что толщина последней, дабы обеспечить нужный уровень защиты, всегда должна быть больше. Всё-таки речь идёт о компромиссе – хочешь меньше массу, плати увеличенным габаритом бронедеталей из материалов меньшей плотности.
И за примерами далеко ходить не надо: у БМП-3 толщины сплава АБТ-102 доходят до 50 миллиметров, хотя тот же уровень защиты может быть обеспечен 15–20-мм листами высокотвёрдой броневой стали.
Но в случае применения лёгких сплавов в танковой броне ситуация несколько иная.
В ходе обстрела имитаторов танковой брони с 140-мм слоями алюминиевого сплава АБТ-102 выяснилось, что его вклад в общую защиту броневой детали составляет в среднем 149 мм. Иными словами, каждый миллиметр его толщины в преграде практически эквивалентен (даже чуть превосходит) такому же миллиметру стальной брони. При этом масса 140-мм слоя из АБТ-102 соответствовала массе стального листа аналогичной формы толщиной 50 миллиметров.
В башнях танков Т-64 ранних серий применялся наполнитель из алюминиевого сплаваЧуть меньшие, но всё равно впечатляющие результаты показал обстрел брони с 140-мм слоем из магниевого сплава МА2-1. Его вклад в общую защиту броневой детали в среднем составил 140 мм. Как и АБТ-102, МА2-1 против кумулятивных боеприпасов при такой толщине практически равнозначен стальной броне, но весит при этом ещё меньше – как 32-мм лист из стали.
Броня с 140-мм слоем из титанового сплава ВТ-6 выдала в целом схожие показатели. Его вклад в общую защиту – 142 миллиметра в среднем. То есть, как и предыдущие два материала, он обладает схожими со сталью параметрами противокумулятивной стойкости в заданной толщине. Правда, из-за более высокой плотности масса 140-мм листа из этого сплава значительно выше и равняется массе стальной плиты толщиной 80 мм.
Таким образом, применение лёгких сплавов для защиты от кумулятивных средств поражения в танковой броне вполне оправдано, если речь идёт об альтернативе стальным массивам. Тем более что при сходной противокумулятивной стойкости весят они кратно меньше, чем сталь – выгода по массе очевидна.
Но здесь есть один важный нюанс.
По толщине сильно не разгуляться
Дело в том, что лёгкие сплавы, рассмотренные выше, обладают сравнимой со сталью противокумулятивной стойкостью только в ограниченных толщинах. При их значительном увеличении эффективность заметно падает из-за установления стабильного режима проникания кумулятивной струи в преграду с низкой плотностью и невысокими прочностными характеристиками.
Например, при обстреле имитатора брони со слоем алюминиевого сплава АБТ-102 толщиной 240 мм его вклад в общую защищённость – в среднем 151 миллиметр, что всего на 2 мм больше, чем в опытах со 140-мм алюминиевыми слоями. Если же толщину слоя увеличить до 420 мм, то вклад хоть и вырастает, но не сильно – в среднем всего 177 мм.
При этом слой АБТ-102 толщиной 420 мм весит столько же, сколько стальная плита аналогичной формы толщиной 150 миллиметров. Так что выгода по массе практически полностью теряется.
Алюминиевый наполнитель в верхней лобовой детали корпуса и лобовой части башни танка "Объект 432"С титановым сплавом ВТ-6 положение ещё хуже.
При увеличении толщины его слоя до 280 мм (масса слоя соответствует 160 мм стали), его вклад в защиту составляет в среднем 163 миллиметра. Если же слой титанового сплава увеличить до 420 мм, то его вклад в общую защиту – в среднем 170 мм. Причём весить он в таком случае будет, как массив стали толщиной 240 миллиметров.
Что же касается магниевого МА2-1, то увеличение слоя из этого материала в броне вообще приводит к уменьшению вклада в общую защищённость: при толщине 280 мм он выдаёт в среднем всего 134 мм эквивалента от кумулятивной струи. Последнее связано с тем, что столь хрупкий и малопрочный сплав не оказывает никакого значимого тормозящего воздействия на хвостовые части кумулятивной струи.
Исходя из всего вышеперечисленного, лёгкие сплавы, хоть и являются весьма полезными материалами, позволяющими облегчить массу броневой защиты танка, но должны применяться только в пределах критических толщин.
Иными словами, главное – не переборщить, иначе по весу и стойкости никакого выигрыша, сопоставимого со сталью, не добиться.
Источники:А. И. Анисько, В. Н. Брызгов, Н. М. Гришина "Противокумулятивная стойкость наполнителей из лёгких сплавов".В. А. Григорян, А. Н. Белобородько, Н. С. Дорохов и др. "Частные вопросы конечной баллистики".