.
Скрытый текст
В день открытия конференции к её участникам обратился заместитель председателя Правительства Российской Федерации Юрий Борисов. Он назвал мероприятие одним из ключевых событий для российских специалистов, занимающихся разработкой новых и улучшением существующих средств бронезащиты на основе композитов. И с удовлетворением констатировал, что благодаря усилиям учёных, инженеров, технологов и конструкторов, участвующих в конференции, армия России получила на снабжение один из лучших в мире комплектов боевой экипировки второго поколения «Ратник», бронешлемы и бронежилеты которого уже защитили от пуль и осколков не один десяток военнослужащих, сражающихся с терроризмом. «С каждым годом совершенствуются технологии и материалы, – подчеркнул в обращении вице-премьер. – Изготовление предельноармированных композитов методом компрессионной намотки, разработанным Центром «Армоком», применение особопрочных арамидных волокон типа Русар-С и сверхвысокомолекулярных полиэтиленовых (СВМПЭ) волокон, изготовленных предприятиями «Термотекс» и ВНИИСВ, в скором будущем позволят создать лёгкую и надёжную бронезащиту в боевой экипировке следующего, третьего поколения».
Президент Российской академии ракетных и артиллерийских наук, руководитель Совета главных конструкторов по системе вооружения сил общего назначения сухопутной составляющей генерал-майор запаса Василий Буренок, в свою очередь, отметил, что в ведущих зарубежных странах и в России в настоящее время проводятся обширные экспериментально-теоретические исследования в области разработки высокоэффективных комплексов вооружения, перспективной экипировки и средств индивидуальной бронезащиты с целью повышения боевых возможностей подразделений и отдельно взятого военнослужащего на поле боя при выполнении традиционных или специальных боевых задач.
«С появлением высокоточного оружия, боеприпасов с повышенным пробивным действием, оружия на новых физических принципах остро встаёт вопрос повышения защитных и эксплуатационных свойств средств защиты военнослужащих и ВВСТ в целом, – подчеркнул президент РАРАН. – Поэтому требования к ним, техническим и технологическим возможностям по их реализации будут только возрастать, что обусловлено предельными возможностями и характеристиками известных средств и материалов, применяемых при проектировании и создании образцов системы защиты».
Разработанные в ОКР «Ратник» и принятые на снабжение Вооружённых Сил РФ единый общевойсковой бронежилет 6Б45, боевой нагрудник защитный 6Б46, бронешлем 6Б47, комплект боевого снаряжения 6Б52 и другие средства индивидуальной защиты по своим характеристикам не уступают зарубежным аналогам, а по некоторым даже превосходят их, имеют унифицированные элементы и модульную конструкцию, эффективно защищают от поражающих факторов в боевой обстановке, могут использоваться как самостоятельно, так и совместно с другими элементами боевого снаряжения, позволяют вести боевые действия в самых сложных условиях продолжительностью более трёх суток. Впервые в средствах боевой экипировки были применены многослойный принцип её построения и современные материалы, обладающие отличными прочностными характеристиками при меньшей поверхностной плотности, что уменьшает массу изделий.
Всё более широкое применение в современных образцах ВВСТ находят композитные материалы как сами по себе, так и в сочетании с другими броневыми материалами. Это позволяет существенно повысить уровень защиты при одновременном снижении массовых характеристик, поэтому совершенствование и разработка базовых технологий изготовления защитных элементов на основе новых керамических, арамидных и полиэтиленовых материалов остаётся первостепенной задачей.
Решить эту сложную задачу разработчикам средств защиты позволяют достижения в области нанотехнологий, биотехнологий, мембранных технологий, технологий микромеханики, робототехники и других, обеспечивающих эффективную защиту военнослужащих и ВВСТ и позволяющих максимально комфортно их использовать, учитывая медико-биологические аспекты.
«В части развития исследований в области создания новых баллистических, конструкционных композитных материалов в военной технике и народном хозяйстве важную роль играет обмен научными знаниями, техническими и технологическими решениями, проблемными вопросами в данной области», – подчеркнул Василий Буренок, отметив, что именно этому и посвящена открывшаяся конференция, проводимая ежегодно под эгидой Российской академии ракетных и артиллерийских наук.
Он поздравил всех участников конференции с началом работы, а главного её организатора – выдающегося учёного в области создания и применения композитных материалов, действительного члена и руководителя отделения РАРАН, главного конструктора по системе защиты боевой экипировки военнослужащих, генерального директора Центра «Армоком» Евгения Харченко – с юбилеем, пожелав Евгению Фёдоровичу доброго здоровья, неиссякаемой энергии и дальнейших успехов на благо укрепления оборонного могущества России.
Юбиляра поздравил и заместитель председателя Правительства РФ Юрий Борисов, отметивший его большие заслуги и пожелавший доброго здравия, неиссякаемого творческого долголетия, новых свершений в деле создания ещё более совершенных образцов вооружения.
Первый доклад Евгения Харченко на конференции был посвящён гибким броневым материалам на основе арамидных, полиэтиленовых и других высокопрочных волокон. Речь в нём шла о текстильной форме применяемых арамидных нитей.
Как известно, арамидные нити – главный компонент органопластиков, из которых изготовляют корпуса ракетных двигателей, самые разнообразные цилиндрические элементы, а также бронешлемы и другие средства индивидуальной бронезащиты. Так вот, эти волокна могут выпускаться в двух модификациях: в кручёном и некручёном виде.
В разные периоды развития композитной науки и практики предпочтение отдавали то одному, то другому ассортименту этого армирующего материала. Несмотря на то что за рубежом 100 процентов арамидных нитей типа Кевлар, Тварон и других выпускается без крутки, наши технологи львиную долю нитей Русар и Руслан используют только в кручёном виде. Почему?
«Причин несколько. Первая из них банальна – подкрученную нить легче сдавать заказчику, так как она обладает большей разрывной нагрузкой, или прочностью, – поясняет Евгений Фёдорович. – Однако в процессе изготовления бронематериала из этих нитей они пропитываются связующим, и картина меняется. Прочность некручёной нити в микропластике существенно выше, а в намоточном органопластике значительно, на 16 процентов превышает свойства композита из кручёных нитей».
Другой причиной предпочтения кручёных нитей является их лёгкая проходимость через лентоформующие тракты намоточных станков – некручёные нити требуют более бережного отношения к себе при переработке. Однако результирующий фактор – прочность композитного материала из некручёных нитей превышает композит из кручёных нитей на 30-40 кгс/мм².
Много это или мало?
«Когда-то мне, молодому инженеру, врезалась в память цитата из американского отчёта о том, что для повышения уровня прочности композитов на каждый 1 кгс/мм² необходимо затрачивать 1 млн долларов, – делится воспоминаниями Евгений Фёдорович. – А у нас разница в 30–40 кгс/мм² формируется на том же оборудовании и по той же цене».
Исследования показали, что переход к производству некручёных арамидных нитей прибавит 12–16 процентов баллистической стойкости (прочности) изготовляемой из них текстильной брони. В итоге фактически без лишних производственных затрат наши военнослужащие получат экипировку, которая намного лучше защитит их на поле боя. Разве можно пренебречь такой возможностью? Ни в коем случае! Совершенствование технологии производства бронезащитных материалов должно быть направлено на переработку именно некручёных арамидных нитей.
«Даже самый распространённый материал – текстильная или гибкая броня – по сей день очень далёк от совершенства, – заявил Евгений Харченко. – Думаю, что в нём реализовано не более 60–70 процентов потенциальных возможностей отечественных арамидных волокон».
Многочисленные исследования показали, что для получения максимальной прочности органопластиков необходимо применять только некручёные нити и жгуты. Вот почему долгие годы особопрочные корпуса ракетных двигателей наматывали именно из некручёных арамидных нитей и жгутов. Аналогичные эффекты имеют место и при разработке бронезащитных материалов.
Однако, по словам Харченко, многократные обращения к руководству Каменского завода химволокна – монополиста по арамидам для средств индивидуальной бронезащиты – перейти на некручёный ассортимент не дали результата.
И лишь недавно альтернативный производитель арамидных нитей – АО «Термотекс» из города Хотьково (Московская область) – по заказу Центра «Армоком» изготовил несколько сотен килограммов нити Русар с круткой, равной нулю, а один из лучших в России технологов спецтканей Марина Буланова наработала целый ассортимент опытных тканей из некручёной нити. В результате удалось получить значительно более прочную текстильную броню. Ткань из хотьковской некручёной нити 58 текс показала противоосколочную стойкость 620 м/с при поверхностной плотности 3,7 кг/м², а штатная ткань из аналогичной кручёной нити каменского производства показывает не более 540 м/с.
В последние годы на Западе активизировались научно-технологические изыскания в направлении средств индивидуальной бронезащиты на основе СВМПЭ нитей. В результате удалось создать опытное производство шлемов массой 850г (поверхностная плотность – 7кг/м2) с противоосколочной стойкостью 730 м/с. США, Голландия, Япония и Китай достаточно давно и успешно получают ПЭ волокно, используя его во многих отраслях, таких как медицина, ракетостроение и других. Всего же в мире ежегодно производится около 15 тысяч тонн такого сырья, и эти объёмы увеличиваются.
Интерес к полиэтиленовому волокну вызван его свойствами. При меньшей плотности СВМПЭ прочнее арамидного волокна и в добавок к этому в отличие от арамида обладает положительной плавучестью, гидрофобностью, отсутствием обледенения и стойкостью к агрессивным средам и к солнечной инсоляции. Кроме того, сырьё для СВМПЭ на 20–30 процентов дешевле арамидного волокна. Наконец, баллистические свойства броня из сверхвысокомолекулярного полиэтилена сохраняет в экстремальных температурных условиях (от +70 до -2000С).
В России совместными усилиями Научно-исследовательского института синтетического волокна с экспериментальным заводом и Центрального НИИ специального машиностроения при участии Института катализа Сибирского отделения Российской академии наук проведены теоретические, экспериментальные и опытно-технологические работы, позволившие создать отечественный СВМПЭ, который не уступает по характеристикам аналогичному материалу, выпускаемому зарубежными изготовителями. Освоение технологии получения отечественных сверхпрочных полиэтиленовых нитей с плотностью 0,98г/см³, а также производство СИБ на их основе позволит сделать огромный шаг в области изготовления бронезащиты третьего поколения.
О проблемах организации в России выпуска высоко- и сверхпрочных нитей из СВМПЭ для изделий специального назначения рассказали представители расположенного в Твери НИИ синтетического волокна с экспериментальным заводом (ВНИИСВ). Этот НИИ в настоящее время – единственный в России носитель технологии получения СВМПЭ нитей с показателями прочности на уровне или выше лучших мировых образцов нитей Dayneema (Голландия) и Spektra (США).
Оценка бронекомпозитов, армированных сверхпрочными нитями из СВМПЭ отечественного производства, показала, что в сравнении с традиционными арамидными органокомпозитами они обеспечивают защиту не только от осколков и пуль короткоствольного оружия, но и от поражающих элементов со стальным сердечником, выпущенных из длинноствольного оружия. Предварительные испытания выявили их способность к защите от осколков, имеющих V50 = 700–800 м/с при снижении массы изделия на 15–20 процентов и более.
Об исследовании технологии введения нанопорошков в структуру композитного материала и их эффективности рассказали участникам конференции Евгений Харченко и Алексей Крайнов, также представлявший Центр высокопрочных материалов «Армированные композиты». Речь, уточним, шла о возможности применения нанопорошков карбида вольфрама (WC) и триоксида вольфрама (WO3) в наружной композитной оболочке трёхслойного бронешлема с целью повышения его защитных и эксплуатационных характеристик. Результаты испытаний по определению ударостойкости оболочек и их энергопоглощающей способности с использованием указанных порошков в производстве бронешлемов свидетельствуют о перспективности данного направления. Наночастицы в структуре композитного материала наружной оболочки оказывают положительное влияние на её эксплуатационные и защитные характеристики.
Представители Обнинского научно-производственного предприятия «Технология» рассказали о своих разработках ударопрочных керамических материалов из оксида алюминия, реакционно-связанного карбида кремния и карбида бора, горячепрессованного нитрида кремния, а также технологии изготовления керамических бронеэлементов и бронепанелей на их основе.
Бронепанели с внешним наборным керамическим слоем из пластин на основе оксида алюминия, карбида бора, карбида кремния и нитрида кремния обеспечивают защиту по Бр5 классу и выдерживают поражение пулей Б-32 калибра 7,62 мм с расстояния 5–10 м при штатных скоростях подлёта.
О новом типе керамики с уникальной структурой, которая по твёрдости и модулю упругости приближается к предельному уровню, наблюдаемому у алмаза, и её применимости в бронезащите рассказали представители Научно-производственного объединения специальных материалов и Центрального НИИ «Прометей». Оценка защитных свойств новой керамики проводилась при обстреле из СВД патронами 7-БЗ-3 (пуля Б-32). Все образцы выдержали испытания, их результаты свидетельствуют о высокой эффективности новой керамики и возможности создания на этой основе защитных композитных панелей с уникально низкой поверхностной плотностью.
О бронематериалах на основе сверхвысокоармированного органопластика речь шла в докладе Евгения Харченко, Антона Кормакова и Юрия Данилина, также представлявших центр «Армоком». Докладчики убедительно доказали, что улучшить защитные свойства композитной брони можно благодаря уменьшению объёма межнитяного и межволоконного пространства. Это достигается повышением содержания ориентированных в заданных направлениях высокопрочных армирующих волокон и однородности структуры.
Для проведения прикладных исследований в данном направлении несколько лет назад в Центре «Армоком» была создана первая в России Научно-исследовательская технологическая лаборатория бронезащитных материалов, началась экспериментальная работа по созданию технологии получения сверхвысокоармированных органопластиков (СВАО) с использованием автоматизированной термокомпрессионной плоскоориентированной намотки (по методу Харченко). В результате исследований был получен материал, не имеющий аналогов в мире, структура которого представлена на рисунке.
Испытания показали, что изготовленный по методу Харченко материал обладает преимуществом над зарубежными структурами из СВМПЭ 2-го класса бронезащиты не только по толщине и поверхностной плотности, но и по такому жизненно важному показателю, как контузионная травма.
При сравнении бронематериалов по 3-му классу бронезащиты проводили обстрел образцов двух типов керамокомпозитной брони: на основе отечественного СВАО и импортного СВМПЭ. И вновь явное преимущество было за российским изделием.
Весьма эффективным оказалось применение СВАО в керамокомпозитных бронематериалах по классу защиты Бр5. Оно позволило более чем в два раза уменьшить толщину органопластиковой подложки.
Таким образом, из отечественных материалов были разработаны бронеструктуры по 2-му и 3-му классу бронезащиты, не уступающие мировым аналогам. Улучшены ТТХ керамокомпозитных бронеструктур по 4-му и 5-му классу бронезащиты. При этом дорогостоящего арамидного материала используется на 20 процентов меньше в сравнение с органопластиками, армированными тканью.
Немало перспектив сулит модификация слоистых арамидных бронекомпозитов с вольфрамсодержащими наночастицами. С их введением в структуру органопластика его упруго-прочностные свойства и баллистическая стойкость возрастают. Подробно об этом участникам конференции рассказал Евгений Харченко, ознакомив их с результатами соответствующих экспериментов.