Стеклотекстолит в броне: дёшево и сердито

С принятием на вооружение основного боевого танка Т-64 Советский Союз официально стал первой в мире страной, пустившей в серийное производство комбинированную танковую броню. Накапливая опыт и совершенствуя технологии, советские учёные опробовали на практике массу различных схем броневых наполнителей башен: от алюминиевых вставок до корундовых шаров и песчаных стержней. Однако наполнитель лобовой части корпуса долгие десятилетия оставался бессменным, с небольшими изменениями «перекочевав» на другие танки. Это был броневой стеклотекстолит — материал, свойства которого отлично характеризуются словами «дёшево и сердито». Рассмотрим подробнее, что же он из себя представлял.

Потребность в комбинированной броне

Противостояние снаряда и танковой брони можно сравнить с борьбой добра со злом, но не в аспекте «плохой» и «хороший», а в бесконечности этого противоборства. Улучшаются характеристики брони — улучшаются и характеристики снарядов, и наоборот. Эта круговерть продолжается и по сей день, и ожесточённость борьбы только нарастает.

Первым в мире серийным танком с комбинированной бронёй, включавшей в себя неметаллические элементы, стал советский танк Т-64. На момент создания броня этого танка обеспечивала защиту от большинства противотанковых средств, имевшихся в распоряжении Запада. Причины появления такой машины весьма просты и прозаичны.

К середине 1950-х годов советская армия имела на вооружении два передовых танка: Т-54/55 и Т-10. Из этих двух танков Т-54/55 являлся основным, поскольку ещё при Сталине, а потом и при Хрущёве концепция среднего танка ставилась во главу угла. Имея статус основного, танк должен был эффективно работать на поле боя в условиях противодействия широкого спектра противотанковых средств противника, но Т-54/55 этим критериям уже не соответствовал. Считавшееся великолепным во второй половине 1940-х — начале 1950-х годов, бронирование Т-54/55 постепенно, с развитием кумулятивных средств поражения и роста пробивной способности кинетических снарядов, утратило свои позиции. В перспективе весомую угрозу для танка представляли даже 90-мм американские орудия «Паттонов» — не говоря о том, что сделали британцы.

В 1959 году Великобритания официально приняла на вооружение новую 105-мм нарезную высокоимпульсную пушку L7, которая быстро разошлась по разным странам. Её подкалиберные снаряды с отделяющимся поддоном L28 и L52 поражали лобовую броню Т-54/55 с дистанции более километра. Не отставали и бронебойно-фугасные снаряды, для которых 100-мм лоб корпуса советского танка являлся удобной мишенью. Позднее, по мере распространения пушки в других странах, для неё появились кумулятивные снаряды, пробивавшие броню толщиной более трёх собственных калибров. Чтобы противостоять этим угрозам, типовой Т-54/55 должен был «потолстеть» в броне примерно в полтора-два раза, выйдя из весовой категории среднего танка.

Для защиты как от существующих, так и от ряда перспективных угроз в калибре до 105-мм требовался новый танк с комбинированной бронёй, которая сочетала бы в себе металлические и неметаллические компоненты, способные при приемлемом уровне массы дать требуемую защищённость. Первым серийным танком такого типа не только в СССР, но и во всём мире стал Т-64.

В лобовом бронировании его башни в зависимости от серии, помимо литого стального массива, присутствовали ниши со вставками из алюминия, стали высокой твёрдости, а позднее и с корундовыми керамическими шарами. Единственным элементом, который долгие десятилетия оставался бессменным, был броневой стеклотекстолит, установленный в верхней лобовой детали корпуса.

Что такое стеклотекстолит и его конструктивное оформление

Со стеклотекстолитом хоть раз в жизни сталкивался практически каждый. Этот материал используется во многих отраслях промышленности: машиностроительной, электротехнической, авиационной и даже космической. Из него изготовляют платы для электроники, используют в качестве изоляционного материала и т.д. Стеклотекстолит представляет собой слои ткани, состоящей из стекловолокон различной структуры и состава. Эти слои скрепляются между собой полимерными веществами. В бронировании танков используется довольно твёрдый стеклотекстолит плотностью 1,8-2 г/см³, изготовленный из стеклоткани со связующим компонентом ПВБ (поливинилбутираль) или БФ-2.

Сам по себе, что называется, «голый» стеклотекстолит мало подходит для серьёзной противоснарядной защиты. Чтобы раскрыть его потенциал, слой текстолита должен быть «обрамлён» двумя стальными бронелистами: лицевым и тыльным — подпирающим. Как правило, текстолитовый слой выполняется из нескольких листов, установленных друг за другом без промежутков. Это положительно сказывается как на живучести брони в случае её непробития, так и на защитных функциях самого текстолита.

В результате, рассматривая верхнюю лобовую деталь Т-64, мы имеем следующий «слоёный пирог»: лицевой (верхний) стальной бронелист средней твёрдости толщиной 80 мм + слой стеклотекстолита из нескольких листов общей толщиной 105 мм + подпорный тыльный стальной бронелист средней твёрдости толщиной 20 мм. Вся эта бронедеталь толщиной 205 мм установлена под углом 68° от вертикали. С учётом угла наклона приведённая (горизонтальная) её толщина составляет 547 мм. Данная комбинированная броня обеспечивала защиту от подкалиберных (неоперённых с отделяющимся поддоном) и кумулятивных снарядов калибра 100-мм и «натовских» 105-мм. Эквивалент защиты от кумулятивных снарядов составлял 370–377 мм, от подкалиберных — 330–333 мм.

Далее посмотрим, как стеклотекстолит взаимодействует с подкалиберными и кумулятивными снарядами в составе типовой броневой преграды в виде лба корпуса Т-64.

Кумулятивная струя и стеклотекстолит

Чтобы понять, как броневая преграда, имеющая в составе стеклотекстолит, воздействует на кумулятивную струю, нужно обозначить три основных факта.

Первый: кумулятивная струя не является полностью однородным объектом. Её головная часть движется со скоростью около 7–9 км/с, тогда как скорость хвостовой части едва ли достигает 3 км/с. В определённый момент элементы струи из-за разности в скоростях начинают разделяться на фрагменты. Подобный эффект используется при создании экранированной брони, когда экран подрывает кумулятивный снаряд на большом расстоянии от основной брони, до которой кумулятивная струя доходит уже порядком разорванной, значительно потеряв в пробивной способности.

Второй: кумулятивная струя не имеет значительной прочности и твёрдости. Её целостность может нарушить практически любой высокоскоростной объект, пересекающий её ось. Можно привести очень упрощённый пример со струёй воды, которую можно разделить на две части, подставив на секунду ладонь в поток. Из-за отсутствия указанных выше параметров струя «расходуется» в ходе пробития брони: головная её часть, пробивая броню, «намазывается» на края пробоины, тем самым уменьшая общую свою длину.

Третий: кумулятивная струя, внедряясь в броню, не движется строго в одном направлении. Её движение в целом можно охарактеризовать как зигзагообразное. При этом её элементы входят в контакт с боковыми стенками пробоины, тем самым ещё больше разрываясь.

При пробитии типовой комбинированной преграды, которой в нашем случае является верхняя лобовая деталь Т-64 со стеклотекстолитом, происходят следующие процессы. Внедряясь в лицевой стальной бронелист, кумулятивная струя начинает расходоваться по типичному для стального массива сценарию с умеренным для начального этапа проникания касанием боковых стенок пробоины. Углубляясь, кумулятивная струя всё больше подвергается разрывным воздействиям из-за разности скоростей её элементов.

Преодолев стальной массив, головные элементы кумулятивной струи встречают на своём пути стеклотекстолитовый слой. Поскольку стеклотекстолит обладает куда меньшей плотностью, нежели броневая сталь средней твёрдости, несколько изменяется и характер проникания в него кумулятивной струи. Расход её головной части уменьшается, растёт удлинение струи и, как следствие, растёт и амплитуда её зигзагообразного движения, усиливается разделение на фрагменты и плотность контакта с краями пробоины. В результате кумулятивная струя, попав в среду с меньшей плотностью, начинает интенсивнее разрываться на фрагменты. Дополнительным струегасящим фактором выступают обломки стеклотекстолита в канале пробоины, пересекающие линию кумулятивной струи и оказывающие дополнительный разрывной эффект.

В конце пути обрывки струи встречает тыльный подпорный бронелист, выступающий в роли улавливающего экрана, пробить который они не способны.

По сути, стеклотекстолит в данном типе броневых преград является более эффективной заменой пустому пространству, как в разнесённой броне. Добавив слой текстолита между двумя бронелистами, учёные сделали броню более толстой, но с меньшей массой, чем у сплошного стального массива. При этом её противокумулятивная стойкость обеспечивается естественным разрывом струи на фрагменты при преодолении большого расстояния в броне и воздействующими на неё негативными факторами текстолита, описанными выше.

Подкалиберные снаряды и стеклотекстолит

Являясь универсальным защитным материалом, стеклотекстолит, помимо эффективности против кумулятивных снарядов, обладает некоторой стойкостью к подкалиберным снарядам в составе броневых преград, аналогичных лобовой броне корпуса Т-64.

Стеклотекстолит, если рассматривать его в аспекте защитного элемента против высокоскоростных ударников типа подкалиберных снарядов, очень интересен. При обстреле снарядами со скоростью около 1000 м/с под прямым углом его стойкость примерно равна стойкости броневой стали средней твёрдости, и она продолжает расти с увеличением скорости соударения со снарядом. Однако расположение текстолита под углом 60° и более, как того требует схема броневой защиты танка, напрочь нивелирует все его достоинства: при обстреле под углом глубина пробоины в стеклотекстолите на 15–65% больше, чем под прямым. Но не всё так плохо.

Одним из требований к броне Т-64 было обеспечение защиты от подкалиберных неоперённых снарядов с отделяющимся поддоном 105-мм британской пушки L7. Её снаряды, изготовленные из твёрдых и тяжёлых вольфрамовых сплавов, не обладали должной стабильностью при пробитии наклонных броневых преград из-за небольшой длины сердечника и его физических свойств — как и снаряды советских 100-мм орудий. Против них текстолит работал.

Внедряясь в лицевой стальной наклонный бронелист, твёрдосплавный сердечник снаряда испытывал сильнейшее изгибное воздействие — денормализацию, которая изменяла его траекторию в стальном массиве в сторону параллели с броневым листом. Поскольку скорость распространения трещин в твёрдых вольфрамовых сплавах находится на уровне более 2–2,7 км/сек, что значительно выше скорости снаряда, первоначальные повреждения сердечник получал ещё до внедрения в следующий за стальным стеклотекстолитовый слой.

У стеклотекстолита, как и у других элементов бронирования, плотность которых меньше плотности стали, есть свойство — уводить атакующие ударники в сторону. Это и происходит при внедрении порядком разрушенного сердечника с изменённой от денормализации траекторией. Оказавшись в текстолитовом слое, он продолжает двигаться с отклонением в сторону параллели с бронёй, пока полностью не останавливался.

Тяжелосплавные вольфрамовые сердечники, в отличие от своих твёрдых собратьев, практически не подвержены денормализации в наклонной стальной броне. Несмотря на это, в некоторых случаях они также могут потерять первоначальную траекторию внутри текстолита и уйти в сторону, но при этом, как правило, не разрушаются, зато могут изогнуться. В основном же тяжелосплавные сердечники останавливают своё движение в текстолитовом слое благодаря его большой толщине и какой-никакой, но плотности и твёрдости.

Общим для твёрдосплавных и тяжелосплавных небольших сердечников является то, что иногда может произойти их внутренний рикошет от одного из листов текстолита.

Перспективы

Стеклотекстолитовые бронепакеты, какими они были в Т-64, условно считались актуальными на протяжении пары десятков лет, однако их практическая ценность была утрачена с появлением более мощных кумулятивных снарядов, ракет и гранат, а особенно оперённых подкалиберных снарядов. Чтобы увеличить показатели стойкости, советские учёные разработали новую схему бронирования, которая включала в себя чередование нескольких стальных и текстолитовых листов. За счёт постоянно меняющихся плотности и твёрдости слоёв по ходу движения в броне на сердечник/кумулятивную струю оказывалось более мощное воздействие, чем при предыдущем варианте бронирования. Подобную защиту получили поздние модификации танков Т-64, а также ряд других машин, включая украинский БМ «Оплот», где один из слоёв был убран для установки встроенной динамической защиты «Дуплет».

Тем не менее, как показывает практика, на сегодняшний день стеклотекстолит полностью утратил своё значение, а на первый план в защите от кумулятивных и подкалиберных снарядов выходит динамическая защита в сочетании с полуактивным наполнителем брони и вставками из твёрдых материалов.

Юрий Пашолок

/

Танк Т-30: проще простого

17 июля 2016 года исполняется 75 лет со дня принятия решения о выпуске малого танка Т-30. Какой была история его создания?

• ВМВ
• танки
• СССР

Юрий Пашолок

/

Теория бронетанковых заблуждений: танки в чистом поле и американские станки

Заблуждения и мифы о советской бронетехнике периода 1943-1944 годов

• ВМВ
• танки
• СССР
• Германия

Юрий Пашолок

/

Броня для американской кавалерии

История создания кавалерийского танка Combat Car M1 и машин на его базе

• танки
• кавалерия
• США
• интербеллум

Литература:

1. В.А. Григорян, А.Н. Белобородько, Н.С. Дорохов [и др.]. Частные вопросы конечной баллистики. — М.: МГТУ им. Баумана, 2006.
2. В.А. Григорян, Е.Г. Юдин, И.И. Терехин [и др.]. Защита танков. — М.: МГТУ им. Баумана, 2007.
3. А.В. Бабкин, В.А. Велданов, Е.Ф. Грязнов [и др.]. Средства поражения и боеприпасы. — М.: МГТУ им. Баумана, 2008.
4. Танки и люди. Дневник главного конструктора А.А. Морозова / автор-составитель В.Л. Чернышев. — Харьков: ХИТВ, 2007.