Text
                    

Защита танков Под редакцией доктора технических наук, профессора В.А. Григоряна Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2007
УДК 623.438.3 ББК 68.513 3-402 Издано при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям в рамках Федеральной целевой программы «Культура России» Авторы: В.А. Григорян, Е.Г. Юдин, И.И. Терехин, В.Н. Наумов, А.П. Антипов, Н.С. Дорохов, А.М. Малофеев, Е.Н. Чистяков, В.П. Янин Рецензенты: д-р техн, наук, проф. С. А. Бекетов', д-р техн, наук, проф. В. С. Соловьев Защита танков / В.А. Григорян, Е.Г. Юдин, И.И. Терехин и др.; 3-402 Под ред. В.А. Григоряна. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - 327 с.: ил. ISBN 978-5-7038-3017-8 Рассмотрены вопросы обеспечения комплексной защиты танков с единых методо- логических позиций, большое внимание уделено проблеме защищенности основных боевых танков за счет повышения их индивидуальной стойкости к различным видам поражающих воздействий. Приведены сведения о направлениях усовершенствования пассивной броневой конструкции, динамической и активной защиты, средств подавле- ния поражающих факторов и противодействия разведке противника, маскировки, а также других перспективных способов защиты. Использованы материалы собственных научно-исследовательских и опытно-конст- рукторских работ, докладов, лекций, которые авторы читают в МГТУ им. Н.Э. Баума- на, а также сведения из отечественной и зарубежной литературы. Для специалистов, научная и профессиональная деятельность которых связана с созданием конкретной защиты и средств поражения бронетанковой техники. Может быть полезна преподавателям, студентам, аспирантам и адъюнктам технических уни- верситетов, инженерных гражданских и военных высших учебных заведений, обу- чающимся по соответствующим специальностям. УДК 623.438.3 ББК 68.513 © Григорян В.А., Юдин Е.Г., Терехин И.И. и др., 2007 © Оформление. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007 ISBN 978-5-7038-3017-8
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ............................................................. 5 Список основных сокращений............................................... 9 Г л а в а 1. Современные танки: боевые свойства, средства поражения, показатели защищенности............................................ 11 1.1. Свойства защиты в современной концепции танков.................. 11 1.2. Боевые и эксплуатационно-технические свойства танков ......... 11 1.3. Средства поражения танков....................................... 14 1.4. Танковое вооружение как средство поражения танков противника.. 23 1.5. Высокоточное оружие и борьба с ним.............................. 25 1.6. Конструктивно-техническое обеспечение комплексной защиты танка . 29 1.7. Показатели защищенности танков.................................. 33 Г л а в а 2. Защита от средств разведки и наведения оружия.............. 35 2.1. Способы снижения вероятности обнаружения, опознавания и попадания противотанковых средств........................................ 35 2.2. Средства снижения заметности танков ............................ 40 Гл ава 3. Активное противодействие техническим средствам обнаружения, прицеливания и наведения оружия ................................... 49 3.1. Общие сведения.................................................. 49 3.2. Комплекс оптико-электронного подавления «Штора» ................ 51 3.3. Система противодействия......................................... 56 Г л а в а 4. Прямая защита от обычных противотанковых средств .......... 63 4.1. Основные технические средства защиты ........................... 63 4.2. Тактико-технические требования к танку по обеспечению прямой защиты от обычного оружия ................................................ 64 4.3. Общие сведения об испытании броневых преград................... 66 4.4. Экспериментально-теоретические основы моделирования процессов высокоскоростного взаимодействия................................... 70 4.5. Материалы для брони и броневых преград.......................... 81 4.6. Броневой корпус и башня ........................................ 91 4.7. Система противоминной защиты.................................... 99 4.8. Система обеспечения живучести при непробитии брони............. 105 4.9. Система обеспечения живучести при пробитии брони............... 106 4.10. Система обеспечения пожаро- и взрывобезопасности.............. 108 4.11. Совершенствование экипировки членов экипажей................. 113 Гл ава 5. Совершенствование броневых преград для защиты основных бое- вых проекций ..................................................... 116 5.1. Однослойные и первые комбинированные преграды ................ 116 5.2. Комбинированные броневые преграды танков второго и последующих поколений..............................t.......................... 118
4 Оглавление 5.3. Комбинированные броневые преграды зарубежных ОБТ............ 122 5.4. Комбинированные броневые преграды из стальных пластин с инертным наполнителем ..................................... 123 5.5. Комбинированные броневые преграды с применением обедненного урана............................................... 126 Г л а в а 6. Динамическая защита танка.............................. 127 6.1. Противокумулятивная динамическая защита..................... 127 6.2. Универсальная динамическая защита........................... 130 Г л а в а 7. Активная защита танка ................................. 143 7.1. Принципы построения комплекса активной защиты .............. 143 7.2. Система обнаружения ........................................ 145 7.3. Система поражения .......................................... 147 7.4. Использование комплексной активной защиты на танке ......... 149 Гл ава 8. Способы и средства защиты танка от поражения боеприпасами с магнитными взрывателями........................................ 157 8.1. Общие положения............................................. 157 8.2. Физические поля танков ..................................... 158 8.3. Анализ и перспективы развития пассивных боеприпасов......... 160 8.4. Анализ возможностей поражения танка......................... 162 8.5. Средства и способы преодоления минно-взрывных заграждений..... 164 8.6. Способы нейтрализации неконтактных магнитных взрывателей.... 165 Г л а в а 9. Электромагнитные способы защиты ....................... 169 9.1. Электродинамическая защита ................................. 170 9.2. Магнитодинамическая защита ................................. 178 9.3. Электротермическая защита................................... 185 Г л а в а 10. Защита от оружия массового поражения.................. 188 10.1. Общие вопросы противорадиационной защиты БТВТ.............. 190 10.2. Расчет противорадиационной защиты БТВТ..................... 192 10.3. Материалы противорадиационной защиты....................... 195 10.4. Новые материалы............................................ 197 10.5. Конструктивные решения противорадиационной защиты ......... 198 Глава 11. Состояние средств поражения и комплексной защиты различных поколений танков....................................... 201 11.1. Первое поколение........................................... 201 11.2. Второе поколение .......................................... 211 11.3. Второе переходное поколение................................ 228 11.4. Третье поколение........................................... 259 11.5. Третье переходное поколение ............................... 280 Глава 12. Технический облик и комплексная защита танка начала XXI в... 301 12.1. Перспективы развития боевых свойств основных танков ....... 301 12.2. Перспективы развития боевых свойств легкого мобильного танка. 319 Список литературы .................................................. 324
ПРЕДИСЛОВИЕ В этой книге рассматриваются вопросы комплексной защиты основных боевых танков разных стран мира. Приведены сведения о системах комплекс- ной защиты перспективных и подготавливаемых к серийному производству новых образцов. После Второй мировой войны в танкостроении произошла смена несколь- ких поколений боевых машин [1]. В первое послевоенное поколение принято включать танки, созданные на основе использования непосредственного опыта военных действий прошедшей войны. К ним относятся советские средние тан- ки Т-54/55, Т-62 и тяжелый танк Т-10; американские средние танки М46, М47, М48 и тяжелый танк Ml03; английские средний танк «Центурион» и тяжелый танк «Конкэрор». В этих танках была реализована «двухтанковая» политика, когда основу танковых парков составляли средние танки, усиленные неболь- шим количеством тяжелых машин. Подобный подход не имел ничего общего с существовавшей до Второй мировой войны доктриной «пехотных» и «крейсер- ских» танков, которые никогда существенно не различались по вооружению. Применительно к первому послевоенному поколению для понятий «сред- ний танк» и «тяжелый танк» были характерны не только определенная масса танка, но и уровень его боевых свойств и соответственно круг боевых задач. Поэтому средние танки существенно различались по массе. Так, масса совет- ского танка Т-34/55 составляла 36...37 т, а английского танка «Центурион» и американских танков М46, М47, М48 - около 50 т. В Советском Союзе была принята следующая классификация танков по массе: легкие - до 20 т, средние - до 40 т, тяжелые - более 40 т. Тяжелые танки отличались большей огневой мощью и защищенностью, но были менее подвижны, чем средние. Однако развитие конструкторской мысли и достижения в усовершенствовании технологии танкостроения при- вели к тому, что различие средних и тяжелых танков по всем основным пока- зателям стало заметно уменьшаться и постепенно сошло на нет. Это про- изошло при создании танков второго послевоенного поколения, которые в дальнейшем стали называть основными боевыми танками (ОБТ) [1-6]. Пере- вооружение армий танками этого поколения было проведено в 1960-е годы. В войска поступили танки М60А1 (США), «Леопард-1» (ФРГ), «Чифтен» (Ве- ликобритания) и АМХ-30 (Франция). В эти же годы танки начали выпускать в Швеции, Швейцарии, Японии, Китае и Израиле. В конце 1960-х - начале 1970-х годов танки второго поколения стали поступать и в Советскую ар- мию (Т-64, Т-72, Т-80).
6 Предисловие В модернизированных образцах танков был достигнут значительный про- гресс как в улучшении боевых свойств, так и в повышении их эффективности в целом, на основе использования новых технологий конца 1950-х - начала 1960-х годов. В частности, были приняты специальные меры по защите от ядерного и химического оружия, а также от кумулятивных средств пораже- ния. Каждый образец разрабатывался для армии определенной страны. В тан- ках были синтезированы лучшие качества тяжелых (огневая мощь, уровень защищенности) и средних (высокая подвижность и, главное, рациональное сочетание боевых свойств). Именно эти танки стали основой бронетанковых войск. Прежнее разделение танков на тяжелые и средние утратило смысл. В начале 1980-х годов на вооружение армий развитых стран были приняты танки, которые по совокупности боевых свойств превосходили танки 1960-х годов примерно в 1,5-2 раза. Несмотря на это, постоянно проводились работы по последующей модернизации их конструкций. Эти машины предназначались для использования во всех видах боя. Различные боевые средства противника должны были уничтожаться огнем прямой наводки как с места, так и с ходу. При наступлении назначение основных танков состояло в продвижении вперед под огнем противника, поражении наиболее важных целей, сопровождении других боевых средств, дополняющих огневое воздействие танков на против- ника, обеспечивающих его окончательный разгром и овладение территорией, а также прикрывающих боевые порядки от попадания с воздуха. Использование основных танков в обороне позволяет сделать ее более устойчивой и активной, усилить редкие и сильные контратаки, быстро переходить в наступление, пре- вращая локальный успех в общий, а тактический - в оперативный. Основной танк - это наземное средство ближнего боя, в котором реализу- ется принцип «вижу - стреляю» в условиях воздействия практически всех ог- невых и иных средств поражения, имеющихся у противника. Такая трактовка понятия «основной танк», по сути, была принята специалистами 22 госу- дарств при разработке и подписании в 1990 г. Договора об обычных воору- женных силах в Европе. В частности, пункт (с) статьи 11 этого Договора оп- ределяет термин «боевой танк», в котором нашли свое отражение наиболее существенные качества основного танка. Поскольку в каждой стране эти тан- ки разрабатываются как единые по целевому назначению (а в развитых стра- нах - и по конструкции), они не имеют каких-либо ярко выраженных особен- ностей. Все образцы отличаются высоким уровнем боевых свойств при их рациональном сочетании. В оперативно-тактическом отношении основной танк - это боевая машина, предназначенная для решения главных военных задач в различных видах боя, прежде всего в наступлении и обороне. Защищенность танков остается самой важной и трудноразрешимой проб- лемой. В современных боевых действиях потери неизбежны и необходимо, чтобы они не превышали пределы, за которыми успешные активные действия на передней линии огня стали бы уже невозможными. Эта проблема решается не только за счет повышения стойкости танка к поражающим воздействиям, но и благодаря использованию коллективных усилий войск, направленных на общую маскировку, активное противодействие разведке противника, а также
Предисловие 7 на эффективное огневое воздействие на его поражающие средства. Кроме то- го, важно создать необходимый перевес в силах. Основой повышения стойкости танка к различным видам воздействий ос- тается рациональное сочетание пассивной броневой конструкции, а также ди- намическая и активная защита. Главные узлы броневой конструкции, прежде всего в лобовых проекциях корпуса и башни, могут иметь комбинированную многослойную структуру с применением слоев из материалов относительно малой плотности (алюминиевые сплавы, стеклотекстолиты), высокой твердо- сти (высокопрочные стали, керамические материалы), а также высокой плот- ности и прочности (элементы, выполненные из обедненного урана 238U). В ре- зультате сочетания слоев с различными физико-механическими свойствами достигается высокая стойкость комбинированной многослойной брони к дей- ствию бронебойных подкалиберных снарядов и кумулятивных средств по сравнению со стойкостью эквивалентной по массе стальной брони. Использование динамической защиты, основанной на взрывном воздейст- вии со стороны специальных пластин броневой конструкции на внедряю- щуюся кумулятивную струю или кинетический снаряд, позволяет существен- но снижать пробивную способность кумулятивной струи. Кроме того, это да- ет возможность получать несколько меньшие, хотя достаточно ощутимые, результаты по защите от подкалиберных снарядов. Неуязвимость ряда танков обеспечивается путем применения активной за- щиты, действие которой основано на обнаружении подлетающих к танку пора- жающих средств (снарядов) с помощью радиолокационной системы и на их уничтожении (или на снижении их пробивной способности) на определенном расстоянии посредством контрвыстрелов из специальных мортир, гранатометов или других устройств. В дополнение к указанным способам защиты на танках в качестве стандартного элемента нашла применение система оптико-электрон- ного подавления противотанковой управляемой ракеты (ПТУР) противника, работающая в сочетании с системой постановки дымовых завес. Для снижения уровня тяжести повреждений, поражающих танк, конструкторы используют прогрессивные схемы и ряд мер по локализации заброневых разрушений, стре- мясь обеспечить повышение защищенности современных боевых машин путем применения новых технических решений. К ним относится, например, защита участков брони в соответствии с вероятностью попадания тех или иных пора- жающих средств: лобовой проекции - от снарядов танковых пушек, мощных ПТУР и от всех прочих кумулятивных средств; бортов - от легких ПТУР и от массивных ручных противотанковых гранатометов; крыш башен и корпуса - от легких кумулятивных элементов и ударных средств высокоточного оружия, а также от боеприпасов авиационных пушек калибра 30 мм. Кроме основных боевых танков существуют другие виды бронетанковой техники, например легкие танки, имеющие специальные назначения. Их можно использовать для разведки, охранения, участия в воздушных и морских де- сантах, рейдовых действиях и т. д. Необходимость в повышенной мобильно- сти войск, придании им аэромобильности вновь обусловила интерес к легким бронированным машинам в целом и к легким танкам в частности. Этот инте-
8 Предисловие pec особенно сильно проявился в середине 1970-х годов в связи с началом формирования в ряде стран, прежде всего в США, так называемых сил быст- рого развертывания (иногда их называют мобильными силами). В настоящее время новые достижения в области современных технологий обеспечивают появление реальной возможности значительного повышения боевых свойств легких танков. В первую очередь это относится к их вооруже- нию, которое уже сейчас может поражать основные танки противника. Такая универсальность вооружения достигается применением комплекса, состояще- го из модернизированной пушки среднего калибра и спаренного зенитного пулемета. Комплекс может быть дополнен управляемыми ракетами. Рассмат- ривается возможность установки на легких танках систем противодействия разведке и наведению оружия, средств активной защиты, а также способы повышения стойкости брони без увеличения ее массы и ряд других мер. В современном понимании танк с его огневой мощью, защищенностью и подвижностью - это не только единый основной боевой танк, но и в бли- жайшем будущем мобильный облегченный танк с высокими боевыми свой- ствами. Авторы этой книги не стремились рассматривать вопросы комплексной защиты всех видов современной бронетанковой техники и сосредоточили главное внимание на защищенности основных боевых танков, считая, что по защите других боевых машин в настоящее время можно подготовить со- ответствующие дополнения к этому изданию. Авторы выражают благодарность коллегам, чьи работы использовались при написании книги, а также Борису Федоровичу Махову, Татьяне Василь- евне Волковой, Ирине Борисовне Кочетковой, внесшим большой вклад в ор- ганизацию информативного поиска материалов для этой монографии.
СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ БКС - бронебойный кумулятивный снаряд БМП - боевая машина пехоты БПС - бронебойный подкалиберный снаряд БТВ - бронетанковое вооружение БТВТ - бронетанковая военная техника БФС - бронебойно-фугасный снаряд со сплющивающейся головной частью БЧ - боевая часть ВВ - взрывчатое вещество ВБТ - высокоточный боеприпас ВВС - военно-воздушные силы ВВТ - вооружение и военная техника ВТО - высокоточное оружие ВТБ - высокоточный боеприпас ГСМ - головка самонаведения ЗРК - зенитный ракетный комплекс ИК - инфракрасный КАЗ - комплекс активной защиты КДЗ - комплекс динамической защиты КОС - кумулятивно-осколочный снаряд КРО - канал раннего обнаружения КС - кумулятивный снаряд МПП - механизм передач и поворота МТО - моторно-трансмиссионное отделение НВ - неконтактный взрыватель ОБТ - основной боевой танк ОМП - оружие массового поражения ОПВТ - оборудование для подводного вождения танка ОФС - осколочно-фугасный снаряд ПВО - противовоздушная оборона ПГ - противотанковый гранатомет ПНВ - приборы ночного видения ППО - противопожарное оборудование ПРЗ - противорадиационная защита ПТМ - противотанковая мина ПТРК - противотанковый ракетный комплекс ПТС - противотанковое средство
10 Список основных сокращений ПТУР - противотанковая управляемая ракета ПТУРС - противотанковый управляемый ракетный снаряд РЛС - радиолокационная станция РПГ - ручной противотанковый гранатомет РСЗО - реактивная система залпового огня СУО - система управления огнем ТДА - термодымовая аппаратура ТПУ - танковое переговорное устройство ТТЗ - тактико-техническое задание ТТТ - тактико-техническое требование ТУР - танковая управляемая ракета УКВ - ультракоротковолновый радиодиапазон УДЗ - универсальная динамическая защита ФВУ - фильтровентиляционная установка ЭДЗ - элементы динамической защиты ЭМИ - электромагнитный импульс ЭПР - эффективная поверхность рассеяния
Глава 1 СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА, СРЕДСТВА ПОРАЖЕНИЯ, ПОКАЗАТЕЛИ ЗАЩИЩЕННОСТИ 1.1. Свойства защиты в современной концепции танков Рубеж XX-XXI вв. является переломным в развитии танков. Среди других проблем, возникающих при отработке современной концепции танка, сущест- венное значение имеет проблема обеспечения его защищенности. Это обу- словлено созданием новых высокоэффективных средств вооруженной борь- бы, совершенствованием и расширением арсенала противотанковых средств (ПТС), ставших массовым оружием, и, наконец, этот период характеризовался относительно большими потерями танков в ходе отдельных локальных войн и вооруженных конфликтов [1, 2, 37]. Однако в сухопутных формированиях сил общего назначения как в России, так и за рубежом, бронетанковое вооружение, и в первую очередь танки, по-прежнему составляет основу боевого потенциала. Главным достоинством современных танков, созданных в соответствии с существующей концепцией, которая на сегодняшний день остается неизмен- ной, является возможность достижения в ближайшем будущем оптимального сочетания огневой мощи, защищенности и подвижности, что дает дополни- тельный резерв для повышения боевой и военно-экономической эффектив- ности модернизируемых танков. При этом следует иметь в виду, что в любом случае повышение защищенности танков является наиболее важной, слож- ной и трудноразрешимой проблемой. Для того чтобы танки, идущие в насту- пление, могли осуществлять прорыв прочной обороны противника, а также проводить операции на большую глубину и при высоких темпах, необходи- мо, чтобы их потери на всех стадиях развертывания сил не превышали пре- дел, за которым уже невозможны успешные действия на передовой линии. К этому следует добавить, что до настоящего времени танки остаются самым эффективным средством борьбы против танков противника, но при условии, что потери собственных танков в так называемых дуэльных ситуациях (танк против танка) будут существенно меньше, чем потери танков противника. 1.2. Боевые и эксплуатационно-технические свойства танков Современные танки представляют собой сложные технические системы как по боевым и эксплуатационно-техническим свойствам, так и по сочета- нию конструктивных, схемных и технологических решений по машине в це- лом и по ее различным составным частям [ 1 -4, 8-10].
12 Гл. 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА К боевым свойствам танка относятся: • огневая (поражающая) мощь - свойство танка поражать огнем техни- ку и живую силу противника; • живучесть - свойство танка противостоять воздействию различных средств поражения противника и сохранять при этом боеспособность; • подвижность - комплексное свойство танка, характеризующее его возможность передвижения в заданных условиях. Огневая мощь танков обеспечивается комплексом вооружения, состоящим из системы оружия, включающей основное (пушка с артиллерийскими и управляемыми боеприпасами), вспомогательное (спаренный пулемет или ма- локалиберная автоматическая пушка) и дополнительное (зенитный пулемет, противотанковая управляемая ракета - ПТУР) вооружение, а также устройст- ва заряжания и боеприпасы. Кроме того, в комплекс входят система управле- ния огнем (приборы наблюдения и прицеливания, приборы стабилизации и наводки, подсистемы управления) и система обнаружения. Живучесть обеспечивается, во-первых, системами защиты от непосредст- венного воздействия обычных противотанковых средств и оружия массового поражения, включающими броневой корпус и башню с дополнительными противорадиационными (подбой и надбой) и противоосколочными элемента- ми, динамическую защиту, элементы локальной защиты (дополнительные броневые перегородки, отделяющие боеприпасы и топливо от обитаемых от- делений), противопожарное оборудование, амортизаторы приводов и узлов крепления внутреннего оборудования, фильтровентиляционную установку. Во-вторых, она достигается системами, предотвращающими воздействие бое- припасов, которые включают средства маскировки, активной защиты, а также оптико-электронного противодействия наведению и прицеливанию. Подвижность характеризуется быстроходностью, проходимостью и авто- номностью действий. Она обеспечивается силовой установкой (двигатель и его системы); трансмиссией; ходовой частью (гусеничный движитель, систе- ма подрессоривания); приборами для наблюдения за местностью; составными частями, используемыми для движения в сложных условиях (навигационный комплекс, оборудование для подводного вождения и др.). Эксплуатационно-техническими свойствами танка являются: • боеготовность - состояние танка с запасом ресурса и уровнем безот- казности, достаточным для выполнения боевой задачи; • надежность - свойство танка сохранять во времени в установленных пределах определенные значения всех параметров, характеризующих воз- можность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях, а также при техническом обслуживании, ремонте, хранении и транспортировке; • эргономичность - свойство танка использовать экипажем его боевых возможностей в максимальной степени. Свойства боевых бронированных машин и их комплексную защиту целе- сообразно рассматривать на примере основного боевого танка (ОБТ) как ос- новной современной системы оружия танковых и других бронетанковых формирований Сухопутных войск [1, 3, 4].
1.2. Боевые и эксплуатационно-технические свойства танков 13 Переход на ОБТ, продолжающийся не одно десятилетие, был вызван тем, что в образцах ОБТ был достигнут значительный прогресс как в развитии от- дельных боевых свойств, так и в повышении эффективности в целом. При рассмотрении боевых свойств танков, созданных до 1960 г. и не отно- сящихся к ОБТ, за эталонные танки нами были приняты лучшие средние (среднепушечные) танки 1950-1960-х годов. При этом имелось в виду, что впоследствии эти танки в целях достижения уровня боевых свойств ОБТ не- однократно подвергались модернизации. В работе [1] термин ОБТ определяется следующим образом: основной боевой танк - боевая бронированная самоходная машина, предназначенная для поражения огнем прямой наводкой с места и с ходу различных целей на поле боя в условиях организованного огневого противодействия противника, подвижное и защищенное огневое средство ближнего боя, реализующее прин- цип «вижу - стреляю», находясь под огнем практически всех средств, имею- щихся у противника, в том числе ведущих огонь прямой наводкой. Такие ма- шины являются основной системой оружия танковых и других бронетанковых формирований Сухопутных войск. В каждой стране их создают как единые по предназначению, сочетающие в себе лучшие качества прежних средних и тя- желых танков. В современном понимании танк - это основной боевой танк. Остальные боевые машины имеют более узкое целевое назначение, в их на- звания обычно входят пояснительные слова, например легкий танк. Для описания свойств танков, обеспечиваемых комплексной защитой, применяют различные термины. Например, живучесть танка - свойство танка сохранять и восстанавливать боеспособность в условиях воздействия против- ника [8]. Живучесть характеризуется защищенностью - свойством танка про- тивостоять поражающему воздействию противника и сохранять боеспособ- ность [1]. Она определяется размерами танка, конструкцией его броневой защиты, компоновкой, наличием защитных систем, снижающих вероятность попадания в танк снарядов противника, умением экипажа использовать за- щитные свойства местности и т. п. Кроме того, живучесть характеризуется свойством, отражающим приспособленность танка к ремонту после боевых повреждений. Это свойство называют восстанавливаемостью. Она зависит от его конструкции и от возможностей обеспечить ремонт. Термины «живучесть», «защищенность» и «восстанавливаемость» можно заменить термином «защита», который и будет использоваться в дальнейшем. Защиту условно принято подразделять на прямую и косвенную. Первый вид защиты связан с повышением защитных свойств танка и стойкости к воздей- ствию попавших в него боевых элементов (снарядов, осколков, боевых частей обычного оружия) и поражающих факторов ядерного, химического и другого оружия массового поражения (ОМП). Косвенная защита предназначена всеми конструктивными особенностями, тактическими приемами и способами, в том числе осуществляемыми экипажем для уменьшения воздействия на танк средств поражения и снижения вероятности попадания в него боевых элемен- тов различных типов. Второй вид защиты используют как для обычных средств, так и для ОМП.
14 Гл. 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА Относительно танков, имеющих сегодня наиболее высокий уровень защи- ты, следует отметить, что дальнейшее усовершенствование систем комплекс- ной защиты осложняется очень жесткими массогабаритными ограничениями. По-видимому, не существует какого-либо одного пути или способа, позво- ляющего получить желаемые результаты. В мировой практике для повыше- ния защиты танков используют различные направления. Из-за сложности проблемы защиты танка для ее решения необходим комплексный подход. Суть конкретного подхода состоит в глубокой проработке каждой системы защиты, возможностей при ее использовании и оценке ее эффективности, а суть комплексного подхода - в рациональном сочетании взаимодополняющих друг друга различных систем защиты в целях получения путем применения комплексных решений максимальной эффективности при допустимых массе и габаритах танка [1-11]. 1.3. Средства поражения танков Средства разведки и наведения оружия К средствам разведки и наведения оружия (РИНО) относятся приборы на- блюдения, прицеливания и наведения ПТС. В настоящее время находят при- менение оптические, тепловизионные и радиолокационные средства развед- ки. Они могут быть воздушного и наземного базирования. К оптическим средствам относятся бинокли, зрительные трубы, дально- меры, прицелы и приборы ночного видения (ПНВ) на усилителях яркости активного и пассивного типов. Оптические средства используют видимый диапазон длин волн - 0,36...0,76 мкм. В некоторых ПНВ применяют и ближ- ний инфракрасный (ПК) диапазон до 1,1 мкм. Оптические средства позво- ляют обнаруживать танк с наземных носителей на дальности до 3...4 км, а с воздушных носителей - на дальности до 15...20 км. Использование ПНВ да- ет возможность обнаруживать танк на дальности до 700... 1000 м. В настоя- щее время ПНВ на усилителях яркости заменяют тепловизионными прибо- рами (тепловизорами). Тепловизионная техника обладает большими преимуществами при об- наружении целей ночью, в тумане, пыли и за дымовыми завесами. Она ис- пользует диапазоны длин волн 3,5...5,0 и 8... 16 мкм и позволяет обнару- живать танки, которые имеют температуру поверхностей, отличающуюся от температуры фона в большую или меньшую сторону на 0,2 К и более. Даль- ность обнаружения танка с помощью тепловизоров в случаях с наземных носителей достигает 3...4 км, а с воздушных - 15 км. Кроме того, примене- ние тепловизоров позволяет отличать нагретые и ненагретые танки. Особое место среди средств разведки и наведения оружия занимают ра- диолокационные средства. В наземных радиолокаторах используется диапа- зон длин волн 0,8...3,7 см. Другие длины волн для обнаружения танков не применяются: более короткие - из-за резкого увеличения потерь сигнала ра- диолокации в атмосфере, а более длинные - в связи с резким увеличением
1.3. Средства поражения танков 15 габаритов антенных устройств. Дальность действия радиолокаторов по тан- кам с наземных носителей находится в пределах 3...50 км. Однако из-за сокращения расстояния их прямой видимости за складками местности, гори- зонтом, растительным покровом и другими помехами реально наземные ра- диолокаторы могут обнаруживать танки на расстоянии не более 4...5 км. В последние годы особую роль приобретают радиолокационные средства разведки, применяемые на авиационных носителях, в том числе беспилотных, и на спутниках. Для последних десятилетий XX в. характерны интенсивный рост могущества средств поражения и непрерывное развитие способов и средств их доставки к целям типа танка. На вооружение были поставлены бо- еприпасы, принципиально различающиеся по поражающему действию, даль- ности и точности доставки их к цели. Важной особенностью современных средств поражения является широкое использование самонаводящихся и самоприцеливающихся боеприпасов, точ- ность попадания которых зависит не только от наводчика, но и от демаски- рующих особенностей поражаемых целей. В результате научно-технической революции в области средств разведки стало возможно обнаруживать броне- танковую технику (БТВТ) на расстоянии до 300 км, а с авиационных носите- лей - и более 300 км, в любую погоду, в любое время суток и даже при ис- пользовании для защиты дымовых завес. В сочетании с современными техническими средствами разведки для по- ражения БТВТ предназначены следующие боеприпасы, в том числе и в высо- коточном исполнении: - артиллерийские снаряды с дальностью стрельбы по танкам до 25 км; - минометные боеприпасы с дальностью действия до 8,5 км; - боеприпасы ракетных систем залпового огня с дальностью действия до 50 км; - управляемые ракеты и ПТУР, запускаемые с воздушных носителей; - самонаводящиеся ПТУР класса «земля - земля»; - управляемые авиабомбы; - авиационные кассеты; - суббоеприпасы ракетных ударных комплексов. Обычные противотанковые средства Для современных армий характерна высокая степень насыщенности тра- диционными ПТС, предназначенными для поражения танков в зоне непосред- ственного огневого взаимодействия. Их постоянное усовершенствование осуществляется в направлении повышения эффективности действия, увели- чения дальности и возрастания точности стрельбы. Наряду с этим созданы и продолжают модернизироваться новые высокоэффективные системы воору- жения и ПТС, позволяющие наносить массированные удары по скоплениям БТВТ на марше, а также в местах сосредоточения, выжидания и развертыва- ния в боевые порядки. Рассмотрим средства поражения БТВТ на марше и в местах сосредоточе- ния. Концепция НАТО Assault Breaker (срыв атаки) предусматривала к началу
16 Гл. 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА 1990-х годов создание комплекса для разведки танковых группировок про- тивника и нанесения ударов на расстояние до 200 км от переднего края обо- роны с целью вывода из строя большого числа бронированных объектов либо ограничения их маневра. Комплекс включает в себя авиационные радиоэлектронные средства даль- ней разведки и наведения носителей ПТС, обеспечивающие доставку кассет- ной боеголовки в район сосредоточения БТВТ с высокой точностью. В боего- ловке размещено большое число противотанковых суббоеприпасов или мин, поражающих танки с направлений наименьшей защищенности (крыши кор- пуса и башни, днище корпуса). В состав комплекса входят: - самолет, оснащенный радиолокационной станцией (РЛС); - наземный мобильный центр управления; - оперативно-тактические ракеты с радиоуправляемым наведением (мо- дифицированные ракеты Т-22 «Ланс» для СВ и Т-16 «Пэтриот» для ВВС); - кассетные боеголовки ракет с суббоеприпасами, в том числе миниракета TGSM с точным наведением на цель с помощью инфракрасных и радиомет- рических головок самонаведения, а также суббоеприпасы «Скит» с датчиком цели ИК-диапазона. Остановимся более подробно на действии кассетных боеголовок комплекса. Вначале на высоте 2000...3000 м кассетная боевая часть (БЧ) ракеты-носителя раскрывается, полет ракеты TGSM стабилизируется с помощью парашюта, пос- ле этого выпускается хвостовое оперение, включается система наведения и происходит сброс парашюта. Цель поражается кумулятивной БЧ калибром 100 мм. Суббоеприпасы «Скит» размещают по четыре штуки в специальных кон- тейнерах, спускаемых на парашютах. На высоте около 30 м от поверхности земли суббоеприпасы разлетаются в горизонтальной плоскости и в результате действия центробежной силы начинают вращаться, что позволяет обеспечить сканирование датчика цели. При попадании цели в поле зрения датчика про- исходит подрыв БЧ с образованием ударного ядра, бронепробиваемость кото- рого достигает 100 мм гомогенной стальной брони при угле встречи 30° от нормали. На базе БЧ суббоеприпасов «Скит» разработаны мины дистанцион- ного действия с сейсмическими и акустическими датчиками цели. Преду- сматривается все большее использование авиационных кассетных боеприпа- сов и бомб. На вооружении армий НАТО находятся бомбовые кассеты BL-755 (Вели- кобритания), BLG-66 «Белуга» (Франция), Мк20 «Рокай» (США) и кассетный боеприпас MW-1 (ФРГ). Так, самолет «Торнадо» с боеприпасом MW-1, вы- полняя атаку на дозвуковой скорости при высоте полета менее 150 м, может разбросать около 4500 кумулятивных суббоеприпасов КВ-44 (калибр 44 мм, бронепробиваемость около 250 мм) на площади 300 х 400 м2. При этом он может поразить не менее четырех танков из каждых десяти. Ведутся работы по усовершенствованию авиационных кассетных боепри- пасов. Так, в ФРГ разработан боеприпас, оснащенный системой датчиков, по-
1.3. Средства поражения танков 17 зволяющих автономно, без участия пилота, распознавать и поражать образцы БТВТ в полосе шириной 15 м. Система датчиков включает в себя радиомет- рический датчик для идентификации образцов БТВТ, сканирующий лазер для поиска геометрического центра цели, а также ИК-датчик для определения наличия и положения теплового центра. При проходе самолета-носителя над целью (высота полета - 60 м) из него выстреливаются суббоеприпасы типа КВ-44 в направлении, обеспечивающем компенсацию скорости самолета и тем самым вертикальный угол подхода суббоеприпаса. В США разработан автономный сбрасываемый кассетный боеприпас. Дальность полета кассеты после сброса на высоте около 30 м для плани- рующего варианта достигает 10 км, а для варианта с твердотопливным двигате- лем - 25 км. Кассету запускают в направлении цели, она может совершать запрограммированный маневр для обеспечения оптимального порядка раз- броса как суббоеприпасов, так и противотанковых мин. Бортовой компьютер определяет траекторию боеприпаса с учетом положения самолета и данных о расположении цели. Повышение эффективности применения авиации в борьбе с танками достигнуто путем использования разработанной в США ракеты с дально- стью действия до 20 км. Ракета оснащена радиолокационной головкой са- монаведения, которая может функционировать как в активном, так и в пас- сивном режимах. Число ракет варьируется от 6 до 24 в зависимости от марки самолета-носителя. Возможен пуск не только одиночных ракет, но и стрельба залпами по групповым целям. В случае попадания в цель од- ной из ракет очередная ракета не наводится на нее, а производит поиск другой цели. Средства поражения БТВТ в районе выжидания и на рубеже развертывания в боевые порядки Реактивные системы залпового огня (РСЗО), предназначенные для нане- сения массированных ударов по скоплениям танков и дистанционного мини- рования на дальности до 30 км, характеризуются большой плотностью огня и мобильностью. Ракеты MLRS (США), «Ларс» (ФРГ), RAFALE (Франция) и FIROS 25 (Италия) имеют кассетные БЧ, в их состав включены кумулятивные противотанковые мины АТ-2, кумулятивно-осколочные поражающие элемен- ты М42, М77, а также суббоеприпасы точного наведения, разработанные в рам- ках концепции Assault Breaker. Так, кассетная БЧ каждой из 12 ракет MLRS в своем составе может иметь либо 644 элемента М42, либо 28 мин АТ-2. Полевая артиллерия для борьбы с танками использует управляемые снаря- ды и снаряды с кассетными БЧ. Активно-реактивный 155-мм снаряд Copper- head (М712) имеет лазерную систему самонаведения на конечном участке тра- ектории, он предназначен для поражения танков на дальности 4...20 км. Лазерную подсветку цели осуществляют с передового наблюдательного пункта. Снаряд можно выстреливать из полевых гаубиц FH-70 и SP-70 (Великобрита- ния, ФРГ, Италия), самоходных гаубиц М109А1, М109А2 (США) и др.
18 Гл. 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА Вероятность попадания в танк одним выстрелом приблизительно состав- ляет 0,7. Для достижения такой же эффективности необходимо израсходовать около 2500 обычных осколочно-фугасных снарядов. Разработан активно- реактивный снаряд калибром 203,2 мм Sadarm (ХМ836) с дальностью стрель- бы до 30 км, предназначенный для доставки трех суббоеприпасов с БЧ, назы- ваемой ударным ядром. Сброшенные в районе групповой цели суббоеприпа- сы, опускаясь на индивидуальных парашютах, сканируют местность по сходящейся спирали; при попадании бронированных объектов в поле зрения датчика цели происходит подрыв БЧ. Данные о расположении целей для реактивных систем залпового огня и полевой артиллерии поступают по системам авиационной разведки и из дру- гих источников. При выдвижении из районов сосредоточения на рубежи ог- невого взаимодействия с противником танки могут подвергаться обстрелу бронебойными снарядами авиационных пушек (например, типа GAU-8/A). Противотанковые средства рубежа непосредственного огневого соприкосновения с противником В эту группу ПТС входят тяжелые ПТУР с дальностью стрельбы до 6 км, бронебойные подкалиберные (БПС) и кумулятивные (КС) снаряды танковых пушек с эффективной дальностью стрельбы до 3 и 2 км соответственно, лег- кие ПТУР с дальностью стрельбы до 2 км, противотанковые гранатометы (ПГ) с дальностью стрельбы до 1 км, а также мины. На вооружении армий стран НАТО находятся ПТУР второго поколения с полуавтоматической системой управления, обеспечивающие вероятность по- падания в движущуюся цель 0,85...0,89. Наиболее известные из них имеют следующие характеристики (калибр/бронепробиваемость): тяжелые ПТУР, установленные на вертолетах огневой поддержки, боевых машинах пехоты (БМП) и бронетранспортерах (БТР), «Тоу» - 127/750, «Хот» - 136/750, «Хэллфайер» - 178/900... 178/1000, легкие (переносные) ПТУР «Дрэгон» - 102/430, «Милан» - 103/650. В конце 1980-х годов на вооружение поступили усовершенствованные об- разцы ПТУР с повышенной бронепробиваемостью «Тоу-2» и «Хот-2» (900...920 мм), «Милан-2» (до 730 мм); созданы также ПТУР третьего поколе- ния с автоматической системой наведения (головками самонаведения в полу- активном и пассивном режимах). Повышение бронепробиваемости достигает- ся за счет увеличения калибра и фокусного расстояния БЧ путем вынесения вперед головной части взрывателя, разработки БЧ тандемного типа, а также применения более бризантных взрывчатых веществ (ВВ). Созданы пикирующие и поражающие в горизонтальном направлении ПТУР с бронепробиваемостью до 500 мм. Усилия разработчиков были на- правлены на разработку головок самонаведения с мозаичным приемником ИК-излучения в фокальной плоскости и командных систем по лучу лазера. Эффективными также оказались ПТУР с телевизионной системой наведения и волоконно-оптической линией связи (низкая стоимость, высокая помехоза-
1.3. Средства поражения танков 19 щищенность). Для увеличения вероятности попадания в маневрирующие цели созданы ракеты, выдерживающие поперечные нагрузки. Бронебойные подкалиберные и кумулятивно-осколочные снаряды (КОС) предназначены для 105-мм нарезных пушек (танков Ml, М60А1, «Леопард-1», АМХ-30) и 120-мм гладкоствольных пушек (танков «Леопард-2», М1А1). К 1980 г. бронепробиваемость снарядов при стрельбе на дальность 2 км для 105-мм БПС составила 160... 180 мм под углом 60° от нормали, для 120-мм БПС - 270...280 мм под углом 60° от нормали (270...280 мм/60°), а для 120-мм КОС - 440 мм по нормали. Поэтапное увеличение бронепробиваемости БПС к концу 1980-х годов достигло 300...360 мм/б0°, а при модернизации в 1990-х годах 120-мм пуш- ки- 350...390 мм/б0°. Повышение бронепробиваемости было обеспечено в результате изготовления активной части снарядов из тяжелых сплавов на ос- нове вольфрама и обедненного урана за счет увеличения начальной скорости и хорошей баллистики. К концу 1980-х годов бронепробиваемость 120-мм КС достигла 500 мм, а в 1990-х годах - 600 мм. Создана танковая управляемая ракета (ТУР) с дальностью стрельбы 4...5 км и бронепробиваемостью до 1000 мм по нормали. Противотанковые гранатометы являются массовым пехотным противо- танковым оружием с кумулятивной боевой частью. Бронепробивная способ- ность гранатометов М72А2 (США), «Лянце» (ФРГ), LRAC-F1 (Франция), «Карл Густав» (Швеция) и других калибра 60...80 мм составляет 300...400 мм по нормали, они оснащены довольно простыми прицельными устройствами, дальность их эффективной стрельбы, как правило, не превышает 300 мм. В 1985 - 1990-е годы на вооружение поступили новые, более эффективные образцы. Бронепробивная способность гранатомета «Панцерфауст-3» (ФРГ), модернизированного гранатомета «Карл Густав» (Швеция), гранатометов «Дард-120», «Юпитер» (ACL-300) и «Апилас» (Франция) калибра 110... 135 мм достигает 700...800 мм. Использование кроме лазерного дальномера оптиче- ских и оптико-электронных прицелов позволяет повысить дальность эффек- тивной стрельбы до 500...700 м. Большое внимание в странах НАТО уделяется разработке и развитию средств дистанционного минирования с помощью артиллерийских, ракетных и авиационных систем. В таких системах применяют противоднищевые кумуля- тивные мины и мины с ВВ массой 0,5...1,0 кт, работающие по принципу удар- ного ядра; эти мины срабатывают от неконтактных взрывателей в любом месте днища и пробивают до 100 мм монолитной брони. Кроме того, в таких систе- мах используют противогусеничные фугасные мины с ВВ массой до 2 кг. При взрыве мощных фугасных мин под гусеницей танка происходит раз- рушение ходовой части, деформация днища (упругий и остаточный прогиб), а также возникают ударные перегрузки, воздействующие на экипаж и внут- реннее оборудование. Значительные упругие прогибы (40...90 мм) приводят к уменьшению зазоров между днищем и внутренним оборудованием вплоть до их соударения. Последствия минного подрыва под передними катками особенно тяжелыми являются для водителя. Так, при действии ударных
20 Гл. 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА волн взрыва может произойти разрушение крепления крышки аварийного люка, в результате чего она может сорваться внутрь корпуса и нанести травму водителю. Подрыв на мощных фугасных и кумулятивных минах мо- жет привести к пролому днища танка и потере боеспособности экипажа. При подрыве на противогусеничных минах дистанционной установки (на- пример, на стержневых) корпус и внутреннее оборудование танка повреж- дений не получают. Обобщенные данные о бронепробивной способности различных противо- танковых боеприпасов приведены в табл. 1.1. Таблица 1.1. Значения бронепробивной способности противотанковых боеприпасов Тип боеприпаса Бронепробивная способность, мм 1984 г. 1985-1986 гг. 1987-1990 гг. 1990-2000 гг. БПС танковых пушек (под углом 60°, дальность 2 км) 190...210 270...280 300... 330 350...390 Кумулятивные ПТУР второ- го поколения (по нормали) 440 500 500 До 600 (1000) Тяжелые ПТУР, авиацион- ные ракеты (по нормали) 750 900 920; 500 при поражении сверху 1000; 500 при пораже- нии сверху Легкие ПТУР (по нормали) 650 730 730 1000; 500 при пораже- нии сверху Противотанковые гранаты (по нормали) 400 500 700 750...800 Кумулятивные суббоепри- пасы кассетных боевых частей (по нормали) 200...250 200...250 250...300 200...300 Противоднищевые мины (по нормали) До 160 До 160 До 160 До 160 БЧ, работающие по принци- пу ударного ядра (суббое- припасы кассетных БЧ и противотанковые мины (под углом 30°) 50 75 100 Бронебойные снаряды авиа- ционных пушек (по нормали на дальности 1 км) 50...60 80 80 80
1.3. Средства поражения танков 21 Условия применения ПТС на различных рубежах определяют эффектив- ность воздействия боеприпасов. Суббоеприпасы и мины авиации, тактиче- ских ракет, РСЗО, полевой артиллерии предназначены для поражения наи- менее защищенных участков танков (крыши корпуса и башни, днища, бортов и кормы). При случайном направлении атаки относительно оси танка (курсовой угол ±180°) углы подхода боеприпасов, оснащенных головками самонаведения или датчиками цели, составляют ±30° от вертикали. Углы подхода к цели авиационных кассетных элементов и противотанковых авиа- бомб, находящиеся в пределах 10...70° от вертикали, зависят от высоты бом- бометания, а курсовой угол - от направления полета носителя и ориентации танка. Тяжелые ПТУР, танковые пушки и противотанковые гранатометы производят обстрел вертикальной проекции танков в диапазоне курсовых углов ±40°, БПС, КС и легкие ПТУР - ±60°, а противотанковые гранатометы - ±120°. Вероятность обстрела танков за пределами указанных диапазонов сравнительно мала. Противотанковые управляемые ракеты, пикирующие и поражающие в горизонтальном направлении при наклонном расположении БЧ, предназначены для поражения танка, в первую очередь его горизон- тальной проекции под углом до 50° от вертикали. В случае выполнения программ НАТО в 1985-1990 гг. планировалось увеличить снарядную нагрузку на один танк или БМП передового эшелона наступающих войск на 10... 15 %, а в 1990-2000 гг. - на 30 %. При этом должно происходить увеличение потока воздействий на сравнительно слабо- защищенные верхние части корпуса и башни, а также на днище танка. Соот- ношение различных типов противотанковых боеприпасов в потоке воздейст- вий изменилось следующим образом: доля суббоеприпасов кассетных БЧ, противотанковых авиационных бомб и мин возросла от 12 % в 1985 г. до 30 % в 1990-е годы, а тяжелых ПТУР, БПС и КС - уменьшилась от 34...36 % в 1985 г. до 25 % в 1990-е годы. Действие всех существующих и разрабатываемых ПТС сопряжено с про- битием броневой защиты танков, поражением экипажа и внутреннего обору- дования. Мощь заброневого поражающего воздействия определяется пото- ком осколков снаряда и брони, а также остатками кумулятивной струи или поражающего элемента БЧ типа «ударное ядро». Такое воздействие может привести к гибели членов экипажа, выходу из строя наименее защищенных агрегатов, возгоранию топлива и взрыву боеприпасов. Действие избыточного давления ударной волны, импульсных акустических шумов, динамических нагрузок на детали бронеконструкции, тепловое воздействие и других фак- торов в той или иной мере может увеличивать степень тяжести полученных повреждений. Вследствие воздействия внешнего теплового потока на ствол пушки и входные окна приборов наблюдения и прицеливания, а также фу- гасного действия боеприпасов на ходовую часть и наружное оборудование танка он вообще может потерять боеспособность. Несмотря на то что вопрос состояния и развития ПТС прямого дейст- вия главным образом рассмотрен применительно к обычному оружию, к ПТС прямого действия принято относить и следующие виды ОМП: ядерное,
Т1 Гл. 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА химическое, биологическое и зажигательное. В связи с тем, что проблема за- щиты БТВТ от поражающего воздействия ОМП достаточно полно освещена в научной и технической литературе, решение этого вопроса в основном сводится к изучению состояния и развития противорадиационной защиты танка и его экипажа. Вопрос защиты танка от поражающего воздействия зажигательного оружия здесь рассмотрен совместно с общей проблемой защиты танка от всех видов и причин пожара. Сильное психологическое воздействие на противника оказывает такой вид оружия, как зажигательное. Оно обладает возможностью поражения живой силы и техники и имеет широкую сырьевую базу. В последние годы в странах НАТО значительно расширен ассортимент рецептур зажигательных веществ, упрощена технология производства огневых смесей и оснащения ими оболо- чек боеприпасов. На вооружение приняты новые образцы и усовершенство- ваны существующие средства. При разработке новых зажигательных веществ основные усилия были на- правлены на создание рецептур огневых смесей типа «Напалм» и «Суперна- палм», превосходящих по некоторым физико-химическим и эксплуатационным показателям имеющиеся смеси, например с повышенными термостабильно- стью, вязкостью, температурой горения (до 1900 °C) и уменьшенным време- нем сгорания (до 20 с). Одновременно продолжаются работы по выбору более эффективных загустителей для приготовления огневых смесей, а также новых зажигательных веществ с использованием компонентов жидких реактивных топлив и самовоспламеняющихся химических веществ, обладающих высокой удельной теплотой сгорания. Существуют следующие виды зажигательного оружия: -авиационные боеприпасы (зажигательные бомбы бакового типа и бое- припасы кассетного типа); - зажигательные средства наземных войск (ранцевые и механизированные огнеметы, боеприпасы реактивной и ствольной артиллерии, а также специ- альные приборы и устройства). Авиационные боеприпасы занимают ведущее место в арсенале зажига- тельного оружия, они весьма эффективны при массированном применении. Зажигательные бомбы и кассеты армии США в зависимости от калибра, вида снаряжаемого вещества, целевого назначения и принципа поражающего дей- ствия подразделяют на две группы: собственно зажигательные бомбы (масса 1,8...45 кг) и напалмовые (огневые) бомбы (масса 110...450 кг). Имеющиеся на вооружении армий стран НАТО самолеты А-26, А-37, F-4 и В-52 могут доставлять 8, 2, 11 и 66 штук 750-фунтовых кассетных или напалмовых бомб соответственно. При этом самолет F-4 создает очаг поражения 30 х 500 м (1,5 га), а В-52 - 30 х 3000 м (9 га) со средней поверхностной плотностью за- жигательных веществ 0,15...0,25 кг/м2. В отдельных местах плотность огне- вой смеси может в несколько раз превосходить среднюю. Кассетное зажигательное оружие - наиболее эффективное средство пора- жения войск на поверхности большой площади (12... 15 га), содержащей лег- ковоспламеняющиеся вещества. В последнее время наряду с усовершенство-
1.4. Танковое вооружение как средство поражения танков противника 23 ванием ранцевых и механизированных огнеметов большое внимание уделяется созданию различных систем залпового огня, оснащенных зажигательными снарядами: залп установки типа «Ларс» на дальности 15 км поражает поверх- ность площадью до 12 га. При выработке принципов комплексной защиты танков зажигательное оружие обычно выделяют из класса ОМП и рассматри- вают отдельно. 1.4. Танковое вооружение как средство поражения танков противника К концу XX в. ОБТ преимущественно рассматривался как оружие ближ- него контактного боя, действующего по принципу «вижу - стреляю». Извест- ны две концепции ОБТ как системы оружия ближнего боя. Согласно одной из них основной задачей танка является борьба с танками противника, представ- ляющими опасность (по принципу «бей равного»), а оборона от наземных и воздушных танкоопасных средств должна осуществляться танковым «шлей- фом», т. е. сопровождающими его БМП и самоходными зенитными установ- ками. Следует отметить, что концепция, базирующаяся на представлении о том, что главную угрозу для танков создает танк противника, в ходе военных действий не подтверждается. Так, во время четвертой арабо-израильской вой- ны 1973 г. потери танков распределялись следующим образом: от противо- танковых ракетных комплексов - 50 %, от авиации, ручных противотанковых гранатометов и противотанковых мин - 28 %, а от огня танков противника - только 22 % [2, 14, 15]. Другая концепция, напротив, основана на рассмотрении танка как авто- номной системы оружия для решения боевых задач ближнего боя, в том числе и задачи самообороны. Существует также концепция танка как огневого средства, которое может вести и ближний, и дальний огневой бой. Главным образом эта концепция объ- ясняется стремлением использовать огромную огневую мощь танков в обще- войсковых интересах (в состав танковой дивизии США входят 250 танков и только 36 орудий калибром 155 мм) и резким возрастанием доли участия воо- руженных сил в подавлении конфликтов в горячих точках, в которых вероят- ность обычных столкновений массовых танковых соединений невелика. При- дание танковому оружию такого свойства, как дальнобойность, позволит существенно расширить возможности использования танка, сочетая преимуще- ства как танка, так и самоходного орудия. Это может иметь важное значение при подавлении танков и опасных целей противника в глубине обороны, т. е. при реализации концепции борьбы со вторым эшелоном (обеспечения пре- имущества соединения до вступления в контактный бой). Такие возможности появились в последние годы в связи с разработкой высокоточного оружия (ВТО), кассетных снарядов свободного рассеяния и полевых информацион- ных систем. По оценкам специалистов, троекратный залп бригады танков по такой же колонне ОБТ на дальности 15 км 140-мм кассетными снарядами свободного рассеяния может вывести из строя до 20 % танков противника,
24 Гл. 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА самоприцеливающимися снарядами типа Sadarm - до 30 %, а самонаводя- щимися снарядами тип Ephram - до 40 %. Современный ОБТ с места и при движении в условиях хорошей и плохой видимости (ночь, туман, дождь, пыль и т. п.) в пределах необходимой дально- сти стрельбы прямой наводкой с вероятностью около 0,9 за считанные секун- ды должен обнаружить те или иные цели, в том числе ПТС противника. В ус- ловиях хорошей видимости это должно достигаться на дальности до 4...5 км, а в условиях плохой видимости - на дальности до 2,5...3,0 км. Обеспечение та- ких возможностей позволит использовать танк в любое время суток и в лю- бую погоду. Этого можно достичь с помощью интегрированных систем на- блюдения и автоматизированного поиска с применением широкого диапазона электромагнитных волн. При этом используют оптические устройства, тепло- визоры, низкоуровневые телевизоры, радиолокаторы миллиметрового диапа- зона, бортовые компьютеры. В данном случае синтезированное изображение целей выводится на единый дисплей. Командир танка получает дублирован- ную равноценную систему управления огнем. Вооружение танка может иметь комбинированный тип - пушечно-ра- кетное вооружение с запуском управляемых снарядов через ствол. Сохраняя все преимущества пушечного вооружения, которое на дальности до 2,5...3,0 км не имеет конкурентов, пушечно-ракетное вооружение позволяет поражать бронированные цели на большой дальности - до 5 км. В настоящее время калибр пушки составляет 120... 125 мм. Возможно увеличение калибра до 140... 150 мм, что при относительно небольшом уве- личении массы и длины ствола даст существенный прирост дульной энергии (до 20...25 МДж). Это достигается улучшением внутренней баллистики (давление 0,64...0,74 ГПа) с одновременным упрочнением материала ствола без нарезов. Основным бронепоражающим средством является бронебойный подкали- берный снаряд; эффективность его действия повышается не только за счет увеличения дульной энергии, но и в результате изготовления его активной части из обедненного урана (238U) с дальнейшим возрастанием соотношения длины к диаметру. Использование сверхвысокой плотности урана (19,5 г/см3) дает возможность в полной мере реализовать принцип действия подкалибер- ного (кинетического) снаряда - несмотря на достаточно значительную массу создать снаряд малого диаметра и не слишком большой длины. Конструкция снарядов с кумулятивной боевой частью очевидно будет тандемной, что по- зволит преодолевать динамическую защиту. Поскольку танк - многоцелевое оружие, бронепоражающие снаряды долж- ны составлять не более половины его боекомплекта. Во вторую половину должны входить универсальные снаряды, которые, отличаясь достаточной спо- собностью поражения бронированных целей, могут эффективно уничтожить живую силу и небронированные объекты. При использовании таких снарядов должна быть обеспечена возможность их подрыва на траектории с направлен- ным вперед потоком осколков. Достигнутая пробивная способность подкали- берных и кумулятивных снарядов достигает 1200... 1300 мм стальной брони.
1.5. Высокоточное оружие и борьба с ним 25 Автомат заряжания стал обычной принадлежностью комплекса вооруже- ния современного танка. При этом существенно повысились характеристики системы управления огнем, которая позволяет достичь высокой точности стрельбы с места и с ходу и является сопряженной с системой наблюдения и поиска цели с образованием интегрированной схемы. Кроме того, стало воз- можным введение системы, обеспечивающей автоматическое точное наведе- ние на выбранную цель и сопровождение при ее движении и маневрах танка, а также рациональный принцип передачи целей от командира к наводчику. Существенно повысилась эффективность работы стабилизатора вооружения, при этом точность стрельбы с ходу составила не менее 85 % от точности стрельбы с места. Создание танкового управляемого оружия, особенно после перехода на полуавтоматическую систему управления по лазерному лучу, дало танкам существенную дополнительную возможность поражать бронированные цели на дальности до 5 км. Подобное оружие развивается в направлении повыше- ния быстродействия (скорость полета - до 1000 м/с), дальнейшего усовер- шенствования системы управления по лазерному лучу и создания головок са- монаведения, ориентирующихся не на образ целей, а на общий контраст. Это позволит не реагировать на различные ловушки, реализовывать принцип «выстрелил - забыл», а также ликвидировать различие в точности стрельбы с места и с ходу. Воздушные цели должны поражаться тесно взаимодействующими с тан- ками боевыми машинами противовоздушной обороны (ПВО) и дополняю- щими их в этом отношении БМП. На танке невозможно разместить эффек- тивные средства обнаружения и поражения воздушных целей. В связи с этим на танках применяется лишь легкое зенитное вооружение (12,7-мм пулемет или 20-мм автоматическая пушка), которое может воспринимать внешнее целеуказание. Для стрельбы по вертолетам используют управляемое оружие танков. 1.5. Высокоточное оружие и борьба с ним В последние годы XX столетия в литературе и среди специалистов как в России, так и за рубежом бытует мнение, что альтернативой ядерному ору- жию может быть ВТО. Достаточно обстоятельно данный вопрос рассмотрен в работе [16], в которой крупный военный специалист генерал А.Н. Захаров, бывший председатель НТК ГРАУ, утверждает, что поразить объект против- ника или группу объектов можно, используя либо ядерный боеприпас, либо один или несколько боеприпасов точного наведения. Сегодня уже имеется достаточный научный и технический задел, разрабо- тан и принят на вооружение ряд высокоточных боеприпасов (ВТБ), созданы реальные предпосылки для решения поставленной задачи по замене тактиче- ского ядерного оружия высокоточным. Термин «высокоточное оружие» является достаточно абстрактным и без формулировки общепринятых понятий не отражает существо вопроса. Эво-
26 Гл. 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА люция развития любого вида вооружения обусловлена стремлением к повы- шению точности попадания в цель (точности стрельбы), будь то стрелковое, артиллерийское, противотанковое, ракетное, противовоздушное, авиационное или другое оружие. Термин «высокоточное оружие» необходимо рассматри- вать с двух точек зрения. В узком смысле - это боеприпас (артиллерийский снаряд, боевая часть реактивного снаряда, кассетный элемент головной части ракетной системы залпового огня, ракеты, авиационной бомбы, крылатой ра- кеты и т. п.), предназначенный для поражения наземных (надводных) целей по принципу «выстрелил - поразил - забыл». В своем составе он имеет ин- формационную систему и систему управления, обеспечивающие его наве- дение на цель. Однако понятие «высокоточное оружие» значительно шире понятия «вы- сокоточный боеприпас». Чтобы эффективно использовать ВТБ в боевых опе- рациях, должно быть обеспечено привлечение штатных боевых средств для: - получения информации о целях; - управления оружием, позволяющим оперативно передавать информа- цию, обрабатывать ее, принимать решение о поражении цели и передавать необходимые исходные данные для стрельбы; - стрельбы ВТБ. Таким образом, ВТО в широком смысле - это система боевых и техниче- ских средств, включающих средства разведки и управления, а также боевые средства и ВТБ, которые дают возможность оперативно получать объектив- ную информацию о целях, передавать необходимые данные на командные пункты, распределять цели по имеющимся в наличии боевым средствам и точно поражать их в минимально короткие сроки. Поскольку только внедрение в существующую систему ВТБ может сде- лать всю систему высокоточной, основные усилия ученых и конструкторов должны быть сосредоточены на разработке ВТБ для того или иного оружия. Развитие системы оружия (артиллерийской, ракетной, авиационной и т. п.) происходит перманентно с усовершенствованием всех ее составляющих (раз- ведки, управления, средств поражения), при этом учитывается возможность использования ВТБ. Таким образом, разрабатывать специализированные сис- темы ВТО, включающие в свой состав все составляющие - от разведки до средств поражения - не имеет смысла. Системы вооружения должны созда- ваться по утвержденным программам, однако разработка каждого элемента системы должна быть подчинена единой идеологии создания ВТО. В действительности же даже с учетом сказанного проблема ВТО, заклю- чающаяся в том, чтобы на поле боя заменить тактическое ядерное оружие оружием, позволяющим решать все боевые задачи с помощью только обыч- ного (не ядерного) снаряжения, остается. Причисление же систем ПТО, ПВО, ПРО и других к ВТО затеняет эту проблему, не давая возможности сосредо- точить усилия, в том числе финансовые, на решении новых научных и техни- ческих вопросов создания ВТО. Главную научно-техническую задачу боевого применения ВТБ можно сформулировать следующим образом: ВТБ должен обнаружить на случайной
1.5. Высокоточное оружие и борьба с ним 27 точке, находящейся на земной или водной поверхности, случайно расположен- ную цель и обеспечить точное на нее наведение и поражение. Для выполнения этой задачи боеприпас должен иметь систему, обеспечивающую поиск цели на фоне земной поверхности, и систему управления для наведения на цель. Эту функцию выполняет головка самонаведения (ГСН). Целями являются танки, БМП, артиллерийские орудия, ракетная система залпового огня, ракетные ком- плексы, средства ПВО, командные пункты, средства разведки, средства связи и т. д. С помощью ГСН их отличают по различным признакам - тепловому и ра- диометрическому излучению, радиолокационному отражению и др. В ходе рассмотрения вопросов борьбы с ВТО используют классификацию по типу системы наведения, причем в первую очередь для поражения мало- размерных военных объектов на поле боя и на тактической и оперативной глубине [17]. При этом выделяют три группы ВТБ. К первой относятся те ВТБ, которые оснащены оптико-электронными системами наведения, даль- ность их действия составляет не более 10... 12 км. Это самые массовые типы ВТБ, они предназначены для поражения объекта на поле боя, в местах со- средоточения или на марше. Наведение осуществляется с помощью головок самонаведения или датчиков. Такие ВТБ запускают с воздушных носителей (в том числе с баллистических ракет) или с наземных. К ним относятся раз- личные типы противотанковых ракет, управляемые элементы кассетных бое- вых частей ракет и другие, а также можно отнести управляемые авиационные ракеты и бомбы типа Maverick, Uellay, противотанковые ракеты типов Hellfire, «Вихрь», управляемые артиллерийские снаряды типов Copperhead, «Красно- поль», а также боевые элементы кассетных боеголовок типа TGSM и SKEET. Во вторую группу ВТБ входят средства поражения целей, работающие в первую очередь на тактической и оперативной глубине. К таким ВТБ прежде всего относятся радиоуправляемые и противорадиолокационные ракеты типа «Харм», «Аларм», «Такфайер» и «Джисай». Большая часть ракет оборудована пассивной радиолокационной ГСН (могут оснащаться комбинированными пассивными теплорадиолокационными ГСН), эти ракеты предназначены для борьбы с зенитными ракетными комплексами (ЗРК). Третью группу ВТБ составляют многоцелевые средства поражения с ком- бинированной системой наведения: тактические, оперативно-тактические и крылатые ракеты. Меры и средства защиты объектов от действия ВТБ могут быть активны- ми и пассивными. К активным относятся ЗРК. Многие типы современных ЗРК могут поражать воздушные носители ВТБ до рубежа их запуска, в том числе баллистические и другие ракеты - до момента раскрытия кассетной боевой части, а также большую часть самих ВТБ. Поражение боевых элементов по- сле наступления этого момента - задача более сложная и, по всей вероятно- сти, может быть решена далеко не полностью. Высокоточные боеприпасы запускают не только с воздушных, но и с наземных носителей: артиллерий- скими системами, боевыми машинами ракетных систем залпового огня и ПТУР и т. д. Поражение таких носителей должно производиться обычными огневыми системами, но включенными в контур собственного ВТБ, т. е. со-
28 Гл. 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА пряженными со средствами разведки и управления, функционирующими в реальном масштабе времени. Поскольку ВТБ имеют оптико-электронную и радиоэлектронную системы разведки и наведения, уничтожить их могут сис- темы радиоэлектронного и оптико-электронного противодействия. Пассивная защита от ВТБ возможна за счет использования высокой мо- бильности объектов сухопутных войск, применения мер по снижению замет- ности, а также с помощью комплексов индивидуальной и групповой защиты. Необходимо отметить, что проблемы усовершенствования различных типов ВТБ и разработки методов борьбы с ними являются предметом научного и экспериментального моделирования и создания эффективных огневых и за- щитных комплексов, позволяющих решать все указанные боевые задачи. Значения параметров зарубежных высокоточных противотанковых боепри- пасов приведены в табл. 1.2. Таблица 1.2. Зарубежные высокоточные противотанковые боеприпасы Индекс боеприпаса, страна-разработчик Калибр, мм Дальность стрельбы по танку, км Тип системы наведения I. Самонаводящиеся снаряды, моноблоки М712 Copperhead-2, США 155 20 Лаз. + ИК ADC, Франция 155 25 РЛ Boss, Швеция 155 24 РЛ II. Кассетные снаряды с самоприцеливающимися боевыми элементами ХМ-836 Sadarm, США 203,2 30 ИК + РЛ Habicht, ФРГ 203,2 22 ИК + РЛ Double, Япония 203,2 30 ИК + РЛ М-898 Sadarm, США 155 22 ИК + РЛ ХМ 898 Skeet, США 155 22 ИК + РЛ ACED, Франция 155 24 ИК BONUS, Швеция, Франция 155 25 РЛ Clasp, Израиль 155 24 РЛ + ИК SMArt, ФРГ 155 24 РЛ + ИК III. Кассетные снаряды с самонаводящимися боевыми элементами Ephram, ФРГ 155 22 РЛ + ИК Art-Strix, Швеция 155 26 РЛ + ИК IV. Минометные противотанковые самонаводящиеся боеприпасы Merlin, ФРГ 81 4 РЛ Strix, Швеция 120 8,5 РЛ Griffin, Великобритания, Франция, 120 8 ИК Италия Bussard, ФРГ 120 6 РЛ
1.6. Конструктивно-техническое обеспечение комплексной защиты танка 29 Окончание табл. 1.2 Индекс боеприпаса, страна-разработчик Калибр, мм Дальность стрельбы по танку, км Тип системы наведения V. Управляемые ракеты и ПТУР класса «воздух - земля» Maverick AGM-65 А, США — 20 ТВ Maverick AGM-65 В, США — 20 ТВ Maverick AGM-65 С, США — 21 Лаз. Maverick AGM-65 D, США — 14 ИК Maverick AGM-65 H, США — 10 РЛ Hellfire AGM-114 (ПТУР), США — 15 Лаз. Hellfire AGM-71A (ПТУР), США - 10 ИК + РЛ VI. ПТУР класса «земля - - земля» PARS-3LR, США — 2,5 ИК AAWS-M, США — 3 ИК Javelin, США - 2,5 ИК VII. Управляемые авиабомбы GBU-15, США — — Лаз. + ИК GBU-87/D, США — — ИК AGM-130A, США - - ИК Примечание. Лаз. - лазерная; ИК - инфракрасная; РЛ - радиолокационная; ТВ - теле- визионная. 1.6. Конструктивно-техническое обеспечение комплексной защиты танка На всех этапах развития ОБТ конструктивно-техническое обеспечение комплексной защиты предназначено поддерживать необходимый уровень жи- вучести танка в условиях постоянного увеличения огневой мощи танкового и противотанкового оружия, реально существующей возможности применения против танков ВТО и полностью не исключаемой вероятности применения ОМП. Одним из главных факторов достижения необходимой эффективности танка и его защищенности является конструктивно-техническая обеспечен- ность его боевых свойств в результате усовершенствования компоновки и применяемых в нем систем и устройств. При этом считают, что существенно- го улучшения можно достичь путем: - размещения экипажа из трех человек в носовой или средней части кор- пуса в обитаемом отделении (капсуле); - применения автоматики, электроники и дистанционного управления; - обеспечения эргономики и экологии для работы экипажа внутри и вне танка; - расположения низкого двигателя и компактной трансмиссии в носовой части корпуса перед обитаемым отделением - внутренним пространством в
30 Гл. 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА танке, предназначенным для размещения кроме приборного оборудования и всех членов экипажа на своих рабочих местах; - уменьшения силуэта и массы башни и др. Компоновка танка Обеспечение и выбор материалов комплексной и броневой защиты осуще- ствляют практически одновременно с конструированием корпуса, башни и узлов танка [2, 8]. Конфигурацию и внутренние объемы определяют с учетом компоновки танка - взаимного размещения в корпусе и башне рабочих мест экипажа, вооружения, боекомплекта, а также основных механизмов и систем. Число и взаимное расположение отделений устанавливают в зависимости от общей компоновки. Одним из первых определяется размещение обитаемого отделения. Внутреннее пространство танка принято подразделять на три отделения. 1. Боевое отделение - часть внутреннего пространства в корпусе и башне, в котором находятся основное вооружение, обслуживающие его системы и члены экипажа (командир танка, наводчик и заряжающий). Обычно боевое отделение расположено в средней части машины. 2. Отделение управления - внутреннее пространство в танке, предназна- ченное для размещения механика-водителя. Кроме того, в нем находятся ор- ганы управления и другие элементы конструкций, обеспечивающие управле- ние движением танка. Такое отделение, как правило, расположено в носовой части корпуса. 3. Моторно-трансмиссионное отделение - часть пространства в корпусе танка (обычно изолированное от экипажа), в котором установлены двигатель, трансмиссия и системы, обеспечивающие их работу. Кл ассическая компоновка танка (рис. 1.1) - это ставшее традиционным размещение основного вооружения во вращающейся башне, отделение уп- Рис. 1.1. Классическая компоновка танка
Рис. 1.2. Компоновка перспективного танка
32 Гл. 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА равления - в носовой части, а моторно-трансмиссионное отделение - в кор- мовой части корпуса. Экипаж расположен раздельно: механик-водитель - в корпусе, в отделении управления, а остальные - в башне и подбашенном про- странстве корпуса. Такая компоновка обладает рядом достоинств, что обусло- вило ее широкое распространение в мировом танкостроении. Компоновку по классической схеме применяют в большинстве основных боевых танков. Компоновка в некоторых перспективных танках существенно отличается от классической по расположению экипажа, основного оружия, двигателя и трансмиссии (рис. 1.2). Схемы компоновки различают следующим образом: по расположению экипажа: - водитель находится в носовой части, а остальные члены экипажа (два или три) - в боевом отделении (в средней части корпуса и башне); ее приме- няют в основных современных танках; - все члены экипажа (три), включая водителя, находятся в башне боево- го отделения (опытные образцы); - все члены экипажа размещены в корпусе (опытные образцы); сущест- вуют два варианта: во-первых, все члены экипажа (три) находятся в носовой части корпуса, управление вооружением дистанционное; во-вторых, в носо- вой части расположен водитель (возможно с наводчиком), а остальные члены экипажа - во вращающемся боевом отделении в пределах высоты корпуса; при этом башня либо отсутствует (ракетное вооружение), либо применяется так называемая полубашня; по расположению основного оружия: - в башне (большинство танков); - в корпусе при отсутствии башни с жестким закреплением оружия или с ограниченным его маневрированием относительно корпуса (большинство артиллерийских военных гусеничных машин); - в полубашне (опытные образцы); - в боевом отделении при отсутствии башни (опытные проработки), пуск снаряда (управляемой ракеты в качестве основного оружия) производит- ся через люк во вращающейся платформе боевого отделения; - вне забронированного объема над вращающейся платформой боевого отделения (вынесенное вооружение); по расположению двигателя и трансмиссии: - двигатель и трансмиссия - в кормовой или в носовой части корпуса; -двигатель с системами, обеспечивающими его работу, - в кормовой части корпуса, а трансмиссия - в носовой; связь между ними осуществляется с помощью карданного вала (возможна связь электроприводом либо гидро- объемной передачей). Во всех случаях необходимо добиваться предельного уменьшения длины моторно-трансмиссионного отделения, для того чтобы как можно большая часть длины корпуса машины приходилась на боевое отделение. Это позволит создать благоприятные условия для размещения более мощного вооружения или другого спецоборудования, увеличения боекомплекта и обеспечения удобства работы всего экипажа.
1.7. Показатели защищенности танков 33 Компоновка систем комплексной защиты В описании компоновочных схем комплексной защиты приводят данные о наличии на танке защиты от боевых элементов обычного оружия и поражаю- щих факторов ОМП с указанием уровня защиты по дальности и углам безо- пасного маневрирования, а также сведения о наличии систем противодейст- вия разведке, обнаружению и наведению противотанкового оружия. В описание могут быть включены сведения о размещении систем и уст- ройств для локализации или рассредоточения действия взрыва боеприпасов, систем пожаротушения, фильтровентиляционной установки и др. Важными являются данные о размещении всего запаса топлива в забронированном про- странстве и в необитаемых отделениях. В описаниях компоновочных схем танков необходимо приведение сведений об использовании в конструкции корпуса и башни противоснарядной брони, а также о наличии схем разнесен- ной, многослойной комбинированной брони, динамической и электромагнит- ной активной защиты. Такое дополнение данных о компоновке комплексной защиты новых танков особенно важно в связи с тем, что существуют и осуще- ствляются программы по разработке оптимизированной комплексной защиты от БПС, КС, осколочно-фугасных снарядов (ОФС), ПТУР, а также защиты со стороны днища и верхней полусферы. 1.7. Показатели защищенности танков Защищенность оценивается вероятностными показателями, основным из которых является вероятность непоражения РНепоР = 1 - Рпор, где РПоР - вероят- ность поражения танка совокупностью различных ПТС. Ее можно определить по формуле ^пор ji (^обн/ ^ПОП//обН/ ^пор//поп/ )9 где ji - доля z-ro ПТС в их общей совокупности ( п М=1 1 , Л)бн, - вероят- ность обнаружения танка средствами разведки z-ro ПТС; РПоп,/обн, - вероят- ность попадания z-ro ПТС в танк при условии его обнаружения; РПоР//поп, - ве- роятность поражения танка при условии попадания z-ro ПТС. Каждый сомножитель, за исключением характеризует эффективность тех или иных технических средств комплексной защиты танка. Чем меньше значение каждого сомножителя, тем меньше правая часть уравнения, т. е. выше эффективность комплексной защиты и живучесть танка. Показатель Робн обратно пропорционален степени обнаружения танка на окружающем фоне, что характеризует эффективность маскировки от обнаружения техни- ческими средствами разведки и системами наведения потенциального про- тивника. Показатель РПоР/поп зависит от того, насколько танк может сманев- 2 — 2417
34 Гл. 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТАНКИ: БОЕВЫЕ СВОЙСТВА рировать и уклониться от снарядных попаданий, и от эффективности средств противодействия прежде всего управляемому оружию. Следует отметить, что важность показателей РОбн и РПоп/обн по мере разви- тия высокоточных самонаводящихся систем обычного противотанкового оружия резко возрастает. Совокупность этих показателей отражает эффектив- ность технических решений, направленных на уменьшение количества пора- жающих факторов, воздействующих на танк. Показатель РПоР/поп5 характеризующий неуязвимость танка, можно записать в виде Рпор/поп ~ Рпр/поп Рпор/пр + (1 Рпр/поп)Рпор/нпр? где Рпр/поп - вероятность пробития броневой защиты при попадании боепри- паса в танк, отражающая эффективность противоснарядной, противокумуля- тивной защиты от средств воздушного нападения (определяется стойкостью элементов комбинированной брони к пробивному действию бронебойных бое- припасов в заданных условиях, совершенством схемы бронирования танка, а также характеристиками комплекса поражения подлетающих к танку боепри- пасов); Рпор/пр - вероятность поражения танка при пробитии броневой защиты, определяющая эффективность противоосколочной защиты экипажа и внут- реннего оборудования, а также защиты топлива и боеприпасов от возгорания и взрыва; (1 -Рпр/поп) - вероятность непробития броневой защиты танка, про- порциональная эффективности броневой защиты; Рпор/нпР - вероятность пораже- ния танка при воздействиях без пробития броневой защиты, характеризующая эффективность противоосколочной защиты наружного оборудования, проти- воударной защиты внутреннего оборудования и противоминной защиты. Аналогичный методологический подход можно использовать и при оцен- ке эффективности защиты от оружия массового поражения. Вклад каждой системы защиты в общий уровень защищенности танка мо- жет быть оценен вероятностными показателями или условными категориями. При разработке технических средств защиты применяют показатели, позво- ляющие оценить эффективность принятых мер и выбрать наиболее рацио- нальные.
Глава 2 ЗАЩИТА ОТ СРЕДСТВ РАЗВЕДКИ И НАВЕДЕНИЯ ОРУЖИЯ 2.1. Способы снижения вероятности обнаружения, опознавания и попадания противотанковых средств Противодействие средствам разведки и наведения оружия - важное звено в проблеме обеспечения защищенности танков. Одним из главных способов существенного уменьшения вероятности об- наружения, опознавания танка и попадания в него ПТС является снижение его заметности во всех диапазонах длин волн. Наиболее характерные элементы танка, наблюдаемые в оптическом диа- пазоне: - гусеничная или колесная ходовая часть; - башня; - ствол пушки; - клинообразная носовая часть корпуса. Вероятность обнаружения танка в оптическом диапазоне определяется степенью различия распределения цветояркостных характеристик по поверх- ностям танка и прилегающему к ним наблюдаемому фону [19]. В оптическом диапазоне распределение этих характеристик сложным образом зависит от: - спектрального состава освещения; - расположения элементов отражающих поверхностей по отношению к источнику подсветки и к наблюдателю; - спектральных свойств отражающих поверхностей; - вида и степени поляризации подсветки. В свою очередь, условия освещения танка могут изменяться в широких пределах в зависимости от времени суток, состояния атмосферы, погодных условий и взаимной ориентации. Освещенность варьируется в пределах 10” ...10 лк и более. Цветояркостные характеристики естественных фонов, на которых предполагается использование бронеобъектов, могут резко отличать- ся. Таким образом, однозначно сформулировать в количественном выражении требуемый уровень демаскирующих характеристик БТВТ в оптическом диа- пазоне принципиально невозможно. В ходе наблюдения танка через приборы ночного видения формируются специфические условия создания контраста с фоном. В случае использования приборов ночного видения активного типа вертикально ориентированные по- верхности объектов освещаются значительно ярче, чем горизонтальные уча- 2=
36 Гл. 2. ЗАЩИТА ОТ СРЕДСТВ РАЗВЕДКИ И НАВЕДЕНИЯ ОРУЖИЯ стки поверхности земли, освещаемые наклонным лучом прожектора. Поэтому на темном фоне они будут выглядеть светлыми. При использовании приборов ночного видения пассивного типа источни- ками подсветки являются Луна, звезды и небосвод в целом с преобладанием вертикальной составляющей освещенности над горизонтальной более чем в 1,6 раза. В этих условиях объект будет выглядеть темным на светлом фоне. В зависимости от внешних условий оптический контраст ночью также может изменяться в очень широких пределах и не может быть количественно выра- жен относительно всех средств освещения. Лазерные средства подсветки используют в системах наведения ПТУР, артиллерийских снарядов и мин, а также в полуактивных тепловизионных системах класса «земля - земля» (на танках Ml, «Леопард-2», БМП М-2 и др.) и «воздух - земля» [20]. При создании нереактивных образцов БТВТ, к которым относятся разрабатываемые бронеобъекты, необходимо принимать меры к снижению лазерных демаскирующих характеристик. В качестве та- кой характеристики танка предложено использовать эффективную поверх- ность рассеяния (ЭПР), для ее измерения существует специальная методика. В зависимости от ракурса (со стороны лба или сбоку) лазерная ЭПР танка Т-72 на длине волны 1,06 мкм составляет 3...5 м . При такой ЭПР танк обна- руживается с воздушных носителей на расстоянии до 10 км. Для более крупных бронеобъектов (самоходная артиллерийская установка и т. п.) ла- зерная ЭПР увеличивается на 25...30 %. Такая лазерная ЭПР позволит надежно применять ПТУР Hellfire, артиллерийские снаряды Copperhead, управляемые авиабомбы нескольких типов, а также управляемые ракеты Maverick AGM-65 С. Вероятность опознавания бронеобъектов с помощью лазерных средств в основном определяется наличием башни. Основной тепловизионной харак- теристикой танка, влияющей на дальность обнаружения, является тепловой контраст с фоном. Его можно выразить через разность радиационных темпера- тур либо через разность тепловых излучений поверхности цели и поверхности фона. В реальных условиях распределение радиационной температуры (излу- чения) по поверхности танка так же, как и по поверхности фона, не является равномерным и флуктуирует во времени и по поверхностям цели и фона. Величина контраста зависит от теплового состояния цели и фона. Усред- ненный суточный ход радиационной температуры, полученный в июне при облачности 5 баллов, приведен на рис. 2.1. Представлены кривые изменения радиационной температуры, характерные для фонов в течение суток. Нерав- номерность флуктуаций радиационной температуры по поверхности фона составляет 2...3 К зимой и до 6...7 К летом. Суточное изменение радиацион- ной температуры равно 3...6К зимой и до 18...20 К летом; оно зависит от характера подстилающей поверхности, ее состояния, а также от метеоусловий и уровня солнечного излучения. На распределение температуры по поверхно- сти БТВТ влияют энергопроизводительность основного и вспомогательного двигателей внутреннего сгорания, уровень солнечного излучения, метеоусло-
2.1. Способы снижения вероятности обнаружения, опознавания и попадания ПТС 37 Рис. 2.1. Усредненный суточный ход радиационной температуры, полученный в июне при облачности 5 баллов: О - воздух; □ - лес; Д - трава; о - бетон вия (направление и скорость ветра, температура и влажность воздуха), ско- рость и направление передвижения бронеобъектов. Наибольший вклад в нагрев наружных поверхностей, замеренный на са- моходной артиллерийской установке (САУ), вносит основной двигатель. Из-за сравнительно низкого коэффициента полезного действия (КПД) двигателя внутреннего сгорания (-32...33 %) выделяемая им тепловая энергия в 2 раза превышает полезную механическую энергию. Тепловая энергия двигателей выделяется через поверхности в зоне моторно-трансмиссионного отделения, причем температура отдельных элементов может превышать 100 °C. Высоко- нагретые участки поверхности определяют максимальную дальность, на ко- торой они могут обнаруживаться с помощью тепловизионных средств РИНО. Вероятность правильного обнаружения зависит от того, в какой мере и с какой детализацией воспроизводятся основные демаскирующие элемен- ты САУ: ходовая часть, корпус, башня (рубка) и ствол. На рис. 2.2 приведены характерные тепловизионные изображения танков и БМП, наблюдаемые с наземных носителей на дальности до 2 км и с воз- душных носителей на дальности до 10... 12 км. На рисунке видно, что основ- ные элементы танка позволяют на экране тепловизора отличить танк от БМП. Для воспроизведения на экранах современных тепловизионных прицелов це- лей с опознаванием их головками самонаведения контраст элементов БТВТ с фоном достаточен. Спектральный состав теплового излучения танка сущест- венно отличается от такового в случае ложных целей, выполненных в виде костров или горящей техники, что позволяет повысить вероятность правиль- ного обнаружения цели с помощью тепловизионных устройств.
38 Гл. 2. ЗАЩИТА ОТ СРЕДСТВ РАЗВЕДКИ И НАВЕДЕНИЯ ОРУЖИЯ Рис. 2.2. Характерные тепловизионные изображения БМП и танков: а - БМП и пехота; б - танк Т-54; в - танки на марше Существует мнение, что тепловизоры могут обнаруживать только нагре- тую технику. Результаты измерения теплового контраста танка и БМП в те- чение суток с выключенными в начале опыта двигателями представлены на
2.1. Способы снижения вероятности обнаружения, опознавания и попадания ПТС 39 рис. 2.3. Видно, что из-за большой тепловой инерции высокий температурный контраст сохраняется на протяжении 10 часов ночного времени, а утром, Рис. 2.3. Результаты измерения теплового контраста танка (7) и БМП (2), полученные в июне при облачности 5 баллов на 60° с. ш. и нагрева подстилающей поверхности контраст принимает отрицательные значения. В дальнейшем в результате нагрева корпуса танка и эффекта тер- морегуляции растительности контраст снова становится положительным. При сильном солнечном излучении температура наружных поверхностей БМП может достигать 70...80 °C. Таким образом, без мер по снижению теп- ловой заметности бронеобъекты можно надежно обнаружить с помощью тепловизионной техники и поражать управляемым оружием, особенно вы- сокоточным, действующим в основном со стороны верхней полусферы. Вероятность радиолокационного обнаружения БТВТ прежде всего за- висит от их радиоотражающих свойств, выражаемых через ЭПР. На эффек- тивную поверхность рассеяния элементарных поверхностей влияет площадь их проекции к нормали на РЛС [21]. От этого зависит лишь распределение отражения в пространстве. Во многих случаях на плоские детали действуют законы оптического отражения. Если узлы и детали расположены под раз- ными углами, то отражение энергии падающего электромагнитного поля происходит в направлении к радиолокатору в широком спектре углов па- дения. Вопреки сложившемуся мнению гладкие поверхности не позволяют по- лучать меньшее отражение. Из-за интерференции элементарных отражений общее отражение тем меньше, чем сложнее наружные поверхности танка. Поэтому согласно результатам исследования все виды БТВТ без использо- вания средств снижения радиолокационного отражения имеют сравнительно большие ЭПР.
40 Гл. 2. ЗАЩИТА ОТ СРЕДСТВ РАЗВЕДКИ И НАВЕДЕНИЯ ОРУЖИЯ В радиолокационных головках самонаведения применяют не активную радиолокацию, а радиотепловые системы локации и наведения оружия. Источ- никами излучаемой энергии в этом случае являются небосвод, Луна и звезды [22]. В отличие от земных фонов металлические поверхности обладают силь- ной отражающей способностью. Кроме того, уровень радиотеплового излуче- ния БТВТ зависит от собственного излучения, вызванного нагревом наруж- ных поверхностей. Исследованиями НИИСтали было установлено, что основной вклад в радиотепловое поле БТВТ вносит наведенная составляю- щая [23]. Радиотепловое поле принято выражать через кажущуюся температуру. Анализ и сопоставление распределений этой температуры по поверхностям танка и фона (бетонная дорога) показал, что радиотепловой контраст состав- ляет 90... 100 К. Такие же результаты были получены на снежном и травяном фоне. Поскольку структура поверхностей при радиотепловой локации не име- ет значения, на различных видах БТВТ наблюдается аналогичный характер распределения кажущейся температуры. Такой радиотепловой контраст по- зволяет надежно обнаруживать БТВТ. 2.2. Средства снижения заметности танков Рассмотрим основные пути и средства повышения защиты бронеобъекта путем снижения заметности. На основе анализа технических характеристик средств разведки и наведения оружия можно выделить главный принцип соз- дания эффективной системы защиты БТВТ от обнаружения. Он состоит в том, что такая защита должна одновременно обеспечиваться оптическими, лазер- ными, телевизионными, тепловизионными, радиотепловыми и радиолокаци- онными средствами разведки и головками самонаведения. Реализация этого принципа исключает возможность использования для защиты от обнаружения средств, эффективных при маскировке от какого-либо средства разведки, но затрудняющих маскировку от других средств разведки. Другой принцип заключается в использовании таких способов и средств защиты, которые невозможно было бы нейтрализовать изменением каких-либо параметров средств разведки, например перестройкой несущей частоты, поля- ризации и т. п. В этом случае в системе защиты невозможно применение узко- полосных радиопоглощающих материалов, так как простой перестройкой, пре- дусмотренной во всех современных радиолокаторах, танки можно надежно обнаруживать только на частотах, на которых радиопоглощающий материал не поглощает энергию падающего электромагнитного поля. С учетом этих принципов рассмотрим способы и средства снижения заметности танков. Средства снижения оптической заметности танков Наиболее распространенным средством снижения оптической заметности танков до недавних пор были маскировочные сети. Их применение оправды- валось в условиях, когда предусматривалось достаточно продолжительное нахождение танков в местах их сосредоточения и в выжидательных районах,
2.2. Средства снижения заметности танков 41 в том числе в окопах. Маскировочные сети не являются эффективным средст- вом комплексного скрытия. В будущем их будут применять только в специ- фических условиях длительного нахождения танка на одном месте. В настоящее время на всех видах БТВТ для снижения оптической замет- ности используется разработанная НИИСтали деформирующая окраска. При- менение такой окраски позволяет снизить вероятность обнаружения БТВТ в течение различных сроков при визуальном обнаружении и обнаружении с по- мощью оптических приборов, в том числе приборов ночного видения актив- ного и пассивного типов, а также телевизионной техники, включая телевизи- онные головки самонаведения управляемых авиабомб и ДГУР типа Maverick AGM-65 А и AGM-65 В. Деформирующая окраска представляет собой систему, состоящую из пя- тен трех цветов: зеленого, серо-желтого и черного. Спектральные характери- стики эмалей являются близкими к соответствующим значениям наиболее распространенных фонов и природных образований. Форма пятен неправиль- ная, не напоминающая геометрические фигуры. Оси пятен наклонены к про- дольной оси изделия. Размеры пятен выбраны с учетом предела разрешающей способности наблюдателя на дальности наибольшей вероятности стрельбы по танкам артиллерийскими снарядами и ПТУР. Соотношение площади пятен зеленого защитного и серо-желтого цветов зависит от характера фонов, на которых используется БТВТ. Для Центрально- Европейского театра военных действий это соотношение равно 60 : 35, а для Ближневосточного - 35 : 60. Пятна черного цвета имеют форму, напоминаю- щую тени на деревьях и кустарниках. Деформирующую окраску на основе эмалей ХС-5146 можно применять на поверхностях из стали, алюминия, титана и резины, а также на радиопогло- щающих покрытиях и материалах. Эффективность такой окраски тем выше, чем большую часть наблюдаемых поверхностей танка она занимает. На дви- жущихся элементах ходовой части деформирующая окраска неэффективна. Ходовую часть необходимо в максимальной степени закрывать экранами из резинотканевых пластин. На танках АМХ-32, Merkava бортовые экраны опу- щены до уровня редана броневого корпуса. В целях маскировки специфических деталей на поверхности БТВТ фирмой «Барракуда» (Швеция) были разработаны накидки из поливинилхлоридной пленки с деформирующей окраской. Использование такой пленки затрудняет обнаружение БТВТ и облегчает создание ложных целей. В этом случае в каче- стве таких целей можно применять упрощенные надувные макеты. Снижение лазерного отражения При разработке деформирующей окраски кроме усиления оптической маскировки была поставлена задача снижения лазерного отражения. Лазерное отражение используемой на танках деформирующей окраски на 20...30 % меньше, чем покрытия на основе эмали ХВ-518. Попытки достичь поглоще- ния лазерного излучения с помощью четвертьволновых слоев или путем при- менения кристаллов веществ, которые могут поглощать электромагнитные
42 Гл. 2, ЗАЩИТА ОТ СРЕДСТВ РАЗВЕДКИ И НАВЕДЕНИЯ ОРУЖИЯ поля в диапазоне 1,06 и 10,6 мкм, подтвердили эффекты поглощения. Однако это не привело к созданию материалов, совместимых с деформирующей окра- ской и обладающих удовлетворительной эксплуатационной надежностью. Следует отметить, что лазерная заметность в большинстве случаев не выпол- няет самостоятельной функции, а используется в процессе обнаружения опо- средованно. Применение лазерной подсветки целей для полуактивных систем наведения и дальномера возможно только к обнаруженным объектам. Поэто- му снижение лазерной заметности до недавних пор не было острой пробле- мой. В последние годы в связи с разработкой полуактивных тепловизионных систем разведки и наведения оружия задача уменьшения лазерного отражения становится актуальной. Среди отечественных материалов такими свойствами обладают сети типа «Ворс» и маскировочный материал «Накидка». Недостатком первых является невозможность использования деформирующей окраски и очень низкие теп- ломаскировочные и эксплуатационные свойства. Так как материал «Ворс» не удовлетворяет требованию комплексной защиты от обнаружения, его можно использовать только для изготовления деформирующих элементов. Защита от тепловизионных средств разведки и наведения оружия Проблема снижения тепловой заметности БТВТ является достаточно сложной. Это обусловливает использование нетрадиционных технических решений, в частности, по компоновке моторно-трансмиссионного отделения (МТО), расположению вспомогательного двигателя, размещению и экрани- ровке выхлопных жалюзи, а также введению специальной системы охлажде- ния отработавших газов. На современном этапе развития науки и техники способы преобразования тепловой энергии в другие виды, не воспринимае- мые средствами разведки, не известны. Использовать в конструкции БТВТ эффект Пельтье по ряду причин невозможно. Снизить тепловую заметность БТВТ можно путем применения следую- щих способов. Способ перераспределения тепловых потоков в пространстве. Он осу- ществляется созданием термического сопротивления тепловым потокам в опасных направлениях с помощью теплоизоляционных покрытий, а также экранированием наиболее нагретых элементов поверхности. Этот способ наиболее освоен отечественными конструкторскими бюро. Способ перераспределения тепловых потоков по спектру. Чувстви- тельность современных систем находится в диапазоне длин волн до 16 мкм. В рабочих диапазонах длин волн тепловизионной техники атмосфера облада- ет поглощательной способностью на линиях поглощения кислорода, водоро- да, воды, углерода, углекислого газа, азота и некоторых других веществ, при- сутствующих в ней. Теория и опыт показывают, что значительную часть тепловой энергии можно выводить с отработавшими газами, имеющими линейчатый спектр из- лучения. Причем в спектре отработанных газов присутствуют линии тех же элементов, что и в атмосфере. Размещение линий излучения (поглощения)
2.2. Средства снижения заметности танков 43 газов зависит от их температуры. Для обеспечения частотного совпадения линий излучения с линиями поглощения необходимо сблизить их температу- ры. Поскольку нагрев атмосферы является процессом маловероятным, конст- руктор может только заменить его охлаждением отработавших газов. Этот способ осуществляют путем разбавления отработавших газов атмосферным воздухом в специальной камере. Расчеты показывают, что необходимый эф- фект охлаждения достигается при добавлении воздуха в соотношении 5:1 по массе. Такой способ реализован на танке М-60АЗ. Другое техническое решение состоит в применении двойных продувае- мых поверхностей. На танке Т-80УД была использована предложенная НИИСтали двойная крыша над МТО, продуваемая воздухом, засасываемым в моторно-трансмиссионное отделение. Такая конструкция крыши позволила снизить тепловое излучение, поступаемое вверх, в 6 раз. Эффективность спо- соба можно существенно повысить, если выброс смеси отработанных газов и воздуха осуществлять в кормовой части через окно большой площади (0,3...0,4 м ), закрытое сверху экраном, который перекрывает наблюдение эле- ментов жалюзи сверху. Снижение излучения от самого мощного источника теплового излучения в танке - двигателя внутреннего сгорания - позволяет уменьшить дальность и вероятность захвата самоприцеливающимися боеприпасами, имеющими го- ловку самонаведения типа Skeet или Sadarm. При этом одновременно умень- шается и дальность тепловизионного обнаружения. Способ уменьшения низкотемпературного контраста. Дальность и ве- роятность правильного обнаружения с опознаванием танка зависит от визуа- лизации не только МТО, но и отдельных элементов бронеобъектов: башни, корпуса, ходовой части и пушки. Все эти элементы также имеют большой теп- ловой контраст с фоном. Как было показано ранее, низкотемпературный кон- траст в существенной степени зависит от значительной тепловой инерции объектов, связанной с их большой массой. В связи с высокой теплопроводно- стью металлического корпуса бронеобъекта градиент температуры по его тол- щине очень мал. Поэтому температура поверхности может измениться только при изменении температуры всей массы металла. Изменение температуры фонов происходит иначе. Из-за малой массы растительный покров обладает низкой тепловой инерцией и поэтому может быстро изменять температуру одновременно с изменением температуры воздуха или интенсивности сол- нечного излучения. В результате малой теплопроводности земли, песка и тор- фа открытая земная поверхность характеризуется малой тепловой инерцией. Температура тонкого слоя грунтов может быстро изменяться практически при одной и той же температуре нижних слоев. В целях уменьшения низкотемпературного контраста разработан и иссле- дован способ снижения тепловой инерции танков. Суть способа состоит в применении на наружных поверхностях слоя, обладающего малой тепловой инерцией; в простейшем случае это может быть слой теплоизоляции толщи- ной 8... 10 мм. Тепловую инерцию этого слоя можно существенно уменьшить
44 Гл. 2. ЗАЩИТА ОТ СРЕДСТВ РАЗВЕДКИ И НАВЕДЕНИЯ ОРУЖИЯ путем его нанесения на корпус с зазором. Большой эффект достигается даже при ширине зазора до 1 мм. Однако технологически и конструктивно реали- зовать такой способ с обеспечением эксплуатационной надежности покрытия не всегда представляется возможным. Способы снижения радиолокационной заметности танков. Одним из основных таких способов является уменьшение эффективной поверхности рассеяния в радиолокационном диапазоне путем изменения внешней конфи- гурации танка. Обратное отражение от металлической поверхности (на РЛС) зависит от площади ее проекции на плоскость и от ее конфигурации. При линейных размерах отражающей поверхности, намного большей, чем длина волны энергии падающего электромагнитного поля, действуют законы оп- тического отражения. Специфическую особенность имеет отражение от двух- и трехпреградных поверхностей, которые могут отражать всю энер- гию падающего поля в направлении к радиоизлучателю в широком диапазо- не значений угла падения. Варьируя форму наружных поверхностей, рас- сеиваемую энергию можно перераспределять в пространстве, не изменяя ее общего количества. Другими словами, уменьшение отражения в одних на- правлениях сопровождается увеличением отражения в других [22]. Применение радиопоглощающих материалов (РПМ) позволяет решать проблему радиолокационной маскировки на принципиально ином уровне. В этом случае электромагнитная энергия поглощается и превращается в теп- ловую, которая недостаточна для тепловизионного обнаружения даже с близких расстояний [23]. Эффективность радиолокационной маскировки с помощью радиопоглощающих материалов зависит от степени закрытия ими отражающих поверхностей и от поглощающей способности РПМ. Следует отметить, что при закрытии РПМ менее половины площади поверхностей их применение не дает существенного эффекта. С увеличением степени закры- тия эффективность маскировки возрастает. Реально можно закрыть более 80 % бортовых проекций и крыши. Это можно сделать с помощью бортовых экранов, закрывающих борта до уровня редана; известен опыт и большего экранирования. Для повышения степени маскировки при клиренсе 500 мм борта на танке «Леклерк» опущены до уровня 390 мм от земли (рис. 2.4). Использование таких экранов обусловлено необходимостью повысить сте- пень маскировки. При таком закрытии можно применять малозаметные об- разцы БТВТ одновременно в оптическом, тепловом и радиолокационном диапазонах. Снижение радиолокационного отражения при степени закрытия 75 % и использовании РПМ с коэффициентом отражения около 2 % можно пока- зать на примере САУ, полярные диаграммы которого приведены на рис. 2.5, при сравнении защищенного и незащищенного изделий. По расчетам, ко- торые были выполнены в Военной академии им. М.В. Фрунзе, применение ранее разработанных способов и средств снижения заметности на танках на этапах выдвижения и марша танковой (мотострелковой) дивизии с уче- том других условий приводит к повышению боевого потенциала дивизии в 1,5 раза [24].
2.2. Средства снижения заметности танков 45 Рис. 2.4. Общий вид танка «Леклерк» со средствами маскировки Снижение радиотепловой заметности БТВТ. В головках самонаведения высокоточных боеприпасов максимальный диаметр антенны обычно не превышает калибр самого боеприпаса, который в большинстве случаев со- ставляет не более 155 мм. В этих головках используют очень короткие волны миллиметрового диапазона. В настоящее время в таких головках самонаведе- ния применяют электромагнитное излучение двух- и трехмиллиметрового диапазонов. Более короткие волны обычно используют из-за высокого уровня потерь таких волн в атмосфере. Для защиты от высокоточных боеприпасов с радиотепловыми ГСН необходимо применять материалы, обладающие по- глощающей способностью в диапазоне длин волн 0,2...0,4 см. Использование одновременно широкополосных радиопоглощающих материалов и тепловых экранов может позволить не только снизить заметность танка в оптическом,
Рис. 2.5. Эффективная поверхность рассеяния САУ на длине волны 3,2 см (а) и 0,8 см (б): - ЭПР серийной САУ; НМ ~ ЭПР САУ с комплексом «Накидка»
2.2. Средства снижения заметности танков 47 тепловом и радиолокационном диапазонах, но и повысить вероятность за- щиты от высокоточных противотанковых боеприпасов. Комплекс имеющихся технических решений по защите БТВТ от средств разведки и наведения оружия в современных условиях дает возможность ста- вить задачу обеспечения малозаметности на необходимом уровне. Основным условием достижения малозаметности является приоритетность этих работ на всех этапах модернизации БТВТ, начиная с аванпроекта. Опыт создания технологии «Стелтс» свидетельствует о высоком уров- не приоритетности обеспечения малозаметности при создании новых об- разцов зарубежной авиационной техники, например самолетов В-2 и F-117. В целях достижения только радиолокационной и тепловой малозаметности американские специалисты решили принципиально изменить архитектуру наружных поверхностей планеров самолетов и компоновку элементов га- зовыпускных трактов. Это привело к некоторому снижению таких свойств самолетов, как максимальная скорость и маневренность, однако при этом было достигнуто существенное повышение маскировочных признаков. Современные лучшие образцы зарубежных танков - Ml, «Леопард-2», «Леклерк», «Меркава-2» - отличаются наличием экранов, опущенных до уровня ступиц катков и ниже, отсутствием прожекторов, а также простотой и чистотой наружных поверхностей. Этим обеспечиваются маскировка или снижение демаскирующего эффекта элементов ходовой части и танка в целом, а также потенциальная возможность закрытия радиопоглощающих материалов. Смешивание отработанных газов с воздухом и использование выхлопных окон больших сечений способствуют уменьшению теплового контраста танков. Сегодня для отечественного танкостроения характерно решение задач снижения заметности по остаточному принципу. Так, на танках до сих пор применяют большое количество фар, прожекторов, габаритных огней и дру- гих осветительных приборов. Эти приборы, с одной стороны, осложняют ис- пользование радиопоглощающих материалов, а с другой - демаскируют танк. Необходимо стремиться к достижению минимального количества выступаю- щих снаружи танка узлов и элементов, затрудняющих применение РПМ и снижающих их эффективность. Эффективность снижения заметности танков Комплекс технических решений, возможность реализации которого дока- зана многими экспериментальными работами, позволяет уменьшить: - вероятность и дальность обнаружения танка с помощью оптических и телевизионных приборов обнаружения и прицелов до 1,5 раз, а также радио- локационными средствами разведки до 3-6 раз; - тепловой контраст танка на различных фонах, кроме воды, до 10 раз. В боевых условиях это проявляется в следующем. При обеспечении соот- ветствующих мер по снижению заметности танков возможно исключение ве- роятности радиолокационного обнаружения танковых частей, соединений и
48 Гл, 2. ЗАЩИТА ОТ СРЕДСТВ РАЗВЕДКИ И НАВЕДЕНИЯ ОРУЖИЯ объединений в глубине обороны на этапах сосредоточения и совершения маршей. При этом эффективность применения по защищенным бронеобъек- там большинства образцов высокоточных боеприпасов снижается, что объяс- няется следующим образом. В отличие от обычных противотанковых средств высокоточные боеприпасы можно оправданно использовать только при высо- кой вероятности обнаружения целей. Это связано со значительной стоимо- стью высокоточных боеприпасов: от нескольких десятков тысяч долларов США для артиллерийских и минометных боеприпасов и суббоеприпасов до 100 тыс. долларов и более для соответствующих ПТУР, управляемых ракет и авиабомб. В США считают, что по критерию стоимость/эффективность высо- коточных противотанковых артиллерийских снарядов вероятность их попада- ния в танк составляет более 0,8. Поэтому снижение вероятности обнаружения танка, а следовательно, и вероятности попадания в 1,5 раза делает этот вид оружия неэффективным.
Глава 3 АКТИВНОЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ ОБНАРУЖЕНИЯ, ПРИЦЕЛИВАНИЯ И НАВЕДЕНИЯ ОРУЖИЯ 3.1. Общие сведения Системы противодействия разведке, обнаружению, прицеливанию и наве- дению оружия, предназначенные для снижения теплового контраста и замет- ности, как правило, действуют постоянно. Но некоторые средства подавле- ния, направленные на нарушение нормальной работы технических средств разведки и наведения оружия, являются временно функционирующими. Та- кие средства приводятся в действие автоматически или вручную, они обору- дованы специальными приемниками сигнала на включение помех при работе средств разведки и наведения оружия. Одним из приемов, применяющихся для снижения вероятности попадания в цель снарядов противника на поле боя, является уклонение. При использо- вании этого приема экипаж быстро изменяет скорость и направление движе- ния танка, что приводит к промаху. Такой промах может быть обусловлен ошибкой наводчика при выработке упреждающей точки встречи снаряда с танком. С помощью системы управления движением и трансмиссии можно доста- точно быстро изменять курс и скорость движения танка, выполняя так назы- ваемое смешанное маневрирование. Угловые ускорения, возникающие при этом, затрудняют наводчику наведение на цель, увеличивая время подготовки выстрела и создавая дополнительные ошибки в выработке упреждения. Так, при стрельбе на дальность более 1,5 км по маневрирующему танку прямой наводкой из пушки с использованием баллистического вычислителя вероят- ность попадания была снижена более чем в 2 раза. Средства противодействия предназначены для нарушения нормальной ра- боты технических средств наведения и прицеливания, прежде всего высоко- точных. Это достигается ухудшением их характеристики вплоть до полной нейтрализации, т. е. обеспечением непопадания в танк снарядов, которые мо- гут его поразить (срыв атаки противника). Основными элементами комплекса оптико-электронного противодействия танка являются средства разведки, система управления по сигналам средства разведки, передатчик помех, а также средства создания ложных целей (ЛЦ) для управляемых и самонаводящихся боеприпасов [1, 2, 8, 12, 60]. Средства разведки танка представляют собой специальную приемопеленгаторную ап- паратуру (например, индикатор лазерного излучения), позволяющую опреде-
50 Гл. 3. АКТИВНОЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ лять вектор направления на разведываемый объект и технические характери- стики объекта. Система управления по сигналам средства разведки приводит в действие передатчик помех в требуемом направлении. Передатчик помех подавляет технические средства разведки и наведения противотанкового оружия путем постановки активных или пассивных помех. Средства создания ложных целей рассмотрены далее. Одни и те же средства можно использовать как для маскировки танка, так и для подавления обстрела. В частности, такие функции могут выполнять средства дистанционной постановки аэрозольных завес, которые подразделяют на ослепляющие и маскирующие. Ослепляющие завесы ставят в непосредст- венной близости от огневых средств противника для снижения их эффектив- ности, а маскирующие - вблизи от танка в целях уменьшения эффективности ПТС путем перекрытия поля зрения их оператора. Система дистанционной постановки аэрозольных завес состоит из пуско- вых установок, находящихся снаружи машины, дымовых гранат и пульта управления. По сигналу средства разведки (датчика лазерного излучения) в направлении обнаруженного ПТС из пусковой установки автоматически вы- стреливается граната, в результате подрыва которой на земле в течение 1...3 с ставится аэрозольная завеса. В смонтированной на танках Т-54/55 термодымовой аппаратуре (ТДА) многократного действия в качестве дымообразующего вещества маскирую- щей завесы использовалось дизельное топливо из системы питания двигате- ля. При работе ТДА топливо через специальные форсунки поступало в вы- пускной тракт двигателя. Небольшая часть впрыскиваемого топлива (около 10 %) сгорала, а остальная испарялась, перемешиваясь с отработавшими га- зами, и через выпускной патрубок выбрасывалась в атмосферу. При этом при взаимодействии с более холодным воздухом образовывался густой белый туман. Новым направлением в развитии средств маскировки отечественных тан- ков в начале 1970-х годов была разработка и внедрение в серийное производ- ство системы дистанционной постановки заградительных дымовых завес с помощью аппаратуры «Туча». Подобной системой до настоящего времени оснащены практически все типы отечественных танков. Для постановки дымовых завес в мировом танкостроении применяют: • дымовые снаряды - артиллерийские снаряды специального назначе- ния помехообразующего действия, предназначенные для постановки дымо- вых завес, пристрелки и сигнализации; • дымовые гранатометы - дополнительное вооружение танка, предна- значенное для постановки дымовых завес на определенном расстоянии от танка путем выстреливания в нужном направлении дымовых гранат. Установку гранатометов на танках иногда сочетают с установкой термо- дымовой аппаратуры. Недостатком некоторых маскирующих дымовых завес является их прозрачность для тепловизоров и лазеров. В настоящее время в качестве средств оптико- и радиоэлектронного по- давления используют ложные цели, имитирующие защищаемый объект по
3.2. Комплекс оптико-электронного подавления «Штора»5\ различным физическим характеристикам (амплитудным, энергетическим, спек- тральным, геометрическим и т. д.). Ложные цели подразделяют на отвлекаю- щие и уводящие. На некотором расстоянии от машины ЛЦ создают протя- женные аэрозольные образования с инфракрасным излучением (тепловые ЛЦ) или облака дипольных радиоотражателей (радиолокационные ЛЦ), что позво- ляет переориентировать в ложном направлении различные типы систем наве- дения противотанковых средств. Кроме того, в состав комплекса оптико-электронного противодействия могут входить источники направленных некогерентных излучений на основе высокоинтенсивных светотехнических излучателей (станция помех). Проти- водействие заключается в следующем: ПТУР с полуавтоматическим управле- нием на траектории имеет канал обратной связи «ракета - пеленгатор (коор- динатор)», обеспечивающий выработку команд для совмещения траектории ракеты с линией визирования цели при воздействии на ракету внешних воз- мущений. При этом бортовой источник излучения работает в инфракрасном спектральном диапазоне, его излучение воспринимается наземной системой управления, которая с помощью координатора корректирует полет ракеты. По мере удаления от пусковой установки воспринимаемая системой наведения интенсивность источника излучения ракеты падает, а интенсивность излуче- ния станции помех на танке начинает превышать интенсивность излучения ракеты. Таким образом происходит перезахват координатором цели, т. е. на- земная система управления ПТУР захватывает более яркий источник излуче- ния на танке и перестает управлять полетом ракеты; при этом ракета продол- жает полет с фиксированным положением рулей, что приводит к промаху при стрельбе по танку. Станция помех обеспечивает защиту лобовой проекции танка в определенном диапазоне курсовых углов в зависимости от угла кону- са излучения светотехнического излучателя. Таким образом, комплекс оптико-электронного противодействия включа- ет пеленгаторы излучения ПТС, работающие в ждущем режиме, системы по- становки аэрозольных завес и управления, а также станции помех, которые включаются на поле боя и работают до выхода танка из боя. Во время войны в Персидском заливе в 1991 г. французские танки и раз- ведывательные машины были оснащены постановщиками помех фирмы Eirel [3]. Помимо французских был использован еще один вид постановщиков по- мех, устанавливаемых на некоторых танках Т-72 Иракской республиканской гвардии. 3.2. Комплекс оптико-электронного подавления «Штора» В 1991 г. российской армией было начато применение комплекса оптико- электронного подавления (КОЭП) «Штора-1» (ТШУ-1 и ТШУ-2), обеспечи- вающего [2, 3]: - срыв наведения противотанковых управляемых комплексов с полуав- томатическими системами, в том числе с лазерным полуавтономным наве- дением;
52 Гл. 3. АКТИВНОЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ - подавление противотанковых управляемых комплексов с полуавтома- тическими системами, в которых используется лазерная подсветка целей и ГСН; - подсветку целей при работе ночного прицела. Кроме того, комплекс создает помехи системам управления огнем с ла- зерными дальномерами, определяет направление на источник лазерного излу- чения и вид источника этого излучения, автоматически защищает объект от источника лазерного излучения путем постановки маскирующей завесы, опо- вещает членов экипажа (световой и звуковой индикацией) об обнаружении лазерного излучения. В комплексе используется: - режим обнаружения лазерного излучения с полуавтоматической поста- новкой дымовой завесы; - расширенный встроенный контроль его работоспособности; - разворот башни БМП на источник лазерного излучения в полуавтома- тическом режиме в диапазоне 45° совместно с электрооборудованием объ- екта, что обеспечивает защиту объекта от источника лазерного излучения путем постановки маскирующей завесы, а также постановку маскирующей завесы на направлении линии визирования прибора наблюдения наводчика (командира). Комплекс «Штора» производит маскировку объекта постановкой дымовой завесы из всех гранатометов в экстремальной ситуации. Количество элементов (рис. 3.1), входящих в состав комплекса «Штора-1» (ТШУ-1), установленного на танках, указано ниже: Станция оптико-электронного подавления: ........................ 1 осветитель ТШУ-1-7 .......................................... 2 модулятор ТШУ-1-7............................................ 2 пульт управления ТШУ-1-7..................................... 1 Система постановки маскирующих завес:........................... 1 блок управления ТШУ-1 М ..................................... 1 пульт управления ТШУ-1 М .................................... 1 преобразователь напряжения ТШУ-1 М .......................... 2 датчик точный ТШУ-1 М ....................................... 2 пусковые установки системы 902 ............................. 12 Комплект монтажных частей ...................................... 1 Следует отметить, что аэрозолеобразующая граната ЗД17 является для комплекса основной; для постановки дымовых завес допускается использо- вание гранаты ЗД6. Многосторонние полевые испытания комплекса ТШУ-1 показали, что внедрение на бронеобъектах комплекса защиты от высокоточного оружия ти- па ТШУ-1 М не только надежно защитит их от такого оружия, но и дополни-
3.2. Комплекс оптико-электронного подавления «Штора» 53 Пусковые установки Блок управления ТШУ-1М Рис. 3.1. Комплекс «Штора-1», установленный на танке Т-90 тельно позволит использовать для защиты объекта маневр под прикрытием маскирующей завесы. Вероятность срыва наведения (подавления) противо- танковых управляемых ракет путем автоматической постановки аэрозольных помех при достигнутой точности целеуказания для управляемых ракет с ла- зерными головками самонаведения Maverick, Hellfire, УАС Copperhead и дру- гих составляет 0,9. Качественно новым свойством комплекса «Штора» является его управ- ляемость: поворот пусковой установки заряженной башни в направлении источника лазерного излучения и постановка маскирующей завесы на это на- правление. Это свойство позволяет увеличивать кратность защиты по необхо- димому направлению.
54 Гл. 3. АКТИВНОЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ Рис. 3.2. Диапазоны постановки оптического подавления точной головки 3,75° Рис. 3.3. Диапазоны обнаружения грубых и точных головок
3.2. Комплекс оптико-электронного подавления «Штора» 55 Рис. 3.4. Сектор защиты Основные характеристики ТШУ-1 (рис. 3.2-3.4) приведены ниже: Угол постановки оптических помех, град: по горизонту относительно оси канала ствола основного воо- ружения ................................................. ±20 в вертикальной плоскости относительно оси канала ствола основного вооружения ................................. ± 2,25 Сектор обнаружения по азимуту, град: 360 точного определения ....................................... ±45 грубого определения ....................................... 270 Угловое разрешение по азимуту, град: точное .................................................. 3,75 грубое .................................................... 135 Сектор обнаружения по углу места, град ................... -5...25 Спектральный диапазон принимаемого излучения, мкм ........ 0,65...1,5 Источник излучения.......................................... Дальномер Ложные срабатывания при естественной освещенности до 105 лк, в том числе при движении по лесу в солнечный день, а также под воздействием световых помех прожекторов, пожаров, ложных те- пловых целей, выстрелов.................................. Отсутствуют Ложные срабатывания при работе лазерного дальномера и при собственном выстреле......................................Отсутствуют Сектор защиты, град ........................................... ±45 Число пусковых установок системы 902, шт...................... 12 Потребляемая мощность от бортовой сети напряжением 27 В, кВт .................................... Не более 2
56 Гл. 3. АКТИВНОЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ Следует отметить, что аппаратура расширенного встроенного контроля работоспособности обеспечивает проверку комплекса ТШУ-1М без использо- вания лазерного излучателя и дымовых гранат. Комплекс ТШУ-1 установ- лен на танках Т-90, Т-80УК и Т-80УМ1. 3.3. Система противодействия Системы оповещения о лазерном облучении В середине 1980-х годов в армиях нескольких стран был принят подход к комплексам вспомогательных средств защиты (КВСЗ) с применением прием- ников системы оповещения о лазерном облучении. В числе первых танков, которые планировалось оснастить этими приемниками, были некоторые тан- ки стран бывшего Варшавского договора. Позже такие приемники были включены в состав российского КОЭП «Штора». К 1988 г. приемники систе- мы оповещения о лазерном облучении были приняты на вооружение в италь- янской армии не только для танка Ariete, но и для колесного истребителя тан- ков Centauro (8 х 8) и VCC-80, предшественницы БМП Dardo. Приблизительно в то же время эти приемники также были приняты на вооружение для вариан- та израильского танка Merkava Mk.3, японского танка «Тип-90», а также для БМП «Тип-89». Затем приемниками были оборудованы еще два танка. Один из них - танк РТ-91 (польский вариант модернизации танка Т-72) - оснащен приемниками SSC-1, произведенными польской фирмой РСО. Другой танк - словенский M-55S (модернизированный Т-55) - снабжен приемниками IRD-3A словен- ской фирмы Fotona. Приемники системы оповещения о лазерном облучении как детекторы об- наружения подлетающих средств поражения совмещены с пусковыми установ- ками для дымовых гранат в качестве мер противодействия и с компьютером управления. Первоначально они были предназначены для обнаружения излуче- ний лазерных дальномеров танковых пушек и целеуказателей для полуактив- ных систем оружия с лазерным наведением. Однако временной интервал между поступлением импульса лазерного дальномера и выстреливанием высокоскоро- стного снаряда из танковой пушки обычно в таких приемниках слишком мал, чтобы успеть начать применение мер противодействия. Поэтому эффектив- ность КВСЗ на основе приемников систем оповещения о лазерном облучении для защиты от других танков невелика. Комплексы вспомогательных средств защиты на базе приемников систем оповещения о лазерном облучении потен- циально более эффективны от воздействия управляемого оружия, которое на- водится на цели, подсвечиваемые лазерным целеуказателем. К ним относятся американские ПТУР Hellfire, так как они имеют большее время реакции. Это позволяет использовать дым для того, чтобы нарушить работу целеуказателя и при наличии многоспектральных (работающих в видимом и ИК-диапазоне) дымовых гранат ослабить отраженный лазерный луч, снижая тем самым веро- ятность точного наведения средства поражения на данную цель.
3.3. Система противодействия 57 Альтернативный метод применения приемников системы оповещения о лазерном облучении для защиты от ПТУР или снарядов с лазерным целеука- зателем рассматривается как часть системы постановки ложных целей для средств поражения с лазерным наведением. Эта система предусматривает ис- пользование собственного лазера машины для создания путем освещения места на земле рядом с ней ложной цели, на которую и будет наводиться средство поражения. Однако чтобы отвести снаряд от указанной ему цели, лазер машины должен работать в том же диапазоне волн и с той же частотой повторения импульсов, что и целеуказатель. Это осуществить не легко. Несмотря на то что чувствительность приемников системы оповещения о лазерном облучении может быть недостаточной при их использовании против излучения лазерных дальномеров с танковых пушек, эти приемники могут быть достаточно эффективными, если лазерное излучение исходит непосред- ственно из дальномеров, встроенных в ПТУР. Примером тому является уста- новка ПТУР «Тоу» на американской БМП «Брэдли М2АЗ», включающая в себя дальномер, который определяет, находятся ли потенциальные цели в зо- не действия ее ПТУР, или нет. Обнаружение излучения дальномеров с помо- щью приемников системы оповещения о лазерном облучении может обеспе- чить дополнительное время для принятия мер противодействия, когда ПТУР применяют в сочетании с лазерными дальномерами. Обнаружение ПТС, наводимых по лучу При обнаружении ПТУР с наведением по лазерному лучу большое значе- ние придают повышению эффективности действия приемников системы опо- вещения о лазерном облучении. Для защиты боевых машин такие ПТУР пред- ставляют собой все большую угрозу с начала 1980-х годов, когда в Советской армии стали применять запускаемую через ствол ракету с наведением по ла- зерному лучу 9М117 «Бастион» (американское обозначение АТ-10) и когда израильская фирма IMI разработала собственные ПТУР с наведением по ла- зерному лучу МАР АТС. Однако большинство имевшихся тогда приемников могли обнаруживать лишь лазерные дальномеры и целеуказатели, а не систе- мы, наводимые по лазерному лучу, излучение которых характеризуется отно- сительно слабой интенсивностью. В самом деле, мощность сигналов, пода- ваемых системами, наводимыми по лазерному лучу, составляет менее 1 % мощности обычных дальномеров; для их обнаружения приемники систем оповещения о лазерном облучении должны быть более чувствительными. Приемники итальянской фирмы Marconi Italiana, предназначенные для ус- тановки на систему «Центауро-2» могут обнаруживать устройства наведения по лазерному лучу. Кроме того, известны усовершенствованный приемник сис- темы оповещения о лазерном облучении серии 1223, созданный британской фирмой GEC-Marconi (в настоящее время BAE Systems Avitronics), и LWS 300, разработанный в Южной Африке фирмой Avitronics. Однако ни один из них не был принят на вооружение для применения на боевых машинах. Чтобы прием- ники были вполне эффективными, они должны точно определять угол подхода лазерных сигналов. С относительным успехом это было достигнуто канадским
58 Гл, 3. АКТИВНОЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ Военно-исследовательским центром DREV, создавшим детектор лазерного из- лучения с высоким угловым разрешением HARLID. Приемник системы опове- щения о лазерном облучении на основе HARLID включен в систему MUSS (многоцелевая система самозащиты), которая разработана в ФРГ фирмой EADS Deutschland. Его угловое разрешение по азимуту составляет ±0,7° в отличие от разрешения лучшего из ранее известных приемников ±3°. При наличии приемника с высоким разрешением и компьютера управления, а также пусковых установок для дымовых гранат с помощью этого комплекса можно оказывать противодействие ПТУР с наведением по лазерному лучу за счет дыма, создающего помехи, что не дает оператору наведения ракеты вы- полнить поставленную задачу. Если достаточно быстро применить многоспек- тральный дым для создания плотного задымления между пунктом наведения и самой ПТУР, то можно поставить помехи для прохождения лазерного луча на- ведения ракеты и тем самым снизить вероятность попадания в цель. Кроме того, приемники с высоким разрешением могут быть использованы в качестве датчиков для системы противодействия, которая формирует на- правленный лазерный луч, фокусирует его на прицеле ПТУР противника и ослепляет. Известны системы противодействия ИК-приборам с использовани- ем дуговых ламп, сопряженные с РЛС, которые были разработаны для бри- танских и американских самолетов и вертолетов; их предлагали для примене- ния ее лазерного варианта на боевых машинах в качестве системы противодействия ПТУР. Другим примером противодействия является система BRILLIANT, созданная канадским Военно-исследовательским центром DREV; ее применяют для обнаружения, определения местоположения и противодей- ствия устройствам наведения по лазерному лучу. Использование систем противодействия средствам поражения с лазерным наведением приводит к существенному повышению стоимости боевой маши- ны. Однако их применение становится все более целесообразным, поскольку данные системы эффективны для защиты не только от устройств наведения по лазерному лучу, ракет с тепловизионной ГСН, но и от других средств по- ражения с ИК-системой наведения. Но поскольку в этом случае лазерное из- лучение отсутствует, для обнаружения средств поражения вместо приемников систем оповещения о лазерном облучении необходимо использовать УФ- и ПК-датчики или РЛС. УФ-датчики Эти датчики применяют в авиации для оповещения о приближении ра- кеты в результате обнаружения струи ракетного двигателя. Очень эффективно их также можно использовать и в наземной технике, поскольку УФ- излучения ракетных двигателей находятся в так называемой зоне солнеч- ного ослепления электромагнитного спектра. В этой зоне фоновое излучение отсутствует, и поэтому УФ-излучение можно обнаружить без помех, соз- даваемых вследствие отражения от местных предметов, что нарушает ра- боту ИК-датчиков и РЛС.
3.3. Система противодействия 59 В качестве примера можно привести УФ-датчики MILDS (Система обна- ружения запуска ракеты), разработанные в ФРГ фирмой МВВ (в настоящее вре- мя EADS Deutschland); сейчас их производят под маркой AN/AAR-60. Моди- фикация этих датчиков Р-MILDS включена в КВСЗ MUSS этой фирмы в дополнение к ее приемникам системы оповещения о лазерном облучении. Это позволяет обеспечить КВСЗ с помощью пассивной УФ-системы, которая может обнаруживать запуск и приближение ракет с угловым разрешением ±2,5°. После того как с помощью датчика Р-MILDS обнаружена ПТУР, через ком- пьютер управления КВСЗ MUSS дается команда на пульт управления о запуске дымовых гранат, чтобы воспрепятствовать выполнению задачи оператора на- ведения ракеты или помешать ПТУР с ИК-ГСН захватить цель, в результате чего ракета проходит мимо цели. Если же средством поражения является ПТУР, наведение на которую происходит по ее вспышке, которая свойственна большинству современных ПТУР, компьютер может настроить на траекторию ракеты постановщик ИК-помех и включить его. При этом постановщик ИК-помех излучает сфокусированный лазерный луч, создающий помехи в ра- боте устройства сопровождения ПТУР, ракета теряет заданное направление и проходит мимо цели. Такое сочетание УФ-детекгора с постановщиком ИК-помех применяют и в варианте ADAS КВСЗ MUSS, разработанном французской фир- мой EADS-Matra Systems & Information. Эта система состоит из тех же базовых элементов, что и КВСЗ MUSS, за исключением центрального компьютера и пусковых установок для дымовых гранат. Подобное сочетание УФ-детектора MILDS с постановщиком ИК-помех также используют в экспериментальной системе КВСМ (Комплекс основных мер противодействия), разрабатываемой французской фирмой Giat Industries с 1996 г. и установленной на колесной ЛБМ АМХ 10 RC. В системе КВСМ применяют такие же постановщики помех «Зе- нит», что и в российском КОЭП «Штора», а также приемники системы опове- щения о лазерном облучении LWS-2, изготавливаемые израильской фирмой Amcoram для танков Merkava. Система защиты этого танка включает в себя три приемника системы оповещения о лазерном облучении LWS-2. Два из них ус- тановлены на стволе пушки перед цапфами, в передней части башни они имеют выступающий над броней силуэт, а один расположен на корзине башни, непосредственно за основанием антенны. Элементами французской системы защиты являются следующие: справа - постановщик помех LIRE фирмы EADS, сверху слева - приемник системы оповещения о лазерном облучении фирмы Amcoram, а сверху справа - УФ-система оповещения о приближающихся ракетах MILDS. Танк Т-80У оснащен КОЭП «Штора-1», его основные элементы вклю- чают в себя два постановщика ИК-помех «Зенит», расположенных по одно- му по обе стороны ствола пушки. Для обнаружения вспышек на башне не- посредственно за пушкой установлены детекторы лазерного излучения с разрешением 3,75°. В отличие от современного вида первоначально в состав таких постанов- щиков ИК-помех, как Eirel и «Зенит» для «Шторы-1», не входили УФ-де- текторы. Поэтому в ожидании ракетного удара их необходимо было включать
60 Гл. 3. АКТИВНОЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ вручную, при этом в течение значительного промежутка времени они испуска- ли излучение. Поскольку это происходило в ближнем ИК-диапазоне, их можно было обнаружить с помощью усилителей изображения. Кроме того, излучение постановщиков помех Eirel и «Зенит» сфокусировано не в узкой полосе, а за- хватывает сектор в 20°. Это означает, что мощность излучения снижается, а не концентрируется на устройстве сопровождения ПТУР для получения макси- мального эффекта. Самым ярко выраженным в этом отношении является излу- чение ИК-ловушек, которое распространяется по всем направлениям. Такие ловушки можно использовать в качестве простого и недорогого аналога поста- новщиков ИК-помех, однако в случае применения на машинах они сразу выда- ют их месторасположение. Несмотря на это, ИК-ловушки входят в широкий спектр пиротехнических средств Galix, разработанных фирмой Giat Industries совместно с фирмой Etienne Lacroix Defense. Инфракрасную ловушку Galix-6 запускают из пусковой установки, находящейся на крыше башни. РЛ-системы слежения Контрбоеприпасы в основном используют для обнаружения и слежения за средством поражения с помощью РЛС. Чтобы в нужный момент запустить контрбоеприпасы и перехватить подлетающее средство поражения, необхо- димо точно определять время его подхода, дальность и скорость. Поэтому независимо от того, применяются контрбоеприпасы или нет, использование РЛС требуется для слежения за ПТУР в свободном полете или за падающими сверху боеприпасами до тех пор, пока они не будут обнаружены и не станут отслеживаться ИК-системой. Зарубежные разработки средств противодействия Основные направления проводимых за рубежом работ по разработке мер противодействия техническим средствам наведения и прицеливания сводятся к следующему. В качестве одного из вариантов активного противодействия ПТУР предлагается аэрозольная система мгновенного действия, которая обеспечивает быстрое распыление аэрозоля в виде облака, что способствует экранированию объекта. В США разработана эффективная и недорогая система противодействия оружию с визуальным наведением, ИК-наведением, лазерным, телевизион- ным и другим электронно-оптическим наведением. В частности, к такому оружию относятся ПТУР, управляемые по проводам, ракетные системы с лазерной подсветкой цели и ракеты с тепловой системой наведения. Систе- ма противодействия состоит из аэрозольной системы мгновенного действия, с ее помощью осуществляется быстрое распыление различных аэрозолей с получением облака определенной формы, которое может нейтрализовать действие указанного оружия. Использование аэрозольной системы мгновенного действия позволяет за 1 с с момента начала действия обеспечить маскировку цели без взрыва, не
3.3. Система противодействия 61 причиняя вреда личному составу. Предполагается, что применение новой сис- темы противодействия даст возможность значительно уменьшить вероятность попадания с первого выстрела из оружия с электронно-оптическим наведением. Защита танков представляет собой одну из форм системы противодействия. Для защиты военных целей от управляемых ракет, снабженных лазерны- ми, инфракрасными и телевизионными головками самонаведения в Нацио- нальном научно-исследовательском институте по вопросам обороны в Сток- гольме был разработан искусственный туман. Подробности проекта держатся в секрете. Сообщается лишь, что вещество, образующее туман, дешево и его производство не представляет трудностей. Искусственный туман прежде все- го пригоден для защиты от обнаружения танков и кораблей. Фирмой MB Assoshieted (США, штат Калифорния) разработано новое аэрозольное средство противодействия системам оружия с лазерным наведе- нием. Это средство, быстро создающее дымовую завесу по сравнению с ды- мообразующим нефтяным маслом, белым фосфором и дымовой гексахлор- этановой смесью, имеет ряд преимуществ: оно не ядовито, более эффективно рассеивает излучение, в меньшей степени зависит от влажности. Новый аэро- золь образуется при сгорании порошковой смеси, содержащей КС1О3 и TiO2. Эффективность аэрозоля (маскирующая способность, характеризующаяся площадью поверхности, которая может быть скрыта путем использования 1 кг аэрозольного средства) в результате ослабления видимого излучения в 80 раз составляет 1200 м /кг, белого фосфора - 1350 м /кг, гексахлорэтановой смеси - 900 м /кг, а нефтяного масла - 630 м /кг. При воспламенении порош- кообразной смеси происходит быстрое образование плотного аэрозольного об- лака. Учитывая влияние ветра на расположение этого облака, необходимо размещать несколько емкостей со смесью с наветренной стороны или вокруг потенциальной цели. Оптические датчики, регистрируя лазерное излучение от целеуказателя, автоматически подают сигнал для поджигания емкостей с аэро- зольной смесью. В США фирмой Atlantic Ricert Corp, разработана защита от средств по- ражения с активными и полуактивными головками самонаведения оптиче- ского диапазона, основанная на использовании аэрозольного облака. Кроме того, создано устройство, которое при подсветке объекта излучением опти- ческого диапазона обеспечивает выработку и внесение в отраженный сигнал дезинформации. Это приводит к ошибкам при определении местоположения объекта, что снижает эффективность средств поражения и лазерных дально- меров. Работы по созданию средств активной защиты от лазерного оружия ведут- ся по трем направлениям. Первое направление предусматривает разработку устройства для образования около объекта аэрозольного облака, что способ- ствует возникновению эффекта пробоя при прохождении через облако мощ- ного импульсного лазерного излучения и поглощению квазинепрерывного лазерного излучения. Второе направление предполагает разработку устройств для формирования вокруг объекта импульсного поля, отталкивающего плаз- му, которая образуется в результате воздействия на поверхность объекта
62 Гл. 3. АКТИВНОЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ мощного лазерного излучения. Третье направление предусматривает создание устройств для получения около объекта ионизированного слоя, способст- вующего возникновению эффекта пробоя при прохождении через этой слой мощного импульсного лазерного излучения. По сообщениям газет ряда арабских стран, израильские танки, принимав- шие участие в интервенции в южные районы Ливана в марте 1978 г., были оснащены средствами противодействия ракетам советского производства. Эти средства представляют собой устройства, которые создают вокруг танка сво- его рода защитный электромагнитный экран, что позволяет осуществить преждевременный подрыв боевых головок ПТУР. В указанных сообщениях говорилось, что преждевременный подрыв боевых головок самонаведения ПТУР вызывается воздействием электромагнитного излучения на электриче- ские цепи их взрывателей. Фирма Israel Military Industries на выставке EUROSATORY-96 представи- ла систему активной защиты (САЗ) APRAM (автор - Рольф Хилмес). Эта сис- тема работает по принципу «мягкого поражения»; она состоит из трех датчи- ков регистрации лазерного излучения LMS-2 и пассивного датчика PIANO, которые реагируют на лазерный луч прибора наведения или на УФ-часть спектра факела подлетающей ракеты. После определения направления об- стрела многозарядная установка для метания системы постановки дымовой завесы POMALS (Pedestal Operated Multi Ammunition Lauching System) авто- матически, независимо от положения башни, разворачивается и производит отстрел трех гранат. Кроме дымовых гранат, установку можно использовать для запуска дипольных отражателей, осветительных ракет и ложных мише- ней. Обычно в течение 2 с на расстоянии около 70 м от машины может быть поставлена дымовая завеса площадью 50 х 8 м . Помимо этого, может быть применен оптронный прибор постановки помех VIOLIN Mk. 1, который бла- годаря использованию полуактивной командной системы наведения по линии прицеливания SACLOS противодействует системе наведения (гранатомета) ПТУР второго поколения. Таким образом, разработка комплексов активного противодействия тех- ническим средствам обнаружения, прицеливания и наведения оружия непре- рывно продолжается. Ближайшей перспективой этого развития является соз- дание эффективных комплексов активной защиты.
Глава 4 ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ 4.1. Основные технические средства защиты При определении уровня прямой защиты от обычных ПТС, которые долж- ны обеспечивать боевые проекции бронирования, за основу принимают пре- дельные, зачастую прогнозируемые ПТС вероятного противника. Однако при современных ограничениях по массе, которые могут быть выделены на защиту ОБТ, достижение эффективной стойкости бронирования во всех возможных боевых условиях представляет собой весьма сложную проблему, а в ряде слу- чаев трудноразрешимую. В реальных боевых условиях ОБТ может оказаться в самых различных си- туациях, но наиболее ответственной и тяжелой тактической ситуацией является наступление. Поэтому в первую очередь ОБТ необходимо защищать от пора- жения в условиях наступления. При этом также следует принимать меры для сохранения его боеспособности в других ситуациях, например в глубине обо- роны до вступления в контакт с противником. Для этого комплекс прямой за- щиты должен включать в себя средства, обеспечивающие защищенность танка от нескольких поражающих факторов одновременно. Основными средствами поражения, по которым задаются тактико-техничес- кие требования (ТТТ) на защиту лобовых и бортовых проекций бронирования танка, являются артиллерийские снаряды и ПТУР. Кроме того, сформулированы требования к защите от ПТС, применяемых со стороны верхней полусферы танка, и к защите от ПТМ нажимного и дистанционного действия, разработаны экспериментальные методы по усилению защиты от данных ПТС. Основными техническими средствами прямой защиты танка от различных поражающих воздействий ПТС противника являются броневые узлы корпуса и башни, представляющие собой монолитные или комбинированные много- слойные, экранированные, конструктивные и другие преграды. В ряде случа- ев они выполнены с применением динамической и активной защиты, а также различных устройств защитного комплекса. Совершенствование стальной броневой основы конструкций корпуса и башни осуществляется путем принятия новых решений броневого, материа- ловедческого и технологического характера, а также путем оптимизации кон- структивных углов (углов повтора) и соотношения толщин броневых листов в многослойной броне. Зарубежные специалисты утверждают, что применение слоя из обедненного урана (238U) позволяет получать весьма заметный эффект в случае защиты от БПС и в несколько меньшей степени от КС.
64 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ Использование динамической защиты, основанной на взрывном воздейст- вии со стороны специальных элементов броневой конструкции на внедряю- щуюся кумулятивную струю, дает существенный эффект. Применение встро- енной динамической защиты, в отличие от навесной, приводит не только к снижению пробивной способности кумулятивной струи (на 300...400 мм), но и к уменьшению действия подкалиберных снарядов (на 150...200 мм). По сравнению с использованием кумулятивных боеприпасов тандемного типа динамическая защита на танках оформляется так же, как и тандемная (двух- слойная). Таким образом, усовершенствованные ОБТ на основе рассмотренных тех- нических решений характеризуются следующим: лобовая проекция защища- ет от снарядов танковых пушек, наиболее мощных ПТУР и от всех прочих кумулятивных средств; борта - от легких ПТУР и от массовых реактивных противотанковых гранат; крыши башни и корпуса - от легких кумулятивных элементов, ударных элементов высокоточных боеприпасов и от 30-мм авиа- ционных пушек. Однако остается проблема защиты бортов от БПС и мощных ПТУР, а крыши - от ПТУР с программируемой траекторией полета и от более мощных суббоеприпасов ВТО. Повышение защищенности ОБТ стало возможным и путем применения системы активной защиты [1, 2]. Принцип ее действия состоит в том, что с помощью средства, установленного на танке, обнаруживается подлетающий к нему снаряд и на этот снаряд оказывается воздействие (например, выстрел навстречу из специального гранатомета) в целях его разрушения или, по крайней мере, снижения его эффективности. 4.2. Тактико-технические требования к танку по обеспечению прямой защиты от обычного оружия Современные требования к комплексной защите танка от обычного ору- жия формируются на основе общих требований, которые, как правило, входят в программы развития вооружений и другие документы Вооруженных сил [8]. Тактико-технические требования к танку являются частью тактико- технического задания (ТТЗ), они разрабатываются заказчиком и определяют цель, назначение образца танка и его место в Сухопутных войсках. Кроме то- го, они регламентируют этапы проведения опытно-конструкторских работ (ОКР), а также порядок испытаний и приемки опытных образцов и сроки вы- полнения ОКР. Тактико-техническое задание формируется на основе норма- тивно-технических документов системы общих технических требований к видам вооружения и военной техники, результатов предварительно проведен- ных научно-исследовательских работ (НИР), анализа информационных и па- тентных материалов, новейших достижений и перспектив развития отечест- венной и зарубежной науки и техники, опыта предыдущих разработок и эксплуатации аналогичных образцов. В большинстве случаев непосредственную разработку ТТЗ и ТТТ, а также предшествующую этому научно-исследовательскую, опытно-конструкторскую
4.2. Тактико-технические требования к танку при защите от обычного оружия 65 и экспериментальную работу ведут военные и промышленные организации, ответственные за решение данных вопросов, под руководством заказчика и при его финансировании. В тактико-технических требованиях к создаваемому или модернизируемо- му танку среди других характеристик входят задаваемые характеристики пря- мой защиты от противотанковых средств поражения корпуса и башни танка. В ТТТ к разрабатываемому ОБТ среди других основных характеристик, в частности, включают следующие характеристики живучести (защищенное- ти) [8]: - защита от бронепробивающих средств корпуса и башни в пределах за- данных курсовых углов (от бронебойного подкалиберного и кумулятивного снарядов, пробивающих стальную броню определенной толщины); - сохранение боеспособности экипажа и непоражение боекомплекта, в том числе и при воздействии заданных средств поражения на крыши башни и корпуса и днище танка; - наличие бронированных отсеков для топлива и боекомплекта. К основным характеристикам живучести добавляют уточняющие характе- ристики жесткости, стойкости узлов и деталей и т. п. Часто такие характери- стики устанавливают со ссылкой на результаты, полученные на ранее создан- ных корпусах и башнях. На конструкции корпуса и башни распространяются ограничения, обусловленные компоновкой танка, расположением рабочих мест экипажа и составных частей танка, которые влияют на огневую мощь, живучесть, подвижность и другие его свойства. Массогабаритными ограничениями прежде всего являются предусмотрен- ные для корпуса и башни ограничения по массе, габаритным размерам, а так- же по вместимости и конфигурации внутренних объемов. Очевидно, что минимизация масс корпуса и башни танка имеет большое значение, так как она влияет на экономические затраты (используются высо- колегированная броневая сталь и другие дорогостоящие материалы) и общую массу танка (масса корпуса с башней составляет более 50 % всей массы со- временного танка). Но чрезмерное уменьшение массогабаритных параметров брони нецелесообразно, поскольку вследствие недостаточной площади и мас- сы бронирования образуются места с ослабленной защитой. Как правило, это происходит в так называемых зонах боевых проекций, вероятность попада- ния в которые особенно велика. Как известно, еще до Второй мировой войны в результате возникшей не- обходимости ограничения общей массы танка при усилении его защиты нача- лась резкая дифференциация толщин брони корпусов и башен. Толщина ло- бовых листов, правого и левого бортов корпусов, а также лобовых и бортовых секторов башни, обеспечивающая защиту в направлении действия бронебой- ных снарядов на реальных дальностях обстрела, была наибольшей. Сущест- венно меньшая толщина на уровне противопульной брони была у листов кор- мовой части, крыши и днища. В послевоенные годы в условиях продолжающегося увеличения массы противотанковых боеприпасов и ужесточения задаваемых ограничений на 3 — 2417
66 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ массогабаритные параметры брони танка разработчики были вынуждены ис- кать способы минимизации вероятности потерь танков в боевых условиях пу- тем оптимизации дифференцирования толщин его брони и конструктивных углов и углов подворота. При разработке корпуса и башни предлагалось ре- шать задачу минимизации вероятности пробития брони при заданных массо- габаритных ограничениях. В первую очередь это пытались осуществить пу- тем рационального распределения толщины брони по частям корпуса и башни, использованием оптимальных конструктивных углов наклона броне- вых деталей, улучшением качества броневых материалов, а также применени- ем новых видов комбинированной брони. Дифференцирование броневой защиты было основано на законах распре- деления вероятности как обстрела танка по дистанциям и курсовым углам, так и снарядных попаданий в элементы брони корпуса и башни. Эти законы были получены по результатам математического моделирования на ЭВМ боевых действий танков и специальных оперативно-тактических учений. Как прави- ло, во многих случаях они хорошо аппроксимируются нормальным законом распределения Гаусса. Не будем останавливаться на более подробном описа- нии методики и результатов выполненных расчетов, которых немало накоп- лено со времени Второй мировой войны до настоящего времени. Отметим лишь, что наиболее существенные и ценные полученные результаты, главным образом, касались оценки эффективности применения против танков различ- ных противотанковых средств поражения и рекомендаций по их усовершен- ствованию. По отношению к дифференцированию броневой защиты следует отметить, что жесткие ограничения по массогабаритным параметрам брони- рования и значительные трудности при выборе материалов, а также методов и способов защиты в условиях постоянного увеличения мощи и расширения номенклатуры применяемых средств поражения обусловили необходимость усиления защиты всех тех мест танка, которые могут поражаться сущест- вующими ПТС. 4.3. Общие сведения об испытании броневых преград Эффективность поражающего действия обычных бронебойных и подка- либерных снарядов оценивают по их бронепробиваемости, т. е. толщине брони, пробиваемой по нормали (а = 0) и под углом а - 60° в определенных условиях стрельбы. В настоящее время в практику вошла оценка бронепроби- ваемости БПС и КС по толщине брони, пробиваемой по направлению вектора ударной скорости с указанием угла вектора от нормали к лицевой поверх- ности преграды. Противоснарядная стойкость характеризуется толщиной брони, необхо- димой для защиты от заданных снарядов. Обычно она на (0,5... 1,0)Jc превы- шает толщину, которую снаряд может пробить на излете (dc - диаметр актив- ного элемента снаряда кинетического действия). На практике испытаний брони обстрелом используется понятие о пределе кондиционного поражения (ПКП), т. е. о допустимых (кондиционных) и недопустимых (некондицион-
4.3. Общие сведения об испытании броневых преград 67 ных) поражениях в виде трещин, выпуклостей, вмятин, сколов, параметры которых указаны в специальных технических условиях. Под некондицион- ными поражениями понимают разрушение броневой преграды в недопусти- мой степени, устанавливаемое в нормативно-технической документации. Предел сквозного поражения (ПСП) определяется исходной толщиной бро- ни, пробиваемой снарядом насквозь при условии полного расходования его энергии на пробитие. Пределы кондиционного и сквозного поражений мож- но охарактеризовать не только толщиной брони, при которой получены те или иные поражения, но и экстремальными значениями других параметров (например, ударной скорости снаряда или угла его встречи с броневой пре- градой, замеренного от нормали). Показателем противокумулятивной стойкости является частота получения кондиционных поражений брони, имеющей заданную толщину. Противосна- рядную и противокумулятивную стойкость комбинированных преград приня- то оценивать эквивалентной толщиной равностойкой монолитной катаной стальной брони средней твердости, обеспечивающей такую же вероятность поражения. Эта толщина представляет собой сумму толщин элементов ком- бинированной брони, приведенных к толщине монолитной броневой стали с помощью коэффициентов, которые определяют опытным путем. Отраслевым стандартом ОСТ ВЗ-5861-85 предусмотрены два коэффициента: габаритный - отношение толщины комбинированной преграды к толщине равностойкой эта- лонной брони и массовый - отношение массы преграды к массе равностойкой эталонной брони. Основные параметры условий обстрела броневой преграды и ее свойства К таким параметрам относятся следующие. Угол а встречи активной час- ти средства поражения с броневой преградой - угол между нормалью к лице- вой поверхности броневой преграды в точке попадания средства поражения и касательной к его траектории в той же точке. Угол а установки броневой преграды - угол установки лицевой поверхнос- ти броневой преграды относительно нормали в точке попадания, совпадаю- щей с касательной к траектории средства поражения в той же точке. Конструктивный угол 5 наклона броневой преграды - угол между верти- калью в рассматриваемой точке и касательной плоскостью к лицевой поверх- ности броневой преграды. Угол у подворота броневой преграды - угол между горизонтальной про- екцией нормали к лицевой поверхности броневой преграды и положительным направлением продольной оси танка (башни). Курсовой угол q обстрела танка (башни) - угол между продольной осью танка (башни) и направлением обстрела. Рассмотрим свойства броневой преграды. Стойкость - свойство выдержи- вать воздействие средств поражения в заданных условиях испытаний без не- кондиционных поражений. з*
68 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ Живучесть - свойство броневой преграды сохранять защитные функции при неоднократном воздействии на нее средств поражения. Кроме того, жи- вучесть - это свойство сопротивляться в заданных условиях образованию мелких отколов и расколов, а также сквозных трещин и отколов, которые имеют размеры, превышающие допустимые нормативно-технической доку- ментацией. Показатели свойств броневой преграды К таким показателям относятся следующие. Предел кондиционных пора- жений броневой преграды - экстремальное значение измеряемого в заданных условиях испытаний параметра, при котором на рассматриваемой броневой преграде возникают только кондиционные поражения. Предел кондиционных поражений броневой преграды можно выразить через максимальную ударную скорость средства поражения (его активной поражающей части), максималь- ную дальность обстрела или подрыва, минимальный угол встречи с броневой преградой, а также через минимальную толщину преграды по нормали или по касательной к траектории поражающего средства в точке попадания. Предел сквозного поражения броневой преграды - экстремальное значе- ние изменяемого в заданных условиях испытаний параметра, при котором средство поражения или его элемент проходит через рассматриваемую броне- вую преграду. Предел сквозных поражений броневой преграды можно выра- зить через минимальную ударную скорость средства поражения, максималь- ную дальность обстрела или подрыва, максимальный угол встречи с броневой преградой, а также через максимальную толщину броневой преграды по нор- мали или по касательной к траектории поражающего средства в точке по- падания. Показатель пк противокумулятивной стойкости броневой преграды - час- тота получения кондиционных поражений для данной броневой преграды при заданных условиях испытаний кумулятивными средствами. Толщина b броневой преграды с заданной стойкостью - расстояние между лицевой и тыльной поверхностями преграды с заданной стойкостью, изме- ренное из точки пересечения вектора ударной скорости с лицевой поверхно- стью преграды по нормали к последней. Толщина броневой преграды 6/cosa с заданной стойкостью по ходу - рас- стояние между лицевой и тыльной поверхностями преграды с заданной стой- костью, измеренное по направлению вектора ударной скорости из точки его пересечения с лицевой поверхностью преграды. Дополнительно указывают угол а встречи снаряда с броней, измеряемый от нормали. Поверхностная плотность Ьр броневой преграды - произведение толщины преграды с заданной стойкостью (объема преграды на единицу площади ее поверхности) и плотности материала преграды. Поверхностная плотность ftpcosa броневой преграды по ходу - произве- дение толщины преграды с заданной стойкостью по нормали и плотности ма- териала преграды. Дополнительно указывают угол а встречи снаряда с броней.
4.3. Общие сведения об испытании броневых преград 69 Показатели относительных свойств броневых преград К этим показателям относятся следующие. Габаритный (по толщине) ко- эффициент КГ броневой преграды - отношение суммарной толщины данной броневой преграды к толщине равностойкой эталонной броневой преграды при одинаковой площади поверхности. Дополнительно указывают угол а встречи снаряда с данной и эталонной преградами от нормали. Массовый коэффициент Км броневой преграды - отношение поверхност- ной плотности данной броневой преграды к поверхностной плотности рав- ностойкой эталонной броневой преграды. Дополнительно указывают угол а встречи снаряда с данной и эталонной преградами. Показатели бронепробивной способности боеприпасов и защитных свойств эталонной брони обычно рассчитывают на основе табличных данных по зави- симости ^ПКП(ПСП) =/(6, (Д или _ г( ь ^ПКП(ПСП) - J ---ОС , V cos a J где ^пкп(псп) - скорости ПКП или ПСП, полученные путем обработки данных об обстреле монолитной катаной стальной брони (эталонная броня), приме- няемой для испытания пуль и снарядов соответственно. Оценку исследуемых преград в целом выбранным средством поражения проводят при условии равенства скоростей ипкщпсп) на исследуемой и эта- лонной преградах. Не обязательно, чтобы углы встречи снарядов с исследуе- мой преградой и с эталонной броней были одинаковыми. Как правило, для эталонной брони задают ос = 0 или а - 60°, что специально указывают в доку- ментации по исследуемым преградам. Броневые преграды должны обеспечивать: - заданный уровень стойкости, прочности и живучести в собранном и ус- тановленном на корпусе или башне виде (средства проверки соответствия за- данным требованиям устанавливаются тактико-техническими и нормативны- ми требованиями); - минимизацию площадей мест с ослабленной защитой, заданной на рас- сматриваемую боевую проекцию. Эффективность схемных конструктивных решений определяется по мас- согабаритным и стоимостным показателям при условии полного выполнения заданных требований. На начальной стадии проектирования броневых пре- град изготавливают и сравнительно менее сложные преграды-мишени, при обстреле которых определяют поражающие способности боеприпасов, стой- кость броневой основы преграды, функционирование дополнительных за- щитных устройств отдельно на броне и в сборе с броневой основой и др. В ТТТ технические показатели защиты указывают применительно к про- екциям танка, которые затем распространяются на проекции основных узлов и деталей корпуса и башни. Например, такие показатели могут быть заданы
70 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ для вертикальной проекции верхней (нижней) носовой детали, вертикальной бортовой проекции (или просто бортов) в зоне заданных курсовых углов об- стрела по защите сверху или со стороны верхней полусферы, защите со сто- роны днища и т. п. Специально задают требования по защите башни со сто- роны лобовых, бортовых и кормовых проекций, а также со стороны крыши. Таким образом, вначале возникает условное, а затем и фактическое разделе- ние корпуса и башни на отдельные преграды, используемые для отработки броневой защиты танка. Соответствие стойкости броневых преград корпуса и башни заданным требованиям является необходимым, но не достаточным ус- ловием для того, чтобы считать броневую защиту отработанной. Такого рода положительное заключение может быть сделано только на основании резуль- татов натурных испытаний, полученных в результате обстрела корпуса и башни, которые оборудованы не только для проверки противоснарядной стойкости, но и для определения фактической живучести мест крепления и сопрягаемого с корпусом и башней оборудования танка. Существующий научно-методический аппарат оценки баллистической и ударно-волновой защиты, обеспечиваемой по внешней и внутренней по- верхностям бронирования объекта с учетом ослабленных и усиленных зон, позволяет определять соответствие защиты заданным требованиям. При этом математические модели средства (снаряда) и его баллистики должны адек- ватно описывать как условия встречи средства с целью (объектом испы- таний), так и параметры запреградного потока осколков с внутренних по- верхностей объекта, включая нормальные и ослабленные зоны с учетом их геометрии и стойкости. 4.4. Экспериментально-теоретические основы моделирования процессов высокоскоростного взаимодействия Состояние вопроса Темпы развития противотанковых средств поражения и противодействую- щих им средств комплексной защиты в существенной степени определяются своевременным и эффективным решением динамических задач высокоскоро- стного взаимодействия тел и сред. В связи с этим разработка теоретических и практических вопросов моделирования и методов исследования быстропроте- кающих процессов в такой прикладной области, каковой является конечная баллистика, представляет несомненный интерес в целях усовершенствования БТВТ. Моделирование процессов конечной баллистики можно считать одной из прикладных проблем динамики сплошных сред, являющейся важным разде- лом механики сплошных сред [26, 28, 29]. Прикладное значение механики сплошных сред заключается в том, что она создает основу для физико- математического моделирования процессов взаимодействия деформируемых тел и сред. Решению задач механики сплошных сред предшествует так называемая постановка задачи, или формулировка физико-математической модели изу-
4.4. Основы моделирования процессов высокоскоростного взаимодействия 71 чаемого процесса, состоящая в его описании в виде системы уравнений, соот- ношений и определяющих условий. Экспериментальное моделирование с применением баллистических стен- дов, оснащенных аппаратурой для измерения, регистрации, визуализации и импульсного рентгенографирования, во многих случаях позволяет глубоко исследовать и изучать как качественную, так и количественную картину вы- сокоскоростного взаимодействия. Особая ценность экспериментального мо- делирования заключается в том, что на основе обработки результатов опытов можно создать физико-математические модели, с помощью которых можно определить характер взаимодействий и различные величины для дальнейшего их сравнения с результатами, получаемыми экспериментально [33]. Прежде чем рассмотреть вопросы моделирования динамического сопро- тивления при проникновении деформируемых ударников в массивные пре- грады на базе закономерностей, вытекающих из теории анализа размерности и подобия, представим качественную картину взаимодействия бронебойного подкалиберного снаряда с броневыми преградами. При этом рассмотрим су- ществующий подход для определения динамического сопротивления при вне- дрении в полубесконечную преграду жесткого ударника. Качественная картина взаимодействия активной части бронебойного подкалиберного снаряда с броневыми преградами Обобщение результатов исследований, представленных в отчетах, а также в работах, опубликованных у нас в стране и за рубежом, показало, что стой- кость монолитных и разнесенных преград (сред) зависит от конструктивного исполнения активной части БПС (ударников). Их подразделяют на деформи- руемые, недеформируемые и комбинированные. Так, для деформируемых ударников при скоростях взаимодействия их со средой, превышающих кри- тические, определяемый физико-механическими характеристиками материа- лов ударников и преград процесс такого взаимодействия происходит с интен- сивным пластическим деформированием и уменьшением массы ударника. Пластические деформации сосредоточены в области контакта, форма голов- ной части ударника по мере взаимодействия изменяется от грибовидной к по- лусферической, а форма образуемого в среде кратера приближается к форме цилиндра диаметром, равным примерно двум диаметрам ударника. Траекто- рия ударника до взаимодействия со значительными углами встречи близка к прямолинейной. При углах такого взаимодействия, превышающих критиче- ские, траектория становится искривленной с выраженными эффектами де- нормализации в лицевых и нормализации в тыльных слоях среды с образова- нием выпуклости и выбиванием так называемой пробки; при скоростях взаимодействия меньше критических ударник взаимодействует со средой как жесткое тело. Недеформируемые ударники, выполненные преимущественно из твердых сплавов, при скоростях встречи, не превышающих предельные, взаимодейст- вуют со средами как жесткие тела с образованием цилиндроконического кра-
72 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ тера с диаметром цилиндрической части, близким к диаметру ударника. В си- лу меньших, чем у деформируемых ударников, экваториальных моментов инерции при взаимодействии со средой такие ударники в большей степени, чем деформируемые, подвержены развороту. При этом их траектории стано- вятся искривленными при углах встречи, в 2-3 раза меньших, чем у дефор- мируемых ударников. На характер их взаимодействия со средой существен- ное влияние оказывают значение и пространственное положение угла атаки в момент встречи. Выход на тыльный слой преграды имеет форму прокола или форму, образующуюся при выбивании пробки. При скоростях взаимодейст- вия выше предельных в процессе соударения под большими углами, при вы- ходе за тыльную поверхность преграды, а также при пробитии тонких разне- сенных преград возможно разрушение недеформируемых ударников. Взаимодействие со средой комбинированных ударников отражает особен- ности взаимодействия деформируемых и недеформируемых ударников, оно зависит от положения и способа крепления недеформируемой части ударника к деформируемой. Взаимодействие комбинированного ударника со средой в общем случае носит пространственный характер, определяемый взаимным расположением плоскостей угла встречи и угла атаки, зависящих от усло- вий движения ударника в воздухе и расположения вектора относительной скорости сближения среды и ударника. Однако в большинстве случаев, в пер- вую очередь при взаимодействии со средой деформируемых ударников, про- никновение, как правило, происходит в одной плоскости, проходящей через вектор скорости ударника и нормаль к лицевой поверхности среды в точке их встречи. Важнейшей геометрической характеристикой модели ударника является его диаметр d или радиус г, через которые могут быть выражены все осталь- ные геометрические параметры. В случае выполнения модели ударника в ви- де сплошного цилиндра число геометрических параметров сокращается до двух: диаметр d (радиус г) и длина /. Важнейшими конструктивными характеристиками ударников, имеющих выраженную форму головной части, являются их масса, момент инерции, форма головной части, а также положение центра масс относительно верши- ны ударника. Экспериментально установлено, что форма головной части снаряда суще- ственно влияет на его проникающую способность при скоростях, при которых напряжения в нем меньше динамического предела текучести его материала. Чем сильнее затуплена головная часть снаряда, тем больше предельная бал- листическая скорость. Если же снаряд подлетает к мишени со скоростью, при которой напряжения в нем превосходят динамический предел текучести его материала, то форма его головной части на предельную скорость практически не влияет. При сравнении предельных баллистических скоростей снарядов с полусферической, конической затупленной и оживальной головными частями при обстреле под углами от нормали (углами соударения), равными нулю и 60°, минимальная предельная скорость была получена для снаряда с полусфе- рической головной частью при обоих значениях угла соударения. Однако раз-
4.4. Основы моделирования процессов высокоскоростного взаимодействия 73 личие предельных скоростей снарядов с полусферической, конической и ожи- вальной головной частями очень мало (не более 4 %). Максимальная скорость для пробития брони требуется при использовании снарядов с затупленной головной частью. Она превышает минимальную предельную баллистическую скорость снаряда с полусферической головной частью на 6,5 %. Таким образом, для проверки стойкости броневых преград наиболее пред- почтительными являются снаряды с полусферическими головными частями. Кроме того, ударники с полусферическими головными частями в наибольшей степени пригодны для количественной оценки напряженно-деформирован- ного и энергетического состояний материала преграды в области контакта. При некоторых упрощающих предположениях решение задач конечной бал- листики можно получить в аналитическом виде. При этом, как неоднократно было подтверждено экспериментально, эпюра напряженно-деформированно- го состояния в придонной части преграды близка к полусферической. Методический подход к определению динамического сопротивления внедрению недеформируемых ударников в металлические преграды. Динамическая твердость Установленные в исследованиях Физико-технического института экспе- риментальные зависимости, определяющие сопротивление внедрению в усло- виях, когда исключено влияние глубины проникновения, при любых скоро- стях в диапазоне значений v = 10... 10 м/с имеют вид [27] р = НлХ +Аоро1у2, (4.1) где 77д1 - динамическая твердость материала преграды, измеряемая при скоро- сти соударения 10... 100 м/с, ее значение мало зависит от угла раствора кони- ческого ударника; kQ - коэффициент сопротивления (коэффициент формы) головной части ударника, вычисляемый в предположении, что частицы мате- риала преграды не взаимодействуют друг с другом и поэтому изменение их скорости происходит непосредственно на поверхности головной части удар- ника; р01 - плотность материала преграды. Для конического ударника, обтекаемого вдоль его оси и имеющего угол раствора а, коэффициент сопротивления можно рассчитать по формуле ко = sin2(a/2). Что касается сопротивления внедрению в глубинные (L > 2dQ) слои метал- лической преграды при скорости v < vKp, то в первом приближении оно не за- висит от угла раствора конической головной части ударника и скорости внедре- ния; сопротивление внедрению выражается соотношением р ~ НД\ + НВ, где НВ - статическая твердость материала ударника, измеряемая по методу Бринелля. Работа вытеснения единицы объема материала преграды, определяемая отношением начальной энергии ударника тоЦ2 к конечному объему кратера WK, при L > 2dQ не зависит от скорости удара и0, а также от формы головной части ударника и подчиняется условию р ~ Нл\ + НВ.
74 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ В глубинных (L > 2dQ) слоях металлической преграды при скорости внед- рения и>икр конечный диаметр dK поперечных сечений кратера, которые ударник пробивал со скоростью и, равен JKp = d(p/Z>)1/2, где р и b задают пред- ставленными выше соотношениями. При скоростях v < икр диаметр <7кр кратера не зависит от угла раствора конической головной части ударника и скорости внедрения, он равен диаметру ударника <70. Критическая скорость определяется соотношением икр - Jo[HB/(A:oPoi)]1/2- Рассмотрение современного подхода к нахождению динамического сопро- тивления внедрению деформируемых ударников в металлические преграды начнем с анализа размерности параметров взаимодействия при соударениях. Единицы механических параметров взаимодействия, применяемые при анализе их размерности Известные механические параметры взаимодействия подразделяют на две группы: -размерные величины, их значения зависят от системы выбранных еди- ниц измерения; - безразмерные величины, их значения не зависят от системы единиц из- мерения. В Международной системе единиц (СИ) в качестве основных размерно- стей механических параметров приняты следующие: единица длины (величи- на L) - в метрах (м); единица массы (величина М) - в килограммах (кг); еди- ница времени (величина Т) - в секундах (с). Производные единицы механических параметров и их размерности могут быть представлены в виде формул, содержащих основные единицы. Произ- водными единицами являются следующие: 1) единицы величин измерения пространства и величин, определяющих кинематику: площадь (м2) - £2; объем (м3) -£3; скорость (м/с) - LT~}; ускорение (м/с2) - LT 2; 2) единицы величин, характеризующих динамику: сила (H)-WT’-2; плотность (кг/м3) - L~3M\ давление (Па) - £-1Л/Г-2; работа, механическая энергия (Дж) - £2МТ 2; кинетическая энергия движущихся тел (Дж) - 1?МТ~2*, удельная (на единицу объема) работа (Дж) - LXMT~\ удельная (на единицу объема) кинетическая энергия (Дж) - LxМТ2. Главными методическими руководствами в экспериментально-теоретичес- ком моделировании взаимодействия являются методы размерности и подобия [25, 26]. Исходя из анализа размерности, для того, чтобы внести определен-
4.4. Основы моделирования процессов высокоскоростного взаимодействия 75 ность в понятия квазистатической и динамической энергии расширения по- лости, пришлось отказаться от использования понятия динамической твердо- сти как меры удельной (на единицу вытесняемого объема) энергии жесткого ударника при его скорости 10... 10 м/с. Вместо динамической твердости пред- лагается, как это было сделано в [35], применять квазистатическую удельную (на единицу вытесняемого объема) энергию, которую можно вычислить без учета ее изменений, вызываемых инерцией ps. Необходимость учета геометрического подобия движения ударника в процессе расширения полости в среде (в преграде) при внедрении его голов- ной части связана с тем, что, как отмечено в [33], торможение ударника про- исходит по схеме Ньютона. В соответствии с этой схемой предполагается, что частицы среды изменяют скорость непосредственно на поверхности обтекае- мого тела - головной части ударника. В работе [33] этому дается следующее объяснение. При дозвуковых скоростях движения фактическое распределение скорости в потоке жидких и газообразных сред не отвечает предполагаемому. В твердой же среде (в металле) большие деформации резко локализуются вблизи места нагружения. Поэтому течение такой среды должно приближать- ся к течению согласно расчетной схеме Ньютона. Отмеченные особенности твердых сред, а также то, что процесс внедре- ния жесткого ударника в деформируемую среду на большей части пути можно считать близким к установившемуся, по-видимому, и обусловили удовлетворительное совпадение экспериментально определенных коэффи- циентов сопротивления с их значениями, полученными по схеме Ньютона. Очевидно, что степень совпадения должна зависеть от того, насколько фор- ма поверхности, ограничивающей область больших деформаций, возни- кающих в преграде, воспроизводит форму головной части ударника. Совпа- дение экспериментальных и расчетных значений давления на поверхности контакта у оживальной и полусферической форм головной части ударника должно быть наилучшим. Для реализации схемы Ньютона при расчетах удельной энергии на поверхности контакта нами этот вопрос рассмотрен в рамках геометрического подобия в процессе обтекания полусферической головной части ударника в сферической системе координат при неподвиж- ной точке торможения в центре полусферы радиусом г0. Постановка и анализ задачи о моделировании соударения деформируемых тел Такая задача имеет относительно простые решения в тех случаях, когда удается использовать схемы расчета, которые не представляют трудностей их описания без серьезного нарушения физического смысла и соответствия расчетных данных экспериментальным. Одна из таких схем основана на предположении о том, что взаимодействие сред и изменение значений дав- ления, деформации и энергии происходят в пограничном слое, толщина ко- торого в данном случае равна нулю. Форма взаимодействующих поверхно- стей сред подчиняется законам подобия.
76 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ В обобщенной форме, без излишней детализации, задачу о моделирова- нии соударения деформируемых тел можно сформулировать следующим образом. Давление, необходимое для расширения полости в полупростран- стве в квазистатических условиях, определяется без учета инерции удель- ной энергии вытеснения единицы объема полости, равной psX. Квазиста- тическое давление начала деформирования ударяющего тела (ударника) определяется удельной энергией предельного (до начала срабатывания) расширения цилиндрической части ударника, прилегающей к его головной части. Таким образом, в качестве характеристик прочности материалов тела 1 (преграда) и тела 2 (ударник) в дальнейшем будут использованы величины psX и (2/3)ps2(L-'MT~2) [33]. Необходимо знать конечный объем кратера, который образуется в мас- сивной (полубесконечной) преграде в результате удара по ней ударником с заданными геометрическими параметрами, имевшим перед ударом высокую скорость и0. При этом на скорость удара и материалы ударника и преграды ограничения не ставятся. Преграда и ударник изготовлены из материалов А и В соответственно. Решение задачи в такой постановке облегчается тем, что имеющиеся дан- ные исследований позволяют достаточно уверенно обосновать выбор системы определяющих процесс параметров. В соответствии с экспериментально- теоретическим анализом поставленной задачи можно утверждать, что в ши- роком диапазоне значений скорости удара конечный объем кратера WK (раз- мерность L3) определяется скоростью удара и0 (LT -1), плотностями материа- лов соударяющихся тел р01 и р02 (ML), геометрическими параметрами ударника, длиной /0 и радиусом г0 цилиндрической части ударника, а также формой головной части ударника, которая выполнена в виде полусферы ра- диусом г0 (£). Ориентируясь только на начальные энергетические характеристики соуда- ряющихся тел, на данном этапе их динамическая сжимаемость не учитывается. Если вначале в диапазоне относительно малых значений дозвуковой скорости удара Vq для ударника подобрать такой материал, расход удельной квазистатиче- ской энергии которого удовлетворяет неравенству (2/3)pS2 » ps\ + (3/2)poi l>o, то при этих скоростях удара с достаточной точностью ударник можно счи- тать недеформируемым (жестким), а преграду - несжимаемой. Это позво- ляет из уравнений, выражающих равенство значений давления на поверх- ности контакта [33], исключить (2/3)(/?52/а1) _ отношение сжимаемостей и радиусов цилиндрической части ударника и его полусферической головной части. Удельная энергия расширения полости головной частью ударника р = =ps\ + (2/3)poi г02> гДе первый член отражает квазистатическую удельную энергию, а следующий представляет ее изменение, вызываемое инерцией. Интеграл энергии расширения единичной полости г° 2 2 л jpr3 =-npslr03 + лро,го3го2. J 3 о
4.4. Основы моделирования процессов высокоскоростного взаимодействия 77 Максимальный радиус единичной полости r\i можно определить из урав- нения, выражающего подобие квазистатического и динамического расшире- ния полостей при одинаковой удельной энергии [33], откуда _ г .2 з 2л J psXrndr = -npsXrn, О где ГП - + yPoiA)2 После анализа процесса образования полусферической полости при дина- мическом проникновении головной части ударника рассмотрим торможение цилиндрической части ударника. Она представляет собой следующий за го- ловной частью цилиндрический металлический стержень, имеющий относи- тельно большую начальную длину, которую можно выразить отношением п = к/гъ. Как следует из гидродинамической теории [30, 34], если /0 - длина удар- ника, то глубину кратера £, расстояние от поверхности преграды до точки А на поверхности контакта в момент, когда ударник полностью войдет в пре- граду, можно определить по формуле L = -^u = l0J^, (4.2) vQ-и т. е. глубина L не зависит от начальной скорости удара и0- Формула (4.2), как и формула (4.3) верна и для плоских, и для пространственных течений. Здесь р0 и р - плот- ность струи и материала преграды соответственно. В этой обращенной задаче поверхность контакта материалов ударника и преграды неподвижна. Скорость преграды равна скорости и поверхности контакта в прямой задаче. Скорость струи ударника v = Vq - w, где Vq - ско- рость ударника. Независимо от того, является ли течение плоским или осе- симметричным, скорость поверхности контакта определяется без решения задач. Так как давление на поверхности контакта непрерывно, в результате решения уравнения Бернулли в точке торможения А на этой поверхности имеем |р0и2 =|рм2. (4.4) 1+7р7рГ’
78 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ Согласно формуле (4.2) глубина проникания металлического стержня в полубесконечную преграду равна длине стержня независимо от скорости удар- ника. В работах [31, 32] наблюдаемое на практике торможение стержней в про- цессе проникания в преграду было учтено за счет модификации гидродина- мической модели проникания с помощью введения сопротивления в уравне- ние, которое при этом принимает вид [34] /? = ^pw2 + 7? = |po(vo-w)2 +У, (4-5) где R = (2/3)psi; y = (2/3)ps2. Из уравнения (4.5) следует, что для материалов преграды и ударника тре- буются такие давления, чтобы эти материалы можно было считать подобны- ми жидкостям. Текучесть этих материалов должна превосходить локальные пределы текучести, а изменения, вызванные учетом инерции, исключаются. В связи с тем, что поверхность контакта представляет собой плоскость, пер- пендикулярную оси ударника, R = (2/3)P^ T = (2/3)^i2. Далее рассмотрена расширенная по количеству параметров постановка за- дачи и проведен анализ моделирования условий соударения деформируемых тел с учетом сжимаемости материала. Для каждого соударяющегося тела сжи- маемость можно определить с помощью параметров ударной адиабаты, при- нимая, что скорость ударной волны D и массовая скорость частиц материала за фронтом ударной волны U связаны линейной зависимостью. При этом ус- ловии давление р и плотность р различных материалов за фронтом ударной волны в диапазонах значений давления, в которых отсутствуют полиморфные превращения, с достаточной точностью можно найти по соотношениям p = Po(c + kU)U И с + Ш Р ~Ро 1Ч г ’ с + (Х-1) U где ро - начальная плотность материала (в нормальных условиях); с - ско- рость звука в материале; X - константа материала. Следовательно, задав скорость звука с и константу X при известной на- чальной плотности ро, можно точно определить ход ударной адиабаты мате- риала. Поэтому сжимаемость материалов тел 1 и 2 можно охарактеризовать скоростью звука в этих материалах с1 и с2 (LT~l) и значениями констант Х1 и Х2 (безразмерные величины). В соответствии с основной теоремой (П-теоремой) теории размерности [25] из перечисленных 12 параметров процесса (£к, и0, р01, р02, /0, r0,ps^ ps2, с19 с2, Xi
4.4. Основы моделирования процессов высокоскоростного взаимодействия 79 и Х2) можно составить девять независимых безразмерных комбинаций. По функциональной связи между ними получаем неявную форму уравнения, описывающего изучаемый процесс в широком диапазоне значений скорости встречи. Это уравнение можно записать в виде 2 Poi^o рs2 Р02 /0 С2 р0^! Psi ’ Psi ’ Poi (4.6) На основании этого можно сформулировать критерии моделирования ис- следуемого процесса: относительные глубины кратеров в двух опытах долж- ны быть равны, если в этих опытах безразмерные параметры, стоящие под знаком функции, имеют одно и то же значение. Уравнение (4.6) и вытекающий из него критерий моделирования могут быть существенно упрощены, если ограничиться рассмотрением такой боль- шой группы деформируемых тел, как металлы. Для металлов в соответствии с экспериментальными данными [33] можно принять ^с\/РХ!\ ~const и Xi ~ ~ Х2 ~ const. При этом допущении уравнение (4.6) принимает вид 2 Poi^o ps2 р02 /0 с2 Psi ’ Psi ’ Poi ’ Г0 ’ С1 (4-7).. Для анализа этого уравнения целесообразно перейти к несколько изме- ненной системе безразмерных параметров, стоящих под знаком функции, представив уравнение в виде (4.8) Для частных случаев условий соударения уравнение (4.8) трансформиру- ется. При этом условия моделирования также изменяются. 1. В диапазоне относительно малых значений дозвуковой скорости удара Vq для тела 2 можно подобрать такой материал, давление которого удовлетво- ряет неравенству ps2 » ps[ + (3/2)ро11?о. При этих малых скоростях такое тело 2 с достаточной точностью считается недеформируемым (жестким), а тело 1 - несжимаемым, что позволяет исключить из уравнения (4.8) параметры /оДо и Po2^2/(Poi^i). С учетом этого уравнение (4.8) принимает вид 1 2 2Р01 0 Ps2 Р02 Psi ’ Psi ’ POI (4.9) k
80 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ Решение этого уравнения в явном виде приведено в [31, 32, 34]. Результа- ты расчета по нему хорошо согласуются с опытными данными. 2. В диапазоне некоторых высоких значений скорости и0 должно выпол- няться неравенство pS2<^Ai^o2- Если при этом процесс взаимодействия тел с достаточной точностью можно считать установившимся. Кроме того, предполагается, что при выполнении данных условий поверхность контакта соударяющихся тел быстро принимает форму, близкую к полусферической, и остается таковой в течение всего процесса [30-32]. Наконец, при выполнении указанных условий из рассмотрения можно исключить сжимаемость материа- лов соударяющихся тел. Следовательно, в уравнение (4.8), описывающее про- цесс соударения металлических тел, в данном случае под знаком функции должен входить только один безразмерный аргумент 4 =ф2 (4.10) Уравнение (4.10) можно представить в виде / \|/2 L = /| к 0 о k moi ) (4.П) что удовлетворительно согласуется с опытными данными. 3. Значительно упрощается уравнение (4.8) и в том частном случае, когда соударяющиеся тела изготовлены из одного металла. При этом безразмерные параметры psilps\. Р02/Р01 и po2^2/(poi^i) обращаются в единицу, и в уравнение, описывающее процесс, под знаком функции должны входить только два без- размерных аргумента: (4.12) 4. Уравнение (4.8) должно быть упрощено и тогда, когда адиабаты соуда- ряющихся тел в системе координат «давление р - массовая скорость и» близки друг к другу. Так, согласно экспериментальным данным [33] в этой системе координат ударные адиабаты железа, меди и свинца практически совпадают. Из этого следует, что в обсуждаемом случае должно выполняться прибли- женное равенство pOi<^! ~ Ро2с2- Поэтому применительно к данным условиям из уравнения (4.8) можно исключить параметр po2^2/(poi<^i), т. е. записать его в виде 1 £к _ т 2 Р°'^0 Ps2 Z0 4 Psi ’ Psi ’ Р02 /о Poi ro (4.13)
4.5. Материалы для брони и броневых преград 81 Наконец, если в рассматриваемом частном случае скорость удара настоль- ко велика, что процесс деформирования можно считать удовлетворяющим модели, в которой размеры и форма ударника таковы, что процесс соударения не может перейти в установившийся, скорость перемещения поверхности кон- такта тел на протяжении всего времени воздействия ударника на преграду должна быть примерно равна половине скорости удара при любых значениях отношений Psi/psx и рог/роь При этих условиях уравнение (4.8) сводится к виду Р5\ (4.14) совпадающему с уравнением (4.12). Таким образом, анализ задачи о соударении деформируемых тел, основан- ный на теории размерности, позволяет получать в неявной форме уравнения, описывающие процесс соударения в широком диапазоне значений скорости встречи тел. Кроме того, он дает возможность вывести систему критериев мо- делирования этого процесса. 4.5. Материалы для брони и броневых преград Стальная броня По способу производства стальную броню подразделяют на катаную и ли- тую. Катаную броню используют в виде стального броневого листа для изго- товления из него деталей бронирования. Из литой брони выполняют основы танковых башен, узлы корпусов, а в некоторых случаях и цельнолитые корпу- са. Кроме того, ее применяют для изготовления некоторых деталей корпусов: подбашенных планок, картеров бортовых передач и др. Катаный броневой лист используют для изготовления броневых преград (мишеней) в целях ис- пытания противотанковых боеприпасов, а также для изготовления эталонных броневых преград - эквивалентов защиты, имеющих заданную стойкость. В послевоенном танкостроении широкое применение получила стальная катаная броня твердостью по Бринеллю НВ 229-555. Броня твердостью НВ 229-262 называется броней низкой твердости, твердостью НВ 262-341 - броней средней твердости, а броня твердостью НВ 375-555 - броней высокой твердости. В то время для изготовления всех основных деталей корпусов наи- большее распространение получила броня средней твердости. Стали низкой твердости в качестве брони находят весьма ограниченное применение; их можно использовать в качестве конструкционных сталей для изготовления отдельных деталей корпуса (перегородок, моторных рам и др.). Стали, кото- рые обычно применяют для брони средней твердости, могут быть использо- ваны и для брони низкой твердости после соответствующей термической обработки. Стальную катаную гомогенную броню высокой твердости ис-
82 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ пользуют в качестве противопульной, а также противоснарядной для защиты от снарядов небольших калибров. Толщина такой брони не превышает 20 мм; в частности, такую броню используют для деталей надмоторной крыши танка. В мировой практике для танковой промышленности было разработано значительное количество литых броневых сталей. В отечественной промыш- ленности, начиная с послевоенных лет и до настоящего времени, применялась литая броня средней твердости двух марок, по свойствам мало различавшихся между собой. Твердость этих сталей находится в пределах НВ 248-311. В целях сравнения отечественной и зарубежной стальной брони приведем некоторые данные из технических условий фирмы «Тиссен-Хенрихсхютте» на поставку броневого листа из высокопрочной стали ХН 654 для брониро- ванных машин. В технических условиях указано, что эту высокопрочную улучшаемую сталь используют в качестве стального броневого листа для из- готовления корпуса машины. Кроме того, она находит применение для проти- воосколочной защиты кораблей Военно-морского флота. Плиты такого же качества используют фирмы-изготовители боеприпасов для испытания по- следних. Лист поставляют в улучшенном состоянии: содержание углерода в стали - 0,25...0,35 %. Как правило, такую сталь в основной печи выплавляют с применением дегазации в вакууме, ее разливают полностью раскисленной. Толщина поставляемых листов - 5, 13 мм и 30...90 мм (через 5 мм). В качест- ве допустимых отклонений на толщину листа используют только плюсовые допуски, которые для толщин 5 и 13 мм равны 1,2 и 1,3 мм, а для толщин 30...90 мм - 1,4...2,4 мм с увеличением на 0,1 мм на каждые 5 мм. В зависимости от необходимых броневых свойств и целей применения предусмотрена градация листов по толщине и твердости (табл. 4.1): предел прочности в улучшенном состоянии получают делением значения твердости на коэффициент 3,31. Таблица 4.1. Толщина и твердость листов Толщина листа, мм Твердость по Бринеллю, МПа Предел прочности, МПа 5...17 3267...3855 (333...393) 987... 1165 18...34 2982...3561 (304...363) 901... 1076 35...90 901... 1076 806... 1054 Практически при всех условиях обстрела снарядами при одинаковой тол- щине литой и катаной брони противоснарядная стойкость литой брони при- мерно на 5... 10 % меньше, чем катаной. Попытки повысить противоснаряд- ную стойкость литой брони до уровня катаной стальной брони средней твердости за счет увеличения твердости отливок из-за недостаточной живуче- сти литой брони не привели к успеху. И несмотря на преимущество литой
4.5. Материалы для брони и броневых преград 83 брони перед катаной, заключающееся в том, что из нее могут быть изготовле- ны целые узлы бронирования оптимальных форм, дифференцированной тол- щины и без сварных швов, общая масса литой основы башни при одинаковой стойкости со сварной башней для современных танков оказывается слишком велика. При проведении такой оценки учитывалось, что возможности для по- вышения стойкости проката путем изменения твердости еще не исчерпаны. К настоящему времени завершается переход от литых башен к сварным из про- ката в большинстве стран, производящих танки. В практике отечественного танкостроения применяют следующее экспе- риментальное соотношение, связывающее прочность и твердость стали: 2 где ов - предел прочности; о0,2 - предел текучести. При этом необходимо учитывать, что для сталей средней твердости раз- рыв текучесть - прочность (пв + а0>2) составляет 98,1... 117,7 МПа, а для сталей высокой твердости - 294,3...392,4 МПа. Многообразие средств поражения по характеру и мощи их действия по различным целям, а также широкий диапазон защитных свойств броневых преград и конструкций, способов и методов защиты обусловливают постоян- ное расширение и совершенствование номенклатуры старых традиционных и особенно новых видов боеприпасов, в том числе для их применения в испы- таниях броневых узлов и преград. Стальные броневые плиты, используемые для контрольных испытаний снарядов, обычно стандартизованы. Такие плиты изготавливают толщиной 10...350 мм. Как правило, для каждой группы толщин брони устанавливают соответствующую твердость по Бринеллю. Размеры бро- невых плит средней и высокой твердости составляют 1200 х 1500 мм. В ряде случаев можно применять плиты средней твердости размерами 2550 х 2700 мм. Термически обработанные броневые плиты толщиной 10...40 мм могут быть как высокой, так и средней твердости, 40... 160 мм - средней твердости, а 160...350 мм - практически средней или ниже средней твердости. В каждом диапазоне значений толщины допустимые верхнее и нижнее значения твердо- сти уточняются в соответствии с техническими условиями. При оценочных испытаниях броневых преград и боеприпасов, в том числе при создании базы экспериментальных данных, возможно использование броневых плит, отли- чающихся от контрольных плит маркой материала, размерами, физико- механическими свойствами, углами обстрела, условиями установки на стен- дах и т. д. Рассмотрим технологические особенности изготовления брони повышен- ной твердости. Сложность создания марок брони такой твердости обусловлена необходимостью одновременного выполнения двух противоречащих условий: - обеспечение требуемого уровня прочности; - достижение заданного уровня вязкости и пластичности. * Эта часть раздела написана С.Н. Высоковским.
84 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ Применительно к эксплуатационным качествам брони это означает, что она должна соответствовать требованиям по - стойкости (противостоять внедрению снаряда); - живучести (сохранять целостность брони за пределами некондиционно- го поражения, т. е. образования расколов и отколов, увеличивающих объем и площадь разрушения, быть не должно). В большинстве случаев броня должна быть свариваемой. В процессе ее сварки не должны появляться так называемые горячие трещины, а по оконча- нии сварки при вылеживании и эксплуатации сварных конструкций - холод- ные трещины. То, что броня должна быть свариваемой, в свою очередь, обусловливает дополнительные ограничения на максимально допустимое содержание угле- рода и некоторых других химических элементов в стали, а также иногда ус- ложняет технологию сварки. По аналогии с известным понятием «конструктивная прочность материа- ла» для брони введено понятие «реализуемая в броне прочность» (РБП). Ве- личина РБП характеризует живучесть стальной брони в условиях ее динами- ческого нагружения при достигнутом уровне прочности стали. По сути дела, все разработки новых видов стальной брони, обладающей повышенным уровнем стойкости, оказываются безуспешными, если путем изменения химического состава стали и ее термической (термомеханической) обработки необходимую статическую прочность не удается достичь с сохра- нением достаточной живучести при динамическом нагружении. В этом плане, наряду с разработкой новых схем легирования броневых сталей, обеспечи- вающих необходимые прочность, прокаливаемость, мелкозернистую структу- ру, высокую хладостойкость, свариваемость и другие свойства, существенное влияние на повышение качества этих параметров оказали появившиеся в XX в. новые прогрессивные металлургические технологии, позволяющие: - получать чистую сталь (без вредных примесей, газов и неметаллических включений путем использования особо чистой шихты, перехода на примене- ние электродуговых плавильных печей взамен мартеновских, внепечного ва- куумирования и рафинирования жидкой стали на установках внепечного ра- финирования и вакуумирования (УВРВ), а также электрошлакового переплава (ЭШП) и т. п.; - достигать высокой однородности стали и изотропности ее свойств пу- тем использования ЭШП с увеличением при этом стойкости к образованию трещин и тыльных отколов; -получать специальную субструктуру стали с высокоэнергоемкими зуб- чатыми границами в результате термомеханической обработки (ТМО), за- ключающейся в закалке листа сразу после его прокатки по заданному термо- деформационному режиму. Следует отметить, что использование ЭШП, наряду с обеспечением высо- кой чистоты стали, одновременно позволяет существенно повысить вязкость и пластичность по толщине листа вследствие кристаллизации жидкой стали, осуществляемой с помощью водоохлаждаемого медного кристаллизатора. Это
4.5. Материалы для брони и броневых преград 85 главный способ увеличения стойкости к образованию тыльных отколов. При- менение указанных выше новых металлургических технологий дало возмож- ность повысить до необходимого уровня живучесть и технологическую на- дежность брони, а также снизить склонность брони к образованию трещин при штамповке, термической обработке и правке. В результате проведения НИРОКР в области разработок новых марок вы- сокопрочных сталей с широким использованием передовых металлургических технологий максимальная РБП увеличилась примерно на 50 % и составила: - 2200 МПа для тонколистовой (до 20 мм) брони высокой твердости, под- вергаемой закалке и низкому отпуску; - 1600 МПа для толстолистовой (более 30 мм) брони преимущественно средней и повышенной твердости с проведением закалки и высокого отпуска. Меньшее значение РБП толстолистовой брони по сравнению со значением РБП тонколистовой брони объясняется более высокой интенсивностью ее ди- намического нагружения. И поэтому после закалки толстолистовой брони, в от- личие от тонколистовой, применяют не низкий, а высокий отпуск с получением менее напряженной структуры сорбита вместо низкоотпущенного мартенсита. Тонколистовую сталь толщиной 4...22 мм твердостью НВ 420-470 вы- пускают двух видов. Для стали высокой твердости после сварки требуется проведение низкого отпуска всей сварной конструкции, т. е. для производства сварных конструкций из этой стали необходимо наличие термических печей. Другой вид стали характеризуется тем же диапазоном значений твердости, что и первый, он ближе к стали с несколько меньшей стойкостью, для него после сварки не требуется проведения низкого отпуска и соответственно - термических печей. Такое весьма важное преимущество рассматриваемой ста- ли делает ее незаменимой при изготовлении крупногабаритных сварных кон- струкций, не размещающихся в обычных термических печах. Самую высокопрочную и высокостойкую тонколистовую сталь толщиной 8...20 мм производят с использованием ЭШП, а также ТМО; в результате это- го при твердости НВ 560-580 для нее характерно лучшее соотношение «уро- вень прочности - уровни вязкости и пластичности». Существуют надежные технологии сварки и механической обработки этой стали. Для изготовления листовых деталей требуемой пространственной геометрии разработаны спе- циальное оборудование и технология, обеспечивающие проведение закалки в штампах в заневоленном состоянии. Близкая по уровню прочности к рассмотренной выше тонколистовая сталь толщиной 2...6 мм твердостью НВ 560-610, производимая без применения ЭШП и ТМО, отличается пониженной свариваемостью, и поэтому ее целесо- образно использовать для изготовления закладных деталей и средств индиви- дуального бронирования. Твердость высокопрочной стали толщиной 20... 160 мм составляет НВ 370-400, а толщиной 20...60 мм - НВ 410-470. По сравнению с другими эта сталь имеет самый широкий диапазон значений толщины, и из металла, полученного в результате одной плавки, можно изготовить широкий набор тонко- и толстолистовых деталей. Именно поэтому, в частности, ее ра- ционально применять при изготовлении как сваркой, так и штамповкой кон-
86 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ струкций, заменяющих крупногабаритные литые детали разной толщины. Кроме того, эта сталь обладает очень высокой хладостойкостью, в связи с чем ее целесообразно использовать в процессе эксплуатации при низких тем- пературах. Следует отметить, что все толстолистовые стали подвергаются сварке аустенитными электродами, для них не требуется проведение после сварки термической обработки и соответственно использование термиче- ских печей. Рассматриваемые стали в первую очередь необходимы для выполнения высоких требований, предъявляемых к изделиям. Наряду с этим очень важно подчеркнуть, что создание новых высокопрочных высококачественных бро- невых сталей в значительной степени обусловило проведение определенных теоретических разработок. Кроме того, в существенной мере оно способство- вало внедрению нового прогрессивного оборудования на металлургических и машиностроительных предприятиях России, усовершенствованию действую- щих технологий, а также более широкому применению броневых сталей для гражданских целей. К тому же при термообработке таких сталей раскрылись некоторые особенности подавления отпускной хрупкости второго рода при разработке и применении соответствующих практических рекомендаций. Это позволило предотвратить возрастание количества областей деформирования ме- талла в процессе динамического нагружения и исключило увеличение склон- ности стали к образованию «пробки», а значит, и снижение бронестойкости. Для обоснованного сопоставления получаемых при динамических испы- таниях данных и ранжирования их по стойкости различных сталей разработан метод вероятностно-статистического расчета вероятности непробития брони с задаваемой степенью риска пробития или требуемой доверительной вероят- ностью при тех или иных толщине брони, скорости удара, угле встречи и т. п. Наибольшее практическое значение имеет определение такого диапазона зна- чений толщины брони, при котором в пределах заданных условий испытаний обеспечивается вероятность непробития 0,95 с доверительной вероятностью 0,90 (степенью риска 0,10). Задаваемые значения 95 %-ной вероятности не- пробития и 90 %-ной доверительной вероятности расчета соответствуют при- нятым в стандарте. Титановая броня Массовая плотность чистого титана составляет 4,5 • 103 кг/м2, т. е. в 1,8 ра- за меньше, чем железа. В чистом виде твердость титана по сравнению с твер- достью стальной брони относительно невысокая (НВ « 300 МПа). Механиче- ские свойства легированных и титановых сплавов могут быть достаточно высокими: пв - до 1230 МПа, ат - до 980 МПа, 8 = 8%, т. е. НВ ~ 3530 МПа. В ходе проведенных в нашей стране работ по исследованию возможности применения в качестве противоснарядной брони сплавов на основе титана было показано, что требованиям по сочетанию стойкости с живучестью удов- летворяют низколегированные титановые сплавы типа ОТ-4, имеющие твер- дость НВ 2246...2796 МПа (229...285), а также сплав 4803В. Использование
4.5. Материалы для брони и броневых преград 87 брони толщиной 100... 130 мм из указанных сплавов средней твердости при обстреле бронебойным снарядом и БПС с карбидовольфрамовым сердечни- ком под углом а > 60° позволяет уменьшить поверхностную плотность по массе на единицу поверхности на 20...27 % по сравнению с соответствующим значением в случае применения эталонной стальной преграды, равной по стойкости. Одним из противопульных титановых сплавов, обладающих оптимальным сочетанием пластичности, прочности и сопротивления хрупкому разруше- нию, является отечественный сплав ВТ6, подвергнутый специальной термо- обработке. Предел прочности этого сплава ов = 833...981 МПа, предел текуче- сти От = 785...833 МПа, удельная ударная вязкость ап ~ 0,50 Дж/м , твердость НВ « 270 МПа. Сравнение поверхностных плотностей защищающих преград из стальной противопульной брони и титанового сплава ВТ6 при обстреле пулями Б-32 калибром 12,7 мм показало, что поверхностная плотность плит из титанового сплава при обстреле по нормали на 20...25 % меньше поверхно- стной плотности равных им по стойкости плит из стальной брони. С увеличе- нием угла обстрела это преимущество титановых сплавов становится менее значительным. За рубежом уже сравнительно давно уделяется внимание использованию титановых сплавов в качестве броневого материала. Отдельные упоминания об испытании этих сплавов на противопульную и противоснарядную стой- кость встречаются в американской открытой печати начиная с 1954 г. В 1962 г. появилось сообщение об изготовлении двух титановых башен для легкого танка. В 1964 г. стало известно о разработке в США технологии сварки бро- некорпуса из титановых листов толщиной 50 и 16 мм. Во время войны во Вьетнаме при перевооружении армии США титановые броневые плиты бы- ли применены для местного усиления защиты грузовых машин и днища БТР М-113. В качестве броневого материала в США был проверен титановый сплав Ti-6A1-4V, аналогичный отечественному сплаву ВТ6. В 1968 г. фирма Titanium metal corporation - один из основных производителей титана в США - рекламировала использование титана в качестве броневого материа- ла, превосходящего все другие. В нашей стране титановый сплав применяли для изготовления деталей крыши МТО в целях обеспечения более высокой жесткости при действии избыточного давления взрыва по сравнению с жест- костью деталей из стальной брони при одинаковой массе. Кроме того, титан использовали для изготовления отвала в устройстве самоокапывания. Широ- кому применению таких сплавов в танках препятствуют дефицитность и вы- сокая стоимость титана. Алюминиевая броня Поскольку в чистом виде алюминий имеет низкий предел прочности и ма- лую твердость, в таком виде в качестве противоснарядного броневого мате- риала он использован быть не может. Сплавы алюминия с магнием, цинком и некоторыми другими металлами отличаются достаточными удельными (на
88 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ единицу массы) прочностными характеристиками, чтобы рассматривать их в качестве легких металлических сплавов, обеспечивающих прочность и же- сткость конструкций, а также обладающих приемлемой стойкостью. Плот- ность алюминиевых сплавов составляет 2650...2800 кг/м , а твердость НВ - 75... 150 МПа. При одинаковой стойкости к бронебойным пулям типа Б-32 поверхност- ная плотность алюминиевых сплавов в указанном диапазоне значений твердо- сти изменяется в пределах 30 %. В танковом противоснарядном бронирова- нии имеется опыт применения алюминиевых сплавов в виде специального слоя или слоев, уменьшающих массу одного 1 м2 поверхности комбинирован- ной преграды по сравнению с массой эталонной стальной преграды при за- данной стойкости к кумулятивным средствам поражения. Суммарная толщи- на такой комбинированной преграды обычно больше толщины эталонной брони. Повышение твердости алюминиевого слоя позволяет уменьшить его толщину по сравнению с толщиной, рассчитанной по гидродинамическому соотношению кумуляции, приблизив коэффициент преграды Кг к 1,1. Напом- ним, что согласно гидродинамической теории коэффициент преграды Кг алю- миниевого слоя в отличие от коэффициента преграды стального слоя, стой- кость которого принята за единицу, составляет 1,7. Для уточнения толщины слоев из алюминиевых сплавов в целях обеспечения необходимой стойкости комбинированной преграды к бронебойным подкалиберным снарядам в каж- дом конкретном случае требуется проведение расчетов или экспериментов. Керамическая броня Одним из перспективных броневых материалов, используемых для брони- рования боевых машин, является керамика. Это связано с ее уникальными физико-механическими свойствами. Физико-механические свойства некото- рых наиболее применяемых керамических материалов, которые могут быть использованы в качестве как компонентов многослойной брони, так и актив- ных частей бронебойных подкалиберных снарядов, приведены в табл. 4.2. Здесь же для сравнения представлены свойства высокопрочной стали и вольфрамового сплава, применяемого в снарядах. Введены следующие обо- значения: ро - плотность материала, кг/м ; сь - скорость звука; с/ - скорость упругой волны в материале (продольная составляющая скорости звука); Qg - упругий предел Гюгонио (продольное напряжение за фронтом предшествую- щей ударной волны, распространяющейся в материале); ат - динамический предел текучести. Как следует из табл. 4.2, для керамики характерно сочетание малой плот- ности с чрезвычайно высокой прочностью, что позволяет использовать ее в качестве одного из компонентов многослойной брони бронетанковой техни- ки. Однако, так как керамика является хрупким материалом, она деформиру- ется только в упругой области; по достижении критических напряжений она разрушается практически без перехода в пластическое состояние. Поэтому при проектировании защитных структур с применением керамических элементов
4.5. Материалы для брони и броневых преград 89 Таблица 4.2. Значения параметров керамических и металлических материалов Материал Ро> кг/м3 м/с с;, м/с og, МПа от, МПа Карбид бора В4С 2500 9630 13780 15000 11500 Карбид кремния SiC 3090 7710 11400 10000 6500 Корунд А12О3 3970 7940 10800 11000 7800 Сталь 35X3НМ 7850 4600 5900 2300 1300 Сплав вольфрам - никель - железо 1860 3950 51400 2400 1500 всегда предусматриваются конструктивные и технологические решения по ло- кализации поражений. Кроме того, как показывают исследования, при воздей- ствии различных средств поражения на стойкость керамики оказывают влияние факторы, связанные с изготовлением шихты и выполнением повышенных тре- бований к технологическим процессам производства броневой керамики. Полимерные материалы и стеклопластики Такие материалы получили широкое распространение в производстве раз- личных изделий, заменяя металл или в сочетании с металлами. Полимерные неармированные и армированные материалы применяют для изготовления средств индивидуальной защиты экипажей, внутренних противоосколочных экранов, амортизирующих прокладок в броне и местах крепления оборудова- ния, в подбоях и надбоях противорадиационной защиты и т. д. Особое место в броневой защите занимают стеклопластики. Они пред- ставляют собой группу искусственных слоистых материалов, получаемых на основе синтетических смол, выполняющих функцию связующего вещества, и стекловолокнистых наполнителей различных типов (стеклянные волокна, ни- ти, жгуты, ткани, маты и т. п.). Основные нагрузки при использовании стек- лопластиков воспринимает стеклянный наполнитель - упрочняющий элемент в материале. Смола связывает отдельные волокна в целостную систему, что способствует равномерному распределению нагрузки в возможно большем объеме изделия. По сравнению с другими наполнителями стекломатериалы имеют сле- дующие преимущества: - высокую прочность при растяжении; - огнестойкость, инертность в отношении микробиологического влияния, высокую стойкость к действию различных химических веществ; - стабильность размеров изделия из стекловолокон, незначительное тер- мическое расширение; - возможность изготовления из них нитей разной толщины и тканей раз- личного плетения. Стекловолокнистые наполнители имеют высокую удельную прочность, увеличивающуюся с уменьшением диаметра волокон. Прочность стекловоло-
90 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ кон соизмерима и даже превосходит прочность легированных сталей. Напри- мер, при толщине стеклянных нитей 4...6 мк пв = 1180...2060 МПа. Кроме то- го, изделия из стекловолокна обладают высокой теплостойкостью и хороши- ми звукоизоляционными свойствами. Связующие стеклопластиков представляют собой композиции, состоящие из естественной или искусственной смолы, а в ряде случаев из растворителя. Для обеспечения определенного режима твердения в раствор вводят специ- альные добавки в виде пластификаторов, отвердителей, ускорителей или за- медлителей процесса. По технологическим признакам связующие подразде- ляют на две группы. 1. Связующие, не имеющие в своем составе растворителей. При отверде- нии они целиком переходят из жидкой фазы в твердую без выделения летучих веществ. К этому типу связующих, например, относятся полиэфирные смолы. Отвердение стеклопластиков на основе этих связующих осуществляется под прессом при давлении 10... 15 МПа и подогреве до температуры 150... 180 °C. 2. Связующие, представляющие собой раствор смолы в спирте, ацетоне, толуоле и т. п. В процессе затвердевания летучие растворители испаряются. К этой группе относятся фенолформальдегидные смолы и их модификации, эпоксидные смолы и др. Отвердение этих связующих происходит на воздухе при атмосферном давлении в процессе испарения летучих растворителей. Первую группу связующих используют при изготовлении стеклопласти- ковых плит и листов для раскроя из них элементов защиты. Вторую группу связующих применяют при конструировании криволинейных элементов или целых узлов корпуса, а также для соединения отдельных стеклопластиковых элементов узлов корпуса. Стеклопластики на основе стеклоткани плотного плетения называют стек- лотекстолитами. Именно их используют в качестве как противошумной бро- ни, так и средних плит в комбинированной противоснарядной броне. Механи- ческие свойства различных видов стеклотекстолитов изменяются в широких пределах и зависят от диаметра сечения стеклянных волокон и нитей, способа их ориентации в ткани внутри изделия, а также от типа связующего и режима процесса отвердения. Для оценки механических свойств стеклопластиков мишени из стеклотек- столита, стальной и алюминиевой брони различной толщины обстреливали по нормали и под различными углами бронебойными пулями калибром 12,7 и 7,62 мм. При этом определяли такую предельную скорость встречи пуль с броней ипкп, при которой еще наблюдались кондиционные поражения. Кон- диционными считают поражения, при которых с тыла не происходят сквоз- ные разрушения материала преграды и лист ватмана, установленный за испы- туемым образцом, не пробивается осколками. Результаты испытаний пулями калибром 12,7 мм показали, что во всем рассматриваемом диапазоне значений скорости встречи пуль с преградой из стеклотекстолита поверхностная плотность таких преград меньше, чем по- верхностная плотность равностойких преград из стальной брони высокой твердости. Относительная экономия массы броневой защиты при использова-
4.6. Броневой корпус и башня 91 нии стеклотекстолита зависит от значения иПкп? она колеблется от 44 % при ^пкп = 400 м/с до 14,5 % при иПкп = 800 м/с. В случае испытаний пулями калибром 7,62 мм стеклотекстолитовая броня отличалась более высокой поверхностной плотностью (на 6... 12 %) по сравнению с соответствующим значением равностойких преград из алюми- ниевого сплава Д20. При обстреле пулями калибром 12,7 мм преимущества стеклотекстолитовой брони относительно стальной практически одинаковы с преимуществами алюминиевой брони. Сопоставление поверхностных плотностей равностойких преград при иПкп - 800 м/с показало, что стек- лотекстолитовая броня по этому параметру превосходит стальную броню в диапазоне значений угла встречи 0...200, а броню из алюминиевых сплавов - в диапазоне значений 0...500. Стеклопластики в качестве брони для легких бронированных машин пока не нашли применения, так как их стойкость существенно не отличается от стойкости алюминиевой брони. К тому же они являются более дорогим мате- риалом, хотя опыты по изготовлению целиком корпуса и башни из стеклопла- стиков проводились. Известны данные об использовании стеклопластиков в лицевых и тыльных слоях противопульной керамической брони вертолетов и легкобронированных машин. Применение стеклопластиков может представлять интерес в связи с их диэлектрическими параметрами, повышенной противорадиационной стойко- стью и другими свойствами как неметаллического материала, в котором воз- можно использование различных наполнителей. Наиболее широкое примене- ние стеклопластики получили в качестве противокумулятивных слоев между пластинами стальной брони; при одинаковой стойкости их поверхностная плотность меньше по сравнению с плотностью алюминиевых пластин. Кроме того, они обладают всеми преимуществами неметаллических материалов. 4.6. Броневой корпус и башня Броневой корпус и башня составляют более 50 % массы танка. Они вы- полняют основную функцию при обеспечении защищенности, предотвращая попадание во внутренние отделения танка поражающих элементов при усло- виях, которые оговорены в тактико-технических требованиях к прямой защи- те разрабатываемого или модернизируемого танка. Исходя из традиционно применяемой компоновки танков и многолетнего опыта их создания, необхо- димо отметить, что конструктивное решение защиты за редким исключением строится по следующему принципу. Основой броневой защиты от обычных противотанковых средств поражения является несущий корпус танка из стальной брони с установленной на погонном устройстве бронированной башней кругового вращения. В таком виде корпус и башню в связи с осуще- ствляемыми ими защитными функциями часто называют броней танка. Одна- ко такое упрощенное понятие о броневой защите не раскрывает сложности и многоплановости задач, которые решают с помощью всей системы прямой защиты от обычного вооружения.
92 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ В соответствии с терминологией, применяемой в технической литературе, например в [5], «броня - средство защиты людей, военной техники и воору- жения от воздействия снарядов, пуль и поражающих факторов ядерного взры- ва. Различают стальную броню, броню из легких сплавов и комбинированную броню». Когда указывается стальная броня, то имеется в виду не просто назва- ние средства защиты - однослойной стальной преграды определенной толщи- ны в направлении вектора скорости боевого элемента снаряда, но и то, что она является эквивалентом по стойкости любой другой брони (преграды, мишени) с получением того же характера кондиционного поражения при обстреле, что и на эталонной стальной преграде. При этом углы встречи снаряда с броней на эталонной и оцениваемой преградах могут различаться. Параметры преград и эталонной брони, а также условия их обстрела должны быть зафиксированы для их сравнительной оценки по стойкости, а также по массогабаритным пара- метрам, включая оценку на соответствие заданным тактико-техническим тре- бованиям к прямой защите танка от обычного оружия. Основными составными частями корпуса являются верхний и нижний ло- бовые листы, правый и левый борта корпуса с подбашенными планками, бор- товые экраны (взводные или силовые), надгусеничные полки, крыши отделе- ния управления, боевого и моторно-трансмиссионного отделений, кормовая часть и днище. К составным частям башни относятся литая или сварная основа и крыша башни с люками и их крышками. При испытании башни в сборе с корпусом в башню также входят погонное устройство с его защитой и броневая маска пушки (если она есть). В том случае, когда рассматриваются расположенные снаружи корпуса детали и узлы, которые могут влиять на защиту, к корпусу также относятся жалюзи и лючки, кронштейны балансиров, поддерживаю- щие ролики, направляющие и ведущие колеса, наружные кронштейны, ко- сынки и т. д. В целом к корпусу танка предъявляют следующие требования: надежная защита экипажа и внутреннего оборудования в соответствии с ТТТ; жесткость и прочность, исключающие разрушение конструкции при воздействии средств поражения противника; минимальная масса при обеспечении необхо- димого уровня защиты и удобства размещения экипажа и оборудования; гер- метичность во избежание попадания внутрь танка пыли и влаги; возможность серийного производства. Лобовые узлы корпуса В связи с ограничением массы, выделяемой на защиту, бронирование со стороны различных проекций выполняют с учетом плотности снарядной на- грузки. По этому показателю в бою верхняя лобовая деталь (ВЛД) корпуса занимает второе место после лобовой брони башни. Поэтому для обеспечения требуемого уровня защиты, даже когда броня ВЛД выполнена однослойной, ее изготавливают наиболее стойкой. Для нижней лобовой детали (НЛД) обыч- но допускается несколько меньшая стойкость с учетом существенно меньшей
4.6. Броневой корпус и башня 93 плотности снарядной нагрузки на эту деталь. Кроме снарядной нагрузки на лобовые детали действуют большие динамические нагрузки при преодолении препятствий. Во избежание разрушения конструкции необходимо обеспечить требуемые жесткость и прочность лобовых деталей. При проектировании лобового узла должны выполняться следующие ос- новные условия: обеспечение заданных противоснарядной стойкости, проч- ности и жесткости, возможность легкого выхода и входа водителя через люки, исключение попадания в башню рикошетирующих от ВЛД, люков и крыши снарядов. В связи с начавшимся еще во время Второй мировой войны интенсивным развитием кумулятивных средств поражения и начавшимся в послевоенное время использованием в боекомплектах танковых пушек снарядов и ракет с боевой частью кумулятивного действия, по бронепробивной способности в 2,5-3 раза превосходящих БПС типа APDS, в мировом танкостроении воз- никла острая необходимость создания комплексного бронирования боевых проекций танка в соответствии с тактико-техническими требованиями по за- щите от современных КС и БПС. Начиная с танков второго поколения раз- вернулось их оснащение комплексной защитой от бронебойных подкалибер- ных и кумулятивных снарядов. Борта корпуса Борт определяет форму поперечного сечения корпуса, которая изменялась в зависимости от компоновки и технологии изготовления (борты из проката, литая бортовая броня, борты, выполненные как единое целое с бортовыми планками или отдельно и др.). В собранном корпусе бортовые листы свари- вают с верхним и нижним лобовыми листами, подбашенным листом, днищем и кормовыми листами. На кронштейнах надгусеничных полок вдоль бортов закрепляются борто- вые экраны. По конструкции и назначению их подразделяют на взводные и силовые. Взводные экраны используют для противокумулятивной защиты, они предназначены для инициирования подрыва кумулятивных боеприпасов. Их изготавливают из тонких стальных или алюминиевых листов, а также из резинокордовой ленты. Применение силовых экранов позволяет дополни- тельно повысить противоснарядную стойкость борта при воздействии броне- бойных подкалиберных снарядов; их изготавливают из сравнительно толстой (10...30 мм) броневой стали или из многослойной комбинированной брони. В требованиях по противоснарядной стойкости при обстреле корпуса со сто- роны бортовой проекции указана норма обеспечения курсового угла непроби- тия конкретным бронебойным и кумулятивным снарядом с учетом допусти- мой массы бортов. Кормовая часть корпуса ВЛД, НЛД и борта обеспечивает поперечную жест- кость корпуса. Она может быть сварена из отдельных катаных листов или от- лита целиком. Основное требование к корме танка состоит в том, что ее бро- невая защита и конструкция в зависимости от задаваемых требований должны
94 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ противостоять огню стрелкового оружия, крупнокалиберных пулеметов или малокалиберных пушек. Этого достигают выбором рациональной толщины и конструктивных углов наклона броневых листов кормы, отсутствием значи- тельных вырезов для выпуска отработавших газов и др. При наличии в корме впускных и выпускных жалюзи в их конструкции должна быть предусмотре- на возможность преодоления танком брода заданной глубины. К нижним кормовым листам и бортам корпуса приваривают картеры бортовых редук- торов. Днище корпуса Днище замыкает корпус снизу, обеспечивая ему необходимую жесткость и герметичность. На многих танках к днищу (иногда одновременно к днищу и бортам) с помощью рам и кронштейнов устанавливают составные части МТО. Практика показала, что крепление сборочной единицы только к бортам не- достаточно надежно, поскольку даже при непробитии снарядом борта дефор- мирование листа и ударные нагрузки приводят к срыву ее с фундамента или к повреждению. В днище расположены аварийные люки-лазы, а также люки для доступа к органам регулирования агрегатов трансмиссии и их приводов. К конструкции днища предъявляют следующие требования: надежность защиты от ударной волны ядерного взрыва, противотанковых мин, осколков снарядов; герметичность швов и уплотнений крышек люков во избежание по- падания воды и отравляющих веществ при прохождении водных преград и уча- стков зараженной местности; прочность и жесткость, ограничивающие де- формирование днища при наезде на пни, камни и преодолении различных противотанковых препятствий. Взрыв противотанковых мин, как правило, про- исходит под передним опорным катком. Кроме того, в случае преодоления не- которых препятствий лобовая часть танка поднимается вверх и передняя часть днища, обращенная к противнику, подвергается опасности поражения его огне- выми средствами. Поэтому в целях повышения противоминной, противосна- рядной и противопульной стойкости переднюю часть днища целесообразно выполнять из более толстой брони, чем остальные части. При этом рекоменду- ется использовать конструкции, усиливающие противоминную стойкость. В настоящее время широкое применение нашла конструкция днища коры- тообразной формы, обеспечивающая высокую жесткость днища и необходи- мую его стойкость к действию взрывной волны противотанковой мины при относительно небольшой толщине листа. Днище изготавливают из гомоген- ной броневой стали низкой или средней твердости. Высокая герметичность днища достигается сваркой сплошным швом всех его соединений с носовыми, бортовыми и кормовыми листами. Надежность соединений определяется осо- бенностями их конструкций (выштампованные зиги), позволяющими разгру- зить швы от динамических нагрузок, а также жесткостью днища в целом. Вы- сокая степень жесткости обеспечивается с помощью ребер, симметрично расположенных на внутренней поверхности вдоль днища на расстоянии 200...250 мм от продольной оси корпуса танка, и специально выштампован- ных зигов. Продольные ребра связаны друг с другом и с бортовыми листами
4.6. Броневой корпус и башня 95 поперечными ребрами. Ребра приваривают к носовым и кормовым листам и к днищу. Жесткость днища на некоторых танках обеспечивается только под торсионами и поперечными листами, совмещенными с перегородками. Гер- метичность люков достигается хорошей подгонкой поверхностей крышек лю- ков и днища, а также применением эластичных прокладок и надежных креп- лений. Днище корпуса обычно выполняют из двух-трех элементов, сваренных встык; иногда оно штампуется из одного броневого листа. Толщина броневых листов днища в средней и кормовой частях корпуса небольшая, на основных танках она составляет 20...30 мм. Вдоль бортов корпуса к редану корытооб- разного днища приваривают кронштейны осей балансиров подвески опорных катков, а ближе к носовой части и корме - фланцы крепления амортизаторов. Элементы брони крыш боевого отделения и МТО Крышу корпуса образуют подбашенный лист и листы над МТО. За ис- ключением подбашенного все остальные листы обычно являются съемными. На подбашенном листе монтируют погон башни с шариковой опорой. В пе- редней части подбашенного листа крыши корпуса танка Т-72 над сиденьем водителя расположен люк, закрываемый крышкой, а перед ним - вырезы для установки перископических смотровых приборов водителя. В подбашенном листе имеются лючок с крышкой для заправки передних топливных баков горючим и отверстие с фланцем для закрепления воздухозаборной трубы при подводном вождении. Съемную крышу над двигателем крепят болтами к поперечной балке, приваренной к подбашенному листу, и к продольным планкам, приваренным к бортам. В этой крыше расположены люки с крышками для доступа к двига- телю и воздухоочистителю, а в крыше над радиатором - воздухозаборный люк, перекрытый жалюзи. В отдельных частях съемной крыши над силовой установкой размещены небольшие лючки для заправки топливом, маслом и охлаждающей жидкостью систем двигателя. Лючки герметично закрыты крышками на болтах или пробками на резьбе с уплотнением эластичными прокладками. Размеры, конфигурация и расположение отдельных частей крыши зависят от компоновки силового отделения, типа двигателя и схемы системы охлаждения (вентиляторной или эжекционной). При проектировании корпуса учитывают предъявляемые к крыше требо- вания по рациональному размещению всех люков и съемных листов, необхо- димых для осмотра, обслуживания и демонтажа агрегатов силового отделе- ния. Кроме того, крыша должна обеспечивать надежную защиту от огня стрелкового оружия, осколков снарядов и ручных гранат. Защита от разруши- тельного действия ударной волны ядерного взрыва обеспечивается общей же- сткостью и прочностью крыши с помощью связей и опор. Повышение огневой мощи и броневой защиты современных танков при- вело к тому, что масса башни с орудием достигает 10... 15 т и более. Это вы- зывает необходимость усиления подбашенного листа за счет увеличения его
96 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ толщины и установки специальных ребер. Крыша танка должна быть по воз- можности покатой, чтобы избежать скапливания на ней горючей жидкости и отравляющих веществ. Для изготовления деталей крыши силового отделения преимущественно используют броню высокой твердости, а подбашенного листа - броню средней твердости. Распространение кассетных боеприпасов с кумулятивными боевыми час- тями с бронепробиваемостью 220 мм и более (по броне средней твердости) и боевыми частями типа «ударное ядро» с бронепробиваемостью 100 мм и бо- лее вызвало необходимость дополнительного усиления стойкости крыши корпуса и башни путем применения многослойной комбинированной брони и динамической защиты. Внутри корпуса к бортам и днищу приваривают ряд перегородок из бро- невой стали низкой твердости, конструкционных марок стали или из легких сплавов. Наиболее типичной является перегородка, отделяющая боевое отде- ление (БО) от МТО. Использование этой перегородки, как и всех других, по- зволяет повысить жесткость корпуса в целом, а также его днища и крыши в частности. Кроме того, она защищает БО от попадания в него газов из МТО. В силовом отделении можно размещать автоматическую систему тушения пожара с применением различных химических средств. К тому же использо- вание этой перегородки облегчает решение задачи о защите экипажа от пыли радиоактивно зараженной местности и отравляющих веществ, для чего к ней прикрепляют вентилятор со специальными фильтрами. В перегородке уста- навливают проемы для доступа к регулировочным точкам и агрегатам двига- теля, а также вырезы для прохода продольных тяг от рычагов и педалей управления двигателем и агрегатами трансмиссии. Проемы и вырезы в пере- городке закрывают съемными листами или крышками и уплотняют резино- выми или фетровыми прокладками. Помимо этого в танках между вентилятором или эжектором двигателя и соседними агрегатами силового отделения имеются перегородки. Эти пере- городки используют для монтажа системы охлаждения и формирования по- тока воздуха в целях достижения наиболее эффективного теплового режима. Установка на корпусе других перегородок целесообразна при компоновке танка с расположением агрегатов трансмиссии в носовой части корпуса. В не- которых случаях применение перегородок вызвано необходимостью созда- ния внутри корпуса танка ограниченного обитаемого отделения (капсулы) с повышенным уровнем защиты экипажа от излучения ядерного взрыва или радиоактивно зараженной местности. Толщину листов для перегородок вы- бирают, исходя из заданной жесткости в целях обеспечения защиты обитае- мого отделения. Танковые башни К танковым башням предъявляют следующие требования. 1. Надежная броневая защита в соответствии с заданными ТТТ при ми- нимально возможной массе, что достигается рациональной формой башни
4.6. Броневой корпус и башня 97 и типом броневой защиты. Последняя должна обеспечивать в зоне заданных курсовых углов обстрела защиту не хуже, чем при защите лобовой части корпуса. 2. Удобство размещения экипажа, оружия, приборов наблюдения и прице- ливания, боекомплекта и другого оборудования. Эти проблемы решают пра- вильным выбором необходимого объема и рациональной компоновкой бое- вого отделения танка. 3. Уравновешенность башни совместно с оборудованием относительно центра танка путем размещения центра массы башни на вертикальной оси вращения, что необходимо для обеспечения минимального момента сопро- тивления ее повороту. Это достигается правильным расположением орудия, боекомплекта и различных устройств, а иногда и созданием ниши в кормовой части башни. 4. Удобство монтажа и демонтажа орудия, что обеспечивается применени- ем на башне люков необходимых размеров и другими конструктивными ме- рами. 5. Исключение возможности заклинивания башни при попадании снаряда в зону погона. Это достигается выбором рациональной формы башни, пере- крытием зазора между корпусом и башней броней и другими конструктив- ными мерами. 6. Герметичность погона башни, амбразуры, выводов прицельных и смотровых приборов, а также люков для предотвращения попадания внутрь башни свинцовых брызг, горючих жидкостей и отравляющих веществ. Герме- тичность башни обеспечивается различными средствами. Выводы смотровых приборов, крышки люков и другие неподвижные стыки уплотняют эластич- ными прокладками, орудийную амбразуру - с помощью брезентового или прорезиненного чехла, погон башни - посредством стяжных лент или резино- вого воздушного шланга в сочетании с фетровыми прокладками и лабиринт- ными ловушками. В настоящее время применяют как литые, так и сварные башни (рис. 4.1). Заданная противокумулятивная стойкость обеспечивается путем применения комбинированной брони. В башне имеются амбразуры для пушки и пулеме- тов, вырезы для приборов наблюдения и прицеливания, люки, вентиляцион- ные и сигнальные отверстия, вывод для антенны. На боковые поверхности башни приваривают рымы (для подъема башни краном) и поручни для десан- та. На крышах башен устанавливают башенки, снабженные смотровыми при- борами для кругового обзора; там же монтируют турели для зенитных пу- леметов. Диаметр погона башни в основном определяется калибром пушки. При калибрах пушек 100... 125 мм необходим погон диаметром 1800...2000 мм. Высота башни должна быть такой, чтобы обеспечить нормальную работу на- водчику и другим членам экипажа, а также достаточные угол возвышения (18...25°) и угол склонения (не менее 3...5°) пушки. Башня должна прочно соединяться с корпусом, вместе с тем должно быть обеспечено ее вращение в горизонтальной плоскости с минимальным сопротивлением. 4 — 2417
98 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ Рис. 4.1. Схема дифференцированной броневой защиты литой (а) и сварной (б) башен К погону башни предъявляют следующие требования: малое сопротивле- ние повороту башни; возможность противостоять силе отдачи орудия при вы- стреле, а также ударам снарядов и действию взрывной волны, могущим при- вести к срыву башни; исключение заклинивания башни при попадании снарядов и осколков в зону погона; высокая герметичность во избежание проникновения в танк свинцовых брызг, горючих жидкостей, отравляющих веществ и воды при подводном вождении. В зависимости от массы башни и диаметра погона в опорах башен ча- ще всего используют 140-160 шариков диаметром 24...40 мм. Иногда применяют роликовые опоры. Такие опоры являются более прочными, но, поскольку их значительно сложнее изготовить, чем шариковые опоры, их использование допустимо для танков с пушками больших калибров, у ко- торых сила отдачи, действующая на опору, очень велика. Во избежание срыва башни в конструкции с четырехточечным касанием шариков пре- дусмотрены захваты. На танках послевоенного периода применяли опоры по типу радиально-упорных подшипников с двухточечным касанием ша- риков, в которых функцию захватов выполняли сами опоры. При обхвате помещенных в кольцевые проточки погонов шариков опорами соедине- ние становится неразъемным. Такой способ надежно предупреждает срыв башни. Стык корпуса и башни находится в вероятном центре прицеливания при стрельбе по танку. Однако этот участок конструктивно ослаблен кромками башни и вырезами в броне для размещения погонов. При создании броневой
4.7. Система противоминной защиты 99 защиты стыка необходимо обеспечить равную стойкость сопрягаемых броневых деталей корпуса и башни, защиту от за- клинивания башни при попадании в стык снарядов, пуль, осколков и работоспо- собность погонного устройства при попа- дании снарядов в корпус или башню. В целях исключения прямого попадания снаряда в зазор между корпусом и баш- ней он должен быть перекрыт броней. При этом броня должна перекрывать не только зазор между корпусом и башней, но и нижнюю кромку башни (рис. 4.2). Для предотвращения заклинивания башни Рис. 4.2. Схема защиты стыка кор- пуса башни: 1 - корпус; 2 - башня; А - зазор, пре- дотвращающий заклинивание башни при попадании снарядов в ее нижнюю часть зазор между торцом башни и крышей должен составлять 20...30 мм. 4.7. Система противоминной защиты Бронепробиваемость современных дистанционно устанавливаемых куму- лятивных мин в 5-6 раз превышает толщину днища современных танков. Снизить ущерб от подрыва таких мин можно путем изменения конструкции днища (двойное дно), использования керамических элементов и энергопо- глощающих слоев и т. д. При проектировании защиты от дистанционных мин следует учитывать их локальное действие, т. е. целесообразно применять ло- кальную защиту экипажа, боеприпасов и др. Повысить противоминную стойкость современных серийных танков до- вольно трудно. Однако экспериментально доказано, что защита водителя (как наиболее уязвимого звена при подрывах мощных фугасных мин под гусени- цами) возможна и для ее обеспечения не требуются значительное увеличение массы и существенное изменение компоновки отделения управления. Для перспективных танков путем усовершенствования конструкции днища и уве- личения его массы можно обеспечить защиту экипажа от подрыва мин троти- лового эквивалента 7... 10 кг. Применение наполнителей в днище позволяет повысить стойкость при подрыве дистанционных противоднищевых мин. Ис- пользование днища, обладающего высокой жесткостью, дает возможность установить приспособления для амортизации внутреннего оборудования от ударных воздействий при подрывах и повысить живучесть и боеспособность танка в целом. Методы исследования противоминной стойкости Наиболее достоверные результаты оценки противоминной стойкости можно получить путем проведения натурных испытаний полностью укомп- лектованного танка. Однако такие испытания трудоемки, дорогостоящи и 4*
100 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ уникальны по исполнению, а главное - не позволяют оценивать противо- минную стойкость проектируемых танков. Кроме того, из-за невозможности установки датчиков во всех необходимых точках внутри танка достоверность измерений параметров воздействия недостаточна. В настоящее время предла- гается подвергать испытаниям только корпуса, датчики в них необходимо размещать на жестких балках-базах в таком количестве, чтобы обеспечить полноту и достоверность результатов измерений. Противоминную стойкость днищ корпусов оценивают по экспериментальной зависимости динамическо- го прогиба днища W от массы заряда A/3ap. Левый Правый Рис. 4.3. Распределение прогиба в поперечном сечении днища (а) и зависимость максимального прогиба от массы заряда (б) при подрыве мины под внутренним краем гусеницы (—) и под серединой гусеницы (—): 1,2- при Л/зар = 2 и 6 кг соответственно; 3 - при подрыве мин
4.7. Система противоминной защиты 101 Для регистрации динамического прогиба при испытаниях используют датчики перемещений на полупроводниковых тензорезисторах со штоками длиной 120 мм и частотой свободных колебаний 1000 Гц. Измерительный тракт собирают по безусилительной схеме с регистрацией параметров с по- мощью осциллографов Н-115. Частоту гальванометров и чувствительность датчиков подбирают так, чтобы на осциллограмме процесс прогиба фик- сировался в масштабе 1:1 при подрыве зарядов массой до 6 кг, а также в масштабах 1:2 и 1:3 при подрыве зарядов массой более 6 кг. Датчики уста- навливали в 5-7 точках по ширине днища. Подрыв зарядов производили в середине гусеницы, на ее внутреннем крае и в середине днища. В опытах были использованы плоские цилиндрические заряды с отношением диамет- ра к высоте d/h=A, что соответствует геометрическим параметрам заряда мощных фугасных мин. Для получения достоверных результатов испытаний следует применять методику ступенчатого нагружения, пропорционально увеличивая массу заряда (например, 2, 4, 6, 8, 10 кг и т. д.). После подрыва каждого заряда и измерений в различных точках была построена кривая рас- пределения прогиба по ширине т днища (рис. 4.3, а). По полученным для каждой массы заряда максимальным прогибам определена зависимость ^Гтах = /(А/зар), показанная на рис. 4.3, б. Метод подрыва корпуса позволяет решать следующие задачи: - измерять прогиб в различных сечениях по ширине и длине днища танка при подрывах зарядов ВВ и штатных мин как под ходовой частью, так и под днищем; - определять низшие частоты свободных колебаний днища; - исследовать влияние на прогиб днища конструкции ходовой части, вида грунта, формы зарядов и др.; - измерять перегрузки в различных точках корпуса и на сиденье; -определять предельные массы зарядов, при взрыве которых в днище возникают остаточные деформации, и изучать характер деформирования днища. Однако проведение таких испытаний достаточно сложно. Наиболее пер- спективным в целях снижения их трудоемкости является метод физического моделирования конструкции (например, из оргстекла) и взрыва с дальнейшим пересчетом результатов эксперимента на реальный объект. Технические средства противоминной защиты В связи с конструктивными особенностями современных танков и их ог- раничениями по массе для противоминной защиты днища и водителя приме- няют различные подкрепления, увеличивают ширину зазора между днищем и сиденьем водителя либо сочетают необходимый зазор между днищем и си- деньем с использованием подкреплений. Так, на одном из танков днище под- креплено в передней части (отделение управления) продольными и попереч- ными ребрами и приваренным к ним броневым листом толщиной 20 мм, а также двумя съемными стойками (рис. 4.4). Подрыв мощной мины при ее полном перекрытии внутренним краем гусеницы второго катка левого борта
102 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ показал, что при наличии стоек прогиб подкрепленной части днища составил 6 мм, а без них - 12 мм. Прогиб неподкрепленной части днища при наличии стоек был равен 12 мм, а без них - 25 мм. Таким образом, при наличии стоек прогиб днища в 2 раза меньше, чем без них. Если применить подкрепление в виде двойного днища и двух стоек, прогиб днища в отделении управления можно уменьшить в 10-12 раз. Рис. 4.4. Схема противоминной защиты корпуса танка: 1 - стойка; 2 - поперечное ребро жесткости; 3 - накладной броневой лист Рис. 4.5. Схема противоминной защиты корпуса танка: 1 - ребро жесткости; 2 - углубленная выштамповка
4.7. Система противоминной защиты 103 Зазор между днищем и сиденьем на танке увеличен путем углубления выштамповки под сиденье. Кроме того, было сделано подкрепление выреза для аварийного люка, при этом крышка люка была выполнена открываю- щейся наружу (рис. 4.5). Предварительные испытания корпуса танка показа- ли, что наибольший прогиб днища при подрыве мощной мины под вторым катком с полным перекрытием заряда гусеницей под сиденьем водителя со- ставлял 64 мм, а наибольший прогиб подбашенного листа - 6 мм. При коле- бании подбашенного листа и днища в противофазе, чтобы предотвратить удар днища о платформу сиденья, ширина зазора между сиденьем и днищем должна быть не менее 70 мм. Для повышения противоминной стойкости корпуса одного из танков 1980-х годов были усилены кромки выреза для аварийного люка, открывающегося наружу, и установлены две наклонные съемные стойки, уменьшающие прогиб днища в месте сиденья водителя (рис. 4.6). Рис. 4.6. Схема противоминной защиты корпуса танка 1980-х годов: 1 - стойка; 2 - балка подвески сиденья 1 2 3 4 5 Рис. 4.7. Схема подвески сиденья водителя в корпусе танка: 1 - стойка; 2 - основное днище; 3 - ребро жесткости; 4 - накладной броневой лист; 5 - платформа установки сиденья
104 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ Наиболее тяжелые повреждения при подрывах мин получает водитель, сиденье которого в современных танках установлено непосредственно на днище. Уменьшить ускорения, передаваемые на сиденье водителя, можно за счет обеспечения достаточного зазора между днищем и сиденьем, посредст- вом амортизации сиденья либо применения смешанного способа. Наиболее доступным и оперативным путем решения этой задачи является обеспечение зазора между днищем и сиденьем и подвешивание сиденья к броневым дета- лям корпуса. На одном из современных танков сиденье установлено на плат- форме, подвешенной на штангах к подбашенному листу (рис. 4.7), а на дру- гом - на балке, опирающейся на бортовые детали (см. рис. 4.4); в обоих случаях между днищем и сиденьем имеется зазор. Существенно повысить защиту водителя можно с помощью дополнитель- ного комплекса мер, например использованием так называемого двойного дна (рис. 4.8). Переднюю часть днища в этом случае подкрепляют накладным Рис. 4.8. Схема противоминной защиты водителей танков Т-55, Т-62 броневым листом толщиной 20 мм, жестко соединенным с основным днищем продольными и поперечными ребрами жесткости и мощной стойкой. Сиденье устанавливают на платформе, отделенной от днища зазором. Испытания та- ких конструкций показали, что они достаточно стойки к подрыву под днищем заряда массой до 6 кг. Дальнейшее повышение противоминной стойкости корпусов танков воз- можно в следующих направлениях: -увеличение толщины днища при одновременном возрастании массы танка (например, для уменьшения прогиба днища в 2 раза необходимо уве- личить его толщину, а следовательно, и массу в 1,4 раза); - изготовление днища из легких металлов, например сплавов алюми- ния и титана (в этом случае уменьшение прогиба в 2 раза достигается за
4.8. Система обеспечения живучести при непробитии брони 105 счет увеличения толщины днища в 2,3 раза, при этом масса уменьшается на 20 %); -оптимальное по расстоянию между ребрами жесткости подкрепление днища либо изготовление его из специального профильного материала (воз- можное увеличение массы днища компенсируется существенным повышени- ем его жесткости). 4.8. Система обеспечения живучести при непробитии брони Повышение удароустойчивости и живучести внутреннего оборудования и узлов крепления защитных модулей Опыт боевых действий и результаты специальных испытаний показали, что танки вследствие выхода из строя узлов, приборов, внутреннего оборудо- вания и поражения экипажа могут частично или полностью терять боеспособ- ность даже при непробитии снарядами броневой защиты. Повышение мощи действия противотанковых боеприпасов и уровня защиты танков при осна- щении боевых машин приборами и оборудованием, при использовании ко- торых требуется высокая виброустойчивость, обусловили актуальность проб- лемы обеспечения живучести танков в случае ударного воздействия снарядов даже без пробития брони. Экспериментальные исследования живучести танков показали, что одним из наиболее перспективных направлений повышения живучести является ис- пользование разнесенных несущих конструкций. Методический подход к соз- данию системы обеспечения необходимой живучести при непробитии брони заключается в том, что для уменьшения амплитуды передаваемых ударных нагрузок детали лобовой брони, а также защиты борта корпуса разделяют на несущий корпус, представляющий собой основу для монтажа внутреннего оборудования, и модули броневой защиты. Последние крепят к несущему корпусу болтовыми или сварными соединениями, используя упругие элемен- ты в виде резиновых втулок или тарельчатых стальных шайб; кроме того, для этого предусмотрены необходимые зазоры свободного хода. В качестве упру- гопластических элементов также используют профилированные элементы из тонкой стали. Подобные технические решения применяют на танках «Лео- пард-АЗ» и «Леопард-А4». Амортизацию при установке приборов и других элементов внутреннего оборудования, стойкость которых не соответствует воз- никающим нагрузкам, осуществляют с помощью резиновых втулок и аморти- заторов типа «Лорд», получивших широкое распространение в авиации. Противоосколочная защита наружного оборудования При взрыве боеприпасов на лобовой броне возможно повреждение оскол- ками входных окон приборов наблюдения и прицеливания. В результате взрыва кумулятивных, бронебойно-фугасных и осколочных снарядов образу- ется поток осколков, который можно разделить на две части: первичный по- ток, возникающий сразу после взрыва, и вторичный - после рикошетирования
106 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ от броневой поверхности танка. Вероятность поражения входных окон пер- вичным потоком по сравнению с вероятностью поражения вторичным пото- ком невелика. При угле встречи осколков с броней менее 70° (угол встречи отсчитывается от траектории осколка и нормали к поверхности брони) и ско- рости удара более 500 м/с происходит их разрушение. При этом образуется поток вторичных, более мелких осколков, движение которых осуществляется вдоль броневой поверхности танка. Таким образом, поверхность брони вы- полняет функцию направляющей вторичного потока осколков, плотность ко- торого во много раз больше плотности первичного потока. Стойкость входных окон призменных приборов к поражающему действию осколков невысока. Так, даже при скорости потока осколков до 500 м/с не снабженные защитными устройствами приборы поражаются с вероятностью, близкой к единице. Как правило, наклон верхних лобовых листов брони тан- ков с классической формой внешних обводов способствует тому, что движе- ние и отражение осколков направлены в сторону башни, где расположены прицел, смотровые приборы командира и наводчика. Поражающее действие осколков в каждом конкретном случае помимо геометрии внешних обводов танка определяется координатами нахождения входных окон оптических приборов и центром взрыва снаряда. Поражаемость каждого оптического прибора можно охарактеризовать приведенной зоной поражения. Ее можно найти, исходя из условия, что при попадании в эту зону существует очень высокая вероятность поражения дан- ного прибора. В ходе расчетов и испытаний танков было установлено, что только использование оптимальных геометрических параметров корпуса и рациональное расположение приборов дают возможность снизить поражае- мость входных окон за счет уменьшения приведенной зоны поражения и по- вышения боеспособности танков в случае непробития брони в 10-15 раз. К таким конструктивным решениям относятся выбор схемы броневой защиты, обеспечивающей уменьшение площади элементов брони, попадание в кото- рые приводит к поражению приборов наблюдения; использование элементов брони с углами наклона вплоть до отрицательных, отклоняющих вторичный поток осколков от входных окон приборов; размещение окон приборов вне зоны поражения осколками, рикошетируемыми от лобовых элементов брони, в том числе в теневых зонах. В случаях, когда компоновка броневой защиты не позволяет разместить оптические приборы в этих зонах, с помощью броне- вых щитков и защитных планок создают искусственные зоны для отклонения вторичных потоков осколков. 4.9. Система обеспечения живучести при пробитии брони Противоосколочные подбои и экраны локальной защиты При недостаточной стойкости броневой защиты на некоторой площади поверхности бронирования или наличии локальных ослабленных зон возмож- но пробитие брони при обстреле ПТС этих мест с образованием потока ос- колков в заброневом пространстве. Основным поражающим фактором в та-
4.9. Система обеспечения живучести при пробитии брони 107 ком пространстве является поток осколков, движущийся по конусу с углом до 90° с вершиной, расположено в центре выходного отверстия на тыльной сто- роне брони. Поток состоит из осколков разрушенной части корпуса боепри- паса или кумулятивной струи и элементов броневой защиты. В отечественном и зарубежном танкостроении широкое применение полу- чила система специальной защиты в заброневом пространстве, в которую входят противоосколочные слои (подбои) и экраны. Задачу снижения вероятности поражения танка при пробитии его броневой защиты решают путем организа- ции локальной защиты экипажа и наиболее важных элементов внутреннего оборудования танка. Это стало возможным потому, что в результате исполь- зования новых комбинированных материалов и дифференцированного рас- пределения защитных локальных устройств достигается значительное сниже- ние вероятности поражения танка при незначительном увеличении его массы по сравнению с броневой защитой. В системе локальной защиты применяют два типа противоосколочных защитных устройств: осколкоулавливающий тыльный слой, устанавливаемый непосредственно за броневой преградой, и противоосколочные экраны ло- кальной защиты экипажа и внутреннего оборудования. Использование защит- ного устройства первого типа позволяет снизить мощь заброневого действия боеприпаса путем уменьшения количества поражающих осколков в потоке и угла их разлета. Применение устройств второго типа дает возможность обес- печить непосредственную защиту экипажа и элементов внутреннего оборудо- вания от потока осколков. Рис. 4.9. Схема комбинированного тканеметаллического экрана локальной защиты: 1 - быстроразъемная застежка; 2 - броневые элементы; 3 - многослойная ткань
108 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ Осколкоулавливающий тыльный слой является составной частью комбини- рованной многослойной броневой преграды. Для его изготовления используют пластичный материал (сталь СтЗ или алюминий), применение которого позво- ляет исключить локализацию пластической деформации. К противоосколочным экранам локальной защиты предъявляют следующие требования: высокая стойкость к пробивному действию осколков, отсутствие образования вторичных осколков при пробитии экрана и обеспечение доступа к защищаемым элементам внутреннего оборудования путем увеличения гибкости таких экранов или возможности их складывания. Таким требованиям отвечают комбинированные тканеметаллические экраны, изготовленные из многослойной высокопрочной полиамидной ткани, с закрепленными на них броневыми эле- ментами в виде подвижной чешуи (рис. 4.9). При организации локальной защи- ты выбирают схему размещения экранов локальной защиты, которая удовлетво- ряет условию обеспечения непоражения взрыво- и пожароопасных элементов внутреннего оборудования - топливных баков и боекомплекта, а также экипажа. Конструктивно противоосколочные экраны оформляют в виде съемных и гибких чехлов для приборов, узлов и немеханизированной боеукладки, про- тивоосколочных жилетов для экипажа, фартуков-перегородок между отде- лениями, а также ковриков и матов в боевом отделении. Стойкость экранов локальной защиты принято оценивать эквивалентной (равной по противоос- колочной стойкости) толщиной алюминиевого сплава. Такую стойкость экра- нов подбирают на основании результатов анализа распределения пробивной способности и угла конуса распространения потока осколков. Кроме специ- альных экранов задачу защиты экипажа, элементов внутреннего оборудова- ния танка - боеукладки и других составных частей - при компоновке танка решают с помощью вспомогательного оборудования, которое в бою не ис- пользуется (аккумуляторные батареи, запасные инструменты и т. п.). 4.10. Система обеспечения пожаро- и взрывобезопасности В систему обеспечения пожаро- и взрывобезопасности современного тан- ка входят система противопожарного оборудования (ППО), гидроударостой- кие отсеки для топлива, а также отсеки для боекомплекта с взрывозащитной системой. Система противопожарного оборудования Система ППО предназначена для тушения пожара, возникшего в танке, что обеспечивает сохранение его боеспособности, предотвращает гибель экипажа и потерю танка. Опыт Великой Отечественной войны показал, что подбитые ар- тиллерией, но незагоревшиеся танки обычно можно восстановить; пожар же часто приводил к гибели экипажа и полной непригодности танков. Тушение пожара осуществляют с помощью огнегасящего состава, кото- рым заполняют отделение танка, где возник пожар, в результате чего процесс горения становится невозможным. В случае пожара система ППО автоматиче- ски обеспечивает:
4.10. Система обеспечения пожаро- и взрывобезопасности 109 - сигнализацию об аварии; - подачу огнегасящего состава в отделение, где произошел пожар (включе- ние баллона с огнегасящим составом); - остановку двигателя танка, нагнетателя воздуха и вентилятора во избежа- ние циркуляции воздуха внутри танка; - включение очередного баллона системы ППО после израсходования пре- дыдущего в случае, если составом первого баллона пожар не был погашен. После тушения пожара система ППО также должна обеспечить автомати- ческое включение нагнетателя воздуха и вентилятора, для того чтобы удалить из БО и отделения управления токсичные пары и продукты сгорания. В систему ППО входят следующие связанные между собой элементы (рис. 4.10): - баллоны ППО (с огнегасящим составом для тушения пожара) и распы- лители, соединенные трубопроводами с баллонами; - механизм автоматической остановки двигателя; - электрические приборы для автоматического управления процессом ту- шения пожара. Рис. 4.10. Схема противопожарного оборудования: 1 - пульт управления; 2 - коробка управления вентиляцией; 3 - баллоны ППО; 4 - фильтровенти- ляционная установка; 5 - термодатчики; 6 - блок автоматики При пожаре в каком-либо отделении танка нагреваются один или несколь- ко термодатчиков, в результате чего возникает электрический сигнал, кото- рый подается на высокочувствительное поляризованное реле. С помощью по- следнего включается система тушения отделения, где произошел пожар. Если в течение 50 с пожар не потушен огнегасящим составом первого баллона, то реле автоматически включает второй баллон. Система также может работать и в полуавтоматическом режиме (при ручном включении). Термодатчик представляет собой прибор, в котором в случае пожара при изменении температуры возникает термоэлектродвижущая сила. Основными элементами термодатчика являются 15 последовательно соединенных хро- мель-копелевых термопар. Так как термодатчик реагирует только на скачко- образное изменение температуры, возможность произвольного срабатывания системы, например при повышении температуры в силовом отделении в ре- зультате длительной работы двигателя при большой нагрузке, исключается.
110 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ Гидроударостойкие отсеки для топлива Система ППО является эффективным средством тушения воспламенив- шегося топлива, находящегося в баке или выплеснувшегося из него через пробоину. Однако она не может предотвратить возгорание паровоздушной топливной смеси или пороха зарядов боекомплекта, когда процесс носит взрывной характер. Так, при пробитии корпуса бронебойным или кумуля- тивным снарядом с большим запасом энергии вследствие поражения топ- ливного бака под действием гидроудара происходит его разрушение. Оно со- провождается выбросом в заброневое пространство топливной паровоздушной смеси. До недавнего времени единственной возможностью предотвращения воз- горания и взрыва боекомплекта была установка мощной броневой защиты. Однако ее эффективность ограничена наличием конструктивно ослабленных зон и резким дифференцированием уровня бронирования, что обусловливает определенную вероятность пробития брони танка. По данным зарубежных литературных источников пожаро- и взрывобезопасность современных тан- ков Ml (США) и «Леопард-2» (ФРГ) обеспечивается путем изоляции топлива и боекомплекта от обитаемого боевого отделения, жизненно важных узлов и оборудования и размещения их в броневых отсеках (рис. 4.11). Рис. 4.11. Схема размещения боекомплекта в изолированном от боевого отделения броневом отсеке танка Ml: 1 - крышка отсека; 2 - броневые перегородки; 3 - топливо; 4 - боекомплект
4.10. Система обеспечения пожаро- и взрывобезопасности 111 Броневые отсеки для топлива выполняют в двух вариантах: во-первых, топливо размещают внутри разнесенной брони носового узла; во-вторых, в заброневом пространстве топливо отделяют достаточно прочной броневой перегородкой толщиной 15...30 мм. Толщину перегородки выбирают из усло- вия обеспечения стойкости к гидроудару, который возникает при распростране- нии осколков снаряда или кумулятивной струи по топливу. Слабым местом та- кой конструкции топливного отсека является сварное соединение перегородки с броневым корпусом. Для разгрузки сварных соединений используют распо- ложенные параллельно им пластические шарниры, что позволяет снизить на- пряжения до безопасных пределов в результате пластической деформации узла. Другой способ предотвращения разрушения броневого отсека под дейст- вием гидроудара состоит в применении воздушных зазоров между баком с топливом и стенками отсека. Однако такое решение связано с потерей полез- ного объема топливного отсека. Отсеки для боекомплекта с взрывозащитной системой Самым опасным компонентом боеприпаса является порох. В зависимо- сти от мощности воздействия осколка или кумулятивной струи на порохо- вой заряд реакция горения пороха изменяется от относительно спокойной, как в случае обычного горения пороха при разрыве гильзы, до реакции с яр- ко выраженными признаками взрыва. Броневая защита отсека обеспечивает снижение их мощности воздействия до уровня, при котором горение уме- ренной интенсивности происходит с сохранением прочности взрывозащит- ных стенок отсека. При резком падении давления реакция горения пороха теряет устойчивость или полностью прекращается. Поэтому броневой отсек для боеприпаса обору- дуют люком сброса давления и узлами крепления крышки со звеньями, рассчи- танными на срабатывание при заданном избыточном давлении внутри отсека. Боеприпасы в отсеке также снабжают местной защитой, предотвращающей пе- реход горения к близлежащим боеприпасам. Кроме того, в боеукладку должны входить баллоны ППО, которые при возникновении в отсеке избыточного дав- ления разрушаются. Броневая перегородка между отсеком с боеукладкой и БО, где распола- гается экипаж, защищает от действия ударной волны со стороны отсека с боекомплектом. Очевидно, что выбор материала, толщины и способа креп- ления перегородки имеет существенное значение для обеспечения ее проч- ности при взрыве и горении зарядов в отсеке. Пути повышения пожаро- и взрывоопасности БТВТ Анализ потерь боевой техники, особенно за последнее время в горячих точ- ках, показал, что имеется острая необходимость увеличения ее пожаро- и взры- вобезопасности. Определены основные факторы, в том числе конструктивного характера, вызывающие взрыв и возгорание при том или ином виде поражения. К ним относятся:
112 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ - разрушение топливных баков от гидроудара или взрыва, разбрызгивание топлива при пробитии баков, поражение наружных алюминиевых топливных баков огневыми смесями типа «Напалм»; - возгорание подтеков топлива и масла, приводящее к переходу огня на элементы топливной системы (дюриты); - взрыв боекомплекта в результате осколочного поражения или воздей- ствия огня; - возгорание электропроводки и деталей, изготовленных из неогнестой- ких материалов; - распространение огня на элементы динамической защиты (ЭДЗ). Перечисленные факторы обусловливают необходимость разработки кон- струкции и технологии изготовления топливных баков с размещением внутри них пористых объемных структур и покрытием их снаружи полимерным сло- ем, предотвращающим взрыв паров топлива и его вытекание из мест пораже- ния, в том числе в результате гидроудара. Опыт изготовления таких баков имеется. Кроме того, должны быть разработаны адсорбирующие негорючие материалы - поглотители подтеков топлива, особенно в труднодоступных для наблюдения местах. В подобных местах также следует использовать пламега- сящие материалы, созданные для определенных способов их применения и конкретных конструкций. В целях защиты боекомплекта боеприпасы необходимо размещать в спе- циальных пеналах, для чего должны быть разработаны защитные покрытия, имеющие высокую эффективность уже на начальной стадии огневого воздей- ствия. Принцип получения таких покрытий и их образцы имеются. Для защи- ты боеукладки от ударного воздействия созданы противоосколочные экраны с огнепреграждающими свойствами. В настоящее время начато применение тканей с огнезащитным наружным слоем для накидок, штор, тентов и чехлов в целях защиты боеприпасов в мес- тах складирования и при их перевозке. Накоплен опыт создания таких тканей, например рулонного листового материала СМОГ. Эксперименты показали, что безопасное время нахождения боеприпасов в огне (800...900 °C) в результате использования огнезащитного покрытия пенала увеличивается от 3...5 до 20...25 мин. Безопасное время нахождения боеприпасов в деревянном ящике в случае применения покрытия возрастает от 8...9 до 40 мин, а при размещении пенала с боеприпасами в защищенном деревянном ящике, - от 23 до 110 мин. Кроме того, разработаны эффективные огнезащитные покрытия элементов динамической защиты. Их использование позволяет ослабить теплопередачу от пораженного элемента к смежным элементам, что предотвращает распро- странение огня на всю систему защиты. Примером такого покрытия также может быть листовой материал СМОГ. Помимо этого разработано негорючее демпфирующее покрытие для навесной динамической защиты. Для покрытий требуются огнестойкие материалы, например, для сидений членов экипажа следует применять ткань с огнезащитным слоем. Резиновые детали необходимо покрывать эластичными специальными материалами, а электропроводку и кабели - ограждать чехлами из огнезащитных тканей.
4.11. Совершенствование экипировки членов экипажей 113 4.11. Совершенствование экипировки членов экипажей Экипировка членов экипажей боевых машин (боевая экипировка) пред- назначена обеспечивать их комплексную защиту от различных неблагопри- ятных факторов окружающей среды и непосредственно на поле боя. Кроме того, она должна максимально облегчить выполнение боевых, учебных и иных задач в повседневной деятельности. По данным исследований, проведенных ОАО «НИИСтали» совместно с другими НИИ и военными организациями, было установлено, что потери членов экипажей боевых машин при воздействии обычного оружия могут достигать 50 % общего числа боевых потерь. Резкое увеличение, особенно в последние десятилетия, мощи баллистических средств поражения, а также повышение точности стрельбы из всех видов оружия обусловлива- ют новые требования к средствам индивидуальной бронезащиты военно- служащих. В настоящее время наблюдается тенденция к более тесному размещению узлов и агрегатов внутри всех отделений современного танка; при этом защи- та от заброневых эффектов остается несовершенной. Таким образом, сохраня- ется большая вероятность выхода из строя экипажа даже при непробитии брони танка в результате поражения от осколков брони, а также механизмов и агрегатных систем танков, расположенных внутри боевых отделений и отде- лений управления. Боевая экипировка предназначена повышать защиту чле- нов экипажей боевых машин от поражающих факторов, в число которых входят: - воздействие первичных и вторичных осколков; - электромагнитное излучение; - открытое пламя, высокая температура; - ядовитые и агрессивные вещества, горючесмазочные материалы (ГСМ); - ударные волны, акустические шумы. Кроме того, экипировка должна защищать членов экипажей от воздейст- вия неблагоприятных климатических факторов: - избыточной влаги (дождь, снег); - ветра, повышенной (жара) и пониженной (мороз) температур; - солнечного излучения; - пыли, грязи, статического электричества и т. п. Безусловно, в перечень индивидуальной экипировки членов экипажей должны входить средства разведки, наблюдения и связи, а также медицин- ские и гигиенические средства. В настоящее время за рубежом (в первую очередь в вооруженных и пра- воохранительных структурах) для членов экипажей боевых машин разраба- тывают и применяют защитные комплекты (комбинезоны, бронежилеты и шлемофоны), предназначенные для защиты от пуль, осколков и неблагопри- ятных факторов окружающей среды. Для снижения влияния избыточной теп- ловой нагрузки в таких защитных комплектах дополнительно разработаны различные системы терморегуляции пододежного пространства.
114 Гл. 4. ПРЯМАЯ ЗАЩИТА ОТ ОБЫЧНЫХ ПРОТИВОТАНКОВЫХ СРЕДСТВ В российской армии до недавнего времени использовали защитные ком- плекты, состоящие из комбинезона и шлемофона. В основном они были пред- назначены для защиты от неблагоприятных факторов окружающей среды и от открытого пламени. Летний вариант такого комплекта был выполнен из хлоп- чатобумажной ткани с огнестойкой пропиткой, а зимний - из кирзы с огне- стойкой пропиткой и утеплителя из хлопчатобумажной ткани с войлочными амортизаторами и с дополнительной меховой подкладкой. Наиболее важными требованиями, предъявляемыми к материалам для изготовления экипировки, помимо требований по противоосколочной защите являются термостойкость, огнестойкость, износостойкость, эколого-гигиенические требования. Сегодня для изготовления боевой экипировки военнослужащих приме- няют термоогнестойкие ткани на основе метаарамидных и параарамидных волокон, высокие эксплуатационные характеристики которых обусловлены химической структурой этих волокон. При создании средств индивидуаль- ной защиты одна из главных задач состоит в достижении высоких баллисти- ческих характеристик изделий при их минимальной массе. Мировой опыт показывает, что это обеспечивается путем использования высокомодульных арамидных тканей с повышенным уровнем прочности. В России созданы и производятся следующие виды высокопрочных пара- арамидных волокон: синтетическое высокомодульное - СВМ (РУСАР), армос, терлон (армалон), а также ткани на их основе. Наиболее освоенным в про- мышленном производстве, как в виде нитей, так и в виде тканей, а также из- делий из них, является волокно СВМ. Из этих тканей разработан и принят на снабжение армии защитный комплект для членов экипажей боевых ма- шин, обеспечивающий наряду с защитой от неблагоприятных факторов окружающей сре- ды и огнезащитой необходимый уровень бал- листической и противоударной защиты. Этот комплект включает в себя: бронежилет, ог- незащитный комбинезон и шлемофон ТШ-5 (рис. 4.12). Бронежилет изготовлен из отечественных арамидных материалов, он обеспечивает противоосколочную стойкость (с вероятно- стью 50 %) v5Q = (550 ±20) м/с, противопуль- ную стойкость от пистолета ПМ (калибром 9 мм) - с 5 м, устойчивость к воздействию открытого пламени - 10...20 с, площадь защи- ты - более 45 дм ; его масса - 2,85 кг. Огнезащитный комбинезон выполнен из оте- чественных огнестойких тканей. Его устойчи- вость к воздействию открытого пламени со- ставляет 10...20 с, масса - 1,65 кг. Наколенные и локтевые суставы комбинезона разработаны термостойкие и демпфирующие накладки. Рис. 4.12. Бронежилет, огнеза- щитный комбинезон и шлемо- фон ТШ-5
4.11. Совершенствование экипировки членов экипажей 115 Шлемофон ТШ-5 изготовлен из отечественных арамидных тканей. Он обеспечивает: - защиту основной поверхности головы от ударов до 50 Дж; - возможность связи по радиостанции и танковому переговорному уст- ройству. По своим характеристикам шлемофон ТШ-5 существенно превосходит известные зарубежные образцы. Новым в разработке защитной экипировки для членов экипажей БМ стало обеспечение искусственного терморегулирования пододежного пространства. Наиболее перспективным в этом отношении является активное терморегу- лирование. Дальнейшие работы по усовершенствованию средств индивидуальной за- щиты ведутся в следующих направлениях: - повышение защитных свойств экипировки при уменьшении ее массы; - разработка и производство индивидуальных систем терморегуляции пододежного пространства с одновременным кондиционированием воздуха в боевой машине.
Глава 5 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БРОНЕВЫХ ПРЕГРАД ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОСНОВНЫХ БОЕВЫХ ПРОЕКЦИИ 5.1. Однослойные и первые комбинированные преграды Решение проблемы противоснарядной защиты послевоенных танков осу- ществлялось путем выбора необходимой толщины и конструктивного угла (угла наклона) монолитной стальной катаной или литой брони. Первые ком- бинированные броневые преграды, созданные еще до Второй мировой войны, представляли собой обычную монолитную стальную броню, усиленную с по- мощью дополнительных броневых плит или экранов, которые были предна- значены для повышения противоснарядной стойкости. Такие преграды в ми- ровом танкостроении применяли в качестве основного вида бронирования танков первого и второго послевоенных поколений. Развитие схем конструктивных и комбинированных броневых преград было обусловлено не только увеличением пробивной способности традици- онных противотанковых бронебойных (типа АР и АРС) и подкалиберных (ти- па HVAP) снарядов, но и, главным образом, созданием новых видов БПС с отделяющимися на начальном участке траектории снаряда элементами веде- ния (вначале типа APDS, а затем и типа APFSDS), а также КС, управляемых ракет кумулятивного действия и боевых фугасных снарядов (БФС). Конструктивные приемы повышения стойкости броневых преград Самый простой конструктивный прием повышения стойкости броневой преграды состоит в наклоне броневых плит в сторону предполагаемого по- падания снаряда. В результате этого на снаряд, попавший в танк, действуют асимметричные силы, что при условии не слишком высокой скорости сна- ряда приводит к отклонению его траектории в сторону более толстого слоя брони, оказывающего снаряду большее сопротивление. Таким образом, по- верхностная плотность брони, наклоненной более чем на несколько граду- сов от направления движения снарядов, меньше, чем поверхностная плот- ность равноценной по эффективности брони, установленной по нормали к направлению атаки. В случае, когда угол наклона брони превышает 65°, это может привести к рикошету снарядов или к их разрушению. Если броня танка уже достаточно наклонена, что обычно характерно для лобовой части, то, приваривая к ней короткие ребра, можно еще сильнее изменить траекто- рию снарядов так, чтобы их удар по броне приходился под менее эффектив-
5.1. Однослойные и первые комбинированные преграды 117 ным углом. Такой конструктивный прием был применен при разработке шведского танка S, который производился в 1960-х годах. Экраны из стальных листов сравнительно давно использовали в качестве противокумулятивной защиты; их устанавливали на некотором расстоянии от бортовой брони танков, что вызывало детонацию ВВ кумулятивного за- ряда на расстоянии от основной брони. Такие экраны впервые были приме- нены на немецких танках во время Второй мировой войны; после войны их активно использовали на английских танках «Центурион», а затем и на мно- гих других. Бортовые экраны главным образом были предназначены для защиты от ручного противотанкового оружия. Они были эффективны, когда кумулятив- ная струя внедрялась максимум на два или три калибра боевой части и быстро теряла бронепробиваемость с увеличением дистанции подрыва. Однако с усо- вершенствованием кумулятивных зарядов легкие экраны стали менее эффек- тивными, так как расстояние, на котором их можно было устанавливать, не позволяло увеличивать дистанцию подрыва кумулятивного заряда настолько, чтобы значительно снизить бронепробиваемость кумулятивной БЧ, если ее удар не приходился под очень большим углом. Известно конструктивное ре- шение по увеличению дистанции подрыва путем использования на бортах закрепленных шарнирно алюминиевых листов (экранов), которые откидыва- лись вперед под углом к бортам, примерно равным 60°. Такие бортовые экра- ны применяли на первых модификациях танка Т-64. Другой прием для увеличения дистанции подрыва был использован в 1960-х годах на шведском танке S, однако до 1993 г. он был засекречен. На наклонной лобовой плите размещали экран из стальных прутков. Его можно было применять только для данного танка с его неподвижным орудием, но его невозможно было установить на танках с башнями. Кроме того, были сде- ланы попытки снизить бронепробиваемость кумулятивных зарядов путем ус- тановки нескольких листов, разделенных воздушными зазорами. Такие паке- ты из нескольких разнесенных листов были использованы в США в 1972 г. в ряде конструкций бронезащиты танка Ml, но впоследствии от применения таких многослойных пакетов отказались. С увеличением угла встречи куму- лятивной струи с пакетом, количества листов в пакете и расстояния между ними их эффективность возрастает. Но на практике из-за многих ограниче- ний, имеющихся при создании бронеконструкций, массовый коэффициент Км таких пакетов в процессе воздействия современных кумулятивных зарядов составлял не менее 0,8. Установленные наклонно пакеты из разнесенных листов оказались до- вольно эффективными от БПС типа APFSDF с длинными корпусами, так как асимметрия сопротивления их внедрению вызывала появление изги- бающих моментов. Действие последних на корпус приводило к его дефор- мированию и даже разрушению в результате его удара по основной броне в поврежденном виде и с пониженной устойчивостью. Применение разне- сенных листов против БПС обеспечивало значение коэффициента Км « 0,8.
118 Гл, 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БРОНЕВЫХ ПРЕГРАД Броня с твердым слоем Вначале противоснарядная комбинированная броня представляла собой комбинацию стальных плит разной твердости. Первая такая броня имела форму навесных плит с твердым верхним слоем (НВ = 3924 МПа), она бы- ла установлена на некоторых немецких танках времен Второй мировой войны. Более поздняя попытка комбинировать внешний слой из стали вы- сокой твердости (НВ = 4905 МПа) с внутренним менее твердым слоем (НВ = 2747...3335 МПа) была сделана при разработке американо-немецкого танка МВТ-70 в 1960-х годах. Этот танк не был принят на вооружение, одна- ко подход к бронированию, реализованный в нем, был возрожден в 1980-е годы. В это время ряд устаревших танков был модернизирован путем уста- новки в носовой части башен толстых щитов из стальной брони. Среди тан- ков, усовершенствованных таким образом, были танки «Чифтен» (Велико- британия), на которых была установлена так называемая броня Stillbrew. 5.2. Комбинированные броневые преграды танков второго и последующих поколений Наиболее интенсивное развитие схем комбинированной брони приходится на периоды создания второго и последующих поколений послевоенных танков. Это было время, когда началось формирование ОБТ, предназначенных для ве- дения боевых действий в условиях применения нового поколения обычного вооружения и ОМП. В ТТТ на эти танки были включены показатели по совре- менной для того времени защите от БПС, КС, ПТУР и ОМП, а также требова- ния по разведке и наведению оружия (РИНО) и по защите от РИНО. В этом разделе приведены сведения о разработках броневых преград и устройств при защите от обычного оружия. Рассмотрены основные виды бро- незащиты, нашедшие применение на ОБТ. В некоторых случаях приведены сведения об опытных разработках, описанных в открытых источниках. Броневые преграды танков В одном из первых танков с комбинированной броней для ВЛД корпуса была применена комбинированная броня общей толщиной 205 мм. Ее конст- руктивный угол составлял 68°. Верхний лобовой лист толщиной 80 мм был выполнен из стальной брони средней твердости, средний лист суммарной толщиной 105 мм - из листов стеклотекстолита, а подпорный тыльный лист толщиной 20 мм - также из стальной брони средней твердости. Такая ВЛД имеет следующие параметры: • горизонтальная толщина элементов - 0,214 + 0,280 + 0,053 = 0,547 м; • плотность стеклотекстолита - 1850 кг/м3; • поверхностная плотность комбинированной брони - 2614 кг/м ; • эквивалентная по стойкости горизонтальная толщина по БПС - 0,333 м, а по КС - 0,377 м; • эквивалентные поверхностные плотности и коэффициенты стойкости
5.2. Комбинированные броневые преграды танков второго и последующих поколений 119 по БПС - 2614 кг/м2, КТ = 1,64 и Км = 1,0, а по КС - 2970 кг/м2, КГ = 1,45 и Км = 0,88 соответственно. Данное техническое решение обеспечивало заданную противокумулятив- ную защиту, а также надежную стойкость с превышением требований по стой- кости от 100-мм бронебойных калиберных снарядов и от БПС с отделяющимся поддоном, стабилизируемых вращением БПС типа APDS с сердечником из кар- бида вольфрама или вольфрамового сплава, разработанных для зарубежной нарезной пушки калибром 105 мм и для отечественной пушки калибром 100 мм. Заданная противоснарядная стойкость в основном была обеспечена использо- ванием лобового листа из брони средней твердости с большим конструктивным углом. Со стороны бортовых проекций такая стойкость была достигнута с по- мощью лепестковых взводных экранов. В качестве экранов были использованы листы из алюминиевого сплава, крепившиеся к передней части гусеничной полки. Три экрана с каждой стороны были установлены в районе отделения управления и боевого отделения под углом, обеспечивающим защиту всего борта в заданных углах безопасного маневрирования. Экраны имели два поло- жения - боевое и походное. В боевом положении использование рычажно- пружинных устройств позволяло двигаться среди кустарников и мелколесья без повреждения с возвратом экрана в исходное положение после прохождения препятствий. В походном положении экраны прикрепляли к полкам вдоль бортов. Экранированная бортовая броня, состоящая из находящегося в боевом по- ложении взводного экрана из алюминиевого листа и основной брони борта толщиной 80 мм, при обстреле КС под углом от нормали к борту 70° (курсо- вой угол ±20°), имеет следующие параметры: Кг = Ьпр/Ьэкв = 2500/450 = 5,6; км = РсЛф/ФэкАкв) = 1850/3535 = 0,52. В дальнейшем лепестковые взводные экраны из-за их недостаточной жи- вучести при прохождении препятствий были заменены резинотканевыми, расположенными вдоль всего борта. При этом тактико-техническая характе- ристика экранированной брони осталась практически без изменений. Башня была выполнена из литой брони средней твердости с полостью, заполненной пластичным алюминиевым сплавом, который мало отличался по прочности от чистого алюминия. Суммарная горизонтальная толщина баш- ни в лобовой части составляла 0,57 м, а в нижней части достигала 0,60 м. Пу- тем выбора соотношений толщин стальной брони и алюминиевого сплава в лобовой и боковых частях башни в соответствии с гидродинамическим со- отношением кумуляции при массе, меньшей массы монолитной стальной башни, была обеспечена заданная противокумулятивная стойкость. Кроме того, достигнут заданный уровень противоснарядной стойкости башни, хотя при испытаниях выявлена ее недостаточная живучесть - под воздействием снаряда происходил отрыв лицевой стальной преграды от алюминиевого на- полнителя. В лобовой части эта башня имела следующие параметры: • горизонтальная толщина элементов - 0,04 м (лицевой слой); 0,290 м (алюминиевый наполнитель) и 0,240 м (тыльный слой);
120 Гл. 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БРОНЕВЫХ ПРЕГРАД • поверхностная плотность комбинированной преграды - 2967 кг/м2; • эквивалентная по стойкости толщина брони, ее поверхностная плот- ность и коэффициенты соответственно: - БПС - 0,4 м, 3140 кг/м2, Кг = 1,45, Км = 0,94; - КС - 0,45 м, 3510 кг/м2, Кг = 1,24, Км = 0,82. Серийное производство башни с наполнителем из алюминиевого сплава продолжалось недолго. Главной причиной начала интенсивных поисков ново- го конструктивного решения было то, что из-за большой суммарной толщины лобовых и боковых сечений (материал слоев сталь - алюминий - сталь) баш- ня перекрывала проем люка механика-водителя в слишком большом диапазо- не значений угла поворота пушки от продольной оси. Это не позволяло ис- пользовать люк для прохода в него механика-водителя из-за невозможности во многих случаях повернуть башню на необходимый для этого угол. В другом варианте башни с комбинированной броней для внутреннего слоя использовались вставки из стали высокой твердости. Общая толщина элементов уменьшилась по сравнению с толщиной башни из слоев сталь - алюминий - сталь на 200 мм (примерно от 600 до 410 мм). Такое изменение толщины при сохранении противокумулятивной и противоснарядной стойко- сти башни в пределах заданных требований было достигнуто путем приме- нения наполнителя из высокотвердых стальных вставок. Сталь наполнителя предназначалась для защиты от бронебойных снарядов, ее подвергали терми- ческой обработке по методу дифференциальной изотермической закалки с получением особо твердой сердцевины и относительно менее твердой, но бо- лее пластичной наружной поверхности. Опытная башня с высокотвердыми вставками была сконструирована, изготовлена и испытана. Результаты испы- таний оказались вполне удовлетворительными. Недостатком башни с высоко- твердыми стальными вставками оказалась малая стабильность по живучести сварного соединения между основой башни и подпорным листом, который при ударе бронебойного подкалиберного снаряда хотя и разрушался, но про- бит не был. В связи с этим было решено начать изготовление партии башен с предварительным проведением мер по усилению сварных соединений. Одна- ко в серийном производстве обеспечить необходимую ударную вязкость вы- сокотвердых вставок, которые при снарядном обстреле в ряде случаев хрупко разрушались, не удалось. Параметры башни с высокотвердыми стальными вставками приведены ниже: • по БПС - Кг = 0,41/0,43 = 0,95, Км = 3218/3375 = 0,95; • по КС - Кг = 0,41/0,45 = 0,91, Км = 3218/3532 = 0,91. В связи с необходимостью срочного обеспечения танков башнями серий- ного производства дальнейшая технологическая отработка высокотвердых
5.2. Комбинированные броневые преграды танков второго и последующих поколений 121 стальных вставок не производилась, а наполнитель башни заменили керами- ческим при небольшом увеличении суммарной толщины башни. В 1974 г. в серийном производстве были башни с залитым в их основу ке- рамическим наполнителем в виде шаров. Общая толщина лобовой части ли- той башни с керамическим наполнителем составляла 450 мм. Наполнитель был выполнен в виде шаров из корунда с жаропрочным покрытием, предва- рительно помещенных в корзины из стальной проволоки. После заливки фор- мы жидкой сталью комбинированная литая броня представляла собой два блока с наполнителем толщиной около 150 мм. При расчетах получили сле- дующие значения параметров лобовой брони башни с керамическим напол- нителем: • поверхностная плотность — 5740 кг/м2; • по БПС - = 0,45/0,43 = 1,05, ЛГМ = 3216/3133 = 1,03; • по КС-£г = 0,45/0,45 = 1, = 3216/3536 = 0,91. Перед развертыванием работ по созданию новых башен с комбинирован- ным бронированием, имеющих необходимую по ТТТ стойкость как по БПС, так и по КС, провели исследования стойкости двухпреградных литых башен с открытыми сверху полостями. При этом было показано, что только одно раз- несение преград не дает необходимого эффекта по комплексной защите по БПС и КС. В ходе исследований прочности и технологичности заливаемых неметаллических наполнителей - стержней - была получена требуемая стой- кость в соответствии с ТТТ для двухпреградной башни с заливаемыми упроч- ненными стержнями из формовочных материалов, скрепленными перед за- ливкой с помощью металлической арматуры. В процессе модернизации для повышения стойкости брони существенно изменилась структура ВЛД. Так, на базе танка Т-72А в 1980 г. был разработан экспортный вариант танка, имевший трехслойную (сталь - наполнитель - сталь (60 + 105 + 50 = 215 мм)) лобовую броню башни и корпуса, толщина которой составляла 450 мм. В целях обеспечения надежной защиты танков типа Т-72 от БПС типа APDSFDS калибром 105 мм было осуществлено дополнительное усиление ВЛД. В конструкциях корпусов и башен танков с комбинированной броней были внесены изменения, направленные на повышение защитных свойств броневых преград. Верхняя лобовая деталь корпуса, выполненная в виде комбиниро- ванной преграды, была неоднократно усилена в результате усовершенствова- ния ее структуры и использования брони более высокой твердости. Башни выполнялись литыми, с полостями в передних частях (левой и правой). В них находился так называемый ячеистый наполнитель, который представлял собой литые стальные ячейки, заполненные квазижидким веще- ством (обычно полиуретаном). Ближе к тыльным сторонам полостей разме- щались броневые плиты повышенной твердости. Стальные плиты совместно
122 Гл, 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БРОНЕВЫХ ПРЕГРАД с броней основы башни обеспечивали стойкость по БПС, а гидравлический удар, возникающий в ячейках, приводил к снижению эффективности куму- лятивной струи примерно так же, как равная по пробиваемой толщине стальная преграда, но при меньшей поверхностной преграде. 5.3. Комбинированные броневые преграды зарубежных ОБТ За рубежом основным направлением увеличения стойкости броневых преград к кумулятивным БПС была разработка комбинированной брони с применением в средних слоях керамики. Первые же опыты, проведенные на комбинированных преградах сталь - керамика - сталь, показали, что броня с керамикой весьма эффективна не только против бронебойных пуль, но и про- тив кумулятивной струи противотанковых снарядов. За рубежом попытки ис- пользовать керамику для защиты от кумулятивной струи предпринимались еще в 1950-х годах, когда было предложено заложить блоки из спеченного диоксида кремния в литую стальную броню (рис. 5.1). Однако, хотя броня против современных кумулятивных зарядов, содержащая диоксид кремния, имеет коэффициент Км около 0,33, для получившейся композитной брони этот показатель составил 0,71. Для продолжения разработки данной концепции это значение посчитали слишком большим, и в 1958 г. эту тему закрыли. Высокая стойкость керамики и причины, по которым металлические ма- териалы с высокой удельной прочностью (на единицу плотности) имеют су- щественно больший массовый коэффициент, чем твердая керамика, обусло- вили проведение новых опытов. Эксперименты, выполненные в ФРГ в начале 1970-х годов с броней, содержащей слой керамики из оксида алюминия, пока- зали, что у такой брони Км = 0,43. Рис. 5.1. Схема комбинированной брони, разработанной западногерманскими фирмами «Краус Маффей» и BASF (а), а также «Краус Маффей» и «Рейнметалл» (б): 1 - броневая сталь; 2 - керамика; 3 - алюминиевый сплав; 4 - углеродное волокно; 5 - тефлон; 6 - тефлон с углеродным волокном
5.4. Комбинированные броневые преграды из стальных пластин 123 Согласно материалам зарубежных лите- ратурных источников, комбинированная бро- ня с керамическими включениями нашла применение для таких танков, как Ml «Аб- рамс» (США), «Леопард-2» (ФРГ), «Челленд- жер» (Великобритания) и «Леклерк» (Фран- ция). В СССР керамика применялась для заполнения полостей в передней части от- ливки башни танка. Самым мощным видом противотанко- вых средств, которым противостоит керами- ка, являются БПС типа APFSDS. Их удли- ненные корпуса изготавливают из вольф- рамовых сплавов плотностью 17600 кг/м и твердостью по Виккерсу 420 HV или из урановых сплавов плотностью 18 600 кг/м и твердостью 400 HV. Чтобы осуществлять защиту от этих средств, слой керамики дол- жен быть относительно толстым, это пере- Лицевая Керамический Рис. 5.2. Схема броневой защиты с керамическими элементами водит такую конструкцию в категорию тя- желой керамической брони в отличие от легкой, предназначенной для за- щиты от бронебойных пуль (рис. 5.2). По данным зарубежных информаци- онных источников, обычно применяются такие виды керамики, как корунд, карбид бора и карбид кремния. Скорости удара удлиненных активных частей БПС составляют 1500... 1800 м/с, они значительно меньше скорости кумулятивной струи, но существенно больше ударных скоростей бронебойных пуль. Тем не менее характер внедрения пуль в керамику аналогичен характеру внедрения кумулятивной струи. Но в отличие от проникающей кумулятивной струи на интенсивность процесса внедрения сер- дечника БПС существенное влияние оказывает не только плотность, но и прочность керамики. Как подтверждают имеющиеся данные, обеспечение по- тенциально высокой стойкости керамики возможно лишь при условии ее ра- ционального конструктивного исполнения и технологии производства. 5.4. Комбинированные броневые преграды из стальных пластин с инертным наполнителем Одним из направлений разработок комбинированных бронепреград было применение в них слоистых пакетов, состоящих из стальных пластин с инертным внутренним слоем (наполнителем). Пример схемы такой прегра- ды с одним слоистым пакетом (который за рубежом называют сандвичем), оснащенным раздвигающимися пластинами, представлен на рис. 5.3. Для эффективного действия пластин на кумулятивную струю в целях обеспече- ния свободного движения задней пластины пакета и разлета частиц кумуля- тивной струи их необходимо располагать под значительным углом от нор-
124 Гл. 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БРОНЕВЫХ ПРЕГРАД Пакет Промежуток Основная броня Направление обстрела тт м Металлическая Инертный ___________ плита наполнитель Рис. 5.3. Схема навесной брони типа «сандвич» мали к вектору скорости струи и на достаточном расстоянии от основной брони. Когда кумулятивная струя пробивает слоистый пакет, внутри инертного на- полнителя создается высокое давление, в результате чего пластины пакета раз- двигаются. Это приводит к тому, что края отверстий, пробитых в пластинах, отгибаются и таким образом препятствуют прохождению следующих участков струи, которые отклоняются от траектории струи, что значительно сокращает глубину проникновения струи в основную броню за пакетом (рис. 5.4). В первых опытах толщина пластин в пакетах составляла 2...3 мм, но не более 5 мм. В дальнейшем были использованы стальные пластины толщиной 10,5 мм и более. Максимальное количество экспериментов было проведено с пакетами, толщина передних пластин которых была равна 25...50 мм, а зад- них пластин при толщине инертного наполнителя 5 мм составляла 3 мм. Эффективность пакетов в существенной степени зависит от материала инертного наполнителя. Это убедительно подтвердила серия экспериментов, проведенных в ФРГ со 136-мм кумулятивными зарядами и сдвоенными паке- тами, состоящими из 10,5-мм стальных пластин с различными наполнителя- ми. Пакеты размещали один за другим перед стальной броней. В случаях, ког- да наполнитель представлял собой эластомер или пластик, армированный Рис. 5.4. Схема взаимодействия кумулятивной струи со слоистым пакетом
5.4. Комбинированные броневые преграды из стальных пластин 125 волокном, коэффициент Км системы был равен 0,33 и 0,62 соответственно. Если же в качестве наполнителя использовали пластик, специально разрабо- танный для этого одной немецкой фирмой, коэффициент Км достигал 0,2. Поверхностная плотность пакетов составляла примерно 1200 кг/м3, что равно поверхностной плотности сплошных стальных пластин толщиной 77 мм, установленных под углом 60° от вертикали. Это значение меньше, чем значение поверхностной плотности лобовой брони отечественных танков Т-54 и Т-62. Анализ защиты более тяжелых боевых танков, поверхностная плотность лобовой брони которых обычно равна 3000 кг/м3, показал, что тео- ретически их защита от кумулятивных зарядов может быть эквивалентна за- щите 1900-мм стальной брони. Таким образом, металлические пакеты с инертным наполнителем, даже если сделать поправку на учет массы конст- руктивных элементов, необходимых для их крепления, могут обеспечить вы- сокий уровень защиты от кумулятивных средств поражения. О том, какое большое значение в конце 1970-х годов придавалось комби- нированной броне с применением пакетов указанного типа, свидетельствует факт, что в то время в ФРГ были разработаны специальные мишени для про- верки стойкости такой брони при ее испытании ПТУР и БПС. Одна из мише- ней состояла из шести разнесенных преград, установленных под углом 60° от вертикали. Первой преградой в этой мишени была слоистая конструкция, включающая плиту толщиной 35 мм с пределом прочности 1430... 1630 МПа, к тыльной стороне которой вплотную был прикреплен слой резины тол- щиной 5 мм, а к нему - стальной лист толщиной 3 мм средней твердости. При пробитии первой преграды на тонкой стальной пластине происходило вспучивание. В процессе развития выпуклость с пробоиной от кумулятивной струи смещалась относительно направления струи, в результате чего наступал такой момент, когда струя переставала попадать в пробоину, а «перерезала» купол выпуклости с образованием в ней прорези, направленной от центра про- боины к ее периферии. Вследствие этого происходило вторичное соударение кумулятивной струи с тонкой пластиной, приводящее к разлету частиц мате- риалов. Как отмечали немецкие специалисты, при таком взаимодействии куму- лятивной струи с выпучиной наблюдалось существенное гашение струи. Вторая преграда мишени состояла из 25-мм стальной брони с пределом прочности 1630... 1730 МПа, к тыльной стороне которой также были прикреп- лены слой резины толщиной 5 мм и стальной лист толщиной 3 мм средней твердости. Третья, четвертая и пятая преграды аналогичны второй. Шестая преграда была выполнена из стальной плиты толщиной 50 мм с пределом прочности 1220 МПа. Расстояние между первой и второй, пятой и шестой преградами (по нормали к поверхности) - 50 мм, а между второй и третьей, третьей и четвертой, четвертой и пятой - 35 мм. Масса мишени площадью 1 м2 с учетом всех шести преград была равна 1570 кг. По противоснарядной стойкости такая мишень соответствует лобовой броне танков, для которых предназначались исследуемые снаряды. Другая мишень состояла из пяти преград, установленных параллельно друг другу под углом 60°. Три первые преграды были одинаковыми. Их из-
126 Гл, 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ БРОНЕВЫХ ПРЕГРАД готовляли из стальной плиты толщиной 25 мм с пределом прочности 1630... 1730 МПа, к тыльной стороне которой были прикреплены слой рези- ны толщиной 5 мм и стальной лист толщиной 3 мм. Четвертая преграда была сделана из стальной плиты толщиной 40 мм с пределом прочности 1330... 1430 МПа, к ее тыльной стороне были прикреплены резиновый и стальной листы. Пятая преграда представляла собой моноблочную плиту из стали толщиной 40 мм с пределом прочности 1020... 1220 МПа. Расстояние между первой и второй, второй и третьей преградами составляло 35 мм (по нормали), а между четвертой и пятой - 60 мм. Масса мишени площадью 1 м2 с учетом всех пяти преград была равна 1310 кг. Такая мишень по противосна- рядной стойкости соответствует бортовой броне современных танков. Комбинированные броневые преграды с пакетами из стальных пластин с инертным наполнителем используют при бронировании танка «Леопард-2». Принцип функционирования такой брони при защите как от КС, так и от БПС, применен в броневых преградах с использованием элементов из обеднен- ного урана (238U) при модернизации танка М60 и бронировании танка «Аб- рамс». 5.5. Комбинированные броневые преграды с применением обедненного урана В 1980-е годы был разработан новый тип брони - так называемая урано- вая броня. Вначале появилась информация о том, что еще осенью 1988 г. пла- нировалось начать серийное производство 2500 танков М1А1 «Абрамс», ко- торые должны были поступить на оснащение 7-й армии, дислоцировавшейся в ФРГ, взамен танков М60АЗ. Впоследствии Пентагон расширил программу по производству танка М1А1 до 7058 машин. Сообщалось, что танки М1А1 будут усилены новым видом так называемой урановой брони, которая, по вы- сказываниям специалистов Пентагона, обладает более высокой противосна- рядной стойкостью при обстреле существующими противотанковыми средст- вами. Это достигается использованием в составе комбинированной брони плит из 238U (его плотность в 2,5 раза больше плотности стали). 238U является остаточным продуктом, получаемым при обогащении 235U в ходе его использования в качестве расщепляющего вещества на атомных станциях и при производстве атомного оружия. Интенсивность излучения 238U считается ограниченной. Однако чтобы экипаж танка защитить от облу- чения, урановую броню оснащают дополнительными стальными покрытиями. Модернизированная броня значительно тяжелее обычной, но обладает боль- шей удельной противоснарядной стойкостью (на единицу массы); в дальней- шем она получила широкое распространение на зарубежных танках.
Глава 6 ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ТАНКА В работе [1] дано следующее определение термина «динамическая защи- та» (ДЗ): «Это защитное устройство, принцип действия которого состоит в том, что направленный взрыв заряда взрывчатого вещества (ВВ) воздействует на попавший в танк снаряд в целях резкого снижения его пробивной способ- ности». Заряды ВВ, образующие элементы динамической защиты (ЭДЗ), мож- но размещать в специальных броневых контейнерах на наружной поверхно- сти танка (навесная динамическая защита) или внутри броневых узлов (встроенная динамическая защита). Навесная ДЗ предназначена для снижения эффективности только кумулятивных снарядов, встроенная же ДЗ является более универсальной, действующей против всех типов противотанковых сна- рядов. Динамическую защиту иногда называют реактивной броней. В соот- ветствии с функциональным назначением навесная ДЗ получила название противокумулятивной ДЗ, а встроенная - универсальной ДЗ. 6.1. Противокумулятивная динамическая защита Принцип действия и особенности функционирования противокумулятивной ДЗ Рассмотрим принцип действия и особенности функционирования такой ДЗ на примере воздействия на кумулятивную струю устройств с применени- ем плоского ЭДЗ (рис. 6.1). При прохождении струи через ЭДЗ металличе- ские пластины, первоначально примыкавшие к слою ВВ, в результате его детонации начинают двигаться. При этом они пересекают траекторию куму- лятивной струи, вследствие чего происходит последовательное пробитие струей вновь подставляемых участков движущихся пластин. В ходе этого процесса струя подвергается динамическому воздействию продуктов взры- Рис. 6.1. Внешний вид плоского элемента динамической защиты
128 Гл. 6. ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ТАНКА ва; кроме того, на нее оказывает влияние боковой импульс от соударения с пластинами. При этом первоначально прямолинейная кумулятивная струя приобретает зигзагообразную форму, происходят ее неравномерное растя- жение и разрыв на отдельные части. На более поздних стадиях процесса де- формирование струи проявляется в большей степени; со временем оно при- водит к полному распаду части струи, подвергшейся воздействию ЭДЗ. Деформирование и разрушение кумулятивной струи вызывают существен- ное снижение ее бронепробиваемости (на 50...80 %). Для эффективного воздействия ЭДЗ на кумулятивную струю необходимо выполнение ряда требований, обеспечивающих оптимальные условия взаи- модействия ЭДЗ со струей. Заряд ВВ должен инициироваться и устойчиво детонировать при прохождении через него кумулятивной струи, но не взры- ваться при попадании в него пуль, малокалиберных снарядов и осколков ОФС. Выполнение этих условий главным образом достигается подбором со- става ВВ и толщины его слоя, а также дополнительным экранированием ЭДЗ. Одновременно с обеспечением требуемого воздействия на кумулятивную струю нужно, чтобы масса ВВ, входящего в ЭДЗ, не оказывала разрушающе- го воздействия на защищаемый объект (танк, БМП и др.). В соответствии с этим необходимо, чтобы размеры ЭДЗ были пропорциональны размерам за- щищаемой поверхности броневой детали. В целях повышения живучести комплекса динамической защиты (КДЗ) и сохранения возможности его отражения при последующем попадании в дру- гой участок поверхности броневой детали требуется обеспечить локализа- цию зоны разрушения первого попадания снаряда. Этого достигают увели- чением прочности и жесткости креплений, перегородок и других деталей, а также использованием дополнительных прокладок из волногасящих мате- риалов. Кроме того, необходимо обеспечить взаимодействие ЭДЗ непосред- ственно с кумулятивной струей; для этого ЭДЗ устанавливают на некотором расстоянии за тонким (толщиной 2...5 мм) металлическим экраном, вызы- вающим взведение взрывательного устройства подлетающего снаряда. В этом случае снаряд не успевает долететь до ЭДЗ раньше, чем сформируется кумулятивная струя. Таким образом, для установки ЭДЗ на танке и обеспечения их эффектив- ного функционирования требуется создание специальной конструкции с со- ответствующими узлами ее крепления к основной броне. Эту конструкцию и называют комплексом динамической защиты. Конструкция комплекса противокумулятивной динамической защиты Для установки ЭДЗ на броне танка применяют контейнеры противокуму- лятивной динамической защиты (рис. 6.2). Комплекс динамической защиты представляет собой совокупность контейнеров и узлов их крепления к основ- ной броне, установленных на башне, а также на лобовых и бортовых частях корпуса танка.
6.1. Противокумулятивная динамическая защита 129 Рис. 6.2. Внешний вид контейнера динамической защиты Каждый контейнер выполнен в виде полого штампованного корпуса из листовой стали толщиной 3 мм; он состоит из двух частей: короба-крышки и плоского дна. В коробе под некоторым углом друг к другу установлены два ЭДЗ (рис. 6.3). Создание такого варианта обусловлено необходимостью пол- ного перекрытия динамической защитой брони, включая зоны размером 35...40 мм между контейнерами. Это позволяет обеспечить прохождение ку- Рис. 6.3. Контейнер динамической защиты в разрезе 5 — 2417
130 Гл. 6. ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ТАНКА Рис. 6.4. Схема взаимодействия кумулятивной струи с контейнером динамической защиты: N - число сработавших ЭДЗ; А - зона работы ЭДЗ 1; Б - зона работы ЭДЗ 1 и 2; В - зона работы ЭДЗ 2 мулятивной струи боеприпаса через два или три ЭДЗ в зависимости от зоны ее работы (рис. 6.4). Крышка может быть расположена параллельно дну короба, а также быть наклонной, прилегающей к верхнему ЭДЗ (см. рис. 6.3). Крышка и дно соеди- нены между собой четырьмя болтами и гайками. Для их крепления к броне на полках корпуса контейнера предусмотрены с одной стороны отверстие диа- метром 13 мм, а с другой - отверстие того же диаметра с открытым пазом. В целях упрощения монтажа и демонтажа на танках их крепят на бонках с резь- бой, приваренных к броневой основе. В схеме расположения контейнеров на танке учитывают особенности дей- ствия устройств ДЗ, а также конструктивные и эксплуатационные характери- стики танка. Контейнеры устанавливают перед защищаемым участком брони так, чтобы угол между вероятной траекторией кумулятивного средства пора- жения и нормалью к лицевой поверхности контейнера составлял 55°...85°. 6.2. Универсальная динамическая защита Принцип действия и особенности функционирования универсальной ДЗ Броневая защита танков должна быть универсальной, т. е. обеспечивать за- щиту как от КС, так и от БПС одновременно. Испытания обстрелом БПС рас- смотренных выше контейнеров ДЗ показали, что ЭДЗ в них практически не де- тонируют, а в случае детонации заметного снижения бронепробиваемости БПС не происходит. Вместе с тем было выявлено, что при детонации плоских (в ви- де пластин) зарядов ВВ, установленных на бронеплиту и прикрытых стальными пластинами, при увеличении до определенных значений толщин заряда ВВ и стальной крышки наблюдается уменьшение бронепробиваемости БПС. Иссле-
6.2. Универсальная динамическая защита 131 Рис. 6.5. Базовая схема устройства УДЗ дования показали, что для повышения уровня защиты при воздействии как КС, так и БПС, целесообразно использовать крышку из стали высокой твердости толщиной 15...20 мм и более и сохранить схему установки ЭДЗ такой, как при защите только от КС. Кроме того, эти крышки ЭДЗ предохраняют от пораже- ния пулями, осколками и малокалиберными снарядами. Базовая схема устройства универсальной ДЗ (УДЗ) представлена на рис. 6.5. Принцип действия устройства УДЗ при воздействии на нее БПС заключает- ся в следующем. При проникании БПС через лицевой экран (крышку) ДЗ об- разуется поток осколков. Исследования, проведенные с помощью метода рентгенографии, показали, что максимальная скорость потока осколков со- ставляет около 1000 м/с. Под воздействием этого потока на поверхность ЭДЗ происходит детонация ВВ, в результате которой, а также последующего ме- тания стальной крышки корпус БПС разрушается. Это существенно ухудшает условия проникания БПС в основную броневую преграду и приводит к сни- жению его бронепробивной способности. Расчетно-теоретический анализ взаимодействия БПС с устройством УДЗ Изучение процесса взаимодействия БПС с устройством УДЗ вызвало не- обходимость проведения экспериментов с использованием электроконтакт- ных датчиков и электронных измерителей временных интервалов. Было пока- зано, что поток запреградных осколков образуется при выбивании снарядом тыльных слоев крышки при ее пробитии. Так, при взаимодействии активной части БПС с крышкой устройства УДЗ под углом встречи а = 68° при ударной скорости около 1700 м/с из крышки толщиной Н= 16 мм выбивается тыльный слой толщиной около 4 мм. На основании этого можно определить, что откол об- разуется при внедрении БПС в крышку на глубину bnn =(16 - 4)/cos68 = 32 мм со скоростью проникания, примерно равной половине скорости БПС (-850 м/с), т. е. через /2 ~ 38 мкс. При этом удар осколков по ЭДЗ происходит через 38 + 20-60 мкс, что соответствует экспериментальным данным. После удара осколков по ЭДЗ через некоторый промежуток времени, назы- ваемый временем задержки возникновения детонации, который приближенно 5*
132 Гл. 6. ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ТАНКА можно принять равным 10 мкс, происходит детонация взрывчатого вещества ЭДЗ. При условии снаряжения ЭДЗ пластичным взрывчатым составом его дето- нация со скоростью примерно 8,0 мм/мкс на глубину 250 мм завершается через t5 = 250/8,0 ~ 31 мкс. При этом стенки корпуса ЭДЗ до тыльной поверхности крышки (через зазор шириной 20 мм) и в другую сторону до второго ЭДЗ (так- же через зазор шириной 20 мм) движутся со скоростью около 1,3 мм/мкс (ре- зультаты расчета по формулам Гарни и эксперимента); это движение заверша- ется через время /6 = 20/1,3 ~ 15 мкс. Принято считать, что движение покоящегося тела с момента удара по нему начинается после двойного пробега ударной волны по сечению тела (для стали - со скоростью около 5 мм/мкс). Время двойного пробега ударной волны по толще крышки при ударе о стенки корпуса элементов динамической защиты Г = 32/5 = 6 мкс. Таким образом, время от соударения БПС с крышкой устрой- ства УДЗ до начала движения крышки составляет сумму оцененных выше пе- риодов: Tj = 38+20+10+31+6 « 105 мкс. Но максимальная скорость крышки до- стигается после детонации нижнего слоя ЭДЗ, которая происходит в результате удара по нему стенки корпуса верхнего слоя ЭДЗ, что подтверждается экспери- ментально. Детонация в нижних слоях ЭДЗ продолжается /8 ~ 30 мкс. Скорость движения стенки нижнего слоя ЭДЗ также приблизительно равна 1,3 мм/мкс, а время достижения тыльной поверхности крышки /9 « 40 мкс. При этом с уче- том двойного пробега ударной волны по толще крышки время, в течение ко- торого скорость движения крышки достигает максимальной скорости, т2= 105+30+40+6 ~ 180 мкс. Экспериментально с использованием ионизационных датчиков и электрон- ных измерителей временных интервалов было определено время завершения детонации нижних слоев ЭДЗ - 130... 180 мкс, что соответствует расчетной оценке (т2 = 115 + 30 = 145 мкс). По результатам проведенных экспериментов методом импульсной рентгенографии скорость движения крышки составила 250...300 м/с. Одновременно с процессами, развивающимися в устройстве УДЗ, проис- ходит движение БПС. Длина пути БПС в крышке при угле встречи а = 68° с учетом отколовшейся части составляет, как было определено выше, пример- но 32 мм, а время проникания - примерно 38 мкс. Укорочение БПС при про- битии крышки - около 30 мм. Расстояние от БПС до бронепреграды X] =(4 + 60)/0,375 ~ 170 мм, а время его прохождения /ю= 170/1,7 = 100 мкс. Таким образом, период времени от соударения БПС с крышкой устройства УДЗ до начала его проникания в основную бронепреграду т3 = 38 + 100 ~ ~ 140 мкс; к этому моменту времени и начнется воздействие на БПС дви- жущейся крышки. При этом длина БПС (от головной части) L\v- 120 1,7 ~ ~ 200 мм. Длина же БПС, на которую крышка будет оказывать воздействие, £1х = 450 - 30 - 200 ~ 220 мм, т. е. воздействие осуществляется на среднюю и хвостовую части БПС. Это может привести к разрушению БПС, сопровож- дающемуся снижением бронепробиваемости. Если в первом приближении деформирование и разрушение БПС не учитывать, т. е. представить его в виде жесткого стержня, то воздействие движущейся крышки на БПС можно рас-
6.2. Универсальная динамическая защита 133 Рис. 6.6. Схема начального взаимодействия стержня и преграды до воздействия на стержень сматривать как действие результирующей силы, приложенной в точке контак- та крышки и стержня. В этом случае движение незакрепленного жесткого стержня, подвергнутого поперечному импульсному нагружению, можно опи- сать относительно простой системой уравнений. Решение такой задачи можно представить следующим образом. Абсолютно жесткий стержень длиной 2L постоянного поперечного сечения (диаметром d\ масса которого равна т, движется равномерно и прямолинейно со скоростью ис. Начало неподвижной системы координат совмещено с точкой расположе- ния центра масс стержня в момент времени / = 0, а ось стержня совпадает с осью х (рис. 6.6). Стержень соприкасается с преградой под углом 0О, угол атаки (р = 0. В момент времени / = 0 к стержню на расстоянии / от его центра масс под углом а к оси х прикладывается сила F = F(t). Максимальное значение си- лы F=F(f) обозначим Fmax, а время ее действия (длительность удара) - Го. На- правление действия силы F за время действия удара не изменяется. Под дейст- вием силы F стержень поворачивается относительно своего центра масс на угол Р с угловой скоростью сос = d$/dt. При этом возникают вертикальная компонен- та вектора скорости центра масс стержня vy-dy/dt и угол атаки ф (рис. 6.7). Рис. 6.7. Схема взаиморасположения стержня и преграды в произвольный момент времени после воздействия на стержень
134 Гл. 6. ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ТАНКА Под действием же горизонтальной составляющей силы F происходит торможе- ние стержня с уменьшением его линейной скорости vx. Уравнения движения стержня можно записать в виде —mL3 - F sin(a+Р) 3 dt2 tga(/-x)-y cosP(tga+tgP) _ Т d х 2mL—- = -Feos a; dt2 d2y 2mL—— = Fsina, dt2 (6.1) где x, у - координатные оси. Если известен закон изменения силы F = F(t) во времени, систему уравне- ний (6.1) можно проинтегрировать численно при следующих начальных услови- ях: Z = О, F = 0, х = 0, у = 0 и Р = 0. В результате интегрирования уравнений (6.1) получают кинематические параметры движения стержня как в момент време- ни приложения силы F(t), так и по окончании ее действия. Скорость стержня vc = vc(f) и направление ее вектора для каждого момента времени определяют- ся соотношениями Vc(0 = 7y^ + yx(z); Y = arctg^y^. иЛЧ Текущее значение угла 0(/) подхода стержня к преграде равно 0(Z)=0o+p(/), а изменение угла атаки - <р(7) = у(Г) — Р(/). Получаемые расчетные значения параметров движения стержня являются приблизительными, их целесообраз- но использовать для предварительных оценок степени поражения БПС при взаимодействии с разными устройствами УДЗ. Поражение БПС в данных условиях характеризуется уменьшением линейной скорости стержня Дих. При этом происходит вращение стержня с угловой скоростью О)с = dfi/dt и измене- нием угла атаки <р(/) при соприкосновении с основной броневой преградой. Влияние уменьшения линейной скорости на снижение бронепробивной способности БПС можно оценить по справочным данным. Зависимость угла атаки от бронепробивной способности БПС определяют расчетными метода- ми. В частности, при использовании цельнокорпусного БПС длиной 400 мм и диаметром 28 мм предельная скорость пробития Vncn бронеплиты толщиной 180 мм из стали низкой твердости, установленной под углом 60°, при угле атаки в пределах 5°...10° в сторону движения БПС по нормали относительно бронеплиты возросла на 80...170 м/с. Оценка влияния угловой скорости гос в пределах 0...100 рад/с показала, что увеличение ппсп не превышает 20...25 м/с, т. е. скорость сос в этих пределах можно рассматривать как несуществен- ную. В частном случае, приближенно отражающем условия воздействия движу- щейся крышки устройства УДЗ на БПС, сила, прикладываемая к стержню, ос- тается постоянной в течение всего процесса, что упрощает проведение расче-
6.2. Универсальная динамическая защита 135 тов. При боковом контакте цилиндрического стержня с пластиной (крышкой) на него действует сила b d\ F = - • п-~- - cos а 2 2 + -PnnU 2 г ПЛ пл о где d - диаметр стержня, d = — — (рвв - плотность заряда ВВ; 8ВВ - тол- РпАл щина заряда ВВ); />пл - толщина пластины; атпл - предел текучести материа- ла пластины; рпл - плотность материала пластины; ипл - модуль вектора ско- D I 6г роста пластины, ипл = —J----- (D - скорость детонации ВВ; г- радиус 4 V 6 + г стержня). По разработанной программе с учетом срабатывания корпуса БПС при пробивании пластин для оценки параметров поражения БПС в ходе такого воздействия были проведены расчеты взаимодействия снаряда с устройст- вами УДЗ различных структурных схем. Изменение во времени линейной скорости стержня ис, его длины L и угловой скорости вращения сос для слу- чая взаимодействия стержня с ЭДЗ структуры 16СВТ + 12ВВ + ЗССТ под углом а = 68° и при времени задержки т = 100 мкс представлено на рис. 6.8. Рис. 6.8. Характерные расчетные зависимости изменения параметров стержня при взаимодействии с устройством УДЗ
136 Гл, 6. ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ТАНКА Таким образом, рассмотрена возможность расчетным путем оценить характер и степень воздействия на БПС устройств УДЗ с одной пластиной, метаемой навстречу снаряду. Динамическая защита, основанная на принципе углового метания Вариант воздействия на БПС устройств УДЗ с одной пластиной, метаемой навстречу снаряду, недостаточно эффективен, так как помимо незначительно- го срабатывания ВВ на пластине происходит только изменение траектории снаряда. Для повышения эффективности ВВ разработаны устройства, обеспе- чивающие дополнительное разрушающее воздействие. БПС. Один из вариантов устройств УДЗ такого типа, с помощью которых осуществляется так назы- ваемое угловое метание на поражающий элемент пробиваемых им пластин, показан на рис. 6.9. Характерным для этих устройств УДЗ является наличие двух пластин; метание одной из них происходит навстречу, а другой - вдо- гонку движению сердечника. Рис. 6.9. Схема эксперимента. Один из вариантов устройств УДЗ Проведенный анализ показал, что в устройствах УДЗ встречного метания, в которых толщина слоя ВВ составляет 12 мм, разгон лицевых пластин про- исходит в момент воздействия на хвостовые участки сердечника БПС. Таким образом, наиболее эффективное динамическое воздействие на головные и средние участки сердечника не успевает произойти. В этом отношении мета- ние тыльной пластины вдогонку движению сердечника обладает очевидными преимуществами, так как в данном случае скорость сердечника и компонента вектора скорости пластины не суммируются, как при взаимодействии с лице- вой пластиной, метаемой навстречу, а вычитаются, в результате чего дли- тельность воздействия на головные участки сердечника увеличивается. Кроме того, имеются принципиальные различия в характере разрушающе- го воздействия пластин, метаемых вдогонку и навстречу движению сердечни- ка. В случае метания вдогонку осуществляется более жесткое разрушающее воздействие на сердечник - он перерезается или стачивается. При метании навстречу разрушение происходит из-за касания кромки пробоины и боковой поверхности сердечника.
6.2. Универсальная динамическая защита 137 Разрушающее воздействие пластин УДЗ в определенных условиях может сопровождаться дополнительными эффектами вследствие их нормализующе- го воздействия на траекторию сердечника и наоборот; при иных условиях это воздействие может усиливаться в результате денормализации траекторий сер- дечника или его фрагментов. Нормализация происходит при воздействии лицевой и тыльной пластин на участки сердечника, находящиеся соответст- венно перед центром инерции и за ним, в то время как денормализация про- исходит наоборот. С помощью численного эксперимента, а также лабораторных и натурных исследований были выявлены условия, при которых наблюдается наиболее эффективное воздействие на сердечник БПС. Численное моделирование, про- веденное по программе KRUG, разработанной в НИИСтали, показало, что метание вдогонку с учетом разрушающего воздействия на сердечник БПС энергетически выгоднее, чем метание навстречу. Это подтверждается резуль- татами расчетов (рис. 6.10), свидетельствующими о том, что при прочих рав- ных условиях для оказания разрушающего воздействия скорости пластин, ме- таемых вдогонку, должны быть в 2 раза меньше скоростей пластин, метаемых навстречу. Однако практически метание только вдогонку нецелесообразно, так как в этом случае преимущества метания лицевой пластины навстречу, Рис. 6.10. Зависимость скорости метания пластины от ее толщины при различных углах метания
138 Гл. 6. ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ТАНКА зуются. Следовательно, существенно повысить эффективность устройства УДЗ можно путем применения двустороннего метания и оптимизации кон- структивных параметров. На лабораторных масштабных моделях с использованием импульсной рентгеновской установки были подобраны такие параметры устройств УДЗ углового метания (соотношения толщин пластин, углов их наклона, ширины зазора между пластинами и расстояния до основной преграды), по достиже- нии которых при допустимом на практике количестве подрываемого ВВ можно было бы обеспечить наиболее существенное разрушающее и деста- билизирующее воздействие на сердечник и его фрагменты. Как правило, при имеющихся задержках возбуждения детонации головная часть снаряда про- ходит через лицевую пластину до начала движения последней. Материал лицевой пластины воздействует на боковую поверхность сердечника. При этом горизонтальная составляющая скорости движения пластины относи- тельно сердечника равна oleosa, где ипл - скорость пластины; а - угол встречи. Вследствие суммирования скоростей ис + ипл cos а, где vc - скорость сердечника, поверхность контакта пластины и снаряда перемещается быстро и время воздействия на текущее поперечное сечение сердечника оказыва- ется недостаточным для образования в нем магистральных трещин и его интенсивного разрушения. В этом случае происходит разворот сердечника. Механизм взаимодействия сердечника с тыльной пластиной носит более сложный характер. Взаимодействие начинается в момент проникания голов- ной части сердечника в тыльную пластину. При этом сердечник срабатывает на ней, и, если движение тыльной пластины уже началось, горизонтальная составляющая ее скорости vr = vc - ипл cos а. После этого возможны следую- щие случаи: - скорость пластины достаточно большая, ее взаимодействие с сердечни- ком прекращается и она сходит с его траектории; - скорость пластины такова, что головная часть сердечника быстро выхо- дит за пределы ее тыльной поверхности, и пластина воздействует на сердеч- ник в радиальном направлении; -соотношение скоростей пластины и сердечника таково, что пластина взаимодействует с головной частью сердечника в течение значительного про- межутка времени либо в течение всего процесса взаимодействия. Очевидно, что первый случай не представляет практического интереса. Важен второй случай, как наиболее вероятный в условиях ограничений вре- мени движения метаемой пластины и количества ВВ. Интерес представляет и третий случай, когда осуществляется непрерывное воздействие на головную часть снаряда. Это возможно, если время движения метаемой пластины со- поставимо со временем взаимодействия с преградой и проекция вектора ско- рости проникания сердечника в пластину на нормаль к ней может быть рав- ной скорости пластины или близкой к ней: v cos а = Рпл- (6.2)
6.2. Универсальная динамическая защита 139 Соотношение (6.2) является условием непрерывного контакта материалов пластины и головной части сердечника, находящегося в состоянии пластиче- ского течения и деформированного в процессе проникания. Используя соотношение (6.2) и выражение для горизонтальной компонен- ты вектора скорости соударения сердечника с тыльной пластиной, получим (ис-unjicosa)cosa 1 + TpJp? cosa)2A/pnjipc ’ где рпл, рс- плотности материалов пластины и сердечника соответственно; Яд - динамическая твердость материала пластины; отд - динамический предел текучести материала сердечника. Применение этого соотношения позволяет в первом приближении оценить скорость тыльной пластины, необходимую для непрерывного ее воздействия на головную часть сердечника. Так, для сердечника из сплава ВНЖ (вольфрам - никель - железо) с рс = 17 200 кг/м и от д = 1,45 ГПа при скорости взаимодей- ствия 1600 м/с со стальной броневой пластиной с рпл = 7850 кг/м3 и Яд = 3,5 ГПа под углами 50, 60 и 70° скорость пластины составила 425, 365 и 270 м/с соот- ветственно. Из приведенных значений следует, что с увеличением угла встре- чи необходимая для непрерывного взаимодействия скорость пластины уменьшается и может оказаться недостаточной для эффективного разрушения сердечника. Следовательно, зависимость защищающей способности устрой- ства УДЗ от угла встречи при фиксированных значениях других параметров должна иметь экстремум. Кроме того, можно считать, что положение экстре- мума должно зависеть от толщины метаемой пластины. Рентгенографические исследования подтверждают существование рассмотренных видов воздейст- вия пластин, метаемых вследствие взрыва, на сердечник БПС. В ходе экспе- риментов стальные пластины различной толщины с расположенным между ними зарядом ВВ подвергались обстрелу сердечником из сплава ВНЖ-90 со скоростью (1600 ± 15) м/с; пластины выбирали так, чтобы значения скорости метания были близки к полученным расчетным. В результате проведенных исследований было выявлено, что защищаю- щая способность устройств УДЗ, в которых в полной мере используются пре- имущества при разрушающем воздействии на сердечник БПС обеих пластин, не менее чем в 5 раз превышает защищающую способность устройств УДЗ, в которых перемещение и воздействие на сердечник тыльной пластины сущест- венно ограничены либо отсутствуют вообще. Выбор конструктивных параметров элемента динамической защиты Экспериментальные и теоретические исследования процесса взаимодейст- вия ДЗ с БПС и КС показали, что важными факторами, влияющими на работо- способность ДЗ, являются энергетические характеристики заряда ВВ и физико- механические параметры материала облицовки пластин заряда ВВ.
140 Гл. 6. ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ТАНКА Физико-механические параметры облицовки пластин заряда ВВ для более полного использования энергии взрыва этого заряда должны обеспечивать сохранение сплошности пластин при их метании в результате взрыва. Это обусловливает применение материалов с достаточными динамической и ста- тической прочностью и вязкостью, а также с необходимым коэффициентом удлинения. Наиболее полно требованиям, предъявляемым к физико-механи- ческим, технологическим и экономическим характеристикам материала плас- тин, отвечает качественная углеродистая конструкционная сталь. При выборе конструктивного исполнения плоского ЭДЗ учтены штатные условия его боевого применения, при которых побочные бризантное и фугас- ное действия взрыва заряда ВВ оказывают нежелательное влияние на конст- рукцию защищаемого объекта. Для уменьшения этого влияния необходимо максимально сократить количество ВВ, одновременно детонирующего в со- ставе ДЗ при попадании в него противотанкового средства поражения, не до- пуская при этом ослабления защиты объекта. Эту задачу решают введением в конструкцию ДЗ противодетонационных перегородок; их размещают так, чтобы образовался замкнутый контур ЭДЗ, пределами которого и ограничил- ся бы процесс взрыва заряда ВВ. Отсутствие распространения детонации меж- ду соседними ЭДЗ обеспечивается путем существенного уменьшения значе- ний параметров ударной волны (давления на фронте ударной волны и ее массовой скорости), проходящей по противодетонационной перегородке от сработавшего ЭДЗ к соседнему. Уменьшение давления и массовой скорости на фронте ударной волны происходит по двум причинам: во-первых, в результате необратимых потерь энергии при движении ударной волны по инертному ма- териалу перегородки; во-вторых, из-за снижения интенсивности ударной волны вследствие ее взаимодействия с боковыми поверхностями перегородок. Результаты испытаний по определению толщины перегородки показали, что перегородка из конструкционной стали толщиной 6 мм, выполненная из трех слоев толщиной по 2 мм каждый, обеспечивает отсутствие распростране- ния детонации между расположенными в одной плоскости зарядами ВВ в плос- ких ЭДЗ, соприкасающихся между собой узкими гранями. Это минимально необходимая толщина противодетонационной перегородки. В то же время зна- чение ее толщины не должно превышать максимального значения, при котором осуществляется инициирование ЭДЗ, т. е. исключение ослабленных зон между соседними элементами. Максимально допустимую толщину противодетонаци- онной перегородки определяют как наибольшее расстояние между зарядами ВВ соседних ЭДЗ, при котором происходит их срабатывание под действием кумулятивной струи. Кумулятивные струи современных боеприпасов движутся в пространст- венном конусе с телесным углом при вершине, приблизительно равным 3°. В этом случае при подрыве кумулятивного боеприпаса непосредственно на поверхности ДЗ основание его кумулятивной выемки находится на расстоя- нии 200...300 мм от ЭДЗ, а диаметр зоны воздействия кумулятивной струи d = (200...300) sin 3° = 10,5... 15,7 мм. Следовательно, при отсутствии между ЭДЗ
6.2. Универсальная динамическая защита 141 ослабленных зон суммарное расстояние между зарядами ВВ соседних ЭДЗ не должно превышать 10 мм. Таким образом, для обеспечения исключения распространения детонации между ЭДЗ и ослабленными зонами толщина перегородки между зарядами ВВ должна быть 6... 10 мм. Поскольку толщины верхней и нижней рабочих пластин ЭДЗ составляют 2 мм, в качестве противодетонационной перегород- ки используют отбортовку рабочих пластин. При этом корпус элемента вы- полняют в виде двух плоских прямоугольных коробок, вкладываемых одна в другую. В этом случае толщина противодетонационной перегородки между двумя соседними ЭДЗ, выполненной из четырех слоев толщиной по 2 мм каж- дый, составляет 8 мм. Данная конструкция корпусов ЭДЗ обеспечивает: - отсутствие распространения детонации между двумя ЭДЗ и локализа- цию разрушений; - исключение ослабленной зоны между двумя соседними ЭДЗ; - простоту и технологичность изготовления деталей ЭДЗ. В процессе эксплуатации на танке ЭДЗ подвергается воздействию внеш- них механических факторов: синусоидальной вибрации в диапазоне частот 5...500 Гц с амплитудой виброускорения до 2g, а также механическим ударам многократного действия с перегрузкой до 20g и длительностью воздействия 5... 15 мкс. Чтобы сохранить целостность конструкции корпуса ЭДЗ в таких условиях, необходимо обеспечить надежное крепление деталей элемента. Наиболее простым и технологичным способом их крепления является местная завальцовка отбортовки крышки. При этом отбортовку крышки поджимают к кювете под углом 45 или 60°, обеспечивая соединение кюветы, содержащей заряд ВВ, с крышкой. Необходимую длину завальцовки определяют расчетом конструкции на изгиб. В конструкции ЭДЗ завальцовку отбортовки крышки осуществляют в шести местах: по одному - на коротких сторонах и по два - на длинных. Дли- на завальцовки в каждом месте составляет 10 мм. Испытания ЭДЗ на вибро- и ударном стендах и при его падении с высоты 3 м на стальное основание подтвердили правильность выбора способа соединения, при котором отделе- ния кюветы от крышки не происходит. В процессе хранения и эксплуатации ЭДЗ в полевых условиях весьма ве- роятно попадание на их поверхность влаги, соляного тумана и других агрес- сивных сред. Воздействие этих сред на металл деталей ЭДЗ в сочетании с кислородом воздуха может привести к образованию оксидов и солей, взаи- модействие которых с ВВ, находящимся внутри корпуса ЭДЗ, в свою очередь, может привести к образованию достаточно сильных взрывчатых соединений. В результате этого возможен взрыв изделия. Кроме того, вследствие коррозии механическая прочность конструкции уменьшается, что может вызвать раз- рушение деталей ЭДЗ с последующим вытеканием ВВ. Для обеспечения со- хранности ЭДЗ и его защиты от возможного воздействия агрессивных сред и климатических факторов разработаны лакокрасочные покрытия (ЛКП) де- талей корпуса ЭДЗ. Данные ЛКП, совместимые с взрывчатыми веществами
142 Гл, 6. ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ТАНКА ЭДЗ, обеспечивают сохранность элемента в течение 10 лет. Это подтвержде- но результатами испытаний ЭДЗ в условиях, имитирующих 10-летнее хра- нение, из которых 7 лет - в неотапливаемых хранилищах и 3 года - в по- левых условиях. Выбор взрывчатого вещества для снаряжения элементов динамической защиты Анализ технических требований, предъявляемых к ВВ ЭДЗ, показывает, что эксплуатационные характеристики ВВ должны находиться на уровне штатных, используемых для снаряжения артиллерийских боеприпасов. Спе- цифическими требованиями являются высокая вероятность возбуждения дето- нации заряда ВВ, находящегося внутри корпуса ЭДЗ, при воздействии кумуля- тивных струй штатных боеприпасов и при обстреле конструктивных схем ДЗ бронебойными подкалиберными снарядами, а также исключение детонации при обстреле из стрелково-пушечного оружия и высокотемпературном воз- действии. Использование в ЭДЗ тонколистовых зарядов ВВ обусловливает необходи- мость обеспечения малой критической толщины заряда, что, в свою очередь, ограничивает диапазон наименований ВВ, применяемых для снаряжения ЭДЗ. Требуемые критическая толщина и мощность заряда могут быть достигнуты путем использования мощных взрывчатых составов на основе гексогена, ок- тогена и ТЭНа. Из существующих взрывчатых составов по комплексу свойств для снаряжения ЭДЗ наиболее приемлемы пластичные и эластичные ВВ. Следует отметить, что для гексогеносодержащих пластичных ВВ (ПВВ) ха- рактерны более обширная сырьевая база, развитое производство и меньшая стоимость; они являются более технологичными при снаряжении боепри- пасов. Увеличение в составе ПВВ массовой доли гексогена приводит к повы- шению чувствительности к инициирующему ударному импульсу БПС.
Глава 7 АКТИВНАЯ ЗАЩИТА ТАНКА По определению, данному в [1], активная защита - «система защиты, принцип действия которой состоит в том, что с помощью средств, установ- ленных на танке, обнаруживается подлетающий к нему снаряд и на этот сна- ряд оказывается воздействие (например, выстрел навстречу из специального гранатомета) в целях его разрушения или, по крайней мере, снижения его эф- фективности». Активную защиту танков стали использовать сравнительно недавно, она является эффективным средством противодействия ПТС с кумулятивными БЧ. Однако комплексы активной защиты (КАЗ), принятые на вооружение в настоящее время, пока еще недостаточно интегрированы в комплексную за- щиту танка для обеспечения защищенности от БПС, а также тех проекций танка, которые обладают недостаточной защитой, включая проекцию со сто- роны верхней полусферы. 7.1. Принципы построения комплекса активной защиты Принцип действия принятого на вооружение в 1983 г. КАЗ «Дрозд» схе- матично представлен на рис. 7.1 [2, 5]. Установленный на танке Т-55АД КАЗ «Дрозд» состоит из системы вооружения и системы управления. Радиолока- ционная станция обнаруживает и сопровождает нападающее противотанковое средство. Система вооружения обеспечивает выстреливание защитного оско- лочно-фугасного боеприпаса и подрыв его на заданной дистанции. Поражение нападающего ПТС осуществляется действием защитного боеприпаса. Систе- ма управления предназначена для включения и выключения комплекса, конт- роля исправности его составных частей, а также для индикации наличия за- щитных выстрелов. Кроме того, в состав системы управления входят устройства, блокирующие отстреливающие цепи комплекса при открытых люках танка, и дублер-генератор, позволяющий производить защитные вы- стрелы в аварийной ситуации при обесточенной сети танка. В СССР разработка принципов построения КАЗ и создание первых образ- цов КАЗ была начата задолго до создания КАЗ «Дрозд». Первые авторские свидетельства и патенты по активной защите, в том числе зарубежные, отно- сятся к 1950-м годам. При осуществлении поиска принципиальных и схемных решений КАЗ были определены основные системы, принципы действия и компоновка активной защиты на танке. При этом одним из первых возник во- прос об определении оптимальных дистанций работы системы обнаружения и сопровождения нападающих ПТС, а также дистанций приведения в действие
144 Гл. 7. АКТИВНАЯ ЗАЩИТА ТАНКА Атакующий „ снаряд противника Взрыв Секции Разрушение атакующего снаряда противника Рис. 7.1. Схема действия комплекса активной защиты системы вооружения КАЗ для обеспечения выстреливания защитного бое- припаса и воздействия его БЧ на заданной от нападающего ПТС дистанции. С помощью автоматики системы управления в этом случае обеспечиваются своевременное включение КАЗ для контроля исправности его составных час- тей, индикация наличия защитных выстрелов, блокировка отстреливающих цепей при открытых люках танка, возможность произвести защитные выстре- лы в аварийной ситуации при обесточенной сети танка и другие необходимые операции управления и контроля. Как следует из результатов исследований, выбор дистанции взаимодействия БЧ защитного боеприпаса с нападающим ПТС существенно влияет на вид системы обнаружения. При определении оптимальной для выстреливания защитного боеприпаса и его подрыва дистанции между танком и нападающим ПТС первоначально были рассмотрены и экспериментально опробованы два подхода. В случае применения первого подхода уничтожение нападающего ПТС осуществля- лось на большом (100... 150 м) удалении от основной брони танка, а в случае
7.2. Система обнаружения 145 применения второго подхода - на малом (не более 1 м). При использовании первого подхода система обнаружения должна была обеспечить: - фиксирование нападающего ПТС на расстоянии, превышающем рас- стояние до точки встречи с защитным боеприпасом; - измерение трех пространственных координат нападающего ПТС и опре- деление векторов его скорости; - формирование команды для осуществления выстреливания заданного защитного боеприпаса; - подрыв БЧ защитного боеприпаса на его траектории в точке встречи с нападающим ПТС. Применение второго подхода было связано с обеспечением пролета за- щитного боеприпаса в непосредственной близости к нападающему ПТС для того, чтобы система обнаружения: - зафиксировала нахождение нападающего ПТС в области поражающего поля БЧ защитного боеприпаса; - определила скорость нападающего ПТС; - сформировала команду для осуществления подрыва БЧ защитного заря- да с необходимой задержкой. Очевидно, что при использовании того или иного подхода система обна- ружения выполняет функцию неконтактного датчика (НД), в зону излучения которого проникает нападающий ПТС. В настоящее время КАЗ бывают ближнего (менее 2 м), среднего (2... 10 м) и дальнего (более 10 м) действия. 7.2. Система обнаружения Создание эффективной системы обнаружения танка является сложной за- дачей высокоскоростной локации относительно малых объектов, так как ав- томатическое получение своевременных сигналов и команд от нападающего ПТС и действие НД осуществляются в условиях значительных фоновых и ор- ганизованных помех. На разных этапах разработки системы обнаружения бы- ли применены следующие подсистемы: - радиолокационные, работающие в миллиметровом и сантиметровом диа- пазонах, в которых реализуются различные принципы обработки сигнала; - оптические, использующие затенение некоторой зоны обнаружения при прохождении ее снарядом; - радиотепловые, обнаруживающие собственное тепловое излучение при- ближающегося снаряда (пассивная радиолокация); - электромагнитные, реагирующие на резкое изменение характеристик магнитного поля в зоне обнаружения. В качестве датчиков для систем обнаружения также были предложены контактные датчики, вынесенные за пределы защищаемого объекта, в кото- рых используется лазерное, ИК-излучение и др. Но сегодня согласно резуль- татам российских и зарубежных исследований, наиболее пригодными, а глав- ное реализуемыми с учетом применяемой элементной базы признаны системы обнаружения и сопровождения нападающих ПТС на основе актив-
146 Гл, 7. АКТИВНАЯ ЗАЩИТА ТАНКА ной радиолокации. Альтернатива - пассивная локация (теплолокация) - в си- лу малой энергии спонтанного излучения от цели оказалась менее эффектив- ной. Сравнение помехоустойчивости рассматриваемых радиолокационных систем показывает, что при различии дальности их действия на порядок ко- личество энергии отраженного сигнала от более удаленной цели меньше на три порядка. Это, как следствие, приводит к большим трудностям при созда- нии приемопередающих СВЧ-устройств и обеспечении низкой помехозащи- щенности от естественных и организованных помех. Сложные климатические и географические условия эксплуатации КАЗ, помимо отработки систем поражения и обнаружения, обусловливают исполь- зование ряда дополнительных систем: - предохранения; - принудительной очистки антенны; - управления и встроенного контроля. К радиолокационной, как и к любой другой системе, размещенной на тан- ке, предъявляют следующие требования: - круглосуточная работа в условиях загрязнения, обледенения, дождя, снега и тумана; - работа при действии активных и пассивных помех; - возможность исключения взаимного влияния КАЗ и электрорадиотех- нического оборудования танка; - обеспечение стойкости к механическому и температурному влиянию, действию ионизирующего излучения, а также к действию электромагнитного импульса, в том числе от ядерного взрыва, и др. В целях повышения помехоустойчивости были даны следующие рекомен- дации: - в НД целесообразно использовать гомодинный способ обработки СВЧ- сигнала с раздельным приемом и передачей; - для подавления пассивных помех, особенно в отношении целей малых размеров, в НД следует применять двухчастотный зондирующий сигнал. При большом числе НД в КАЗ возможны два способа снабжения СВЧ-энер- гией отдельных НД: во-первых, разветвление от общего источника; во-вто- рых, использование индивидуальных генераторов на каждом НД. Предпочте- ние отдается второму способу, который позволяет практически обходиться без применения волноводных трактов, а использовать малогабаритные твер- дотельные генераторы. В условиях длительной непрерывной работы КАЗ в силу ограниченной помехоустойчивости НД может произойти ложное срабатывание, хотя веро- ятность этого невелика. Тем не менее для повышения общей помехоустойчи- вости КАЗ целесообразно применять канал раннего обнаружения (КРО). При захвате цели этот канал на короткое время включает НД. Рабочие частоты СВЧ-генераторов НД выбирают с учетом их поглоще- ния в атмосфере, размеров антенных устройств и т. д. Для НД предпочти- телен миллиметровый диапазон волн, а для КРО - сантиметровый. Серьезной проблемой является обеспечение работоспособности неконтактных датчиков
7.3. Система поражения 147 и канала раннего обнаружения при загрязнении антенн. Возможное реше- ние этой проблемы состоит в оптимизации размещения КАЗ на танке, а кардинальное - в применении автоматической системы очистки. 7.3. Система поражения Согласно назначению КАЗ система поражения должна обеспечивать на- дежное поражение нападающих ПТС. К ним следует отнести весь набор про- тивотанковых средств (с активной боевой частью кумулятивного действия). Наименее уязвимыми из них являются снаряды, имеющие толстостенный корпус из высокопрочной стали. Для поражения различных целей предпочти- тельными являются защитные осколочно-фугасные или кумулятивные бое- припасы. Существуют проекты, в которых предполагается реализовать прин- цип уничтожения цели путем инициирования электромагнитного импульса высокой интенсивности. Рассмотрим более подробно применение в качестве системы поражения нападающего ПТС осколочных боевых частей КАЗ. Нападающее ПТС, как цель, подлежащая уничтожению, можно представить в виде двух уязвимых элементов: боевой части и взрывателя. К факторам поражающего действия осколков БЧ на нападающее ПТС относятся следующие. 1. Инициирование разрывного заряда нападающего ПТС с боковой по- верхности одним или несколькими попавшими осколками. Такой тип пораже- ния характерен для нападающих ПТС с тонкостенными корпусами БЧ, т. е. таких, как КС, КОС, ПТУР и неуправляемые реактивные снаряды с кумуля- тивной или осколочно-фугасной боевой частью. 2. Нанесение разрывному заряду и кумулятивной облицовке нападающего ПТС локального асимметричного механического дефекта, приводящего при срабатывании нападающего ПТС на преграде к снижению бронепробиваемо- сти. Этот тип поражения реализуется, когда энергия осколков достаточна для нанесения облицовке существенного дефекта, но недостаточна для возбужде- ния детонации разрывного заряда БЧ. 3. Возбуждение преждевременного срабатывания кумулятивного нападаю- щего ПТС на траектории с последующим воздействием продуктов детонации и воздушных ударов волн на собственную формирующуюся кумулятивную струю. Такой тип поражения имеет место при достаточно высокой чувстви- тельности взрывателя к воздействию ударных волн. 4. Вывод из строя механизма функционирования взрывателя на том или ином участке огневой цепи. При использовании менее чувствительных взрывателей и высокопрочных корпусов нападающего ПТС снижение бронепробиваемости происходит толь- ко в результате локального асимметричного механического дефекта. При этом БЧ необходимо проектировать с большим разрывным зарядом, чтобы передать осколкам необходимое количество энергии. Что же касается проблемы обеспечения защиты танков от БПС, то ее рас- сматривают в двух аспектах:
148 Гл. 7. АКТИВНАЯ ЗАЩИТА ТАНКА - обнаружение БПС; - снижение эффективности поражающего действия нападающего БПС. Задача обнаружения БПС в основном осложняется из-за большой скоро- сти снаряда (до 2000 м/с) и малой эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) отраженного сигнала от снаряда. В целях обеспечения синхронности взаимодействия БПС с боевыми час- тями КАЗ необходимо увеличивать дальность действия радиолокационной системы обнаружения, а ввиду малой эффективной поверхности рассеяния БПС - повысить ее мощность излучения. Снижение эффективности БПС воз- можно лишь путем создания подворота снаряда (угла между осью снаряда и вектором скорости его движения) в результате фугасного воздействия высо- коэнергетического ВВ, применяемого в БЧ, или встречного метания стальных толстостенных пластин. Рассмотрим построение БЧ, обеспечивающих поражение нападающего ПТС. Боевая часть КАЗ как основной элемент системы поражения предназначе- на для того, чтобы: - создавать плотное поле высокоскоростных осколков; при максимальном промахе плотность осколочного поля должна быть такой, чтобы расстояние между соседними осколками не превышало диаметр самого малого элемента средства поражения; его принято считать равным 60...70 мм; - обеспечить скорость разлета не менее 1800...2000 м/с, иначе возникают большие проблемы по согласованию зоны обнаружения с зоной поражения; - исключить как опасность поражения при взрыве собственного оборудо- вания танка, так и поражение сопровождающей пехоты; - обеспечить строго прогнозируемое поле осколков; осколки должны быть примерно одного размера и обладать одинаковой убойной силой; случайное неорганизованное поле осколков в боевых частях КАЗ не допускается; коли- чество мелких и крупных осколков должно быть минимальным. Чтобы выполнить эти требования, предлагается создавать БЧ: - с готовыми осколками - поражающими элементами (ПЭ); - с кумулятивными поражающими элементами или элементами типа «удар- ное ядро»; - с полуготовыми осколками. Боевые части с готовыми осколками представляют собой тонкую оболоч- ку, на которую крепят ПЭ заданной формы. При взрыве тонкая оболочка рвется и готовые ПЭ разлетаются, формируя достаточно стабильное поле ос- колков. Задавая соответствующую форму осколкам и оболочке, можно в ши- роких пределах варьировать значения параметров поля поражения. Так, если осколки имеют форму вытянутых стержней и при метании обеспечивается их подворот, то заданная плотность осколочного поля при максимальном прома- хе достигается меньшим количеством осколков. Однако на практике такие БЧ не получили широкого распространения, поскольку вследствие невысокой конструктивной прочности оболочки не удается обеспечить большие скоро- сти метания готовых ПЭ.
7.4. Использование комплексной активной защиты на танке 149 Боевые части с кумулятивными ПЭ имеют много преимуществ. Прежде всего следует отметить их высокую скорость метания и организованное поле поражения. Недостаток этих систем состоит в невозможности обеспечения необходимой плотности поля поражения. Боевые части такого типа можно использовать, когда размеры поля поражения относительно невелики. Боевые части с полуготовыми элементами нашли широкое применение в КАЗ, по- скольку они также обладают рядом преимуществ. Во-первых, конструктив- ными приемами можно обеспечить достаточно стабильное и прогнозируемое поле поражения. Во-вторых, использование таких БЧ позволяет достичь вы- соких скоростей метания осколков. На практике оболочки полуготовых оско- лочных БЧ получают путем местного разупрочнения оболочки токами высокой частоты либо фрезерованием пазов, в которых концентрируются напряжения при разрушении оболочки. 7.4. Использование комплексной активной защиты на танке В СССР работы по обеспечению активной защиты велись со второй поло- вины 1950-х годов. Создание первого действующего опытного образца, в ко- тором был применен активный метод защиты, было начато в 1958 г. в рамках КАЗ «Дикобраз». Основной принцип действия этого КАЗ состоял в разделе- нии сектора вероятного направления атаки нападающего ПТС на ряд горизон- тальных секторов, защита каждого из которых осуществлялась с помощью установленной на танке пусковой установки противодействия, выстреливаю- щей навстречу нападающему боеприпасу. Разработка следующего опытного образца КАЗ, показавшая принципиаль- ную возможность обнаружения подлетающего кумулятивного артиллерий- ского снаряда и уничтожения его на расстоянии 1,0... 1,5 км от основной бро- ни, была начата во второй половине 1960-х годов. Комплекс активной защиты «Веер» был создан в НИИСтали совместно с НИИЭТИ [2]. Он состоял из 15-20 защитных модулей, которые были установлены по периметру танка. Каждый модуль представлял собой осколочную БЧ со встроенным радиолокационным датчиком обнаружения подлетающей цели; принцип действия этого датчика основан на эффекте Доплера. С помощью модуля обеспечивалась защита оп- ределенной части проекции танка. Подлетающий снаряд обнаруживался од- ним из датчиков, который с определенной задержкой выдавал сигнал для осуществления подрыва соответствующей осколочной БЧ. В 1969 г. была осуществлена отработка КАЗ «Веер-1», в результате ко- торой: - подтверждена полигонными испытаниями работоспособность защитных зарядов осколочного типа, обеспечивающих практически достоверное пора- жение кумулятивных артиллерийских снарядов калибром 100 и 115 мм и ПТУР со скоростями 100...970 м/с; - разработан радиолокационный взрыватель с использованием эффекта Доплера в лабораторных и полигонных условиях и подтверждена его работо- способность с помощью метода снарядного обстрела;
150 Гл. 7. АКТИВНАЯ ЗАЩИТА ТАНКА - обеспечена необходимая помехоустойчивость комплекса к земному фону; - достигнута компоновочная и электрическая совместимость КАЗ со штат- ными системами танка и др. В 1970-1971 гг. в НИИСтали были разработаны и проведены испытания двух КАЗ «Веер-2» с оптическими датчиками обнаружения. Оптическая сис- тема индикации, действующая на контрасте в светлое время суток, в поли- гонных испытаниях показала надежное функционирование с малой дисперси- ей области срабатывания. Однако помехоустойчивость макета КАЗ оказалась недостаточной к естественным помехам (пыль, песок, брызги, солнечные бли- ки и т. д.), что потребовало его дополнительной отработки. В результате дальнейшего развития работ по КАЗ в НИИСтали был создан опытный образец КАЗ «Азот». В этот комплекс входила двухступенчатая сис- тема радиолокационного обнаружения с использованием эффекта Доплера, включающая в себя неконтактные датчики на новой элементной базе и канал раннего обнаружения, что повышало эффективность и помехоустойчивость комплекса. Канал раннего обнаружения (КРО) представлял собой приемопередающее радиолокационное устройство с шумовой частотной модуляцией и корреля- ционной обработкой отраженного сигнала с применением эффекта Доплера, создававшее на заданном расстоянии от антенны селективную зону обнару- жения цели. При поступлении сигналов с КРО и НД на логическое исполнительное устройство (ЛИУ) в нем вырабатывается импульс. Для оптимального согласо- вания области срабатывания с зоной поражения подлетающего снаряда с вы- хода ЛИУ импульс срабатывания выдается с задержкой, пропорциональной длительности импульса КРО. Далее импульс срабатывания поступает в предохранительно-исполнитель- ный блок, где усиливается и подается в систему поражения на тот защитный заряд, в состав которого входит данный НД, вызывая его детонацию и пора- жение нападающего ПТС высокоскоростным полем осколков. Таким образом, безопасность эксплуатации комплекса обеспечивалась предохранительно-ис- полнительным блоком. Систему неконтактных датчиков размещают по периметру корпуса танка. При этом НД создают сплошную зону обнаружения, а защитные заряды, пе- рекрывающие область возможных углов подлета нападающего ПТС, - зону поражения. В систему функционального обеспечения комплекса входят пульт управ- ления, блок питания, устройство перевода защитных зарядов системы пора- жения в рабочее положение, а также устройство очистки системы канала ран- него обнаружения и неконтактные датчики. Одновременно работы по активной защите проводились и в Ленинграде, в частности по комплексу «Дождь» [2]. В результате инженерного синтеза научно-исследовательских и опытных разработок КАЗ «Дикобраз», «Веер», «Дождь», «Азот», «Еж» и ряда других с учетом проработки различных концепций в 1977-1982 гг. был создан КАЗ
7.4. Использование комплексной активной защиты на танке 151 «Дрозд», принятый на вооружение в 1982 г. Коллектив создателей этого ком- плекса был отмечен Ленинской и Государственной премиями. Головным раз- работчиком КАЗ «Дрозд» было Тульское ЦКИБ СОО, в 1997 г. вошедшее в состав ГУП «Конструкторское бюро приборостроения». Вслед за КАЗ «Дрозд» на вооружение поступил КАЗ «Арена», головным разработчиком которого было ФГУП «Конструкторское бюро машинострое- ния» (г. Коломна). В КАЗ «Дрозд» используется принцип обнаружения и по- ражения нападающего ПТС на относительно большом удалении от брони танка (более 150 м). В качестве системы обнаружения применена радиолока- ционная (РЛ) станция, работающая в сантиметровом диапазоне. С ее помо- щью можно не только обнаружить подлетающую цель, но и получить на па- нели управления необходимую информацию для определения скорости и расчета траектории цели, а также спрограммировать момент подрыва боепри- паса, выбрасываемого навстречу нападающему ПТС. Впервые КАЗ «Дрозд» был закреплен на башне танка Т-55АД (рис. 7.2). Комплекс состоит из трех РЛ-модулей, четырех пусковых установок с двумя защитными боеприпасами, модулем РЛ-оборудования и панелью управления. Радиолокационные модули и пусковые установки расположены симметрично по обе стороны пушки, а модуль РЛ-оборудования - на кормовой части баш- ни. Панель управления находится на пульте командира внутри башни. Полная установка КАЗ имеет массу 1000 кг и потребляет 700 Вт электроэнергии, ко- торую обычно получают от танковой электросистемы. Когда танк находится в режиме ожидания, работа системы обеспечивается резервным генератором. Рис. 7.2. КАЗ «Дрозд» на танке Т-55АД
152 Гл. 7, АКТИВНАЯ ЗАЩИТА ТАНКА Комплекс активной защиты включается автоматически после перевода пульта в положение «Включено», а отключается по схеме внутренней блокировки, если один из люков открыт. Радиолокационная станция работает в СВЧ-диапазоне, она осуществляет обнаружение атакующего противотанкового боеприпаса. При запуске защитного боеприпаса на пульте управления загорается световой сигнал, указывая на курсовой угол обстрела. Запуск БЧ производится на заранее уста- новленном расстоянии 150... 190 м до танка, что позволяет с помощью осколоч- но-фугасной БЧ разрушить атакующее противотанковое средство. Система по- ражения КАЗ «Дрозд» является относительно тяжелой. Калибр защитного заряда этой системы составляет 107 мм, длина - 893 мм, масса - 19 кг. В ходе разрабо- ток возникла необходимость увеличения мощности БЧ, поскольку размеры зоны поражения, удаленной от брони танка на 6,5 м, довольно велики. Проведение исследований с применением современных способов обнару- жения ПТС и обработки сигналов, новой элементной базы и более эффектив- ных ВВ дало возможность значительно улучшить основные характеристики КАЗ «Дрозд» в комплексе «Дрозд-2». В этом комплексе используется круговая зона защиты по азимуту, что отвечает требованиям применения танков в ло- кальных конфликтах и в условиях городского боя. В отличие от КАЗ «Дрозд» он имеет меньшие габариты системы обнаружения, но количество боеприпасов системы поражения в нем увеличено в 4 раза. В модификации КАЗ «Дрозд-2» параметры защитного заряда остались практически без изменений, уменьшена только его длина (до 445 мм). Модульный принцип построения КАЗ «Дрозд» и «Дрозд-2» позволяет ос- нащать ими любые танки; снабжение их КАЗ дает возможность превзойти уро- вень защищенности лучших образцов последнего поколения. Вероятность об- наружения и поражения цели при этом достигает 0,9. Время готовности к отражению повторной атаки составляет 0,35 с, а время перезаряжания комплек- са - 15 мин. После включения комплекс работает автоматически, что обеспечи- вает электромагнитную совместимость группы из 30 танков. Оснащение танков Т-80У комплексом активной защиты «Дрозд» позволяет уменьшать их поте- ри в различных боевых ситуациях в 1,5-2 раза. Диапазоны значений скоростей поражающих ПТС (50...500 м/с) обусловлены необходимостью обеспечения наи- большей вероятности защиты танков от ПТУР и противотанковых гранат, пред- ставляющих основную опасность для танков при их применении в современ- ных локальных конфликтах в городах, населенных пунктах и др. Основные характеристики комплексов «Дрозд» и «Дрозд-2» приведены ниже: Зона защиты, град: по азимуту.................................... по углу места............................ Вероятность защиты танка....................... Число танков в подразделении по условию электро- магнитной совместимости........................ Потребляемая мощность, Вт...................... Масса комплекта, кг............................ «Дрозд» ±40 -6 ±20 Не менее 0,7 Не менее 31 700 1000 «Дрозд-2» ± 180 -6 ±20 Не более 0,9 Не менее 31 500 800
7.4. Использование комплексной активной защиты на танке 153 Схема функционирования КАЗ «Дрозд-2» представлена на рис. 7.3. Наиболее совершенным из существующих комплексов активной защиты является КАЗ «Арена-Э». Танк, оснащенный этим комплексом, изображен на рис. 7.4 [2]. Комплекс предназначен для защиты танков и БМП от противо- танковых гранат, выстреливаемых из гранатометов, а также от ПТУР, запус- каемых с земли и с вертолетов. Снаряды противника, атакующие танк по го- Рис. 7.3. Схема функционирования КАЗ «Дрозд-2» Рис. 7.4. Танк с КАЗ «Арена-Э»
154 Гл. 7. АКТИВНАЯ ЗАЩИТА ТАНКА ризонтальной и наклонной траекториям, независимо от применяемых в этих ракетах систем наведения и типов боевой части обнаруживаются и уничто- жаются комплексом как при подлете, так и при пролете над боевой машиной. В состав комплекса «Арена-Э» входят: - аппаратура обнаружения и управления, включающая радиолокационную станцию, ЭВМ, пульт управления, блоки преобразования команд для задейст- вования защитных боеприпасов, распределительную коробку для стыковки с бортовой сетью и распределения электропитания; - средства поражения (защитные боеприпасы и секции установочных шахт); - контрольно-проверочная аппаратура; - учебно-тренировочные средства. Комплекс «Арена-Э» применяют для: - обнаружения и сопровождения целей многофункциональной РЛС с мгно- венным обзором пространства во всем защищаемом секторе; - прицельного поражения целей с помощью защитных боеприпасов ост- ронаправленного действия с очень высоким быстродействием; - автоматической работы (после включения комплекса участие экипажа в штатной работе комплекса не требуется). Комплекс активной защиты «Арена-Э» является всепогодным и всесуточ- ным; обнаружение и поражение цели осуществляются в любых условиях при- менения танка, в том числе при его движении и разворотах башни. Зона защи- ты по азимуту составляет 220°...270°, что достаточно для защиты лобовой и бортовых проекций танка. Кроме того, она перекрывает возможный диапазон значений курсовых углов обстрела танков при их наступлении на глубоко- эшелонированную оборону противника. Комплекс «Арена-Э» обеспечивает: - небольшой радиус опасной зоны (20...30 м) для пехоты сопровождения, отсутствие воздействия на наружное оборудование танка и элементы ком- плекса при срабатывании защитных боеприпасов; - высокий уровень помехозащищенности и безопасности, исключение лож- ных срабатываний при боевом применении; - селекцию малоскоростных предметов, осколков, взрывов снарядов, пуль и малокалиберных снарядов, а также целей, удаляющихся от объекта защиты и пролетающих мимо него. Навесная схема размещения и модульное исполнение комплекса позволя- ют адаптировать его к различным типам танков и бронированным боевым машинам. Включение комплекса производится командиром экипажа с пульта управления. Все дальнейшие операции выполняются автоматически. В режиме боевого применения РЛС обеспечивает поиск и обнаружение целей, подлетающих к танку. После анализа полученной информации осуще- ствляется перевод РЛС в режим сопровождения, при котором полученная ин- формация о параметрах движения цели передается в ЭВМ. По результатам обработки поступающей информации в ЭВМ определяются номер защитного боеприпаса и время начала его действия. В расчетный момент времени из
7.4. Использование комплексной активной защиты на танке 155 ЭВМ поступает команда для осуществления выстреливания и подрыва вы- бранного защитного боеприпаса. При срабатывании защитного боеприпаса образуется направленное поле элементов, попадание которых в цель приводит к ее поражению. В комплексе также предусмотрена возможность осуществле- ния выстреливания и подрыва защитных боеприпасов командиром или опера- тором с пульта управления в ручном режиме, что может быть использовано при возникновении аварийных ситуаций. Каждый боеприпас защищает определенный сектор по азимуту; при этом зоны поражения соседних боеприпасов перекрываются, чем обеспечивается возможность многократного перехвата целей, подлетающих к защищаемому объекту с одного направления. Общее число отражений (22-29) соответствует числу устанавливаемых защитных боеприпасов, что достаточно для отраже- ния максимального количества целей, атакующих танк или БМП, при выпол- нении боевой задачи без пополнения боекомплекта. Перезаряжание защитных боеприпасов при необходимости проводят члены экипажа. Оснащение танка комплексом «Арена-Э» позволяет повысить степень его защищенности на поле боя в наступательных операциях в 1,5-2 раза. Защитными боеприпасами комплекса могут поражаться огневые средства противника, представляющие наибольшую угрозу для танков или БМП и про- тиводействие которым не зависит от мастерства экипажа. К ним относятся ручные гранатометы, действующие, как правило, скрытно и с любых направ- лений, противотанковые управляемые комплексы, а также танки, атакующие с больших дистанций. Комплекс «Арена-Э» является автономным, автоматическим, круглосуточ- ным, всепогодным, анализирующим, самотестируемым комплексом активной защиты. Применение встроенной динамической защиты (ВДЗ) в 1980-х годах позволило значительно повысить степень защищенности танков от кумуля- тивных снарядов, однако после взрыва ВДЗ часть площади поверхности ос- новной брони остается незащищенной. Система «Арена-Э» предназначена для защиты танков от противотанковых гранат и ракет, выстреливаемых все- ми видами пехотного оружия, а также от сухопутных и воздушных ПТУР не- зависимо от нападения прямого или воздушного со скоростью 70...700 м/с и конечной траектории (горизонтальной или наклонной) и от системы управле- ния и видов боеголовок используемых снарядов. Установка комплекса активной защиты «Арена-Э» обеспечивает: - большой угол защиты танка; -возможность отразить максимальное количество последовательных на- падений без необходимости перезаряжания боеприпасов; -функционирование, безопасное для танка и экипажа, а также находя- щейся рядом пехоты. Кроме рассмотренных выше систем КАЗ в нашей стране была проведена разработка еще нескольких комплексов активной защиты, реализующих раз- личные принципы их построения. Однако эти системы не были доведены до постановки на вооружение. За рубежом также ведутся работы в области ак- тивной защиты, но информации о них немного. В качестве примеров приве-
156 Гл. 7. АКТИВНАЯ ЗАЩИТА ТАНКА дем две системы - КАЗ «Заслон», разработанный фирмой «Украинмаш», и КАЗ Spatem, устанавливаемый при усовершенствовании комплексной защиты французского танка «Леклерк». По информации фирмы, комплекс «Заслон» имеет следующие характери- стики: масса - 150... 130 кг; сектор защищаемой зоны - 150°... 180°; время го- товности к работе - 0,1 мин; скорость обнаруживаемых и поражаемых напа- дающих ПТС - 79... 1200 м/с; потребляемая мощность - не более 0,2 кВт. В системе «Заслон» реализуется второй принцип построения активной защиты (рис. 7.5). Комплекс состоит из нескольких автономных модулей, в Рис. 7.5. Схема КАЗ «Заслон» каждом из которых компонуется малоразмерная РЛС, заряд и все вспомога- тельные системы, обеспечивающие автономность работы модуля. Каждый модуль перекрывает зону диаметром до 2 м. Предполагается, что с помощью шести таких модулей можно обеспечить защиту лобовых и бортовых про- екций, а также крыши танка. Особенностью КАЗ «Заслон» является распо- ложение неконтактных датчиков, являющихся составной частью защитного модуля. В КАЗ Spatem входит система обнаружения, в которой используются электромагнитные и ИК-датчики. Ее размещают на крыше башни. На кормо- вой части танка устанавливают пусковые системы для запуска осколочных защитных снарядов.
Глава 8 СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ТАНКА ОТ ПОРАЖЕНИЯ БОЕПРИПАСАМИ С МАГНИТНЫМИ ВЗРЫВАТЕЛЯМИ 8.1. Общие положения Электромагнитная защита представляет собой комплекс средств, обеспе- чивающих защиту танка от противотанковых боеприпасов противника, воз- буждение детонации ВВ которого осуществляется неконтактным взрывателем (НВ). Последний является взрывным устройством неконтактного подрыва, с его помощью с использованием электромагнитного контраста цели произво- дятся ее автоматическое обнаружение, идентификация и расчет оптимального расстояния до цели и момента инициирования взрыва. Неконтактный взрыва- тель с простым магнитным датчиком цели называют неконтактным магнит- ным взрывателем (НМВ). В случае, если в НВ применяют датчики цели, реа- гирующие не только на магнитное поле, но и на другие физические поля, такие двух- и многоканальные датчики называют сейсмомагнитными, сейс- моакустическими и т. п. Различают два вида боеприпасов с НВ - пассивные и активные. Пассив- ные боеприпасы на суше или мелководье, как правило, устанавливают не- подвижно. Танк, являющийся для противника объектом поражения (целью), перемещаясь по местности, на которой находятся пассивные боеприпасы, по- падает в зону их реагирования, и при отсутствии защиты с высокой вероятно- стью (не менее 0,9) он может быть поражен. К таким пассивным боеприпасам относятся почти все инженерные мины и в первую очередь противотанковые мины. Пассивные боеприпасы могут поражать только движущиеся объекты. Они воздействуют на наиболее уязвимые элементы корпуса (днище, борты, крышу), обеспечивая поражение танка и его экипажа. Выстреливание активных боеприпасов осуществляется с движущейся или неподвижной установки; в процессе перемещения их наводят на цель со ско- ростью, значительно превышающей скорость объекта поражения. К таким боеприпасам относятся ПТУР, ракеты класса «воздух - земля», кассетные бо- еприпасы наземных комплексов ВТО, некоторые виды противобортовых и противокрышевых мин, иногда называемых минами с широкой зоной реаги- рования (поражения) и т. п. Алгоритм работы взрывателей активных боепри- пасов определяется скоростью и направлением их движения, а также показа- телями физических полей цели. Кроме того, существуют боеприпасы двойного действия. На первой ста- дии применения они являются активными боеприпасами; в случае промаха по
158 Гл. 8. ЗАЩИТА ТАНКА ОТ ПОРАЖЕНИЯ БОЕПРИПАСАМИ цели их боеголовки или поражающие субэлементы кассетных боеприпасов после падения становятся пассивными. Имеется информация о пассивных бое- припасах, оснащенных собственными тихоходными движителями, которые по команде сейсмических датчиков некоторое время могут перемещаться по грунту в сторону трасс интенсивного движения техники. Это обеспечивает существенное повышение эффективности пассивных боеприпасов, устанав- ливаемых с помощью систем дистанционного минирования. Существуют два направления защиты танков от поражающего воздейст- вия пассивных боеприпасов с НВ, связанные -с обнаружением, разведкой и последующим разминированием местно- сти (созданием проходов в минных полях) для передвижения (мобильности) танков и другой БТТ; - с индивидуальной защитой каждого танка, обеспечивающей его мобиль- ность на заминированной местности путем нейтрализации пассивных боепри- пасов с НВ посредством их преждевременного подрыва или блокирования их срабатывания на период проезда над ними БТТ. 8.2. Физические поля танков Каждый неподвижный или движущийся объект БТТ может быть обнару- жен как носитель различных физических полей, имеющий определенные ха- рактеристики. Последние являются информацией для датчиков, встроенных в НВ боеприпасов. Одной из важнейших характеристик физического поля объ- екта, демаскирующих его как возможную цель, является локальность. Под локальностью понимают степень совпадения размеров зоны устойчивых ха- рактеристик демаскирующего поля с размерами объекта, в пределах которых срабатывание НВ обеспечивает попадание в цель. Поле давления. Его характеристики определяются массой объекта пора- жения, площадью его опоры на грунт, а также особенностями устройства дви- жителя. Характеристики этого поля, демаскирующие объект поражения, были использованы при создании пассивных боеприпасов с нажимными или кон- тактными взрывателями. По ряду обстоятельств разработка таких взрывате- лей оказалась неперспективной и была прекращена практически во всех раз- витых странах. Одна из основных причин этого состояла в низкой локальности действия пассивных боеприпасов с нажимными взрывателями, в результате чего разрушение элементов движителя танка при взрыве таких боеприпасов не приводило к потере боеспособности ни танка, ни его экипажа. Сейсмическое поле. Такое поле проявляется в виде гармонических ко- лебаний грунта или его покрытия при работающем двигателе танка, особенно при движении. Характеристики этого поля зависят от типа, мощности, массы и компоновки энергетической установки танка, а также от типа и устройства движителя. Характеристики сейсмического поля однотипной техники различа- ются в зависимости от свойств грунта или его покрытия, их влажности и тем- пературы. Кроме того, большое значение имеют условия взаимодействия пас- сивного боеприпаса, оснащенного сейсмическим НВ, с опорной поверхностью. Сейсмическое поле отличается низкой локальностью и нестабильностью.
8.2. Физические поля танков 159 Акустическое поле. Это поле в основном имеет место при движении. Оно проявляется в виде гармонических колебаний воздуха, вызываемых работой двигателя объекта поражения, вибрацией элементов корпуса, а также вых- лопом продуктов сгорания топлива. По сравнению с характеристиками сейс- мического поля характеристики акустического поля более стабильны, по- скольку промежуточное рабочее тело - воздух - более однородно, однако зависимость от температуры и влажности также существует. Локальность акустического поля удовлетворительная. Поле инфракрасного излучения. Наблюдается как при движении, так и в статическом состоянии. Оно проявляется в виде электромагнитного излуче- ния в диапазоне длин волн 3,5...5,5 и 8... 12 мкм от поверхностей танка, нагре- тых или охлажденных по отношению к среде. Основные характеристики этого излучения, например тепловой контраст, во многом зависят от структуры фона, его температуры, освещенности, наличия осадков и т. п. Локальность поля ин- фракрасного излучения удовлетворительная, но помехоустойчивость низкая. Магнитостатическое поле. Такое поле характеризуется напряженностью внешнего магнитостатического поля танка, искажающего однородное геомаг- нитное поле (ГМП). Характеристики внешнего магнитостатического поля оп- ределяются магнитной предысторией объекта поражения, распределением ферромагнитных масс в его объеме и их количеством. Характеристики этого поля достаточно стабильны для каждого танка в процессе жизненного цикла, они не зависят от грунта, времени года и суток, температуры, влажности, со- храняются при преодолении водных преград (под водой). Некоторые характе- ристики изменяются в зависимости от направления и скорости движения объ- екта поражения по отношению к магнитному меридиану геомагнитного поля, существенно не ухудшая локальности демаскирующего поля. Оно отличается хорошими локальностью и стабильностью. Электромагнитное поле. Такое поле проявляется в виде импульсных и гармонических электромагнитных колебаний в широких диапазонах значений частот. Основные его характеристики определяются переменными токами бортовой сети, работой системы зажигания карбюраторных двигателей, маг- нитоупругими эффектами, а также вибрацией ферромагнитных элементов корпуса и оборудования объектов поражения в геомагнитном поле. Локаль- ность и стабильность электромагнитного поля высокие. Однако при наличии среды с хорошей проводимостью (влажного грунта, воды, токопроводящего покрытия и т. п.) его характеристики ухудшаются. Существуют также неконтактные электромагнитные взрыватели (как ак- тивных, так и пассивных боеприпасов), реагирующие на отраженное от про- водящей поверхности объектов поражения излучение. Но для обеспечения собственного излучения требуется значительно больший расход электро- энергии источника ограниченной мощности, что демаскирует такие боепри- пасы, облегчая их поиск и уничтожение. Что касается контактных штыре- вых взрывателей современных противоднищевых «пассивных» боеприпасов, то при их разработке используют такой параметр, как жесткость корпуса объекта поражения. Физико-механические особенности поверхности днища
160 Гл. 8. ЗАЩИТА ТАНКА ОТ ПОРАЖЕНИЯ БОЕПРИПАСАМИ этих объектов учитывают при отработке тралоустойчивых штыревых взры- вателей. 8.3. Анализ и перспективы развития пассивных боеприпасов По типу используемого взрывателя ПТМ подразделяют на две группы. К первой группе относятся мины, оснащенные НВ. В этой группе большинство типов мин снабжены неконтактными магнитными взрывателями, которые срабатывают под действием магнитостатического поля танка. Во вторую группу входят ПТМ с контактными взрывателями преимущественно нажим- ного действия, срабатывающими под действием силы тяжести танка. Анализ тенденций развития ПТМ показал быстрое увеличение типов ПТМ с НМВ и сокращение числа типов ПТМ нажимного действия (рис. 8.1). Так, если в 1970 г. имелось не более пяти типов ПТМ с НМВ, то к 2000 г. их число возросло до 20. Вместе с тем за этот же период число типов ПТМ с взрыва- Рис. 8.1. Тенденция развития ПТМ в развитых странах телями нажимного действия уменьшилось с 18 до 3. В целом из пассивных боеприпасов, состоящих на вооружении, более 60 % составляют противодни- щевые мины, причем около 80 % из них с НВ, из которых более 90 % - маг- нитные. С распространением систем дистанционного минирования требования к НВ возрастали, велась активная работа над «интеллектом» и быстродействи- ем электронно-логических схем, уменьшением их массы, габаритов, энерго- потребления, чему способствовало бурное развитие микроэлектроники. При этом наблюдалось одновременное повышение устойчивости к внешним поме- хам. Накопленный опыт и достигнутый технический уровень уже в настоящее время позволяют использовать наиболее рациональные решения в НВ актив- ных боеприпасов. В начале 1980-х годов предполагалось, что перспективным направлением развития НВ является их многоканальность, которая в результате ее примене- ния в конструкции взрывателей датчиков различных физических полей объ- ектов поражения обеспечит тралоустойчивость при высокой вероятности об-
8.3. Анализ и перспективы развития пассивных боеприпасов 161 наружения и идентификации танка как по типу, так и по принадлежности. Опыт создания таких НВ показал, что в объеме взрывателя слишком сложно разместить датчики различного принципа действия. Из разработанных конст- рукций фактически сохранились только двухканальные НВ, в которых один из каналов (чаще всего сейсмический) выполняет функцию дежурного, что снижает расход энергии источника питания основного канала (магнитного). Развитие НВ осуществлялось в направлении более тщательного анализа ха- рактеристик того или иного физического поля танка. Для этого в ПТМ доста- точно встроить дополнительные или более совершенные чувствительные элементы, а также повысить «интеллект» электронно-логической схемы обра- ботки получаемой информации. Магнитные датчики цели в НВ Магнитные датчики цели (МДЦ) являются одним из основных элементов НВ. Они включают один либо несколько чувствительных элементов и элект- ронно-логическую схему обработки измеренных показателей физического поля объекта поражения. Преимущественное использование в неконтактных взрывателях МДЦ объясняется тем, что - магнитное поле танков независимо от условий применения в пределах проекций их корпусов на грунт достаточно локализовано; - информация о характеристиках магнитного поля, демаскирующих цель, просто преобразуется в электрические сигналы; - спектр показателей магнитного поля цели широк, что удобно для их об- работки с помощью электронно-логических устройств. В качестве магниточувствительных элементов МДЦ, как правило, приме- няют магнитостатические или магнитодинамические элементы. Магнитостатические элементы. Принцип действия магнитостатических (магнитомодуляционных, или, как их часто называют, феррозондовых) элемен- тов заключается в изменении магнитного состояния ферромагнитного сердеч- ника при воздействии на него измеряемого поля. Это воздействие вызывает из- менение связи между возбуждающей и выходной обмотками и, следовательно, возникновение необходимого сигнала. Феррозондовые элементы относятся к активным индукционным преобразователям напряженности (индукции) магни- тостатического поля, постоянно потребляющим энергию специального источ- ника. Использование технологии изготовления феррозондов позволяет полу- чать датчики с высоким отношением их длины к диаметру, что обеспечивает так называемую острую диаграмму направленности, необходимую при изме- рениях определенных характеристик магнитного поля. Магнитодинамические элементы. Такие элементы относятся к пассив- ным индукционным преобразователям. Индукционный метод измерения пе- ременных магнитных полей основан на законе электромагнитной индукции Фарадея, в соответствии с которым возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в магниточувствительном элементе обусловлено изменением во време- ни магнитного потока, взаимодействующего с катушкой. ЭДС в катушке ин- тенсивности с числом витков w можно определить по формуле 6 — 2417
162 Гл. 8. ЗАЩИТА ТАНКА ОТ ПОРАЖЕНИЯ БОЕПРИПАСАМИ e(/) = -w— = -wS— = , (8.1) dt dt u dt где F, В и H - поток, индукция и напряженность измеряемого магнитного по- ля соответственно; S - площадь поперечного сечения катушки; |10 - абсолют- ная магнитная постоянная сердечника катушки. Согласно зависимости (8.1), индукционные магниточувствительные эле- менты на выходе имеют электрический сигнал, пропорциональный скорости изменения напряженности измеряемого магнитного поля. 8.4. Анализ возможностей поражения танка Общей тенденцией развития средств и способов ведения вооруженных действий является автоматизация и роботизация. Опыт использования авто- матизированных систем управления в различных комплексах вооружения по- казал реальную возможность создания таких систем для управления со- единениями. В связи с этим в боевых действиях в будущем прямой контакт личного состава противоборствующих сторон может быть исключен. Исполь- зование таких систем позволяет одновременно учитывать как различные ха- рактеристики физических полей цели, определяемые дистанционно, так и ди- намику перемещения боеприпаса относительно объекта прицеливания. Новые пассивные боеприпасы разрабатывают специально для систем дистанционной установки, а старые оснащают модернизированными НВ следующих поколе- ний (взрыво-, помехо- и тралоустойчивых). Средства поражения танков вероятного противника в дальнейшем будут оснащать «интеллектуальными» взрывателями, которые смогут автоматиче- ски, используя данные о характеристиках физических полей целей, выпол- нить весь цикл поражения: обнаружение, идентификацию, прицеливание и выстрел в наиболее уязвимое место БТТ. Наиболее серьезной по эффективности и ожидаемым последствиям явля- ется разработанная к началу 1980-х годов и закрепленная в уставах и настав- лениях вероятного противника концепция наземной минной войны как опре- деляющем средстве достижения оборонного равновесия с не входящими в блок НАТО странами, которые оснащены мощными и хорошо обученными танковыми соединениями. Концепция предполагает неограниченное по мас- штабам, месту, времени и виду боевых действий применение мин. Ее основ- ные положения состоят в следующем: - увеличение количества минно-взрывных заграждений (МВЗ) вследствие возрастания количества средств их быстрой установки; это положение под- твердилось развертыванием в странах НАТО широкой программы научно- исследовательских опытно-конструкторских работ (НИОКР) по созданию но- вых систем минирования; в период 1983-1990 гг. планировалось увеличить за- пасы существующих систем минирования в десятки и даже в сотни раз, снять с вооружения устаревшие и принять взамен новейшие системы, доведя их количе- ство до десятков тысяч комплектов;
8.4. Анализ возможностей поражения танка 163 - существенное возрастание глубины и масштаба рассматриваемых положений поражения танков противника при резком сокращении времени установки МВЗ. Решить эти задачи планировалось путем использования средств дистанци- онного минирования (СДМ) - авиационных, ракетно-артиллерийских и на- земных. Для МВЗ, установленных с помощью СДМ, характерны следующие особенности: - внезапность применения, а также возможность одновременного дейст- вия по всей глубине оперативного построения войск в любое время суток; та- ким образом, каждый элемент оперативного построения и каждое подразде- ление независимо от места его нахождения и выполняемой задачи должны быть готовы к самостоятельному преодолению МВЗ с неопределенными гра- ницами; - возможность установки непосредственно на боевые, предбоевые и по- ходные порядки войск, а не только рядом с передним краем, как было раньше; в связи с этим большинство существующих средств и способов преодоления МВЗ окажутся неэффективными и малочисленными; - решение таких новых задач, как создание дежурных МВЗ, в которых мины в течение определенного времени находятся в боевом состоянии; по истечении этого времени мины либо самоликвидируются, либо переходят в безопасное состояние, что предотвращает занятие противником района, пред- назначенного, например, для высадки десанта; -массовость применения; эта особенность подтверждена оценкой воз- можностей при использовании автоматизированного комплекса (АК); при этом предусмотрена его полная укомплектованность соответствующими си- лами и средствами. Имеющиеся в АК средства дистанционного минирования представляют собой комплекс, обеспечивающий практически одновременное и равномерное по фронту, а также на глубину до 500 км воздействие на мобильность группи- ровки сил и средств как обороняющегося, так и контратакующего противни- ка. При этом за одни сутки с помощью АК можно дистанционно установить более 3000 противотанковых и смешанных минных полей. На основании оценки возможностей, возникающих при использовании АК, а также с учетом времени года и характера местности, на которой плани- руются боевые действия, можно предположить следующее. 1. ПТМ, установленные дистанционно, вне твердого покрытия дорог из-за их самомаскировки в растительности или в снежном покрове и рельефах грунта визуально обнаружить практически невозможно. 2. Эффективность траления мин вне полотна дороги различными способа- ми и средствами низка. 3. К окончанию первых суток боевых действий непосредственно на до- рогах может оказаться 4300...7500 противотанковых мин, опасных для всех видов подвижной наземной военной техники. Это составляет около 2 % всех мин, установленных противником дистанционно; определить однозначно мес- то и время их монтажа, а также протяженность заминированных участков до- рог можно только по факту. 6=
164 Гл. 8. ЗАЩИТА ТАНКА ОТ ПОРАЖЕНИЯ БОЕПРИПАСАМИ 4. Маневр техники, движущейся по дорогам, в случае подрыва 1-2 машин в колонне значительно затруднен и опасен. В результате проведенного анализа можно уверенно сказать, что многие страны практически решили проблему обеспечения в военных конфликтах в будущем возможности беспрепятственного передвижения танков противни- ков. Допуская возникновение военных конфликтов с участием отечественных Вооруженных сил, проблемы защиты, а также обеспечения мобильности и живучести БТТ остаются актуальными. 8.5. Средства и способы преодоления минно-взрывных заграждений Одним из наиболее важных направлений повышения мобильности войск является расширение возможностей преодоления подразделениями МВЗ. В настоящее время основным способом преодоления МВЗ продолжают считать передвижение по проходам в минных полях. Существуют следующие спосо- бы создания проходов: -механизированный, осуществляемый с использованием навесных редко- встроенных катковых, ножевых, бойковых и сетчатых тралов; при этом обеспе- чивается срабатывание мин с нетралоустойчивыми взрывателями или удаление их из зоны разминирования; этот способ практически может быть реализован только с помощью специальных машин разграждения и некоторых средств обеспечения движения войск; большинство боевых машин и подвижных единиц комплексов вооружения не смогут перевозить такое оборудование; ситуация аналогична и для транспортных средств, обеспечивающих функционирование элементов боевого построения войск; взрывоустойчивость сплошных тралящих устройств к современным минам невысокая, и поэтому замена такого оборудо- вания в боевых условиях может оказаться слишком сложной и трудоемкой; - взрывной, реализуемый с помощью удлиненных зарядов ВВ или взрыва объемно-детонирующих смесей; при этом происходит срабатывание мин с не- тралоустойчивыми взрывателями, что приводит к разрушению конструкций основных элементов мин или их выбрасывание за пределы прохода; из-за низ- кой эффективности траления современных ПТМ, сложности применения и вы- сокой стоимости их массовое использование в боевых действиях в будущем не перспективно; -неконтактный, осуществляемый электромагнитными тралами, воспроиз- водящими сигнатуру (основные показатели) магнитного поля боевой техники в зоне траления; он обеспечивает срабатывание магнитных нетралоустойчивых взрывателей мин на безопасном от тральщика расстоянии; при контакте с ми- ной, оснащенной тралоустойчивым МВ, использование последнего не только бесполезно, но и способствует ее срабатыванию в более уязвимой зоне днища тральщика; - ручной; этот способ остается самым универсальным и надежным, но по своей производительности он не отвечает требованиям при ведении совре- менного боя.
8.6. Способы нейтрализации неконтактных магнитных взрывателей 165 Анализ отечественных способов создания проходов и средств преодоле- ния МВЗ показал, что принципиальных отличий от способов, используемых в зарубежных странах в подходах к решению проблемы обеспечения мо- бильности БТТ, нет. В настоящее время возникла необходимость разработки принципиально новых методов обеспечения мобильности не только боевых формирований, но и тыловых частей в целях выравнивания тактических ско- ростей всех составных частей войск. Косвенным подтверждением неэффек- тивности средств электромагнитного траления противоднищевых ПТМ явля- ется изменение наименований разработок перспективных электромагнитных тралов в технической и патентной литературе США и ФРГ. С середины 1980-х годов эти устройства чаще называют так: - устройства нейтрализации магнитных взрывателей; - средства борьбы с минами; - системы противоминной защиты. Кроме того, в России и за рубежом ведутся работы, направленные на обеспечение индивидуальной защиты танков для преодоления современных и перспективных МВЗ. Задача неконтактного траления мин - это частный слу- чай нейтрализации боеприпасов с НВ при их контакте с нетралоустойчивыми взрывателями. Сегодня она не является прямой целью защиты. Сведения о принятии на вооружение развитых стран НМВ с многокомпонентными маг- нитными датчиками цели, а также об использовании мощных микропроцессо- ров в таких взрывателях косвенно свидетельствуют об успехах разработчиков в обеспечении тралоустойчивости ПТМ. В настоящее время более 80 % этих взрывателей ПТМ армий развитых стран имеют в своем составе магнитные датчики цели. Очевидно, что будущее за ними. Подводя итог сказанному, можно констатировать, что использование су- ществующих способов и средств борьбы с современными и перспективными ПТМ в дальнейшем не сможет обеспечить требуемой мобильности танков в боевых действиях. Некоторые средства и способы преодоления МВЗ находят- ся на стадии НИОКР, но и после их применения проблема вряд ли решится из-за принципиальной ориентации на создание проходов в минных полях. Использование таких средств целесообразно только при отсутствии жесткого лимита времени их эксплуатации и огневого воздействия противника. Выход из создавшейся ситуации заключается в обеспечении боевых машин электро- магнитной защитой, что практически исключит срабатывание современных и перспективных боеприпасов, оснащаемых магнитными взрывателями, при их нейтрализации. 8.6. Способы нейтрализации неконтактных магнитных взрывателей Под нейтрализацией НМВ понимают воздействие, в результате которого в штатной ситуации взаимного расположения боеприпаса с НМВ и цели бое- припас не может поразить эту цель. Для нетралоустойчивого НМВ нейтрали- зация означает его срабатывание на безопасном для объекта поражения рас- стоянии. Нейтрализация тралоустойчивого НМВ в зависимости от его схемы
166 Гл, 8. ЗАЩИТА ТАНКА ОТ ПОРАЖЕНИЯ БОЕПРИПАСАМИ и алгоритма работы может привести к срабатыванию устройств, блокирую- щих схему от воздействий и различающихся по составу признаков магнитно- го образа цели (например, электромагнитного излучения грозы или ядерного взрыва, приемопередающих устройств, постановщиков помех и др.), или к от- казу от срабатывания в связи с отсутствием информации. Уменьшение основных параметров внешнего магнитного статического поля объектов поражения Принципиальная возможность снижения основных параметров внешнего магнитного статического поля (ВМСП) боевых машин не менее чем на поря- док была подтверждена в ходе поисковых исследований, получены авторские свидетельства на способы и устройства стационарных и мобильных комплек- сов размагничивания. Этот путь предполагает уменьшение основных значений параметров магнитного поля танка ниже минимального уровня порогов сра- батывания НМВ, что приведет к уменьшению локальной зоны действия при- знаков, демаскирующих объект как цель, и соответственно к снижению веро- ятности его обнаружения и поражения. Реализация такого пути возможна на основе существующих способов раз- магничивания кораблей. Однако их использование применительно к танкам в значительной степени осложняется особенностями конструкций, распределе- нием ферромагнитных масс, а также принципами действия боеприпасов с НМВ. В связи с этим предполагается, что стоимость такой системы обеспече- ния защиты окажется более высокой, чем на объектах ВМФ. Изменение значений и состава показателей ВМСП танков и других боевых машин Значения и состав показателей танков и другой БТВТ определяют класс, тип и даже национальную принадлежность объектов поражения. Изменение значений и состава показателей позволит дезинформировать тралоустойчивые НМВ, электронно-логические схемы которых обеспечивают высокую избира- тельность признаков при анализе целей. Использование данного способа ней- трализации НМВ возможно путем пассивного или активного намагничивания ферромагнитных масс защищаемых объектов. Один из вариантов пассивного намагничивания заключается в упорядо- ченном сочетании (в отличие от произвольного, реализуемого в случае при- менения существующей технологии) векторов направлений в геомагнитном поле элементов корпуса объекта на стадии их изготовления. В результате это- го осуществляется формирование БТВТ со структурой, радикально отличаю- щейся от типовой, по которой вероятный противник уже накопил необходи- мую информацию и использует ее при разработке НМВ для боеприпасов. Отличительной особенностью активного намагничивания является то, что при его осуществлении степень остаточной намагниченности защищаемых объектов не изменяется. При этом происходит искажающее наложение маг- нитного поля, искусственно создаваемого электрическими обмотками или
Рис. 8.2. Система противоминной защиты Vemasid (а) и СПМЗ-1 (б): - зона искусственного магнитного поля; | | - зона собственннного магнитного поля
168 Гл 8. ЗАЩИТА ТАНКОВ ОТ ПОРАЖЕНИЯ БОЕПРИПАСАМИ С МВ контурами с током, на боевую машину. Структура результирующего магнит- ного поля формируется на основе ферромагнитных свойств элементов корпу- са защищаемых объектов. После отключения искажающих обмоток от источ- ников питания исходное ВМСП объектов восстанавливается. Создание искусственного магнитного поля перед объектом поражения, подобного по своим основным параметрам реальному ВМСП Реализация этого пути заключается в размещении на внешней поверх- ности защищаемого объекта плоского маловиткового контура специальной формы с постоянным или знакопеременным током. Вследствие этого перед защищаемым объектом образуется искусственное магнитное поле, действие которого приводит к срабатыванию нетралоустойчивых НМВ на безопасном расстоянии от защищаемого объекта. Примером использования такого пути являются системы американской противоминной защиты Vemasid (США) (рис. 8.2, а) и отечественной СПМЗ-1 (рис. 8.2, б). В состав СПМЗ-1 входят пульт управления, блок питания и две рабочие обмотки. Масса комплекта составляет не более 105 кг, его потреб- ляемая мощность - не более 0,8 кВт. Следует отметить, что при создании искусственного магнитного поля пе- ред объектом неизбежно происходит изменение значений и состава показате- лей собственного ВМСП. Справедливо и обратное - при изменении значений и состава показателей собственного ВМСП объекта путем активного намаг- ничивания, как правило, создается искусственное магнитное поле. Преобла- дание того или иного пути обеспечения защиты в основном зависит от разме- ров и места размещения контуров с током. Итак, ведущими зарубежными странами разработан комплекс мер по обеспечению контрмобильности танков вероятных противников. Эти меры базируются на концепции наземной минной войны. Реализована возможность практически неограниченного по масштабам, месту и времени применения ПТМ, обеспечивающих надежное поражение как ОБТ, так и их экипажей. Как упоминалось ранее, большинство этих ПТМ являются противоднищевыми. Их взрыватели в основном оснащены магнитными датчиками цели, а элек- тронно-логические схемы обеспечивают не только надежное обнаружение, прицеливание и срабатывание, но и устойчивость к помехам и современным способам неконтактного траления. Кроме того, разработаны магнитные дат- чики в составе взрывателей активных боеприпасов (например, для ПТУР). В связи с этим особенно важно обеспечить защиту объектов поражения от боеприпасов с НМВ. Применение такой защиты возможно с помощью элек- тромагнитных устройств, осуществляющих управление сигнатурами ВМСП объектов.
Глава 9 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ В отличие от динамических и активных методов защиты, основанных на поражении боеприпасов полем осколков, продуктами взрыва и метаемыми навстречу поражающему элементу пластинами, при использовании электро- магнитной защиты снижение бронепробиваемости достигается путем воздей- ствия на поражающий элемент (кумулятивную струю, снаряд, ударное ядро и др.), проникающий в комбинированную броню, сильных импульсных элек- тромагнитных полей и токов. Преимущества данного способа защиты связаны с его быстродействием, широкими возможностями управления электромаг- нитной энергией и эксплуатационной безопасностью. Различают три основных типа защиты, базирующихся на использовании сильных импульсных электромагнитных полей и токов: • электродинамическая защита (ЭлДЗ) - воздействие мощным электро- магнитным импульсом на средство поражения; • магнитодинамическая защита (МДЗ) - электромагнитное метание плас- тин на средство поражения (сочетание принципов активной и динамической защиты с применением импульсных электромагнитных полей для разгона броневых пластин); • электротермическая защита (ЭТЗ) - использование мощных импуль- сов токов для образования газообразного рабочего тела, с помощью которого осуществляется метание поражающих пластин (сочетание принципов дина- мической и электродинамической защиты с применением электроактивных материалов). По каждому из этих типов защиты с использованием мощных электромаг- нитных полей за рубежом ведутся НИОКР с привлечением широко извест- ных исследовательских институтов и лабораторий [38]: • ЭлДЗ - Абердинская исследовательская баллистическая лаборатория (Army Research Laboratory), США, - ведущий разработчик ЭлДЗ для перспек- тивного танка; Калифорнийская лаборатория (Maxwell Laboratories), исследо- вания начаты в 1980-х годах; • МДЗ - франко-германский институт Сент-Луи (Institute Saint-Loyis, ISL), занимающийся вопросами электромагнитного метания снарядов с середины 1980-х годов. О привлечении к разработке электромагнитных способов защиты зна- чительных научных сил также свидетельствует и анализ зарубежных пуб- ликаций. Таким образом, задача разработки электромагнитных способов защиты на сегодня является частью проблемы разработки полностью электрического
170 Гл. 9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ танка (AET, All electric tank) - танка пятого поколения. По мнению американ- ских военных специалистов «...создание перспективного танка АЕТ будет означать научно-технический прорыв в танкостроении». В настоящее время разрабатываемые типы электромагнитной защиты ус- тупают более простой и дешевой динамической защите. Основным ограни- чителем при использовании электромагнитных способов защиты являются объем и масса накопителя электрической энергии, определяемые требуемой энергоемкостью (до 20...30 МДж/м ) [38]. С созданием высокомолекуляр- ных конденсаторов и их промышленным освоением вопросы разработки всех типов электромагнитной защиты могут стать актуальными. По сообще- нию зарубежных источников ориентировочный срок появления такой защи- ты на танках - 2010-2015 гг. Приоритетными на сегодняшний день, по-видимому, являются два на- правления: МДЗ (электромагнитное метание пластин на средство поражения), сочетающая принципы активной и динамической защиты, и ЭлДЗ. Имею- щийся значительный задел в исследованиях по этим направлениям позволит в короткое время довести проблему до логического завершения в научном отношении и до соответствующего конструктивного воплощения - в прак- тическом. 9.1. Электродинамическая защита Физические эффекты, на которых основано построение ЭлДЗ, на сего- дняшний день являются одними из наиболее теоретически и эксперименталь- но изученных направлений повышения защищенности объектов БТВТ путем использования электрической энергии. Особенно показательно действие элект- рического тока на кумулятивную струю, обеспечивающее высокий уровень защиты броневых объектов при весьма небольшом увеличении массы брони. Идея использования сверхмощного импульса тока для разрушения удар- ников возникла на основе изучения процесса, известного в физике как элект- рический взрыв проводников (ЭВП). Он представляет собой резкое измене- ние состояния проводника под действием импульсного электрического тока большой плотности, характеризующееся снижением металлической сплошно- сти. В определенных условиях этот процесс сопровождается световым излу- чением и формированием ударных волн на границе раздела с окружающей средой. Наиболее распространенный метод осуществления ЭВП основан на воз- действии разряда мощной конденсаторной батареи или другого накопителя энергии (индуктивного накопителя энергии, взрывомагнитного генератора и др.) на проводник-нагрузку, которым в броневых защитных системах является поражающий элемент (кумулятивная струя, БПС, ударное ядро, пуля и др.). Кроме того, ЭВП представляет интерес как физический процесс, сопровож- дающийся сложными превращениями вещества. Действительно, при электри- ческом взрыве металл за чрезвычайно короткое время из твердого состояния превращается в плазму. Это позволяет исследовать его физические свойства
9.1. Электродинамическая защита 171 в таких условиях, которые трудно достижимы при других способах воздей- ствия импульса. Установлено, что с помощью электрического взрыва можно сравнительно легко и достаточно эффективно преобразовать накопленную в источнике пи- тания энергию в другие ее виды: энергию формирующихся при взрыве удар- ных волн; тепловую энергию; энергию излучения плазмы, образующейся при сильноточном разряде, и т. д. Однако развитию прикладных работ в значи- тельной степени препятствует то, что, несмотря на продолжительное изуче- ние ЭВП, до сих пор не удалось с необходимой полнотой описать его физиче- скую природу. Помимо этого не представлялось возможным развить теорию, которая позволила бы с единых позиций объяснить все основные эффекты, характерные для данного явления, взаимную связь, а также общий механизм их действия в целом. Такое отставание уровня физического понимания ЭВП от возможных масштабов применения главным образом обусловлено слож- ностью изучения ЭВП, как экспериментально, так и теоретически, из-за вза- имного влияния на характер его протекания многих факторов: - условий подведения энергии к ЭВП; - изменений физического состояния металла, в частности при нагреве и фазовых переходах, в зависимости от времени; - развития различных видов неустойчивостей (винтовой, изгибной, пере- тяжечной, термоупругой и др.); - взаимодействия с окружающей средой; - возникновения локальных дуг, периферийных разрядов и др. Эффективным методом исследования особенностей такого сложного про- цесса, как деформирование высокоскоростных высокоградиентных металли- ческих струй в условиях мощного кратковременного электродинамического воздействия, является метод физико-математического моделирования. По- следний применяется на основе механики и электродинамики сплошных сред при использовании численных конечно-разностных методов. Именно при рациональном сочетании вычислительных моделей и лабора- торных экспериментов были предприняты попытки достичь ясного понима- ния физических процессов, происходящих с кумулятивной струей под дейст- вием мощного импульса тока. Рассмотрим механизм воздействия различных факторов на деформируе- мую в полете кумулятивную струю. Установлено, что в естественных услови- ях эти струи, характеризуемые большим градиентом скорости движения от головной части к хвостовой, в полете вначале удлиняются, сохраняя сплош- ность, а затем распадаются на большое количество отдельных недеформируе- мых элементов. Причиной распада высокоградиентных кумулятивных струй является пластическая неустойчивость, обусловленная образованием и разви- тием на струе многочисленных сужений (шеек) [38]. Этой стадии предшест- вует так называемая инерционная стадия растяжения струи, во время которой элементы струи равномерно удлиняются, сохраняя форму, близкую к цилинд- рической. Эффективность пробивного действия кумулятивной струи опреде- ляется длиной образовавшихся после ее разрыва элементов. При электромаг-
172 Гл. 9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ нитных воздействиях на деформируемую струю распад ускоряется, происхо- дит изменение характера ее разрушения. Расчетная схема деформирования высокоградиентного пластического стержня при протекании по нему электрического тока показана на рис. 9.1. Рис. 9.1. Расчетная схема деформирования высокоградиентного пластического стержня при протекании по нему электрического тока Выражающее закон сохранения импульса уравнение осевого движения попе- речных сечений осесимметричного несжимаемого жесткопластического стер- жня переменного радиуса в рамках гипотезы плоских сечений и одномерной нестационарной задачи имеет вид -р R2^- = — [q rdr + p R—, (9.1) 2Ho dt dzJ z dz V J о где p0 - плотность материала кумулятивной струи; R - радиус стержня в фик- сированном сечении; vz - осевая скорость данного сечения; t - время; z, г - осевая и радиальная координаты; az - осевая компонента тензора напряжений; ре - приложенное к поверхности стержня давление, характеризующее внеш- нее воздействие на струю. Изменение радиуса поперечных сечений стержня в процессе его удлине- ния при условии несжимаемости материала описывается уравнением — = dt 2 dz (9.2)
9.1. Электродинамическая защита 173 Входящую в уравнение движения (9.1) осевую компоненту тензора на- пряжений = (г, z, I) можно определить из соотношения параметров не- сжимаемой жесткопластической среды с учетом радиального движения частиц материала стержня и действующего на его поверхности внешнего давления. Действие мощного импульса электрического тока на кумулятивную струю наиболее полно исследовано в работах [41-43]. В простейшем варианте уст- ройство ЭлДЗ представляет собой две металлические обкладки, разделенные слоем диэлектрика и соединенные с источником электрической энергии. При пробитии ее кумулятивной струей электрическая цепь замыкается и находя- щиеся в межэлектродном промежутке элементы струи подвергаются воздей- ствию протекающего по ним импульсного электрического тока. Проведенные эксперименты показали, что при достаточной интенсивности в результате воздействия тока на струю ее пробивная способность может существенно снизиться [43]. Влияние электродинамического воздействия различной ин- тенсивности I на глубину пробития кумулятивным зарядом диаметром 50 мм стальной и алюминиевой преград показано на рис. 9.2. Цифрами над кривыми обозначена глубина пробития преграды. В отсутствие электродинамического воздействия глубина пробития стальной преграды составляла 210 мм, а алю- миниевой - 365 мм. Рис. 9.2. Изменение пробивной способности кумулятивного заряда при пропускании по струе импульсов тока различной интенсивности при различной глубине пробития стальной (а) и алюминиевой (б) преград Наиболее вероятные причины уменьшения глубины пробития - развитие магнитогидродинамической (МГД) неустойчивости перетяжечного типа и объемное разрушение элементов материала струи. Обе эти причины обуслов- лены действующими на струю при протекании по ней тока пондеромоторны- ми нагрузками, эквивалентными приложенному к поверхности струи магнит- ному давлению М 1 У р =— -- м 2 I 2nR) (93)
174 Гл, 9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ где |10 = 4л • 10 7 Гн/м - магнитная постоянная; I - сила тока, протекающего по кумулятивной струе; R - радиус кумулятивной струи. Объемное разрушение кумулятивной струи проявляется в виде радиально- го рассеяния материала струи при ее выходе из межэлектродного промежутка. Это приводит к уменьшению средней плотности материала элементов струи и, следовательно, к снижению ее пробивной способности. Существенный на- грев и термическое разупрочнение или расплавление материала струи при одновременном сжимающем воздействии электромагнитных сил обусловли- вают объемное разрушение. Это происходит при выходе элемента из межэ- лектродного промежутка в результате прекращения сжимающего действия электромагнитных сил, последующей радиальной разгрузки, обеспечения на- пряженного состояния всестороннего растяжения и, как следствие, даль- нейшего диспергирования разупрочненного материала кумулятивной струи. В процессе совместного термического и механического действия тока на элементы кумулятивной струи в случае достаточной его интенсивности соз- даются условия для объемного разрушения струи при ее выходе из межэлек- тродного промежутка. Скорость радиального разлета поверхностного слоя струи можно определить по формуле, полученной на основе простого энерге- тического подхода: VR Е R z кум кум 2 16Л 1 р.Ё2 R2 г 0 z кум кум Аг-1 IV2 г 0 кум 8тг2Л7?2 кум \ (*-!)/* +1 -1 ц0/2 ‘ 0 кум 8л2Л7?2 кум х-1/Л + 1 ) 1/2 -В-1 где Ёгкум и /?кум- соответственно осевая скорость деформации и радиус эле- мента кумулятивной струи к моменту его выхода из области электродинами- ческого воздействия; /кум - сила тока, проходящего через элемент в этот же мо- мент времени; А и к - постоянные, характеризующие сжимаемость материала кумулятивной струи в баротропном степенном уравнении в форме Тэта [43]; р0 - плотность материала кумулятивной струи в невозмущенном состоянии. Приведенная формула получена в предположении, что потенциальная энергия Ес объемного сжатия материала кумулятивной струи магнитным дав- лением, которой обладает элемент струи к моменту выхода из межэлектрод- ного промежутка, расходуется на гашение кинетической энергии Ег радиально сходящегося к оси симметрии движения растягивающегося элемента и, напро- тив, на придание материалу струи радиально расходящейся от оси симметрии траектории движения с кинетической энергией Ег = Ес- Ег. Развитие МГД- неустойчивости при протекании тока по кумулятивной струе обусловлено (в соответствии с соотношением (9.3)) повышением магнитного давления в об- ластях возмущений на поверхности струи с меньшим радиусом поперечного
9.1. Электродинамическая защита 175 сечения. Первоначально это должно приводить к возникновению малых воз- мущений, что вызывает ускорение (по сравнению с естественной пласти- ческой неустойчивостью) распада струи на отдельные безградиентные эле- менты. В результате этого эффективная длина струи и глубина пробития уменьшаются. Анализ правой части уравнения (9.1) позволяет оценить силу тока, при ко- торой МГД-неустойчивость может существенно влиять на развитие естест- венной пластической неустойчивости кумулятивной струи. В реальных усло- виях воздействие тока на струю, как правило, осуществляется на достаточно поздних стадиях ее деформирования (окончание инерционной стадии и пере- ход к стадии образования шеек). К этому моменту времени осевые напряже- ния oz в струе практически совпадают с пределом текучести от ее материала. В начале электродинамического воздействия их значения снижаются на вели- чину магнитного давления: oz = от-рм. С учетом этого уравнение (9.1) в пред- положении малого возмущения поверхности и равномерного распределения осевой скорости деформации по длине элемента кумулятивной струи можно переписать следующим образом: 2 dt Т dz dz 2 (9.4) Первое слагаемое в правой части уравнения (9.4) определяет темп развития пластической неустойчивости, а второе - МГД-неустойчивости. С учетом вы- ражения (9.3) из условия равенства абсолютных значений этих слагаемых на- ходим, что влияние неустойчивости переменного тока должно заметно прояв- ляться при силе тока, превышающей ее критическое значение («> Нетрудно установить, что при критической силе тока обеспечивается ра- венство магнитного давления пределу текучести материала кумулятивной струи [41]. Электродинамическое воздействие может не только ускорить развитие ес- тественной пластической неустойчивости, приводя к более быстрому распаду кумулятивной струи на отдельные элементы, но и при достаточной интенсив- ности вызвать дискообразование. При этом в областях изначально малых су- жений на струе начинается интенсивное сжатие материала в осевом направ- лении с резким увеличением радиуса выпуклостей. В этом случае участок струи превращается в поток движущихся друг за другом тонких дисков диа- метром, заметно превышающим их толщину. Диаграмма Z-t функционирова- ния кумулятивного заряда при мощном воздействии тока на кумулятивную струю, построенная на основе расчетов, выполненных применительно к ус- ловиям экспериментов, приведена на рис. 9.3, зависимость пробивной спо- собности кумулятивных зарядов калибром 30, 50, 75, 100 и 125 мм от интен- сивности кумулятивной струи - на рис. 9.4. Как видно на рис. 9.5, на
176 Гл. 9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ Рис. 9.3. Диаграмма Z-t функционирования кумулятивного заряда при мощном воздействии тока на кумулятивную струю: 1—4 - частицы кумулятивной струи головных элементах кумулятивной струи, успевающих пройти межэлектрод- ный промежуток в начале токового разряда, действие малого тока практичес- ки не сказывается. Элементы же срединной и хвостовой частей струи, попа- дающие под максимум разрядной кривой тока, претерпевают значительные изменения своей формы. Характерно, что при данном относительно непро- должительном электродинамическом воздействии процесс дискообразования непосредственно в межэлектродном промежутке только начинается и в силу инерционности струи происходит уже после выхода элементов струи из об- ласти воздействия тока. Определенное в ходе численного моделирования движение кумулятивных струй под влиянием импульса тока, по крайней мере, качественно согласуется с экспериментальными результатами.
9.1. Электродинамическая защита 177 Рис. 9.4. Зависимость пробивной способности кумулятивных зарядов от интенсив- ности кумулятивной струи Рис. 9.5. Варианты конструктивного исполнения фрагментов ЭДЗ, схемы их действия по БПС (а) и КС (б)
178 Гл 9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ 9.2. Магнитодинамическая защита Принцип электромагнитного ускорения проводящих тел, который широко известен в варианте, наиболее близком к схеме магнитодинамической за- щиты, реализован со скоростями метания пластин до 500 м/с [43]. В указан- ной работе отмечается возможность электромагнитного ускорения металли- ческих мишеней диаметром до 500 мм и толщиной до 50 мм. Физические закономерности электромагнитного метода ускорения прово- дящих пластин могут быть рассмотрены с помощью схемы, представленной на рис. 9.6. Основу энергетической метательной установки составляет распо- Рис. 9.6. Схема энергетической метательной установки ложенная за броней конденсаторная батарея 7, которая связана с плоским спиральным индуктором 2 (D - наружный диаметр, d - внутренний диаметр). На одном из торцов индуктора с зазором 3 шириной hb относительно плоско- сти его витков размещена метаемая пластина 4 массой т и толщиной 50. При срабатывании коммутатора 5 (управляемого разрядника, игнитрона и др.) в электрической цепи индуктора начинает протекать переменный ток у. Он под- чиняется известным закономерностям переходных процессов, определяемых законами Кирхгофа, Ома и законом электромагнитной индукции Фарадея. При протекании тока по виткам индуктора в зазоре 3 - рабочей зоне индукто- ра - возникает переменное магнитное поле В преимущественно радиальной ориентации (касательное по отношению к пластине). Наиболее просто электромагнитное ускорение проводящей пластины мож- но объяснить следующим образом. Переменное магнитное поле в рабочей зоне индуктора индуцирует токи j в пластине, направленные в сторону, противо-
9.2. Магнитодинамическая защита 179 положную току в витках индуктора. Индуктор и пластина с противоположно направленными токами отталкиваются, что и обеспечивает разгон пластин. Более подробно этот процесс можно объяснить так. При возникновении на поверхности проводящей пластины магнитного поля касательной ориентации с индукцией В и напряженностью Н на обращенной в сторону индуктора поверхности пластины возникает тангенциальное электрическое поле напря- женностью Ё и круговые токи j в соответствии с законом полного тока. В квазистационарном приближении для проводящих сред этот закон описывает- ся дифференциальным уравнением j = т\.Н и законом Ома (j = <зЁ , где а - удельная электропроводность материала пластины). Возникновение неодно- родного электрического поля в поверхностных слоях пластины способствует прониканию магнитного поля в ее последующие слои согласно закону элек- тромагнитной индукции Фарадея Эв/Э/ = -го1Е. Одновременное действие токов и магнитного поля в пластине приводит к возникновению распределен- ных электромагнитных сил F = jxB, по существу являющихся силами Ам- пера, которые действуют на каждый элементарный объем пластины. Равно- действующая этих распределенных сил и обеспечивает ускорение пластины в соответствии со вторым законом Ньютона т— = [FdV, dt J V где И - элементарный объем пластины; v - текущая скорость движения плас- тины. При определении равнодействующей силы удобно пользоваться магнит- ным давлением |10Я2/2, где |10 - магнитная постоянная. Разность сил, возни- кающих от магнитных давлений на обращенной к индуктору и противопо- ложной поверхностях, равна ускоряющей силе т— = (FdF = f^-ds- f^-ds, dt J J 2 J 2 v sY s2 где индекс «1» относится к обращенной к индуктору поверхности, а индекс «2» - к противоположной поверхности; S - площадь поверхности. Проникание магнитного и электрического полей, а также токов в глубь пластины происходит постепенно. Оно описывается уравнением диффузии магнитного поля, являющимся следствием законов полного тока, Ома и Фа- радея. Для однородного случая уравнение имеет вид дН _ д2Н dt |X0od2z ’ где z - перемещение в направлении оси индуктора и пластины.
180 Гл, 9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ Скорость диффузии определяется проводимостью пластины. Предельные случаи: о = 0 (диэлектрик в магнитное поле проникает мгновенно в идеально проводящую среду); о = ©о (не проникает вообще). При периодическом законе изменения магнитного поля в зазоре и на поверхности пластины проникаю- щую способность магнитного и электрического полей за время, равное поло- вине периода, оценивают толщиной скин-слоя А = ^2/|10ао)р, где (Ор - ра- бочая круговая частота. В зависимости от толщины пластины 5о и рабочей круговой частоты (Ор магнитное поле может проходить через пластину (А > 5о) или быть локализованным в ее объеме (А<5о). Это будет сказываться на пе- репаде магнитных давлений, действующих по поверхностям пластины, на ве- личине ускоряющей силы и в конечном итоге на скорости метания пластины. В предельном случае очень медленного изменения магнитного поля в рабочей зоне индуктора поле будет проходить через пластину при отсутствии перепа- да магнитных давлений и ее ускорения. Электромагнитный метод метания пластины основан на описанных выше физических процессах; указанные особенности должны быть учтены при вы- боре оптимальных параметров энергетических установок, индукторов и уско- ряемых пластин. Рассмотрим двумерную модель метания идеально проводящей пластины импульсным магнитным полем плоского индуктора с круговыми витками. Допустим, что проводимость материалов пластины и витков индуктора явля- ется идеальной. Расчетные схемы определения параметров ускорительной системы представлены на рис. 9.7-9.9. Рис. 9.7. Расчетная схема метания пластины плоским индуктором Уравнение для определения текущего значения напряжения на конден- саторной батарее разрядной цепи, изображенной на рис. 9.10, можно запи- сать в виде d(L J) dJ +(R +R}J=U dt dt где £и - индуктивность индуктора; R„ - сопротивление индуктора; Rc - со- противление конденсатора; J- сила тока.
9.2. Магнитодинамическая защита 181 Рис. 9.8. Расчетная схема для определения пространственного распределения тока (а) и индукции магнитного поля (б): г - текущее значение радиуса пластины; I, - значение тока на расстоянии rz; Вг, В- - осевая и радиальная компоненты вектора индукции; R, - радиальная координата, соответствующая значению тока Д Изменение значения U с течением времени выражается соотношением dU _ J dt ~ С' где С - емкость конденсаторной батареи. Учитывая, что индуктивность системы индуктор - пластина является од- нозначной функцией текущего значения зазо- ра х между ними, представим производную d{LuJ)/dt в виде d(L J) dJ dL dt и dt dx где текущее значение скорости пластины v определяется соотношением v = dx/dt. Тогда окончательно уравнение электриче- ской цепи можно записать так: Lti(x)^- + ^vJ + Lc^- + (Rii+Rc)J = U. и dt dx с dt ис Уравнение движения пластины имеет вид Рис. 9.9. Схема учета наличия проводящей преграды за индук- тором для определения импуль- са тока dv г? т— = F dt где т - масса пластины; FM - сила, действую- щая на пластину со стороны магнитного поля.
182 Гл. 9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ Рис. 9.10. Эквивалентная электрическая схема раз- рядной цепи Таким образом, получаем замкнутую систему уравнений, описывающих увеличение скорости пластины с учетом электромагнитных процессов, про- текающих в разрядной цепи. Начальные условия (при t = 0) для данной системы уравнений: U = Uq - начальное напряжение на емкостном накопителе; x = hb - начальный зазор между пластиной и ин- дуктором (см. рис. 9.7); J=0. Уравнение энергетического баланса в рассма- триваемом случае имеет вид (рис. 9.11, в) W=Wr + Wr + Wt + Q + W , где Ио = Си\/2 - начальная энергия конденсаторной батареи; Wc = CU2/2 - текущее значение энергии конденсаторной батареи; WLn=L^J2/2 - текущее значение энергии магнитно- го поля в системе индуктор - пластина; WLc=LcJ2/2. - текущее значение t энергии магнитного поля в подводящей цепи; Q= j(/?c+/?и) - текущее о значение потери энергии, затрачиваемой на нагрев подводящих проводов и индуктора; WK = mv2/2 - текущее значение кинетической энергии пластины. КПД процесса ускорения определяется следующим соотношением: Система уравнений была численно проинтегрирована методом Эйлера. Расчеты параметров метания пластин магнитным полем были проведены с учетом экспериментальных результатов, полученных на установке, разрабо- танной в НИИСтали (емкость конденсаторной батареи С = 1800 мкФ, началь- ное напряжение на батарее Uq = 5 кВ, энергия Wq = 22,5 кДж). Рассчитывались два индуктора со следующими параметрами: малый индуктор - наружный диаметр D= 166 мм, внутренний диаметр <7 = 90 мм, 11 витков; средний ин- дуктор - D = 208 мм, d = 68 мм, 20 витков. При этом основным считался сред- ний индуктор, для которого и выполнялось большинство расчетов. Масса ме- таемой пластины во всех расчетах была принята равной 0,52 кг. Применительно к среднему индуктору на рис. 9.11 показана динамика ус- корения пластины и процессов, протекающих в разрядной цепи, при ширине начального зазора между индуктором и пластиной hb = 5 мм и индуктивности подводящей цепи Lc= 1 мкГн. Как видно на рис. 9.11,6/, изменение общей индуктивности разрядной цепи в результате движения пластины приводит к существенному изменению импульса тока. При этом расстояние хр, пройден- ное пластиной от индуктора к моменту достижения ею максимальной скоро- сти 190 м/с, является относительно небольшим - несколько десятков милли- метров (рис. 9.11, б). Значительная доля начальной энергии конденсаторной
9.2. Магнитодинамическая защита 183 батареи к моменту прекращения ускорения продолжает циркулировать в раз- рядной цепи между батареей и индуктором; КПД процесса ускорения (см. рис. 9.11, в) находится в пределах 40 %. Магнитная энергия в подводящей це- пи WLc из-за существенного превышения индуктивности системы индуктор - пластина над индуктивностью Lc при этом является исчезающе малой. Влияние индуктивности подводящей цепи на скорость метания пласти- ны для малого и среднего индукторов показано на рис. 9.12. Начальная б Рис. 9.11. Изменение тока (а), скорости (б) и энергетического баланса (в) для пластины и процессов, протекающих в разрядной цепи Рис. 9.12. Влияние индуктивности подводящей цепи на скорость метания пластины для малого (а) и среднего (б) индукторов
184 Гл. 9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ Рис. 9.13. Зависимость индук- тивности системы индуктор - пластина от ширины зазора ширина зазора hb = 5 мм. В обоих случаях с возрастанием Lc даже до чрезвычайно больших значений (10 мкГн) уменьшение скорости ме- тания пластины (особенно для среднего индук- тора) незначительно, что, очевидно, по-преж- нему связано с преобладанием индуктивности системы индуктор - пластина. Зависимость ин- дуктивности этой системы для среднего ин- дуктора от текущей ширины зазора между ин- дуктором и пластиной показана на рис. 9.13. Как следует из приведенных данных, с удале- нием пластины значение £и существенно уве- личивается (примерно от 12 до 45 мкГн). Результаты исследований влияния индуктивности проводящей цепи на ско- рость метания пластины для малого и среднего индукторов представлены на рис. 9.14. Как следует из графиков, по мере увеличения ширины зазора ско- рость, приобретенная пластиной, уменьшается практически линейно. а б Рис. 9.14. Зависимость скорости метания пластины от индуктивности подводящей цепи для малого (а) и среднего (б) индукторов Рис. 9.15. Зависимость скорости метания пластины от соотношения диаметров пластины и индуктора
9.3. Электротермическая защита 185 Зависимость скорости метания пластины от соотношения ее диаметра и внешнего диа- метра среднего индуктора при определен- ной массе пластины приведена на рис. 9.15. Как следует из полученных данных, исполь- зование пластин с меньшим, чем у индукто- ра, диаметром приводит к существенному уменьшению скорости метания. Напротив, при увеличении диаметра пластины больше диаметра индуктора скорость возрастает, однако весьма незначительно (менее 5 %). Влияние расстояния между пластиной и расположенной за средним индуктором про- водящей преградой на ускорение пластины показано на рис. 9.16. Как следует из прове- денных расчетов, расположение индуктора над проводящей поверхностью приводит к уменьшению скорости, приобретаемой плас- тиной, что может быть существенным при достаточно малой ширине зазора йпр между индуктором и преградой (около 10 мм). Оче- Рис. 9.16. Зависимость скорости метания пластины от расстояния до проводящей поверхности Рис. 9.17. Зависимость скорости метания пластины от емкости конденсаторной батареи видно, что это возможно и при изготовлении индуктора с корпусом из хорошо проводящего материала. На основании выполненных расчетов установлено, что при фиксирован- ном значении энергии емкостного конденсатора существует оптимальное со- отношение между его емкостью и начальным напряжением, характеризую- щееся максимумом скорости метания пластины (рис. 9.17). 9.3. Электротермическая защита Электротермическая защита на сегодняшний день является наименее изу- ченным типом защиты несмотря на то, что ведущие мировые исследователь- ские центры занимаются данным вопросом более 50 лет. Изучение чувствительности к электрическому импульсу имеет важное зна- чение при использовании ВВ, электродетонаторов, взрывчатых и горючих сме- сей, порохов, активных наполнителей систем защиты, сильных окислителей, гетерогенных химически активных материалов, применяемых в электрических средствах инициирования, боеприпасах, включая боеприпасы активной, дина- мической и электродинамической защиты, схемах защиты, имеющих в своем составе гетерогенные химически активные материалы и сильные окислители, а также для обеспечения безопасности их производства, транспортировки, хра- нения и эксплуатации. Чувствительность к электрическому разряду является неотъемлемой частью ТЗ на разработку взрывчатых систем. Электрический разряд статического электричества возникает при накоп- лении на обрабатываемом веществе, деталях оборудования, одежде и теле че-
186 Гл, 9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ловека заряда, превышающего электрическую прочность окружающей среды. Если такой разряд происходит в среде взрыво- и пожароопасных или химиче- ски активных веществ, он может инициировать их взрыв, возгорание или ус- корение химической реакции. Для определения чувствительности различных веществ к электрическим разрядам обычно используют установки и схемы с соответствующими конденсаторами, так как создавать установки с электриче- скими разрядами, снимаемыми непосредственно с наэлектризованных тел, технически сложно. В момент пробоя разрядного промежутка образуется тонкий токопрово- дящий канал, в котором постепенно выделяется энергия, накопленная в кон- денсаторе. Сила тока в канале достигает 10 А. Если сечение канала мало, то плотность тока высокая (104... 105 А/см2) и воздух в течение юЛ.ДО"6 с нагре- вается до температуры, примерно равной 10000 °C. При этом в токопроводя- щем канале развивается большое давление. В ходе последующего быстрого расширения канала образуется ударная волна. Следовательно, в результате электрического искрового разряда происходит процесс, подобный взрыву, а энергия, выделившаяся в разрядном промежутке, расходуется на нагрев газа (или другого вещества), образование ударной волны, излучение, диссоциацию и ионизацию воздуха. Влияние каждого из этих процессов на инициирование взрывчатого превращения, воспламенения или ускорения химической реак- ции различно. По мнению большинства авторов, наиболее существенное зна- чение имеет нагрев. Некоторые исследователи первостепенным считают об- разование ударной волны или совместное действие нагрева и ударной волны. В настоящее время строго стандартизированных способов для определе- ния чувствительности взрывчатых и защитных систем с активными наполни- телями к электрическому импульсу нет. Среди известных способов наиболее часто используют построение кривых чувствительности, т. е. зависимостей количества взрывов от энергии искрового разряда при постоянном расстоянии между электродами (обкладками броневой защиты). Обычно проводят не ме- нее 10 опытов, в которых чувствительность к разряду оценивают минималь- ной энергией, выделившейся в разрядном промежутке во время пробоя, или энергией конденсатора, в результате действия которой происходит хотя бы один взрыв, возгорание или начинается химическая реакция испытуемого об- разца. На энергию, необходимую для возбуждения процесса, влияют емкость накопительного конденсатора и индуктивность разрядной цепи. От соотно- шения этих параметров, схемы защиты и сопротивления зависит распределе- ние энергии, выделившейся в разрядном промежутке между нагревом, обра- зованием ударной волны, диссоциацией и ионизацией газов. Кроме того, на величину потока энергии влияют разрядный промежуток между электродами (обкладками броневой защиты), их материал и форма. Зная емкость С (мкФ) и напряжение U (кВ) конденсатора, минимальную энергию возбуждения детонации ВВ рассчитывают по формуле Е = CU2/2. Однако при этом следует иметь в виду, что метод определения энергии по этой формуле является приближенным, при его использовании не учитывают-
93. Электротермическая защита 187 ся потери энергии на соединительных проводах, коммутирующем элементе и т. д. По оценкам различных авторов, энергия, выделившаяся в разрядном про- межутке, составляет 3...12 % запасенной энергии конденсатора. Иногда она достигает 50...70 %, что, по-видимому, зависит от скорости подвода энергии. Поэтому корректнее энергию Е определять по формуле £’=]’/(/) dt, о где I - ток; т - время подвода энергии; t - время разряда. В данном случае чувствительность к электрическому импульсу оценива- ется не энергией (Дж), а мощностью (Дж/с). Использование этой формулы позволяет повысить достоверность результатов оценки, так как такой подход наиболее полно отражает суть протекающего процесса, сужает пределы чув- ствительности и увеличивает число исследуемых систем. Анализ отечественных разработок электротермической защиты показал возможность резкого снижения бронепробивной способности ПТС при ог- раничении подаваемой энергии уже на 10 кДж, что в случае применения вы- сокомолекулярных конденсаторов дает основание ожидать внедрения элек- тротермической защиты на броневых объектах в ближайшие 5-10 лет.
Глава 10 ЗАЩИТА ОТ ОРУЖИЯ МАССОВОГО ПОРАЖЕНИЯ Оружие массового поражения (ОМП) включает в себя ядерное, химиче- ское и биологическое оружие. Свойство ОБТ противостоять действию пора- жающих факторов ОМП и обеспечивать защиту экипажей от них называют защищенностью танков от ОМП. Важнейшим видом ОМП является ядерное. К его поражающим факторам относятся воздушная ударная волна, световое излучение, проникающая ра- диация (ПР) .и электромагнитный импульс (ЭМИ). В результате применения ядерного оружия происходит радиоактивное заражение местности, а также различные сопутствующие процессы (пожары, завалы, затопления и т. п.), ко- торые могут оказать существенное влияние на ведение боевых действий и уровень потерь войск. Широкий диапазон воздействия поражающих факторов ядерного взрыва на броневой объект и его экипаж обусловливает необходимость обеспечения того, что в любом случае, когда может выжить экипаж, должна сохранить боеспособность и машина. При таком подходе живучесть системы определя- ется степенью уязвимости человека. В состав системы противорадиационной (противоатомной) защиты входят: - броневой корпус и башня, содержащие противорадиационные материа- лы, с постоянными уплотнительными устройствами; - механизмы автоматической герметизации и подачи очищенного воздуха в обитаемые отделения танка; - приборы радиационной и химической разведки; - аппаратура управления, контроля и сигнализации. Необходимый уровень стойкости танка к действию воздушной ударной волны достигается путем обеспечения прочности, жесткости и герметичности конструкций корпуса и башни, надежного крепления приборов и агрегатов, соблюдения специально оговоренных условий размещения экипажа. По стой- кости от действия ударной волны основные танки существенно превосходят все другие образцы вооружения и военной техники (ВВТ). Световое излучение ядерного взрыва может вызвать тепловые поврежде- ния приборов, возгорание некоторых материалов, временное или постоянное ослепление членов экипажа. Применительно к танкам последнее признается наиболее опасным, поскольку в определенных условиях радиусы зон пораже- ния от светового излучения могут быть значительно большими, чем от удар- ной волны и проникающей радиации. В качестве защитных мер используют электромеханические затворы на приборах наблюдения, фотохромную оптику
10.1. Общие вопросы противорадиационной защиты БТВТ 189 (под действием света изменяющую оптическую плотность), осуществляют постепенный переход от прямого наблюдения за полем боя к косвенному с помощью электронно-оптических, теле- и тепловизионных приборов с пере- дачей изображения на дисплеи экипажа. Однако качество получаемого изо- бражения, в частности его двумерность, в настоящее время не вполне отвеча- ет предъявляемым требованиям. Проникающая радиация ядерного взрыва может оказать неблагоприятное воздействие не только на экипаж танка, но и на радиоэлектронное оборудова- ние. Особую актуальность проблема защиты танков от проникающей радиа- ции приобрела после разработки нейтронных боеприпасов с повышенным выходом начальной радиации. Основным направлением усиления противора- диационной защиты является применение материалов с низким коэффициен- том пропускания ионизирующих излучений, в частности водородосодержа- щих полимеров с добавками бора или лития. Их можно использовать в виде наружных или внутренних покрытий (надбоя и подбоя) либо размещать меж- ду броневыми листами. На практике осуществлению мер по усилению проти- ворадиационной защиты препятствуют массогабаритные и компоновочные ограничения. Кроме того, уровень защиты снижается из-за наличия в конст- рукциях корпусов и башен многочисленных ослабленных зон (люки, прибо- ры наблюдения и др.). На работоспособность радиоэлектронной аппаратуры существенное влия- ние может оказывать электромагнитный импульс, возникающий при ядерном взрыве. Через антенны и проводники в радиоэлектронной аппаратуре наво- дятся токи, по значению существенно превышающие допустимые, которые могут вызвать в ней обратимые и необратимые процессы. К основным мерам защиты от ЭМИ относится применение устойчивых к электромагнитной ин- терференции схем, стойких к ЭМИ радиоэлектронных элементов, а также эк- ранирование отдельных устройств или целых электронных систем. Для защиты экипажей от радиоактивной пыли и отравляющих веществ практически на всех современных и перспективных танках обитаемые отделе- ния герметизируют с подачей в них (иногда непосредственно в зоны дыхания экипажа) очищенного воздуха. С этой целью на танках используют посто- янные и временные (закрывающиеся) уплотнения и фильтровентиляционные установки (ФВУ). Особое значение для снижения потерь от поражающих факторов ОМП имеет осуществление комплекса специальных мер, направленных на умень- шение вероятности применения противником этого оружия по подразделени- ям и частям. К ним относятся оперативная и тактическая маскировка, скрыт- ность сосредоточения, действия в рассредоточенных порядках, сопротивление системам разведки и т. п. В связи с тем, что большинство вопросов защищенности танков от ОМП рассмотрены в сравнительно недавно вышедшей литературе [1], остановим- ся более подробно только на проблеме противорадиационной защиты, так как данный вопрос применительно к комплексной защите броневых объектов продолжает сохранять актуальность и новизну.
190 Гл. 10. ЗАЩИТА ОТ ОРУЖИЯ МАССОВОГО ПОРАЖЕНИЯ 10.1. Общие вопросы противорадиационной защиты БТВТ В настоящее время радиационные поражения экипажей объектов БТВТ могут быть вызваны действием взрывов ядерных боеприпасов, доставляемых ракетами, снарядами гаубиц калибрами 155 и 203 мм или самолетами в виде авиабомб. Кроме того, такие поражения могут быть обусловлены гамма- излучением радиоактивно-зараженной местности, возникающим вследствие взрыва ядерного боеприпаса или в результате разрушения крупных ядерных энергетических установок либо хранилищ с высокоактивными отходами. В отличие от обычных средств поражения, характеризующихся фиксиро- ванным направлением воздействия, при взрыве ядерных боеприпасов созда- ется объемное поле проникающей радиации со сложными энергоугловыми параметрами и различными соотношениями флюэнсов и доз нейтронного и гамма-излучения на открытой местности. Для оценки поражающего действия ионизирующего излучения используют дозовые характеристики поля излуче- ния. Под поглощенной дозой излучения понимают отношение средней энер- гии, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объе- ме, к массе вещества в этом объеме. Единицей поглощенной дозы излучения в системе СИ является один Грэй (Гр), соответствующий поглощению 1 Дж энергии любого вида ионизирующего излучения 1 кг облученного вещества. Для оценки технических характеристик БТВТ используют эквивалентную до- зу излучения, равную произведению поглощенной дозы излучения и коэффи- циента качества, который представляет собой регламентированные значения биологической эффективности данного вида излучения [46]. Единицей эквива- лентной дозы излучения (далее по тексту - дозы) в системе СИ является один Зиверт (Зв). Процессы формирования полей излучения, нейтронного излучения и гамма- квантов ядерного взрыва достаточно полно описаны в литературе [47]. В рас- сматриваемом аспекте интерес представляет отношение дозы нейтронного излучения к дозе гамма-излучения на открытой местности в зоне располо- жения броневого объекта. В полной дозе нейтронного излучения доля быстрых нейтронов, опреде- ляющих в основном поражение экипажа, составляет 25...40 %. Доля тепловых нейтронов, вызывающих наведенное гамма-излучение в материалах бронево- го объекта, - около 25 %, остальное приходится на нейтроны промежуточ- ных энергий. Гамма-излучение подразделяют на первичное и вторичное. Гамма- излучение, образующееся при взаимодействии нейтронов с ядрами элементов воздуха, грунта, предметов местности и материалов ядерного боеприпаса, в совокупности с мгновенным и осколочным гамма-излучением называется первичным гамма-излучением. Гамма-излучение, возникающее при взаимо- действии нейтронов с материалами броневого объекта, называется вторичным гамма-излучением. Такая терминология принята при проектировании проти-
10.1. Общие вопросы противорадиационной защиты БТВТ 191 ворадиационной защиты объектов БТВТ, но она несколько отличается от принятой в классической физике. Соотношение доз нейтронного излучения и первичного гамма-излуче- ния на открытой местности принимают равным двум для атомного боепри- паса и трем - для нейтронного. Энергоугловые параметры излучения на открытой поверхности в месте расположения броневого объекта регламенти- рованы ГОСТ В 26457-85, что дает возможность получать воспроизводимые результаты при расчетах ПРЗ танков. Уровень противорадиационной защиты экипажей БТВТ характеризуется кратностью ослабления суммарной дозы проникающей радиации, которая представляет собой отношение полной дозы (дозы гамма-излучения и нейт- ронов) в точке на открытой местности к дозе в той же точке при условии на- хождения ее в броневом объекте. Кратность ослабления суммарной дозы из- лучения на рабочих местах экипажа при прочих равных условиях зависит от расположения точки внутри объекта, что затрудняет задание требований по противорадиационной защите, предъявляемых к объекту в целом. В разные годы для оценки противорадиационной защиты применяли различные функ- ционалы, что позволяло оценивать конструктивную защищенность экипажа всего броневого объекта по одной величине. Первоначально использовали следующий функционал: ^ = min{/CAm, 2А?Бт}, где TCAw, КЪт - кратность ослабления суммарной дозы на уровне головы (точка А) и живота (точка Б) ти-го члена экипажа, которая справедлива для доз излучения, не приводящих к быстрому выводу экипажа из строя. Принятие на вооружение тактических ядерных боеприпасов, предназна- ченных для срыва атаки и быстрого вывода из строя экипажа после ядерного удара, обусловило необходимость адекватного отображения боеспособности в зависимости от уровня защиты. Такому условию соответствует функционал /С = тт{7Хд7^Г)- (ЮЛ) В настоящее время этот функционал используется в качестве критерия оценки защитных свойств ОБТ в случае проникающей радиации. При проектировании противорадиационной защиты необходимо иметь в виду следующие особенности: - любые материалы конструкции ОБТ обладают противорадиационными свойствами; - все элементы конструкции ОБТ оказывают влияние на снижение уровня защиты одновременно; - противорадиационные характеристики ОБТ определяются не только со- ставом материала, толщиной и пространственной ориентацией элементов кон- струкции, но и взаимным влиянием элементов и общей компоновкой танка; -продолжительность вероятного действия ядерного оружия ограничена и ее можно прогнозировать.
192 Гл. 10. ЗАЩИТА ОТ ОРУЖИЯ МАССОВОГО ПОРАЖЕНИЯ 10.2. Расчет противорадиационной защиты БТВТ Применяемые методы расчета защиты танков основаны на принципе су- перпозиции с концепцией дозового альбедо, в соответствии с которым доза в расчетной биоточке рассматривается как совокупность доз излучений, прохо- дящих через отдельные элементы конструкции. Увеличение дозы в расчетных точках внутри объекта в результате многократного отражения излучения учи- тывают коэффициентами альбедо. Расчет ПРЗ проводят на ЭВМ по разработанной в НИИСтали программе ПРИЗ-2ПЛ(0), он состоит из четырех этапов: - составление расчетной схемы; - нахождение геометрических параметров; - определение технических защитных характеристик элементов и уровня защиты объекта в целом; - оптимизация защиты. На первом этапе на основе чертежно-технической документации состав- ляют расчетную схему объекта. Корпус и башню моделируют в виде замкну- той совокупности плоских треугольных и четырехугольных элементов, со- единенных друг с другом. При этом каждый элемент представляют плоской и однородной по составу призмой, состоящей из одного или нескольких слоев материалов. Толщину и состав материалов задают в исходных данных к про- грамме. Внутренние основания призм образуют многогранную фигуру - обо- лочку. Внутреннее и внешнее оборудование моделируют в виде параллелепи- педов с заданными размерами и составом материалов. Степень детализации поэлементного представления конструкции зависит от целей и задач расчета. Например, при определении дифференциальных ха- рактеристик полей ПР внутри объектов (угловые распределения дозы нейт- ронного и гамма-излучения, необходимые при выборе того или иного реше- ния ПРЗ) требуется максимальная детализация особенностей конструкции для защиты объекта. Если интерес представляют интегральные характеристики ПРЗ, то расчетная схема может быть упрощена. Составленная схема перево- дится в память ЭВМ вручную или с помощью автоматизированного устрой- ства (сколок) для снятия координат. При этом производится автоматическая проверка правильности задания геометрических параметров. На втором этапе определяют параметры, характеризующие взаимное рас- положение расчетных точек и элементов защиты (т. е. элементов внутреннего и внешнего оборудования и оболочки), их ориентацию в пространстве и те- лесные углы наборов перекрывающихся элементов в системе координат, свя- занной с объектом. На третьем этапе рассчитывают технические защитные характеристики броневого объекта для у-й точки, т. е. коэффициенты ослабления дозы ней- тронов ()> первичного гамма-излучения (%^) и коэффициент образования вторичного гамма-излучения а{ по выражениям
10.2. Расчет противорадиационной защиты БТВТ 193 гр Dj Dj X'.=-b aj=-^, (10.2) n Uy\ n где DJn, , DJ12 - соответственно доза нейтронов, дозы первичного и вто- ричного гамма-излучений, накопленных при защите в процессах захвата и неупругого взаимодействия нейтронов с веществом в у-й расчетной точке; D„, Dp - дозы нейтронов и первичного гамма-излучения на открытой мест- ности в зоне расположения объекта (считается, что в отсутствие объекта дозы нейтронов и гамма-излучения в пределах геометрических размеров объекта постоянны). Для определения защитных характеристик рассчитывают: - дозы нейтронов и первичного гамма-излучения в у-й расчетной точке =2;(г>п>У1(й,.)до)Пх^, (10.3) i 1=\ где Qz - единичный вектор, направленный из точки элемента оболочки в у-ю расчетную точку; Z>„,yi(Qz)AQ - дозы нейтронов и первичного гамма-излуче- ния, поступающих в расчетную точку из элемента оболочки в направлении Qz в пределах элемента телесного угла AQ; х«,у - коэффициенты ослабления доз нейтронов и гамма-излучения элементом внутреннего оборудования с поряд- ковым номером / в наборе элементов (считая от элемента оболочки), пере- крывающих излучение в направлении Qz; 7VZ - число элементов внутреннего оборудования, перекрывающих излучение в направлении Qz; - дозы вторичного гамма-излучения ву-й расчетной точке i где выражение под знаком суммы определяется по рекуррентным соотно- шениям D(/-l) = DU-2) y(Z-1) о AQ Здесь Dy2 = ~ доза вторичного гамма-излучения на элементе, посту- пающего в расчетную точку из оболочки в направлении Qz в пределах эле- мента телесного угла AQ (угловое распределение принимают изотропным); a i - доза вторичного гамма-излучения, накопленного в элементе оболочки (табличные данные); %у} - коэффициент ослабления дозы гамма-излучения 7 — 2417
194 Гл. 10. ЗАЩИТА ОТ ОРУЖИЯ МАССОВОГО ПОРАЖЕНИЯ I -м элементом внутреннего оборудования в наборе перекрытий в направле- нии Q,; я(/) - коэффициент образования дозы вторичного гамма-излучения в /-м элементе внутреннего оборудования (табличные данные); D<O)(QZ) = = Z)„(Qz) AQ - доза нейтронов, поступающих в расчетную точку из оболочки в направлении Qz в пределах элемента телесного угла AQ (рассчитывают с использованием данных внешнего поля проникающей радиации ядерного взрыва и табличных данных). Из расчетной точки во всех направлениях изотропно испускаются лучи, каждому из которых приписывают элемент телесного угла AQ = An/N, где N - полное число лучей, выходящих из расчетной точки. Далее вычисляют, какая часть оболочки и какие части внутреннего оборудования пересекаются каж- дым лучом. Эти пересечения образуют набор перекрытий. Если луч пере- секает части внешнего оборудования, их толщины суммируют с толщиной соответствующей части оболочки. В случае, если луч пересекает части внут- реннего оборудования, их ослабляющее действие по дозе нейтронов и пер- вичного гамма-излучения учитывают с помощью коэффициентов ослабления согласно выражению (10.3). Генерацию и уменьшение дозы вторичного гам- ма-излучения при его проникании через элементы внутреннего оборудования рассчитывают с использованием коэффициентов образования дозы вторично- го гамма-излучения и коэффициентов ослабления гамма-излучения в соответ- ствии с рекуррентными соотношениями (10.4). Значения доз материалов элементов оболочки и внутреннего оборудова- ния, принятые в выражениях (10.3) и (10.4), получены расчетным путем по разработанной в НИИСтали программе РОЗ-ПРИЗ для решения уравнения переноса гамма-нейтронного излучения в плоской многослойной геометрии методом дискретных ординат. Теория переноса ионизирующего излучения и методы решения уравнения переноса в одномерной геометрии подробно из- ложены в работах [49-51]. Исходными параметрами при расчете являются данные, оцененные по сечениям взаимодействия нейтронов и гамма-квантов с материалами защиты, и энергоугловое распределение потока нейтронов и гамма-излучения в месте расположения танка. К выходным данным относятся энергоугловая плотность потока нейтронов и гамма-излучения за элементом защиты, а также различные функционалы - угловое распределение дозы, доза за барьером, коэффициенты ослабления дозы нейтронов и гамма-излучения, коэффициенты образования дозы вторичного гамма-излучения. Результаты расчетов по программе РОЗ-ПРИЗ оформлены в виде таблиц защитных характеристик, они структурированы по составу материалов и тол- щине слоев элементов. Кроме того, для элементов оболочки данные распре- делены по углу ориентации относительно нормали к земле, поскольку от это- го зависит энергоугловое распределение падающего на элемент излучения, а значит, и значения доз за элементом. Защитные характеристики элементов схемы, толщины слоев которых не совпадают с табличными, вычисляют ин- терполяцией или расчетом по программе РОЗ-ПРИЗ.
10.3. Материалы противорадиационной защиты 195 Определив коэффициенты прохождения отдельных лучей, находят защит- ные характеристики для экипажа в заданной точке по формуле ,• Ху/+<5о (%>«') Хт=--------, So где д0 = D„l, а также обратную величину = 1/%£ , которая называется кратностью ослабления суммарной дозы проникающей радиации ядерного взрыва. После того как найдены значения защитных характеристик для всех био- точек членов экипажа (т. е. для головы и туловища каждого члена экипажа), по выражению (10.1) определяют уровень защиты броневого объекта. По ана- логичной схеме находят защитные характеристики объекта от гамма- излучения радиоактивно-зараженной местности. В компьютерной программе ПРИЗ-2ПЛ(0) для этого имеется специальный блок. В алгоритме этой программы используют следующие приближения: 1) в наборе допускается только один элемент оболочки; если геометрия оболочки не выпуклая, то в наборе может оказаться больше одного элемента оболочки; в этом случае в наборе оставляется ближайший к расчетной точке элемент, а остальные отбрасываются; такое приближение может привести как к завышению, так и к занижению дозы ПР в расчетной точке, однако в среднем погрешность в оценке функционала (10.1) составляет не более 5 %; 2) защитные характеристики объемных трехмерных элементов внутренне- го оборудования рассчитывают в приближении одномерной геометрии со средним спектром нейтронов и гамма-излучения внутри машины в соответст- вии с толщиной h = 2V/S, где V - объем элемента; S - площадь поверх- ности; 3) в БТВТ существуют объемные элементы (приборы наведения, прицели- вания и др.), которые являются трехмерными и не могут быть точно рассчи- таны по одномерной программе; погрешность моделирования таких элемен- тов плоскими преградами в оценке функционала (10.1) может достигать 10 %. Общая погрешность расчетов суммарной кратности в точке по сравнению с данными измерений, полученными экспериментально, составляет 20...25 %. На четвертом этапе на основе результатов серии расчетов в целях обеспе- чения выполнения заданного уровня защиты при минимальной массе проти- ворадиационных материалов проводят оптимизацию. 10.3. Материалы противорадиационной защиты Проникающая радиация ядерного взрыва, состоящая из потока нейтрон- ного и гамма-излучения, представляет опасность для экипажа. В качестве за- щиты от гамма-излучения применяют стальную броню танка. Поэтому внутри танка нейтронный поток (доля которого снаружи танка в 2-3 раза превышает долю гамма-излучения) является основным поражающим фактором прони-
196 Гл. 10. ЗАЩИТА ОТ ОРУЖИЯ МАССОВОГО ПОРАЖЕНИЯ кающего излучения. Для снижения дозы нейтронного излучения необходимо использовать материалы, содержащие водород. Поскольку противорадиационные материалы могут быть установлены непосредственно на броне, к ним предъявляют жесткие требования как по механическим, так и по другим свойствам - устойчивости к горючесмазоч- ным материалам, воздействию огня, дезактивирующим жидкостям и т. п. Кроме того, они должны быть относительно дешевы и технологичны. Та- кие материалы получены на основе полиэтилена и полиизобутилена с до- бавками свинца, равномерно распределенного по объему материала (ис- пользуются при необходимости повышения уровня защиты от гамма- излучения), и на основе бористых соединений (для поглощения тепловых нейтронов, вызывающих вторичное гамма-излучение). Так как стоимость последних существенно превышает стоимость ПРМ, разработаны специ- альные слоистые материалы, в которых вещество на основе бора находится в тонкой прослойке, что обеспечивает его наиболее рациональное исполь- зование. Это позволяет уменьшить расход бора приблизительно в 2 раза и снизить стоимость материала при сохранении его защитных характеристик. В основную массу слоистых материалов марки 21Ф/17Ф (не содержащих свинца) и марки 22Ф/17Ф (содержит ~50 % свинца (по массе)) входит 0,3...0,5 % бора, около 60 % этого вещества находится в тонкой (2,5 мм) прослойке, расположенной между противорадиационным материалом и стальной броней. Слоистые материалы выпускают с 1981 г. взамен гомо- генных, которые содержат в 2 раза больше бористых соединений. Противорадиационные материалы устанавливают на тыльную (подбой) и лицевую (надбой) стороны брони. На серийных танках Т-72Б и Т-80 их мас- са составляет 300...400 кг, что достаточно для повышения кратности ослабле- ния суммарной дозы проникающей радиации примерно в 3-3,5 раза. Экспериментальные исследования показали, что до 30 % дозы прони- кающей радиации внутри машины вносит вторичное гамма-излучение, возни- кающее под действием тепловых нейтронов в материалах защиты и конст- рукции танка. В спектр нейтронов, падающих на броню, входят и тепловые нейтроны. Они хорошо поглощаются некоторыми элементами, из которых практическое значение имеют бор и редкоземельный металл гадолиний. Ес- ли на стальной броне установлен борированный надбой, он поглощает внеш- ние тепловые нейтроны и они не доходят до брони. В тех случаях, когда надбоя нет, для уменьшения дозы вторичного гамма-излучения используют бористое покрытие ЭП-0016, представляющее собой композицию на эпок- сидной основе с использованием в качестве наполнителя карбида бора. В за- висимости от толщины стального слоя толщина покрытия изменяется в пре- делах 3...6 мм. Это покрытие особенно эффективно на тонких стальных элементах - днище, реданах, крыше. Оно прошло войсковые испытания и было использовано при серийном производстве танков Т-72 и Т-80. Однако в настоящее время из-за широкого применения борированных надбоев, а так- же сложности технологического процесса (многокомпонентности покрытия, малой его живучести, вредности производства, необходимости тщательной
10.4. Новые материалы 197 подготовки поверхности брони и т. д.) покрытие ЭП-0016 практически не используется. 10.4. Новые материалы При обстреле корпуса и башни в условиях положительных температур ис- пользование ПРМ не приводит к дополнительному образованию осколков. Однако при снижении температуры подбоя до -15 °C эти материалы при об- стреле могут растрескиваться с дополнительным образованием осколков. По- пытки избежать этого были предприняты давно. В этих целях в конструкцию деталей подбоя вводят припрессовку бельтинг-ткани, подбой закрывают сталь- ными кожухами или устанавливают внутри машины без касания стальной основы корпуса (например, в кабине танка Т-64). Тем не менее это не позволяет кардинально решить вопрос. Существенное снижение температуры подбоев может быть достигнуто путем использования другой основы для этих материалов, в частности сополимера этилена с про- пиленом - высокомолекулярного продукта, получаемого в результате совме- стной полимеризации данных мономеров с применением металлоорганиче- ских катализаторов. Плотность и защитные свойства такого материала по отношению к проникающей радиации соответствуют значениям серийных ПРМ. Результаты снарядного обстрела показали, что этот материал имеет достаточно высокую прочность и при его использовании до температур -30...40 °C осколков не образуется. Но его выпуск сдерживается отсутствием производственных мощностей. При изготовлении деталей ПРЗ используют сложные пресс-формы с под- водом пара и мощные прессы. Для этого заливают жидкий защитный матери- ал в полость и его полимеризуют в естественных условиях. Для этого разра- ботан специальный материал, аналогичный серийным ПРМ. При этом используют полости, образующиеся при разнесении брони. Преимуществом применения заливочных композиций является существен- ное упрощение технологического процесса изготовления защиты, высвобожде- ние прессового парка. Кроме того, уровень ПРЗ в результате сохранения цело- стности залитой полости и возможности использования для размещения защиты практически любой сколь угодно сложной формы, повышается. Однако при этом много вопросов остаются до конца не решенными, например ремонт корпусов и башен. Жесткие массогабаритные ограничения обусловливают необходимость применения в конструкции ПРЗ материалов, обладающих комплексом защит- ных свойств. К таким материалам относятся стеклотекстолиты. Использован- ные вначале для противоснарядной защиты, впоследствии они нашли примене- ние и как материалы с противорадиационными свойствами. Стеклотекстолиты входят в состав гетерогенных преград. К материалам, имеющим высокие противонейтронные защитные свойства, относится дизельное топливо, которое присутствует в броневом объекте в зна- чительном количестве. Но при его использовании необходимо предусмотреть
198 Гл. 10. ЗАЩИТА ОТ ОРУЖИЯ МАССОВОГО ПОРАЖЕНИЯ меры по снижению дозы вторичного гамма-излучения, которое может воз- никнуть из-за образования тепловых нейтронов при прохождении нейтронов ядерного взрыва через топливо. 10.5. Конструктивные решения противорадиационной защиты В настоящее время ПРЗ подразделяют на коллективную, локальную и ин- дивидуальную. К коллективной относят защиту обитаемого отделения танка, которая обеспечивается броневыми деталями с установленными на них ПРМ, конст- рукционными и функциональными узлами (моторно-трансмиссионное отде- ление, казенник пушки и т. п.) и расходуемыми материалами (топливо, бое- у кладка). Локальная защита представляет собой экран или систему экранов, распо- ложенных вблизи биоточки, например экраны, размещаемые на элементах сиденья. При индивидуальной защите защитные экраны находятся непосредствен- но на членах экипажа. Основой коллективной защиты является броневая защита корпуса или башни с установленным на них подбоем или надбоем. Где наиболее рацио- нально размещать ПРМ - с тыльной или лицевой поверхности стальной бро- ни? Специально проведенные исследования показали, что при использовании надбоев защитные свойства преграды по отношению к нейтронам ухудшают- ся по сравнению с соответствующими значениями при установке ПРМ той же толщины за преградой. В случае действия первичного гамма-излучения место установки ПРМ в преграде значения не имеет. В целях наиболее эффективного уменьшения суммарной дозы проникаю- щей радиации часть ПРМ (30...60 % полной толщины) устанавливают в виде подбоя, а остальные - в виде надбоя. Существуют программы расчета, с по- мощью которых можно определить оптимальные толщины ПРМ для разных элементов защиты и их наиболее рациональное распределение по толщине преграды. Однако полученные при этом рекомендации приходится корректи- ровать с учетом конструктивных ограничений, используя в ряде случаев ком- плексные варианты размещения ПРМ. Выше упоминалось о применении в качестве элемента защиты топлива, находящегося в баках. Эффективность такой коллективной защиты в значи- тельной степени зависит от компоновки машины. При расположении механи- ка-водителя на продольной оси в носовой части корпуса и размещении топли- ва в баках вдоль бортов обитаемого отделения (танки Т-72, Т-80, Т-64) защита механика-водителя от нейтронов в результате использования топлива может быть увеличена на 40 % по сравнению со случаем, когда топливо отсутствует. По мере выработки топлива его уровень в баках снижается, что приводит к уменьшению телесного угла перекрываемого им пространства и уровня за- щищенности в близлежащих биоточках. Во избежание этого применяют сек-
10.5. Конструктивные решения противорадиационной защиты 199 ционирование бака. Относительно узкую секцию толщиной 150...200 мм от- деляют от основного топливного бака. Топливо в этой секции вырабатывается в последнюю очередь. Расположение секции выбирают так, чтобы для защи- щаемого объема можно было перекрыть максимальный телесный угол. При использовании секционирования топливного бака выработка топлива практически не приводит к снижению уровня защиты в объекте до того мо- мента, пока не израсходуется основной запас топлива и не начнется выработ- ка топлива, находящегося в секции. Применение такого способа позволяет увеличивать продолжительность эксплуатации броневого объекта с макси- мальным уровнем защиты. Преимущества коллективной защиты состоят в следующем: постоянная готовность к работе при ядерном взрыве; сохранение удовлетворительных условий работы экипажа; отсутствие теоретического ограничения макси- мального уровня защиты при правильном конструировании коллективной защиты. К недостаткам коллективной защиты относится большая масса пре- град. Масса противорадиационной защиты зависит от размещения экипажа. При классическом расположении экипажа в корпусе и башне требуются большие площади защитных элементов, охватывающих оби