Южнокорейская керамическая: о броне танка «Чёрная Пантера»
Керамика на основе карбида кремния, предназначенная для использования в качестве одного из компонентов танковой брони, штука в изготовлении довольно сложная. Однако специалисты из Южной Кореи освоить её производство всё-таки сумели.
Вместо введения
Принято считать, что танкостроение, как одно из направлений в рамках военно-промышленного комплекса отдельно взятой страны, по своей сути является отраслью, сформировавшейся эволюционно. Иными словами, обретшей свои характерные черты, особенности и принципы в результате многолетнего опыта производства боевых машин, их совершенствования и боевого применения.
Отрицать это, конечно, бессмысленно — опыт здесь, как и в других областях оборонки, свой вес имеет однозначно. Однако зачастую чрезмерное внимание к данному фактору приводит к своеобразной дискриминации. Выражается она довольно просто: кто танки не «клепает» с незапамятных времён, у того априори ничего нормального получиться не может — дескать, «школа» своя танковая не сформировалась, поэтому, что называется, вон с пляжа.
К этой когорте относят и Южную Корею — никаких танков она, по понятным причинам, ни в годы Второй мировой войны, ни сильно после неё не производила. Да и когда начала это делать после обретения государственности, то во многом опиралась на опыт своих западных партнёров, в особенности США. Всё это естественным образом привело к тому, что продукция современного южнокорейского танкопрома часто воспринимается с некоторым снисхождением. И зря.
Если рассматривать их детище под названием К2 «Чёрная Пантера», то можно заметить ряд весьма оригинальных решений, которые касаются не только пресловутой компоновки и автоматизации заряжания пушки. Большой интерес представляет и баллистическая защита этого танка, а точнее — использование керамики из карбида кремния как одной из основных составляющих съёмных модулей брони.
Потрачено немало сил
С первого взгляда может показаться, что керамика в защите танка — не такое уж и достижение, да и вообще, вроде как, обыденность. Однако это не так, поскольку керамика, подходящая для использования в противоснарядной броне, является крайне сложным в производстве элементом. Это далеко не сталь, которая при небольших нарушениях процесса изготовления хоть и хуже, но всё равно будет хоть как-то защищать от поражающих средств. С керамикой такое не пройдёт — любой дефект превращает её в мусор.
А дефектов может возникнуть немало. В их список входят возникновение пористости и незаполненных пустот в керамических плитах, неполное спекание, ведущее к уменьшению плотности плиты и повышению её хрупкости, а также «зернограничные» дефекты из-за пережога или неоднородности элементов спекаемого порошка. Сюда же можно отнести и образование микротрещин (опять же неоднородность порошка, пережог или слишком быстрое охлаждение) в керамических плитах и даже реакцию с формой и атмосферой в печи.
С этими проблемами в полной мере сталкивались у нас ещё в позднесоветские годы, когда планировали изготавливать новые башни танков с наполнителем в виде керамики на основе карбида кремния. Более-менее приемлемые с точки зрения стабильности качества технологии производства керамики тогда отсутствовали. Да и, что особо важно, неразрушающих методов обнаружения всех типов дефектов в карбидокремниевом материале не было — буквально полагались на выборки из каждой партии.
В результате получалась своеобразная лотерея, когда с завода-изготовителя могли прийти как годные керамические элементы, так и спечённая воедино труха, разваливающаяся при любом чихе (утрированно, конечно). Поэтому ничего серийного из танков с керамикой, за исключением Т-64А/Б с корундовыми башнями, в СССР с конвейера так и не сошло. Но корейцы, спустя годы, всё же решили вплотную заняться этой темой.
На это южнокорейской компании Samyang Comtec, производящей компоненты для противопульной и противоснарядной брони, потребовалось семь лет — срок, надо сказать, совсем немалый. За это время были перепробованы различные методы производства керамики с целью устранения основных типов брака. Также проведено более двухсот натурных испытаний керамики из карбида кремния для выявления наиболее стойких к обстрелу элементов и комбинаций брони.
Вот как кратко описывают процесс производства керамической защиты сами корейцы:
Компания производит карбид кремния, который изготавливается путем нагревания кремния и углерода. Порошок карбида кремния нагревается до высокой температуры в 2000 градусов, охлаждается, а затем сжимается под давлением больше сотни тонн, чтобы превратиться в кубовидную «тяжелую керамику» размером с лист бумаги формата А4. Более трёхсот таких керамических плит затем соединяются вместе для изготовления специальной брони для танка K2.
Керамика даёт неплохую стойкость к поражающим средствам
Можно подумать, что корейцы будто бы искали рецепт создания философского камня, угрохав на разработку карбидокремниевой керамики столько времени и сил — да и денег, наверное, ушло тоже немало. Но всё это, в принципе, полностью оправдано, поскольку керамика на данной основе имеет плотность сильно меньше 4 грамм на кубический сантиметр — в два раза меньше, чем у стали. А это естественным образом сказывается на массе брони танка, ведь чем она меньше, тем лучше.
Впрочем, важно тут другое — неплохая стойкость к поражающим средствам. И в первую очередь это касается кумулятивных боеприпасов. Против них, точнее самой кумулятивной струи, керамика работает как нечто похожее на полуактивную броню, использующую энергию самой струи для её же поражения. Но, разумеется, при правильном размещении в броне — в виде небольших по габаритам плит, заключённых в толстые стальные или композитные подложки и перегородки, отделяющие каждый элемент друг от друга.
В таком исполнении в керамике, когда происходит соударение с кумулятивной струёй, проходит ударная волна (волна сжатия), превращающая керамику буквально в песок. При этом позади головной части кумулятивной струи, проникшей в керамический блок, волна сжатия сменяется волной разрежения, в результате чего керамический «песок» буквально заваливает канал пробоины, разрывая кумулятивную струю на части.
Схематичное изображение воздействия керамики на кумулятивную струю. УВ — ударная волна, ВР — волна разрежения. Источник: «Частные вопросы конечной баллистики», МГТУ им. Баумана.
На практике габаритный коэффициент (коэффициент — это делитель, делимым выступает толщина брони, единица — это сталь, чем коэффициент меньше, тем больший эквивалент даёт наполнитель в сравнении со сталью) керамики на карбиде кремния может доходить до 0,6. То есть условные 200 миллиметров (200 делим на 0,6) керамики могут дать стойкость от кумулятивных боеприпасов в районе 330 миллиметров стального эквивалента. Это не самый лучший результат — NERA может дать больше — но вполне приемлемый.
С защитными свойствами керамики относительно подкалиберных снарядов всё несколько проще, поскольку так активно воздействовать на внедряющееся тело, как на кумулятивную струю, она не может. Но если керамический блок правильно оформлен, как мы уже говорили выше, — «запечатан» в стальные или композитные листы со всех сторон, — то процесс в целом напоминает ситуацию с кумулятивной струёй.
Блоки комбинированной брони с керамикой для «Чёрной Пантеры»
При контакте со снарядом керамика тоже разрушается и частично превращается чуть ли не в песок. Однако даже в таком виде, благодаря обжатию стальными (или композитными) листами, она обладает довольно высоким пределом текучести, определяемым кулоновским трением. Поэтому она сравнительно неплохо сопротивляется прониканию, приводя к торможению и разрушению сердечника снаряда.
Многое здесь, конечно, зависит от условий. Например, если скорость снаряда сильно меньше 1000 метров в секунду, то защитные свойства керамики снижаются — падает сила осевого сопротивления, из-за чего керамические блоки нужно размещать как можно ближе к лицевой части брони и дополнять их другими компонентами (массивами стали и проч.). Да и при попадании снаряда ближе к краю блока тоже к хорошему не приводит — срабатывает краевой эффект. Но если говорить в целом, то в идеальном оформлении керамика из карбида кремния имеет габаритный коэффициент против подкалиберных снарядов около единицы — почти равна по стойкости со сталью, но весит при этом значительно меньше.
Толстокожесть «Чёрной Пантеры»
Всё это, конечно, хорошо. Но какова реальная стойкость брони танка К2 к поражающим средствам?
Сами корейцы оценивают противокумулятивную стойкость лобовой брони танка К2 в районе 900 миллиметров стального эквивалента без учёта дополнительной защиты (с ДЗ, например, будет ещё больше). Этого полностью хватает для защиты от абсолютно всех кумулятивных снарядов ствольной артиллерии любого калибра, в том числе танковых 120-125 мм боеприпасов. То же самое и с моноблочными противотанковыми ракетами — ни одна его в лоб пробить не сможет.
Вторая строчка сверху — стойкость лобовой части танков к кумулятивным средствам поражения (в миллиметрах). Третья строчка — стойкость бортовой проекции. Источник: «Национальный аудит 2024 — Оборона».
По уровню противокумулятивной защиты «Чёрная Пантера» находится далеко не среди отстающих в списке современной продукции зарубежного танкостроения. И уж точно обгоняет все серийные танки советского типа без динамической защиты. Исключением разве что может стать Т-90М, но и то по одной простой причине — цифры по эквивалентам его брони не находятся в свободном доступе. То есть ситуация двоякая: может лучше будет, может хуже, либо наравне.
По стойкости к подкалиберным снарядам расклад такой. Особо данными по этому параметру своей брони корейцы не делятся, однако в сети была опубликована информация по испытаниям «Чёрной Пантеры» путём обстрела из собственной 120-мм пушки. Стреляли оперённым подкалиберным снарядом K279, пробивающим около 700 миллиметров стальной брони, с расстояния двух километров. Сквозного пробития брони не было — старым западным и отечественным снарядам, да и некоторым новым тоже, в особенности вольфрамовым «Свинцам», машинка явно покажется крепким орешком.
И всё это при сравнительно скромной массе в 55 тонн. Так что вот такие вот «новички» в танкостроении — основательно к делу подошли и выдали на гора приемлемую машину.
Информация