на главную страницу

29 Сентября 2010 года

Солдаты будущего

Среда

И чей же бронешлем надежнее?

Александр ТИХОНОВ, «Красная звезда».
Хотьково – Москва.



В городе Хотьково Московской области под эгидой Российской академии ракетно-артиллерийских наук и Ассоциации разработчиков и производителей средств индивидуальной бронезащиты и арамидных материалов состоялась XI научно-практическая конференция «Новейшие тенденции в области конструирования и применения баллистических материалов и средств защиты», посвященная 65-летию Победы в Великой Отечественной войне. Мероприятие, в котором прияли участие ведущие специалисты России, стран СНГ, а также ряда фирм из государств дальнего зарубежья, проводилось на базе Центрального НИИ специального машиностроения и Центра высокопрочных материалов «Армоком».

     
«Жидкая броня» –
     это реальность?


     На первый взгляд, между пробежкой вдоль кромки моря по омываемому прибоем песчаному пляжу и перекачкой бурового раствора по трубопроводу не может быть ничего общего. Однако физики и химики знают, что и в том и в другом случае можно наблюдать одинаковое по своей природе явление.
     Бежишь, к примеру, по сухому пляжу, и ноги проваливаются. А по мокрому песку, с которого только что сбежала морская волна, можно бежать, как по беговой дорожке - стопы не вязнут.
     Перекачиваешь буровой промывочный раствор с помощью насоса, не укладываешься в график, хочешь ускорить процесс, даешь насосу максимальные обороты и... агрегат выходит из строя. Выясняется, что смесь воды и глины в том месте, где работал на максимальных оборотах насос, вдруг затвердела.
     Это свойство мгновенного затвердевания суспензии, то есть смеси, где твердое вещество распределено в виде мельчайших частичек в жидкости во взвешенном (неосевшем) состоянии, инженерам было известно давно. Для производства оно наносило вред, с ним пытались бороться. И вот на рубеже ХХ и ХXI веков американские ученые захотели извлечь из него пользу.
     - Группа американских исследователей из Делаверского университета в начале 2000-х годов приступила к научно-исследовательской работе по заказу Пентагона, - рассказывает главный научный сотрудник Центрального НИИ специального машиностроения и Центра «Армаком» доктор технических наук Александр Ермоленко. - В группе собрались специалисты, которые занимаются коллоидной химией, а именно механикой неньютоновских жидкостей (вода, например, - ньютоновская жидкость, а кровь - неньютоновская, потому что состоит из кровяных телец и течет иначе, нежели вода). К этим жидкостям относятся и суспензии.
     Американские химики брали диэтиленгликоль (что-то вроде тосола) и японскую водоэмульсионную краску, из которой за счет высушивания воды получали порошок оксида кремния. Частицы порошка по размерам - от 100 до 500 нанометров - приближались к наночастицам.
     Порошок исследователи смешивали с диэтиленгликолем в пропорции примерно 40 на 50. Затем на измерителе вязкости начинали определять, в какой степени сопротивление полученной суспензии зависит от скорости оборотов прибора. И обнаружили, что при достижении определенных оборотов сопротивление очень резко, фактически ударно возрастает, то есть суспензия почти мгновенно твердеет. Это явление исследователи и решили использовать при разработке новых материалов для бронезащиты.
     Они брали стандартную ткань (тот же кевлар, из которого в США делают бронежилеты) и наносили на нее суспензию из порошка оксида кремния, смешанного с диэтиленгликолем, в качестве порошка также использовались кристаллы карбоната кальция. Делалось это просто: суспензия разбавлялась спиртом, ею пропитывалась ткань. Затем спирт испарялся, а диэтиленгликоль с твердыми частицами оксида кремния оставался на кевларе.
     Полученная броня по внешнему виду отчасти напоминала пропитанную тосолом ткань. Так что такую броню, наверное, правильнее было бы назвать не жидкой, а мокрой.
     Затем американцы изготовили из полученного материала тонкие четырехслойные мишени размером 2х2 дюйма и стали стрелять в них индентером (натовским стандартным имитатором осколка). И наблюдали за тем, как меняется энергопоглощение мишеней в зависимости от нанесения этих веществ и скорости полета индентера.
     Начали они свои эксперименты со скоростей 100–200 м/с. Однако этого при испытаниях бронематериалов было явно недостаточно. Интерес представляют скорости от 300 м/с и выше, то есть скорости пуль и осколков. Американские исследователи увеличивали скорость индентера, и когда она достигла 250 м/с, необходимый эффект энергопоглащения в результате мгновенного затвердевания пропал. Кроме того, энергопоглощение возрастало лишь за счет увеличения массы конструкции.
     Тогда они стали экспериментировать с другими, более мягкими частицами, составляющими суспензию. Взяли, например, частицы оргстекла и получили... еще более удручающие результаты. В итоге пришли к выводу, что все это годится только для производства защиты от холодного оружия, а также наколенников и налокотников.
     - В результате проведенных исследований американские ученые пришли к выводу, что, хотя в таком виде эти материалы в реальных изделиях применять нельзя, эффект все равно можно использовать, - продолжает Ермоленко. - Если жидкость инкапсулировать в какие-то микрополости полимеров типа резины, полиэтилена, полиуретана и др., которые являются уже нормальными конструкционными материалами, то возможно получение эффекта. Правда, сообщений в открытой печати о применении этих идей для создания средств индивидуальной бронезащиты в последнее время не встречается, - завершает рассказ Ермоленко, - и мы самостоятельно продолжаем исследовать эту тему. В научном смысле эта идея крайне интересна.
     - А в прикладном смысле вызывает большие сомнения, - вступает в беседу председатель научно-технического совета Ассоциации разработчиков и производителей средств индивидуальной бронезащиты и арамидных материалов, генеральный директор центра высокопрочных материалов «Армоком» доктор технических наук Евгений Харченко. - Когда мы узнали о наличии вот такого явления и о том, что соответствующие исследования ведутся в США, то в течение двух лет изучали эту проблему. Во-первых, собрали все, что было по этой теме в открытых источниках. Во-вторых, произвели образцы этого материала. Более того, пытались модифицировать американский подход, сделав материал более приближенным к практике использования. То есть не только в жидкость помещали порошок, но и в резину. Затем провели баллистические испытания с использованием имитатора осколка. И установили, что при скоростях до 250–
     260 м/с пропитка тканевого пакета пастообразующими суспензиями приводит к увеличению энергопоглощения максимум на 15–18%. Эта суспензия, как только в бронематериал, изготовленный с ее применением, попадает пуля, должна тормозить образование выпуклости на внутренней стороне бронелиста. Иными словами, ожидалось снижение запреградного контузионного эффекта, поскольку суспензия твердеет при резком ударе.
     Однако при дальнейшем увеличении скорости осколка влияние пропитки сводилось на нет, а в некоторых случаях даже приводило к снижению защитных свойств бронематериала.
     Так что практическое применение весьма интересного физико-химического явления в интересах Вооруженных Сил при производстве средств индивидуальной защиты от пуль и осколков вызывает большие сомнения.
     - В ближайшие 5–7 лет практического применения этому не будет, - убежден Харченко. - Видимо, «жидкой броней» если и надо заниматься, то не прикладным институтам, а Академии наук.
     
Господство композитов

     Львиная доля современных шлемов производится из композитных материалов - органопластика на основе арамидных волокон и в меньшей степени высокомолекулярных полиэтиленовых волокон. А первые шлемы из этих материалов появились почти 30 лет назад.
     - Первый тканевый бронешлем PASGT был изготовлен из кевла-
     ра-29 и принят на вооружение в армии США в 1982 году, - напомнил участникам конференции главный конструктор средств индивидуальной защиты НИИ стали Александр Егоров. - Его минимальная масса составляла 1,4 кг. Он имел чисто противоосколочную защиту со скоростями поражающих элементов, соответствующей нашим характеристикам в 570–580 м/с. Выпуск этого шлема был массовым, шлем состоял на вооружении не только армии США, но и НАТО в целом.
     В 1996 году началась разработка шлема по программе SEP. Основная задача, которая стояла перед разработчиками, - кардинально, а именно - на 25%, снизить массу бронешлема, Достичь этого пытались за счет модификации кевла-
     ра-29. Снизить массу удалось не на четверть, а всего на 10%, на 150–200 г. На рубеже веков новый шлем американцы приняли на снабжение.
     Следующий шлем, масса которого не превышает 1.300 г, был разработан в США по программе MICH и принят на снабжение американской армии в 2007 г. В этом случае снижение массы было достигнуто за счет уменьшения геометрии шлема и соответственно площади защиты. С тех пор таких шлемов выпущено 880 тысяч. Сейчас это основной боевой шлем в армии США.
     Бронешлемы разрабатывались не только в Соединенных Штатах. Соответствующие программы действовали и во Франции, Великобритании, Германии, Франции, Израиле. В частности, англичанами разработан шлем по программе MACH. Специальные модификации предназначены соответственно для сухопутных войск, морской пехоты и воздушно-десантных войск, а также для вертолетчиков, танкистов и операторов боевых машин.
     Однако существенной разницы в защитных характеристиках между шлемами первого поколения, разработанными в США, и современными шлемами западных стран достичь не удалось. Если 20 лет назад шлем защищал от поражающего элемента, летящего со скоростью 500 м/с, то новый шлем защищает от такого же по массе условного поражающего элемента, летящего лишь на 50 м/с быстрее.
     Если говорить о линейке бронешлемов из композитных материалов, поставленных в Российскую армию в 2000–2008 годах, то первым из них стал шлем 6Б7 массой 1.500 г, осколочная стойкость которого на тот момент немного уступала американскому шлему. Однако десятилетняя эволюция бронешлемов из композитных материалов российского производства свидетельствует о гораздо более существенных достижениях наших ученых, конструкторов и инженеров. Только за пять лет они сумели на 25% улучшить их защитные характеристики.
     В прошлом году заказчик предъявил еще более высокие требования к шлемам. И выбрал за базу единого общевойскового шлема изделие 6Б27М, которое было разработано в 2008 году. Отныне в общевойсковом шлеме должна обеспечиваться установка радиогарнитуры, он должен быть не тяжелее 1.100 г и обладать противоосколочной стойкостью 670–690 м/с. При этом площадь защиты должна оставаться не менее 12 дм. Кстати, эта площадь у шлемов западных производителей понемногу снижается - до 10–
     11 дм. Например, во французском шлеме, разработанном по программе FЕLIN, гораздо больше открыта височная часть, чем шлемов «Армокома».
     Особую гордость нашей промышленности составляет новый керамический шлем для бойцов специального назначения, разработанный «Армокомом».
     
«Вулкан» против лавы осколков и пуль

     Этот шлем для нашего спецназа массой 4,5 кг - самого высокого в мире класса защиты. Его в полном снаряжении нельзя пробить даже из длинноствольного огнестрельного оружия. Он изготовлен из карбидной керамики (на сегодняшний день она самая легкая из всех керамик, выпускаемых в России) в сочетании со сверхпрочным композитным органопластиком. Пуля, попадая в защитную структуру шлема, разбивается о твердую керамику и вязнет, как пчела в сиропе, в высокоэнергоемком, высокопрочном органопластике.
     Испытания проводились отечественным штатным оружием. Впрочем, этого вполне достаточно, поскольку, во-первых, надежность нашего автоматического оружия привела к тому, что и террористы выбирают чаще всего именно его. Так что вероятность того, что при проведении контртеррористических операций нашим антитеррористическим подразделениям придется столкнуться именно с АКМ или АК-74, очень высока.
     Во-вторых, существуют специальные классификационные таблицы соотношения мощности отечественного и зарубежного огнестрельного оружия. Так что нет необходимости испытывать наши средства индивидуальной защиты с использованием всего зарубежного огнестрельного арсенала.
     Медико-биологические испытания керамический шлем уже прошел, и на всем длинноствольном огнестрельном оружии, кроме снайперской винтовки, получены удовлетворительные результаты. Что касается последней, то энергия выстрела из нее составляет 3,4 тыс. джоулей, в то время как из автомата Калашникова - около
     2,5 тыс. джоулей, поэтому, хоть пуля снайпера шлем и не пробивает, исключить при этом травму головы нельзя. Эту задачу еще предстоит решить специалистам «Армокома».
     Тем временем заказчик снова повысил требования к бронешлему для спецназа антитеррористических подразделений, который действует в быстротечном бою. Масса такого шлема в обозримом будущем не должна превышать 4 кг. Если «Армоком» справится с этой задачей, наша страна в очередной раз засвидетельствует миру свое лидерство в области конструирования и производства индивидуальных средств бронезащиты.
     При этом почивать на лаврах нельзя. Как отметил, выступая на конференции, генеральный директор - главный конструктор Центрального НИИ специального машиностроения Вячеслав Барынин, техника не стоит на месте: появляются новые виды оружия, что требует разработки новых методов, материалов и средств защиты.
     - Выработка новых направлений по защите человека и техники от средств поражения требует больших научных и капитальных затрат, - подчеркнул Вячеслав Александрович. - Поэтому обмен мнениями на конференции позволит определить те направления, по которым необходимо двигаться в разработке как материалов, так и самих конструкций защиты.
     В свою очередь, президент Российской академии ракетных и артиллерийских наук Виталий Панов отметил корректировку подхода к изготовлению средств индивидуальной бронезащиты за рубежом:
     - Сегодня в ведущих странах мира - США, Франции, Германии, Великобритании - решаются задачи создания комплексной защиты всего тела человека, то есть намечается переход от бронежилета и бронешлема к костюмам, которые обеспечивали бы защиту не только от пуль и осколков, но и от иных поражающих факторов. И, с другой стороны, учитывали бы весь комплекс эргономических требований, то есть позволяли бы облаченному в такой костюм воину выполнять задачи по предназначению продолжительное время, а также помогали бы в процессе восстановления работоспособности при различного рода поражениях или снижении физиологических возможностей человека.
     Наконец, необходимо сочетать эти разработки с углубленными медико-биологическими исследованиями. Известно, что при поражении баллистического характера превалирующим является не прямой удар, а контузионное действие. Вот это травматическое действие нуждается в изучении, ведь именно оптимальное сочетание учета возможностей организма и перспектив создания новых бронематериалов и конструкций из них позволяет отыскать наилучшие решения в сфере создания средств индивидуальной бронезащиты.


Назад

Полное или частичное воспроизведение материалов сервера без ссылки и упоминания имени автора запрещено и является нарушением российского и международного законодательства

Rambler TOP 100 Яndex