Так создавалась броня

ТАК СОЗДАВАЛАСЬ БРОНЯ

Так создавалась броня

О статье В. Шевченко Как в СССР была создана керамическая бронеплитка

Авторы: Дмитрий Купрюнин, Евгений Чистяков

В предыдущем выпуске Защиты и безопасности была опубликована обстоятельная статья академика РАН В.Я. Шевченко, в увлекательной форме повествующая о якобы пионерных исследованиях автора в области кумуляции и механики разрушения материалов, которые привели к созданию уникального для своего времени бронематериала. На этой основе, утверждает В.Я. Шевченко, под его руководством и непосредственном участии были разработаны новые противокумулятивные и противопульные композитные структуры, а также создан первый в мире керамический бронежилет.

Однако уже в начале статьи бросаются в глаза мелкие неточности, искажения действительности, а то и просто ошибки. Например, вызывает усмешку специалистов рассказ автора о том, что в испытательной лаборатории НИИ стали использовались макеты лабораторных кумулятивных зарядов в виде кубиков 5х5х5 см. На самом деле такие макеты имели цилиндрическую форму, что весьма важно для натурных опытов. При этом он называет массу взрывчатых веществ в кумулятивном боеприпасе — 100 г, что достаточно далеко от реальности.

Автор утверждает, что в результате проведенных им в 1978 году исследований он обнаружил, что керамика является эффективным материалом для противокумулятивной защиты. Он, видимо, до сих пор неосведомлен, что к 1978 году противокумулятивные свойства керамически структур уже были не только хорошо изучены, но и применены в для защиты башни танка Т-64, а чуть позже в виде песчаных стержней, представляющих собой высокопористую керамику, — в защите башен танков Т-72А. Так что защита от кумулятивных боеприпасов с применением керамики была создана задолго до изысканий В.Я. Шевченко. Но разработчикам уже тогда было ясно, что керамикой, даже самой уникальной, защититься от быстро развивающихся кумулятивных боеприпасов невозможно. Поэтому были найдены совершенно новые принципы, заключающиеся в том, что для защиты используется энергия самой струи. Защиту на этих принципах сегодня за рубежом называют NERA; в СССР такой подход впервые был применен в защите танка Т-80. В 1982 году в НИИ стали разработали и внедрили средство против кумулятивных боеприпасов — так называемую динамическую защиту, по эффективности на порядки превосходящую любую пассивную, в том числе и керамическую броню. Сегодня уже четвертое поколение этого типа защиты надежно защищает нашу военную технику от всех современных и перспективных боеприпасов.

Нельзя согласиться с приоритетом В.Я. Шевченко и в его исследованиях керамики как противопульного материала. Напомним, что уже в 1971 году в ВИАМ была разработана и внедрена конструкция спинки пилотов вертолетов с применением керамики марки С-2 (SiC) на стеклопластиковой подложке. Уже тогда разработчики понимали, что хрупкая керамика не может работать без вязкого подпора. Это открытие, якобы было сделано В.Я. Шевченко в начале 80-х годов.

Под большим сомнением и его первенство в издании первой отечественной монографии по технической керамике, изданной в 1993 году. Приведем лишь монографию Физическое материаловедение карбидов Г.В. Самсонова, В.С. Нешпора, изданной в 1974 году в Киеве, которую знает и использует каждый разработчик керамической брони. Назовем и весьма популярную у броневиков монографию Кингери У.Д. Введение в керамику, переведенную и изданную в СССР в 1967 году.

Наконец, керамика на основе карбида кремния, которой занимался В.Я. Шевченко, никогда не рассматривалась в качестве брони для первого отечественного керамического бронежилета

А теперь расскажем, как на самом деле разрабатывалась керамическая броня для этого бронежилета.

В СССР работы в области броневой керамики были инициированы специальным постановлением Совмина СССР г. №390-137 в ноябре 1970 года. Постановлением была поставлена задача на разработку противоснарядной, противокумулятивной и противопульной керамической броне. Важным этапом в соответствующих работах стало решение военно-промышленной комиссии при Совмине СССР от 8.09.1976 года №224, в котором головным разработчиком керамической противопульной брони для машин ЛКМ был определен НИИ стали, а к работам были подключены многие ведущие научно- исследовательские институты.

Основное направление исследований было направлено на повышение живучести керамической брони. Исследовались технологии армирования керамики, создания градиентных материалов и, конечно, изучались вопросы выбора и оптимизации материала подложки. В НИИ стали было обследовано более 20 различных керамических материалов, включая сапфир, карбиды и оксиды с плотностью от 2,03 (Ве₂В) до 15,24 г/см³(WC).

Итогом этого периода исследований стали следующие выводы: броневой противопульной керамикой может считаться материал имеющий: твердость HRA не ниже 85, относительную плотность — не ниже 95%, динамический модуль упругости не ниже 20х10¹¹н/м², предел прочности на изгиб не ниже 900Мпа, упругий импеданс — не менее 20х10⁶н/м², удельную работу разрушения — не менее 170 кг×см/м².

Было установлено, что наилучшими характеристиками обладают корунд (Al₂O₃), карбид кремния (SiC) и карбид бора (B₄C).

Так что к началу 80-х годов, когда встал вопрос о создании керамической брони для бронежилетов и В.Я. Шевченко приступил к изучению теории проникания, у разработчиков НИИ стали уже было полное представление о требованиях к этому материалу и его потенциальных возможностях. Но не только это предопределило положение НИИ стали как головного предприятия по разработке первого в мире серийного керамического бронежилета.

Институт по специальному постановлению ЦК КПСС от 10 февраля 1979 года уже успел разработать и организовать совместно с ЦНИИ швейной промышленности, ВНИИИВ и другими предприятиями серийное производство сначала противоосколочных бронежилетов 6Б2, в защите которых была применена новая баллистическая ткань на основе параарамидного волокна ТСВМ-ДЖ-1, аналога зарубежного Кевлара, а затем противопульных бронежилетов 6Б3Т с бронеэлементами из высокопрочного титанового сплава ВТ-23. Тогда же эти изделия были приняты на вооружение. Напомним, что бронежилет 6Б3Т имел массу 8 кг и обеспечивал защиту от обычных пуль АКМ и АК-74 на дистанции 10 м и пуль винтовки М16А1 на дистанции 100 м. Несколько десятков тысяч бронежилетов 6Б2 и 6Б3Т в разных модификациях поступило в 40-ю армию, воевавшую в Афганистане.

Сегодня известно, что послужило толчком для постановки работ по керамической броне для бронежилетов. Во-первых, это неудовлетворенность некоторых руководителей Минобороны СССР бронежилетом 6Б3Т, который не обеспечивал защиту от бронебойно-зажигательных пуль к АКМ и пуль снайперской винтовки Драгунова, появившихся у противника. Во-вторых, по разведканалам была получена информация о подобных работах за рубежом.

В СССР на тот период НИОКР по бронекерамике для индивидуальной бронезащиты не велось. Развитию этих работ мешали разногласия в самом Министерстве обороны, где часть военных продолжали делать ставку на титан.

Но были и специалисты, которые уже видели перспективу в керамике. В частности, в НИИ-3 МО СССР (в/ч 42261) в инициативном порядке уже давно вела работы по керамической броне для бронежилетов. Среди них были заместитель начальника института генерал-майор Г.Д. Мамышев, начальник отдела Б.Г.Балашов, его сотрудники Соболев Е.И., Лебедева С.Г. и другие. Они делали ставку на карбид бора, как лучший материал для средств индивидуальной защиты (СИЗ) по сочетанию защитных и массовых характеристик. Более того, совместно с Всесоюзным научно-исследовательским и проектным институтом твердых сплавов и тугоплавких металлов сотрудниками НИИ-3 к началу 80-х годов уже был создан опытный образец бронеэлемента на основе карбида бора и ткани на основе волокна ТСВМ-ДЖ-1 и получены соответствующие авторские свидетельства. Испытания показали, что этот образец удовлетворяет требования военных по стойкости.

Однако до создания серийного бронежилета с керамической броней было еще очень далеко. Оборудование ВНИИТС с трудом позволяло прессовать одну плитку размером 90х90 мм. Прессование проводилось с усилием в 250 кг/см²при температуре в 2000-2500°С в графитовой прессформе, которая рассыпалась после одного-двух прессований. Стоимость одной бронеплитки, таким образом, получалась около 1500 рублей (напомним, что зарплата инженера в то время составляла 120-130 руб). А для бронежилета таких плиток требовалось от 30 до 50 штук!

Помимо стоимости и отсутствия в СССР соответствующего оборудования были и другие проблемы. Например, никто не знал, как контролировать качество полученной керамики. Наконец, не было требований к исходному сырью, а от него очень сильно зависело качество конечного продукта. Да и сам опытный бронеэлемент был далеко не оптимален. В общем, надо было начинать практически с нуля.

Отработка серийной технологии изготовления бронекерамики на основе карбида бора, работы по созданию на его основе бронеэлемента и бронежилета и были поручены НИИ стали, имеющему соответствующий опыт. К этим работам были подключены десятки исследовательских институтов и предприятий различных министерств, а также НИИ-3, бронекерамика которого была принята за основу.

Б.Г.Балашов (слева) показывает представителям МО СССР испытанные бронеэлементы и остатки пули.1983 г. НИИ-3 МО СССР

Показ опытного образца бронеэлемента на основе карбида бора президенту АН СССР А.П.Александрову и руководству МО СССР.1983 г. НИИ-3 МО СССР

Основной упор на создание исследовательской базы был сделан на институты АН УССР, которые были наиболее подготовлены к решению проблемы. Это Институт проблем материаловедения (ИПМ), Институт проблем прочности, Институт сверхтвердых материалов (ИСМ) им. В.Н.Бакуля и другие.

Ведущая роль в формировании как исследовательской, так и производственной базы для изготовления бронекерамики на основе В₄С принадлежала директору ИПМ вице президенту АН УССР Виктору Ивановичу Трефилову. В кратчайшие сроки он сумел приобрести необходимое оборудование для исследования и для производства. Так было закуплено 10 современных прессов, организовано (тоже на Украине в районе Днепропетровска) производство сверхчистого графита для прессформ.

НИИ стали (в то время п/я 2652), как головной институт координировал все работы, проводил испытания, разрабатывал методическое обеспечение, отрабатывал керамический бронеэлемент и, конечно, вел проектирование бронежилета.

Бориды, из которых получают исходное сырье для керамической брони, а именно порошок В₄С, добывались на востоке страны, и в то время практически полностью уходили на экспорт в Японию. Потребовалось подготовить решение Совмина СССР, чтобы это сырье получило статус стратегического.

Но бориды — это лишь исходное сырье. Чтобы получить порошок В₄С требуемого качества и требуемого размера НИИ стали были исследованы несколько технологий их производства и выбрана наиболее производительная и экономичная.

Из этих порошков, на оборудовании ИСМ и ИПМ прессовались керамические плитки размером до 92х92 мм и толщиной от 6,5 до 9,5 мм При этом исследовалось влияние состава специальных активирующих добавок (аморфный бор, углерод технический, двуокись кремния и др.), суммарное количество которых варьировалось от 2 до 10%. Изначально исследовалось две технологии получения пластин карбида бора технология горячего прессования и реакционного спекания. Первая технология, по которой изготавливалась бронеплитка в ВНИИТС, была, конечно, сложнее и дороже технологии реакционного спекания, которая заключалась в том, что пористая заготовка из карбида бора, предварительно пропитанная жидким кремнием, спекалась без давления при меньших температурах (около 1800°С) в защитной среде или в вакууме. Плитки приклеивались на подпор из нескольких слоев баллистической ткани. Количество слоев тоже варьировалось от 26 до 70.

Испытания всех образцов производились в НИИ стали. При этом оценивалась не только стойкость преграды, но и запреградное действие пули. Эти испытания показали, что карбид бора, полученный методом горячего прессования, превосходит аналоги, полученные реакционным спеканием как по физико-механическим, так и по броневым характеристикам, и именно эта технология была рекомендована для производства бронекерамики для СИЗ.

Итогом работ по созданию керамической бронеплитки для СИЗ можно считать Технические условия ПЛАСТИНЫ БК 90х7,5 (ТУ 06584-84) от 1984 года, по которым было организовано их серийное производство. В этом документе определены не только все параметры для производства, но и правила приемки и контроля качества бронепластин.

Подписали эти ТУ именно те, ктосоздавал первую в мире серийную броневую керамику на основе карбида бора для бронежилетов.

От НИИ стали Б.Д.Чухин, О.Б.Дашевская, М.И.Маресев

От НИИ-3 МО СССР Б.Г.Балашов, Г.П.Мамышев

От ИПМ Л.Л.Сухих, М.С.Ковальченко, Г.Г.Карюк

От ИСМ П.С.Кислый

От СКТС и ТМ (Светловодский комбинат твердых сплавов и тугоплавких металлов) М.Н.Пивоваров.

Конечно, это далеко не все, кто принимал участие в работах над проблемой, но именно этот документ отражает головную роль указанных здесь организаций и исполнителей.

Серийное производство бронеплиток из карбида бора было организовано на мощностях ИПМ. В дальнейшем, с расширением объемов производство керамических бронеэлементов, основные производственные мощности были перенесены в г. Луга Лениградской области.

При создании керамического бронеэлемента, разработку которого вел НИИ стали, тоже были свои трудности. Так неожиданно возникла проблема с их приемкой у заказчика. Военные потребовали обеспечить целостность элемента при сбрасывании его на бетонный пол с высоты 5 метра. Лишь после долгих споров удалось убедить их проводить эти испытания не на отдельном элементе, а в составе бронежилета. Кроме того пришлось вводить специальную обклейку углов бронеэлемента.

Потом заказчик потребовал доказать, что карбид бора при попадании в организм бойца, например, при пробитии бронеэлемента, не окажет на него негативного воздействия. В НИИ-3 была организована и проведена целая НИР по исследованию влияния карбида бора на здоровье крыс и свиней и доказано, что этот минерал никак не влияет на живой организм.

Серийные бронеэлементы из карбида бора для 6Б4 и 6Б5. 1989 г.

Опытный бронеэлемент из карбида бора испытанный пулей Б32 калибра 7,62 мм

(3 выстрела). Слева-лицо, справа тыл (фото НИИ стали, 2009 г.)

Серийное производство керамического бронеэлемента, который получил индекс К-136 было организовано на Светловодском комбинате, позднее к производству бронеэлементов были подключены и другие предприятия, в частности, Ленинградский абразивный завод им. Ильича, который в совершенстве освоил не только технологию изготовления собственно бронеэлемента, но и выполнял большой объем работ по пошиву тканевых модулей бронежилета.

Не просто создавался и сам бронежилет с керамическими бронеэлементами. Военные настаивали на большой площади усиленной защиты и первые модификации (6Б4-0, 6Б4-П, 6Б4-С) имели площадь усиленной защиты от 22 до 38 кв.дм. при общей противоосколочной площади почти в 50 кв.дм. (для сравнения сегодня армейские бронежилеты имеют площадь усиленной защиты не более 16-18 кв.дм.). На усиленной площади обеспечивалась защита от пуль с термоупрочненным сердечником к АКМ и пуль винтовки М16А1 практически в упор. Вес такого бронежилета достигал 15 кг.

Эксплуатационные испытания макетов бронежилета с керамическими бронеэлементами. Крым, 1983 г.

Поэтому вскоре требования были пересмотрены и принят вариант с дифференцированной защитой. Передняя секция с уменьшенной площадью защиты оставалась с керамическими элементами, а спинная секция была взята от противоосколочного бронежилета 6Б2. В итоге вес жилета снизился до 7,5-8,7 кг, он получил индекс 6Б4-01, принят на вооружение в 1985 году. Именно в такой комплектации начал поступать в войска.

На одном из совещаний с участием военных, промышленности и науки, проведенного еще на начальном этапе работ, президент АН СССР академик А.П. Александров заявил, что в случае принятия на вооружение керамического бронежилета он организует Государственную премию всем, кто принимает участие в его создании.

Трудно сказать, насколько это заявление помогло разработчикам, а вот различных интриг прибавило точно. Обещанная премия была присуждена только в 1989 году. Среди награжденных от НИИ стали было отмечено 9 человек, от НИИ-3 — 4 человека.

Боевая история этого первого в мире керамического бронежилета 6Б4-01, в отличие от титанового собрата, оказалась менее яркой. По окончанию войны в Афганистане огромное количество бронежилетов, бывших там в эксплуатации, скопилось на армейских складах и НИИ стали как разработчику было поручено изготовить для них ремонтную документацию. При осмотре этого имущества было обнаружено, что очень много бронежилетов 6Б4-01 вообще не имели следов эксплуатации, они просто пролежали на складах.

P.S. Авторы благодарят Б.Г. Балашова и О.Б. Дашевскую за помощь в подготовке данной статьи

Об авторах

Купрюнин Дмитрий Геннадьевич

Чистяков Евгений Николаевич

АО НИИ стали

Вы можете скачать оригинал статьи:ТАК СОЗДАВАЛАСЬ БРОНЯ