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