Реактивная броня: принципы работы и история развития

Введение

Тип брони транспортного средства

Реактивная броня – это тип брони транспортного средства, используемый для защиты транспортных средств, особенно современных танков, от кумулятивных зарядов и бронебойных подкалиберных снарядов. Наиболее распространенным типом является динамическая защита (ERA), но существуют варианты, такие как динамическая защита с ограниченным поражением (SLERA), неэнергетическая реактивная броня (NERA), не взрывная реактивная броня (NxRA) и электрическая броня. Модули NERA и NxRA способны выдерживать несколько попаданий, в отличие от ERA и SLERA. При попадании кумулятивного заряда в верхнюю часть брони происходит детонация внутреннего взрывчатого вещества, создавая тупое воздействие, которое танк может поглотить. Реактивная броня предназначена для противодействия противотанковым боеприпасам, которые действуют, пробивая броню, а затем либо уничтожая экипаж внутри, выводя из строя жизненно важные механические системы, либо вызывая отслоение металла, которое выводит из строя экипаж – или все сразу. Реактивную броню можно нейтрализовать серией попаданий в одно и то же место, например, с помощью оружия с тандемной кумулятивной боевой частью, которая выпускает два или более кумулятивных заряда в быстрой последовательности. Без тандемной боевой части повторное попадание в одну и ту же точку значительно сложнее.

История

Идея контрвзрыва (kontrvzryv) в броне была впервые предложена Научно-исследовательским институтом стали (НИИ Стали) в 1949 году в СССР академиком Богданом Вячеславовичем Войцеховским. Первые опытные образцы были произведены в 1960-х годах. Однако недостаточный теоретический анализ во время одного из испытаний привел к детонации всех элементов прототипа. По ряду причин, включая вышеупомянутый инцидент и убеждение в достаточной бронезащищенности советских танков, исследования были прекращены. До 1974 года работы не возобновлялись, пока Министерство оборонной промышленности не объявило конкурс на разработку наилучшей защиты для танков. Американский военный научно-исследовательский и производственный центр Пикатини Арсенал в 1950-х годах проводил эксперименты по испытанию линейных режущих зарядов против противотанковых боеприпасов и пришел к выводу об их потенциальной эффективности при наличии адекватной системы обнаружения и подрыва, однако отметил наличие "тактических ограничений"; отчет был рассекречен в 1980 году. Западногерманский исследователь Манфред Хелд проводил аналогичные работы совместно с вооруженными силами Израиля в 1967–1969 годах. Реактивная броня, разработанная в результате совместных исследований, впервые была установлена на израильских танках во время войны в Ливане в 1982 году и показала высокую эффективность.

Брони, реактивные к взрыву

Элемент динамической защиты (ДЗ) изготавливается либо из листа или плиты взрывчатого вещества, расположенного между двумя металлическими пластинами, либо из нескольких "бананообразных" стержней, заполненных взрывчатым веществом, которые называются кумулятивными зарядами. При атаке бронебойным снарядом взрывчатка детонирует, с силой разводя металлические пластины и повреждая снаряд. Кумулятивные заряды, в свою очередь, детонируют по отдельности, выбрасывая по одной клиновидной пластине, предназначенной для отклонения, подрыва или разрезания приближающегося снаряда. Эффект достигается за счет двух механизмов. Во-первых, движущиеся пластины изменяют эффективную скорость и угол встречи кумулятивной струи, уменьшая угол падения и увеличивая эффективную скорость струи относительно элемента пластины. Во-вторых, поскольку пластины расположены под углом к обычному направлению атаки кумулятивных зарядов, по мере их разведения точка удара на пластине смещается во времени, требуя от струи прорезания новых слоев материала. Этот второй эффект значительно увеличивает эффективную толщину пластины при ударе. Для эффективной защиты от кинетических снарядов ДЗ должна использовать более толстые и тяжелые пластины и, соответственно, более мощный слой взрывчатого вещества. Тяжелая ДЗ, такая как советская "Контакт-5", способна разрушить бронебойный стержень, длина которого превышает глубину ДЗ, что существенно снижает его пробивную способность. Однако современные бронебойные подкалиберные снаряды (БОПС) не могут быть разрушены ДЗ, поскольку обычно имеют прочное ядро из обедненного урана. Важным аспектом ДЗ является бризантность, или скорость детонации ее взрывчатого вещества. Более бризантное взрывчатое вещество и более высокая скорость пластин приводят к тому, что в траекторию струи попадает больше материала пластин, значительно увеличивая эффективную толщину пластины. Этот эффект особенно заметен на задней пластине, отступающей от струи, которая удваивает свою эффективную толщину при удвоении скорости. ДЗ также эффективно противодействует снарядам, сформированным взрывом кумулятивного заряда. Взрыв должен разрушить снаряд, рассеивая его импульс во всех направлениях, а не направляя его на цель, что значительно снижает его эффективность. Динамическая защита ценится Советским Союзом и его нынешними независимыми государствами-членами с 1980-х годов, и почти каждый танк в восточноевропейском арсенале либо изначально проектировался с использованием ДЗ, либо был оснащен дополнительными блоками ДЗ, включая даже танки Т-55 и Т-62, построенные сорок-пятьдесят лет назад, но все еще используемые резервными подразделениями. Армия США использует динамическую защиту на своих танках Abrams в составе комплекта TUSK (Tank Urban Survivability Kit) и на боевых машинах Bradley, а израильтяне часто используют ее на своих американских танках M60. Блоки ДЗ используются в качестве дополнительной (или навесной) брони на тех участках бронетехники, которые наиболее вероятно будут поражены, как правило, на лобовой части корпуса и на передней и боковых частях башни. Их использование требует, чтобы машина была достаточно хорошо бронирована для защиты себя и экипажа от взрыва ДЗ. Дополнительной сложностью использования ДЗ является потенциальная опасность для находящихся рядом с танком людей при детонации пластины, хотя взрыв кумулятивного боеприпаса (HEAT) уже представляет серьезную опасность для окружающих. Хотя пластины ДЗ предназначены лишь для выпуклости после детонации, совокупная энергия взрывчатого вещества ДЗ в сочетании с кинетической или взрывной энергией снаряда часто приводит к взрывному разрушению пластины. Взрыв пластины ДЗ создает значительное количество осколков, и посторонние лица подвергаются серьезному риску получения смертельных ранений. Поэтому пехота должна действовать на некотором расстоянии от машин, защищенных ДЗ, при проведении операций с комбинированным оружием.

An element of explosive reactive armour (ERA) is either made out of a sheet or slab of high explosive sandwiched between two metal plates, or multiple "banana shaped" rods filled with high explosive which are referred to as shaped charges. On attack by a penetrating weapon, the explosive detonates, forcibly driving the metal plates apart to damage the penetrator. The shaped charges on the other hand, each detonate individually, launching one spike shaped plate each, meant to deflect, detonate or cut the incoming projectile. The disruption is attributed to two mechanisms. First, the moving plates change the effective velocity and angle of impact of the shaped charge jet, reducing the angle of incidence and increasing the effective jet velocity versus the plate element. Second, since the plates are angled compared to the usual impact direction of shaped charge warheads, as the plates move outwards the impact point on the plate moves over time, requiring the jet to cut through fresh plates of material. This second effect significantly increases the effective plate thickness during the impact. To be effective against kinetic energy projectiles, ERA must use much thicker and heavier plates and a correspondingly thicker explosive layer. Such heavy ERA, such as the Soviet developed Kontakt 5, can break apart a penetrating rod that is longer than the ERA is deep, again significantly reducing penetration capability. Modern APFSDS however, can not be broken apart by ERA, as it usually has a strong, depleted uranium core. An important aspect of ERA is the brisance, or detonation speed of its explosive element. A more brisant explosive and greater plate velocity will result in more plate material being fed into the path of the oncoming jet, greatly increasing the plate's effective thickness. This effect is especially pronounced in the rear plate receding away from the jet, which triples in effective thickness with double the velocity. ERA also counters explosively forged projectiles, as produced by a shaped charge. The counter explosion must disrupt the incoming projectile so that its momentum is distributed in all directions rather than toward the target, greatly reducing its effectiveness. Explosive reactive armour has been valued by the Soviet Union and its now independent component states since the 1980s, and almost every tank in the eastern European military inventory today has either been manufactured to use ERA or had ERA tiles added to it, including even the T 55 and T 62 tanks built forty to fifty years ago, but still used today by reserve units. The U. S. Army uses reactive armour on its Abrams tanks as part of the TUSK (Tank Urban Survivability Kit) package and on Bradley vehicles and the Israelis use it frequently on their American built M60 tanks. ERA tiles are used as add on (or appliqué) armour to the portions of an armoured fighting vehicle that are most likely to be hit, typically the front (glacis) of the hull and the front and sides of the turret. Their use requires that a vehicle be fairly heavily armoured to protect itself and its crew from the exploding ERA. A further complication to the use of ERA is the inherent danger to anyone near the tank when a plate detonates, though a high explosive anti tank (HEAT) warhead explosion would already cause great danger to anyone near the tank. Although ERA plates are intended only to bulge following detonation, the combined energy of the ERA explosive, coupled with the kinetic or explosive energy of the projectile, will frequently cause explosive fragmentation of the plate. The explosion of an ERA plate creates a significant amount of shrapnel, and bystanders are in grave danger of fatal injury. Thus, infantry must operate some distance from vehicles protected by ERA in combined arms operations.

Чувствительность

ЭРА нечувствителен к воздействию кинетических снарядов калибром до 30 мм. 20-мм бронебойно-зажигательный трассирующий снаряд (АПИТ) пробивает сербский образец ЭРА, но не вызывает его детонации. Однако компьютерное моделирование показывает, что кумулятивный снаряд малого калибра (30 мм) вызовет детонацию ЭРА, как и более крупные кумулятивные заряды и бронебойно-подкалиберные снаряды (APDSFS).

Невзрывная и неэнергетическая реактивная броня

NERA и NxRA работают аналогично динамической защите, но без взрывчатого слоя. Две металлические пластины с инертным наполнителем, например, резиновым, образуют «сэндвич». При попадании кумулятивной струи часть энергии удара рассеивается в инертном слое, а возникающее высокое давление вызывает локальный изгиб или выпучивание пластин в точке удара. По мере выпучивания пластин точка воздействия струи смещается вместе с выпуклостью, увеличивая эффективную толщину брони. Это почти идентично второму механизму действия динамической защиты, однако здесь используется энергия кумулятивной струи, а не взрывчатого вещества. Поскольку внутренний слой не взрывоопасен, выпучивание менее интенсивно, чем в динамической защите, и, следовательно, обеспечивается меньшая степень защиты по сравнению с динамической защитой аналогичных размеров. Тем не менее, NERA и NxRA легче, безопаснее в обращении, безопаснее для находящейся поблизости пехоты, теоретически могут быть установлены на любой части машины и могут быть размещены в несколько слоев с воздушными промежутками при необходимости. Ключевым преимуществом такой брони является её неуязвимость к тандемным кумулятивным боеголовкам, которые используют небольшой передний заряд для подрыва динамической защиты перед выстрелом основного заряда.

Электрическая броня

Электрическая броня или электромагнитная броня – это предлагаемая технология активной защиты. Она состоит из двух или более проводящих пластин, разделенных воздушным зазором или изоляционным материалом, образуя мощный конденсатор. В процессе работы источник высокого напряжения заряжает броню. Когда поражающий элемент пробивает пластины, он замыкает цепь, разряжая конденсатор и высвобождая большое количество энергии в поражающий элемент, что может привести к его испарению или даже превращению в плазму, значительно ослабляя воздействие. Неизвестно, предназначена ли эта технология для защиты как от бронебойных снарядов, так и от кумулятивных струй, или только от последних. По состоянию на 2005 год эта технология еще не была внедрена ни на одной известной боевой платформе. Другая электромагнитная альтернатива динамической защите использует слои пластин из электромагнитного металла, разделенных силиконовыми прокладками в шахматном порядке. Повреждение внешней поверхности брони передает электрический ток в пластины, заставляя их магнитно притягиваться друг к другу. Поскольку процесс происходит со скоростью электрического тока, пластины движутся в момент удара снаряда, отклоняя его энергию, а также рассеивая энергию при размыкании магнитной связи между пластинами.