В Крыму прошла XVIII Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные вопросы разработки и применения бронезащитных и конструкционных композитных материалов».
разработчик – Центр «Армоком».
Влиянию физико-механических характеристик композитной подложки на противопульную стойкость керамокомпозитной брони был посвящён доклад, подготовленный Валерием Приходько, Ильёй Гавриковым и Кириллом Пахомовым, представлявшими Центр «Армоком» и ЦНИИСМ.
Известно, что полимерные текстильные и композитные материалы как самостоятельный вид не эффективны для защиты от высокоскоростных пуль повышенной пробиваемости. В случае необходимости обеспечения такого уровня пулестойкости используют многослойные комбинированные (супергибридные) структуры, например керамокомпозитные. Докладчики рассказали о своих исследованиях зависимости физико-механических и защитных характеристик органопластика и керамокомпозитной брони на его основе от влияния технологических режимов получения первого. На основе экспериментальных данных подобраны соотношения состава, структуры и технологии создания композитной составляющей комбинированной брони, повышающие общий уровень надёжности и позволяющие снизить массу на 10–12 процентов.
* * *
О некоторых соотношениях прочностных и баллистических свойств арамидных органопластиков рассказал в своём докладе на конференции Евгений Харченко.
«Считается аксиомой, что баллистические характеристики арамидных волокнистых материалов однозначно зависят от прочностных свойств: чем больше прочность волокон и нитей, тем выше защитные свойства бронематериалов. Вместе с тем системных исследований по этому вопросу известно немного, – отметил Евгений Фёдорович. – Мы оценили взаимосвязь свойств сухих нитей, микропластиков и намоточно-прессованных органопластиков. Исследования показали, что очень важную роль в формировании прочности композита, армированного тканью, играет не только и даже не столько прочность составляющих нитей, сколько текстильная структура, то есть характер переплетения нитей в ткани. С увеличением длины волны извитости нитей (уменьшением кривизны) прочностные свойства существенно повышаются – по основе на 15–20 процентов».
Заметим также, что уровень прочностных свойств в композите, армированном тканью, значительно, едва ли не на порядок ниже, чем прочность композитного материала на основе одиночных нитей.
Композитная броня заметно уступает текстильной – это плата за конструктивную жёсткость и прочность композита. Вместе с тем очевидно, что из двух типов композитной брони намоточно-компрессионная существенно (на 12–15 процентов) превосходит текстильную.
* * *
Вопросы установления (продления) гарантийных сроков эксплуатации изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) затрагивались в докладе специалистов ЦНИИСМ Владимира Анисковича, Олега Будадина, Александра Далинкевича и Александра Разина. Было отмечено, что в элементах современных изделий из ПКМ военного назначения (ракетные твердотопливные двигатели, транспортно-пусковые контейнеры, соединительные отсеки, обтекатели, полимерно-керамическая бронезащита, средства индивидуальной бронезащиты военнослужащих) удельный вес ПКМ достигает 70–90 процентов. Как правило, из них изготовлены наиболее ответственные несущие конструкции.
В этих материалах при длительном воздействии различных эксплуатационных факторов (температура, влага, кислород воздуха, механическое нагружение и т.п.) протекают физико-химические процессы, приводящие к снижению уровня основных характеристик этих материалов, прежде всего прочности и жёсткости.
Кроме того, изделия в процессе эксплуатации подвергаются различным видам механических воздействий (удары, вибрации, перегрузки и т.д.). Это, в свою очередь, существенным образом влияет на показатели надёжности изделий вооружения, военной и специальной техники из ПКМ.
В настоящее время имеется тенденция к расширению географического ареала использования изделий из ПКМ (Арктика, тропики) при одновременном увеличении гарантийных сроков эксплуатации (ГСЭ). Поэтому задача установления (продления) сроков службы изделий из этих материалов и связанная с ней задача оценки надёжности (вероятности безотказной работы) вновь разрабатываемых конструкций представляются вполне актуальными.
* * *
Защита военнослужащих от огнетермических поражающих факторов является на сегодняшний день одной из самых актуальных задач
Армейских международных игр – 2021.
Об особенностях проектирования антирикошетного слоя на бронепанели бронежилетов участники конференции прослушали доклад Ивана Беспалова из НИИ стали.
Известно, что при ударе пули о твёрдую, например стальную, преграду в стороны от точки удара будут разлетаться фрагменты пули, её оболочки и рубашки. Для защиты от этих осколков применяют так называемые антирикошетные слои ткани, которые покрывают снаружи стальные бронепластины. Иногда стальные пластины с той же целью вставляют внутрь основного мягкого бронепакета бронежилета.
Однако в последнее время появилось множество образцов бронежилетов и боевых нагрудников, в которых бронепанели, чаще всего керамические, вставляются в наружный карман без всяких антирикошетных слоёв. При этом производители считают, что от керамических пластин никаких осколков в стороны лететь не будет. В докладе были приведены результаты исследований, которые со всей очевидностью показывали необходимость антирикошетных слоёв ткани не только стальным, но и керамическим бронепластинам. В противном случае при непробитии бронежилета пользователь будет получать, может быть, не смертельные, но болезненные и трудно поддающиеся лечению ранения рук, шеи и т.п. осколками оболочки пули.
* * *
Истории развития и современному состоянию огнестойкой униформы стран НАТО и Российской Федерации был посвящён доклад представителя Научно-производственного предприятия «Армоком-Центр» Романа Самофалова.
«Огнетермическое поражение – один из основных поражающих факторов в локальных войнах и вооружённых конфликтах современности. Частота ожогов при ведении боевых действий составляет около пяти процентов от санитарных потерь, при этом она возрастает при использовании авиационной и бронетехники до 20 процентов. А в случае применения ядерного оружия и зажигательных смесей ожоги будут носить массовый характер – до 45 процентов, – отметил докладчик. – Таким образом, защита военнослужащих от огнетермических поражающих факторов является на сегодняшний день одной из самых актуальных задач.
Современный этап развития военной огнезащитной униформы связан с изобретением мета-арамидных волокон Nomex в начале 1960-х годов в США. Первая огнестойкая одежда из инновационных волокон поступила на снабжение лётного состава армейской авиации США в 1968 году. Новые лётные комбинезоны ВВС США CWU-27/P, заменившие хлопковые, стали огнестойкими, теплостойкими, лёгкими и прочными благодаря мета-арамидной ткани полотняного переплетения плотностью 150 г/м2. Типичный состав первых тканей – 95 процентов мета-арамида и 5 процентов пара-арамида.
В 1970 году огнестойкие комбинезоны Combat Vehicle Crewman’s начали выдавать экипажам боевых бронированных машин. Для пошива использовали мета-арамидную ткань, аналогичную той, из которой шили полётные комбинезоны, только в цветовом исполнениии Olive Green (зелёная олива) и Tan.
Кроме США, собственную программу разработки мета-арамидных волокон для военных применений в 1960-х годах имела только Франция. В 1972 начался выпуск французских огнестойких мета-арамидных волокон Kermel, которые изначально разрабатывались для боевой одежды танковых экипажей. Для танковых комбинезонов была разработана лёгкая стопроцентная мета-арамидная ткань полотняного переплетения. Огнестойкие комбинезоны обеспечивали танкистам до 10 секунд дополнительного времени при эвакуации из горящей бронетехники. Волокна Kermel быстро заменили хлопок и нейлон в полётной одежде и специальном снаряжении французских и европейских лётчиков и танкистов стран НАТО.
С 2006 года вся боевая униформа стран НАТО, в том числе и сухопутных войск, изготавливается только из огнезащитных тканей.
В 2014 году в рамках ОКР «Ратник» Центром «Армоком» и ЦНИИСМ был разработан модернизированный защитный комплект для членов экипажей боевых машин 6Б48. Принципиальным отличием защитного комплекта нового поколения является увеличенная на треть противоосколочная и огнестойкость по сравнению с 6Б15. Огнестойкость защитного комбинезона 6Б48-3 по времени воздействия открытого пламени достигает 30 сек, что является в настоящее время максимальным значением для индивидуальной огнезащитной экипировки. Благодаря модернизации покровной огнестойкой ткани (без изменения сырьевого состава) путём изменения структуры снизилась поверхностная плотность материала до 188 г/м2, что даёт снижение массы комбинезона на 30 процентов – до 1,6 кг, а также повышение воздухопроницаемости более чем в два раза и эргономики защитного комплекта в целом.
Вертолётчикам в этом плане пока повезло меньше. Несмотря на успешный мировой и российский опыт использования в индивидуальной защитной экипировке современных огнестойких волокон и тканей на их основе, пилоты армейской авиации РФ до сих пор используют полётную одежду на основе хлопково-полиэфирной ткани с пропиткой огнезащитными составами.
Впрочем, Центром «Армоком» в инициативном порядке ведётся работа по созданию универсального защитного комплекта «Вулкан-ВКС», предназначенного для защиты экипажей вертолётов от воздействия пуль стрелкового оружия, вторичных осколков в кабине, открытого пламени, термического воздействия, а также защиты коленных и локтевых суставов от механических повреждений. В состав комплекта входят бронежилет, бронешлемофон и огнестойкий комбинезон. Лётный комбинезон изготовлен из смеси мета- и пара-арамидных волокн и по огнезащитным свойствам не уступает лучшим мировым образцам. В настоящее время совместно с российскими предприятиями текстильной промышленности ведётся работа по улучшению эргономических характеристик покровной ткани комбинезона «Вулкан-ВКС». Вполне возможно, что вскоре и наши вертолётчики будут защищены от пламени не хуже, чем наши танкисты и члены экипажей другой бронетехники.
* * *
О разработке взрывозащитной обуви повседневного ношения рассказали специалисты Центрального НИИ специального машиностроения и Центрального НИИИ инженерных войск Минобороны России.
Проектированию бронешлема с интегрированными крепёжными элементами для реализации безболтового соединения был посвящён доклад Елены Куприяновой из Центра «Армоком».
Приоритетные направления развития средств индивидуальной бронезащиты были обозначены в докладе представителей Главного
НИИ межвидового центра перспективного вооружения. «Очевидно, что достижение принципиально нового уровня защитных свойств боевой экипировки следует ожидать только при применении революционных материалов и технологий, – говорилось в докладе. – Это вовсе не означает, что в боевой экипировке будущего не найдётся места материалам из настоящего. Результаты проведённых исследований показывают, что и современным материалам можно придать ранее не достижимые свойства, например при применении нанотехнологий».
В целом работы по совершенствованию и созданию новых баллистических бронематериалов, в том числе пулестойких, достаточно наукоёмки, требуют фундаментальной теоретической базы. Уже в ближайшем будущем применение новых материалов и технологий позволит снизить вес защитных элементов боевой экипировки на 30–35 процентов, повысив при этом их надёжность и уровень защиты личного состава в условиях огневого контакта с противником.
Естественно, упоминался в докладе и сверхвысокомолекулярный полиэтилен. Долгое время расширение рынка СВМПЭ сдерживали высокие цены, однако сегодня стоимость этого материала находится практически на уровне стоимости арамидов. В этой ситуации «Кевлар», «Тварон» и другие арамиды для баллистической защиты постепенно сдают позиции. Например, США планируют в ближайшее время переоснастить свою армию новыми шлемами из СВМПЭ. В России серийного выпуска СВМПЭ пока нет, хотя соответствующие разработки ведутся с 1990-х годов. Соответствующее опытное производство в Твери, как уже было сказано, создано, и его продукция – мирового уровня.
* * *
Апробация новых особо лёгких шлемов ЛШЗ-ПУ проводилась на базе Центра горной подготовки и выживания «Терскол»
О построении моделей уязвимости живой силы, защищённой средствами индивидуальной бронезащиты, от противопехотных осколочных поражающих элементов рассказали в своём докладе специалисты 3-го Центрального НИИ Минобороны РФ. Они же ознакомили участников конференции с полученными на основе проведённых исследований моделями уязвимости живой силы, защищённой противопульными СИБ. Эти модели позволяют на ранних стадиях проектирования осуществлять прогнозную оценку как защитных свойств перспективных СИБ, так и бронебойного действия пуль патронов стрелкового оружия.
* * *
Для подобных конференций с участием специалистов по созданию СИБ, регулярно организуемых академиком РАРАН, главным конструктором средств защиты Евгением Харченко, характерно совмещение аудиторной, совещательной составляющей с практической, затрагивающей актуальные проблемы эксплуатации средств бронезащиты. Так было и в этом году.
Накануне конференции прошли апробацию в горно-лесистой местности новые особо лёгкие шлемы Центра «Армоком» ЛШЗ-ПУ. Апробация проводилась на базе Центра горной подготовки и выживания «Терскол», расположенного в Кабардино-Балкарской Республике, в ходе конкурса горных подразделений «Эльбрусское кольцо» Армейских международных игр – 2021.
Военнослужащие выполняли задачи по преодолению различных горных преград и совершали восхождение на гору Эльбрус высотой 5642 м со штатным вооружением. Группа разведчиков была оснащена композитными шлемами весом менее 0,75 кг.
Надо отметить, что военнослужащие, действующие в горных условиях порой на очень большой высоте, стремятся максимально облегчить свою экипировку, особенно защиту головы. При этом в летнее время при активных действиях разведчика шлем должен быть максимально вентилируемым, хорошо прилегать к голове и иметь максимальную противоударную защиту. В погоне за удобством и лёгкостью разведчики в боевых условиях нередко используют пластиковые спортивные шлемы. Да, они удобны, но их защитные свойства оставляют желать лучшего.
Именно поэтому армированные прочными волокнами композитные шлемы ЛШЗ-ПУ совместили в себе две основные функции – лёгкость пластиковых и ударостойкость композитных. При этом, как рассказывали военнослужащие начальнику отдела Центра «Армоком» Роману Самофалову непосредственно в горах, в новых шлемах их всё устроило и они ждут принятия этих шлемов на снабжение.
Во время работы конференции было проведено ещё одно очень важное тестирование боевой экипировки. Традиционно считается, что наиболее опасными для композитной брони являются высокоскоростные осколки малого размера. Поэтому в одной из войсковых частей Севастополя произвели обстрел общевойскового шлема типа 6Б47 из гранатомёта РГС-50 гранатами ГО-50. В каждой такой гранате – более 220 стальных шариков диаметром 2 или 3,5 мм. Разлетаются они с огромной скоростью – более 700 м/с.
Первая граната ударилась в бетонную стену на расстоянии 1,2 метра от установленного шлема. В шлем попало около 20 осколков, сквозного пробития не обнаружено.
Второй выстрел произвели в точку на стене в 70 см от шлема.
В этом случае было обнаружено три пробития. Судя по тому, что один из осколков, прошедших через защитную структуру шлема, застрял в подтулейном устройстве в виде пористой подушечки, убойной силы у поражающих элементов не остаётся.
В шлеме задержано несколько десятков попавших в него осколков. Степень непробития даже при столь близком разрыве гранаты типа ГО-50 существенно больше 90 процентов. При этом заметим, что по правилам большинства видов испытаний стрельба по СИБ производится с дистанции 10 м, в редких случаях с 5 м.
Таким образом, можно сделать однозначный вывод о том, что опыт организаторов конференции по совмещению аудиторных заседаний с практикой испытания новых разработок в реальных условиях – дело «зело полезное», заслуживающее одобрения и дальнейшего развития.