Автопортал || Авто - статьи

Сельскохозяйственная техника
Чтение RSS

Алюмінієва броня | Журнал Популярна Механіка

  1. алюміній
  2. Цинк і магній
  3. добавки
  4. Стандартна шкала ураження броньових перешкод

Ми говоримо «броня» - і за звичкою на увазі сталь, хоча в сучасній військовій техніці широко використовуються і легкі метали - титан, магній і, звичайно, алюміній. Алюмінієві сплави давно і міцно влаштувалися на бронемашинах: незважаючи на м'якість самого металу в чистому вигляді, його сплави досить міцні і в багатьох випадках виявляються переважно сталей.

У високому і напівпорожньому ангарі постріл звучить особливо голосно, так що нам порадили заздалегідь закрити вуха і приготуватися. Гуркіт дійсно вражає, віддаючись в грудях. Стріляють тут постійно: Російський центр випробувань (РЦИ) при московському НДІ стали не тільки відпрацьовує нові експериментальні сплави, але й контролює якість заводської продукції, що надходить з усієї країни і з-за кордону, сертифікує цивільних товарів. Важкий маятник з кріпленням для холодної зброї дозволяє оцінити захисні властивості бронежилета при точно виміряний, стандартизований ударі. В оточеному важкими стінами тире проводиться обстріл касок, бронежилетів і броньованого скла.

Але найголовніше - броньові панелі - випробовуються в окремому великому залі. Важку пластину встановлюють під потрібним кутом в камері, закриваючи товстої дверима з вузьким віконцем для прольоту кулі. Під ногами хрумтить: від удару об мішень кулі розлітаються на дрібні шматки, вибиваючи з неї металеві тирса і пил. Змонтовані на спеціальних стійках стовбури могутніх гвинтівок і навіть легких гармат працюють майже без перерви. Червоним мерехтять цифри реєстратора польоту кулі, фотоелементи якого фіксують швидкість з точністю до 0,1%. «До речі, дідівські прийоми працюють нітрохи не гірше, - розповіли нам випробувачі, показуючи картонний лист, обмотаний тонким дротом. - Ставимо два таких на шляху, куля прориває одну ланцюг, потім іншу. Виходить дешево і сердито ».

Коли дим розсіявся, а вентилятор очистив повітря від дрібної металевого пилу, ми змогли зазирнути в камеру з мішенню і оглянути Бронепластини. Поразка оцінюється за станом її зворотного боку - від повністю рівній поверхні (один бал) через дрібні розриви і до наскрізної пробоїни з повноцінним розколом (10 балів). «Найпростіший спосіб помітити прориви і мікротріщини - полити отвір гасом, - пояснюють інженери. - Він легкий, швидко просочується, і його можна просто понюхати ». Нюхати нам нічого не довелося: на дотик із зворотного боку бронепластини лише ледь намітилося здуття. За стандартом шкали поразок це всього два бали: великокаліберна снайперська гвинтівка не впоралася з панеллю з алюмінієвого сплаву.

Для запису випробувань нам довелося захистити камеру тришаровим бронестеклом Для запису випробувань нам довелося захистити камеру тришаровим бронестеклом

алюміній

Дебют алюмінієвої броні можна датувати серединою XIX століття, коли імператор Наполеон III визнав метал відповідним для виготовлення легких обладунків. Недосконала технологія промислового отримання алюмінію, незадовго до цього розроблена хіміком Анрі Сент-Клер Девіль, дозволяла отримувати ще не дуже чистий, але вже надто м'який метал, що показали перші ж невдалі спроби французів використовувати такі обладунки. Прийнятна технологія виробництва алюмінію з'явилася пізніше, в кінці 1880-х. Ефективний і простий електроліз глинозему обрушив вартість металу і стимулював активні експерименти з його сплавами, розкривши весь їхній величезний потенціал.

Справді, сплави алюмінію можуть ставати в 15-20 разів міцніше чистого металу. Для порівняння: міцність стали не більше ніж вдесятеро перевищує міцність заліза. Зрозуміло, сталь все одно залишиться твердіше, так що алюмінієві захисні елементи тієї ж маси будуть помітно товщі сталевих. Однак це навіть на краще, оскільки дозволяє позбутися від додаткових елементів, які забезпечують жорсткість всієї конструкції, спростити її і додатково полегшити. А зменшення маси - це та велика прохідність, і збільшена дистанція ходу, і - як ми скоро дізнаємося - підвищена десантованих.

Вражаючою ілюстрацією до цього стали американські бронетранспортери M113: починаючи з 1960-х їх було виготовлено понад 80 тис. Штук, причому деякі машини перших років випуску залишаються в строю до сих пір. На основі цих «невбиваних" БТР розроблено більше десятка інших зразків бронетехніки. Вперше опинившись на поле бою під час В'єтнамської війни в 1962 році, M113 і сьогодні складають близько половини всього парку бронетехніки армії США і активно використовуються багатьма її союзниками. У захисті M113 вперше масово застосовувалася катаная алюмінієва броня. Легований магнієм сплав 5083 (його найближчим російським аналогом можна назвати АМг5) зміцнюючих наклепом - механічними навантаженнями без використання високих температур.

Цинк і магній

Згадаймо, що структура будь-яких металів і сплавів задається безліччю мікроскопічних зерен різних форм і розмірів. Атоми в межах кожного кристала впорядковані, але самі зерна орієнтовані по-різному. Різні види обробки дозволяють змінювати їх величину і розподіл, надаючи структурі нові властивості - наприклад, той же наклеп фрагментірует великі зерна і руйнує кристалічну решітку металу. У ній створюється ціла мережа зчеплених один з одним дефектів, яка підвищує опір подальшої деформації. Подібним чином діє глибокий отжиг: термічна обробка з нагріванням до м'якого стану і повільним охолодженням дозволяє зняти внутрішню напругу структури і провести нову рекристалізацію, перерозподіливши атоми алюмінію та інших металів в сплаві.

Перехід на термоупрочняемие сплави алюмінію стався в 1970-х, дозволивши отримувати міцну броню. Легований цинком і магнієм сплав 7039 використовувався на легких американських танках М551 General Sheridan і БМП М2 Bradley. Англійські розвідувальні танки Scorpion зміцнювали аналогічним сплавом 7017, французькі БМП АМХ-10Р - сплавом 7020. Тим же шляхом йшли і радянські розробники: бронедеталі з алюмінієво-цинково-магнієвого сплаву АЦМ захищали надмоторную частину фронтальної проекції БМП-1, випущеної в 1966 році. Великий кут нахилу (80-85 °) і добре впізнавані поперечні ребра цієї панелі витримували удари навіть бронебійних куль стрілецької зброї і легких гармат калібром до 23 мм.

Система Al-Zn-Mg виявилася справжнім проривом і лягла в основу не тільки АЦМ, але і наступних, ключових для російських бронемашин, високоміцних сплавів, противопульним 1901 і 1903 році, здатних забезпечити вже противоснарядную захист. Щоб домогтися потрібної міцності і твердості, досить просто нарощувати вміст цинку і магнію. З іншого боку, це веде до збільшення схильності алюмінієвого сплаву до корозії під напругою. Тому розробники броні завжди шукали оптимальне співвідношення цих легуючих елементів - і тут шляху російських і зарубіжних фахівців розійшлися.

Використовується у всьому світі перелік Алюмінієвої асоціації (АА) США включає більше 300 марок алюмінію і його сплавів. Вони поділяються на вісім груп залежно від системи легування: алюміній різної чистоти (індексація 1000), сплави системи Al-Cu (2000), Al-Mn-Mg (3000), Al-Si (4000), Al-Mg (5000) , Al-Mg-Si (6000), Al-Zn-Mg (7000) і Al-Fe (8000). Випробування броні проводяться при різних температурах і під різними технічними кутами.

Вітчизняні матеріалознавці вважають, що сумарний вміст цинку і магнію має перебувати в межах 7-9%, що дає сплаву додаткову міцність. За кордоном же дотримуються показника 5-7%, прагнучи до підвищеної корозійної стійкості при досить помірною міцності. Втім, російські сплави недарма вважаються кращими в світі: для них використовуються додаткові добавки і унікальні режими термічної обробки, що дозволяють обійти цю проблему.

добавки

Головні вимоги, які пред'являються до броньовим сплавів алюмінію, - це стійкість (противопульная, противоснарядная), живучість (здатність зберігати захисні властивості при неодноразовому впливі), корозійна стійкість і конструктивна застосовність (включаючи свариваемость і жорсткість). Сучасні російські бронесплави алюмінію містять 2-8% цинку, 0,5-4% магнію, можуть включати невеликі кількості марганцю, срібла, заліза, титану, міді, хрому, кремнію, бору та навіть срібла. У вступі кожної добавки є свій особливий сенс: мідь дозволяє підвищити міцність, хоча і зменшує свариваемость; хром і цирконій збільшують корозійну стійкість під напругою і т. д.

Сплави проходять термічну обробку при 450-500 ° С, зазвичай з розрахунку 60 хвилин на кожні 20 мм товщини готової бронедеталі, після чого піддаються штучному старінню. Саме так обробляється сплав 1901, який став основою для створення БМД-1, першої вітчизняної машини з цельноалюмініевий корпусом (товщиною від 8 до 32 мм): лише вежа ще залишалася сталевий. У січні 1976 року саме на БМД-1 було здійснено перше в світі десантування з екіпажем. Рекорд став можливим завдяки зниженню маси машини і високої жорсткості корпусу з алюмінієвого сплаву 1901 - його здатності чинити опір навантажень без деформації. Ця характеристика збільшується пропорційно модулю пружності матеріалу і зростає з кубом його товщини. Тому виріб з алюмінієвого сплаву, незважаючи на значно менший, ніж у сталевого, модуль пружності, виявляється жорсткіше - за рахунок більшої товщини. Це і дозволяє конструкторам використовувати броньовий корпус в якості несучого, відмовитися від каркаса і різко знизити масу техніки.

Природним розвитком 1901 став здатний забезпечити і противоснарядную захист сплав 1903. Завдяки деякого зменшення вмісту цинку і магнію збільшилася пластичність матеріалу і живучість бронедеталей, з його складу вдалося майже повністю виключити мідь і марганець. Поява сплаву 1903 дозволило створити першу вітчизняну повністю алюмінієву бойову машину БМП-3: навіть вежа її виготовлена ​​з штампованих алюмінієвих деталей. Підраховано, що використання алюмінію знизило вагу майже на третину в порівнянні зі сталевою бронею - і вийшла одна з кращих в своєму класі машин.

Втім, на цьому розробники, звичайно, не зупинилися. Сьогодні в НДІ стали тривають роботи по створенню ще більш стійких до корозії алюмінієвих бронесплавов, шарової композитної броні, а також пеноалюминия з його унікальними можливостями протимінної захисту. Алюміній може замінити дорогі і важкі матеріали при виготовленні бронежилетів і шоломів для поліцейських, автомобілів для інкасаторів, при захисті банківських сховищ. Гуркіт пострілів в Центрі випробувань не змовкає: країна чекає нових сплавів.

Стандартна шкала ураження броньових перешкод

Бал Опис поразки

кондиційне

поразку

1 З тильного боку випучини немає 2 З тильного боку чиста випучин будь-якої величини 3 З тильного боку чиста випучин будь-якої величини з дрібними надривами 4

З тильного боку чиста випучин будь-якої величини з радіальними наскрізними надривами і тріщинами. гас просочується

5 З тильного боку намітилася пробочка без пробиття 6 З тильного боку чиста випучин будь-якої величини по колу, що намітився відкол

некондиційне

поразку

7 відколу будь-якої форми і величини з тильного боку при непробиття листа 8 Наскрізна пробоїна з чистими або рваними краями з тильного боку або вибита пробочка, або вихід сердечника 9 Наскрізна пробоїна з відколом будь-якої форми і глибини з тильного боку або наскрізна пробоїна з одним або декількома кільцевими розшаруваннями 10 Розкол карти або наскрізні тріщини, що виходять за межі поразки в результаті випробувань Стаття «Броня легка» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №6, червень 2018 ).