Armura din aluminiu - armura bazata pe aliaje de aluminiu forjat ale diferitelor sisteme de aliere . În funcție de volumul brut de producție de armuri din aluminiu, domeniul principal de aplicare a acesteia este construcția de tancuri, și anume producția de vehicule ușor blindate ale forțelor terestre. Pe lângă construcția tancurilor, armura de aluminiu este folosită în construcții navale, aviație, pentru a proteja containerele de transport și lansare ale sistemelor de rachete și în alte sisteme de arme.
Începând cu anii 1960, armura din aliaj de aluminiu sub formă de plăci laminate a fost utilizată pe scară largă în construcția de vehicule de luptă blindate ușoare ale forțelor terestre - BMD , BRM , BMP , tancuri ușoare și tunuri autopropulsate , precum și pe o serie de de vehicule speciale create pe baza lor, cu capacitatea de a ateriza și, în unele cazuri, de a depăși apele adânci fără pregătire. Utilizarea pe scară largă a blindajului de aluminiu s-a bazat pe o serie de avantaje ale acestuia, dintre care principalele au fost: economisirea greutății unei carene blindate din aliaje de aluminiu în comparație cu oțelul la fel de rezistent; protecție eficientă împotriva radiațiilor penetrante, eliberare mai rapidă a radiațiilor induse cauzate de radiațiile gamma și fluxurile de neutroni; mai mic, în comparație cu armura de oțel, fragmentare blindată.
În ultimele decenii, natura și metodele de război s-au schimbat semnificativ. Situația geopolitică actuală asociată cu lupta pentru resurse impune necesitatea desfășurării rapide a forțelor mobile. Prioritatea este cerința de a proteja vehiculul (echipajul) de armele moderne, al căror nivel scăzut nu este compensat de nicio mobilitate și manevrabilitate. A suferit modificări semnificative și gama de mijloace tipice de distrugere a echipamentelor forțelor terestre. Rezistența minelor și rezistența la impactul undelor de șoc (de mare explozie) au început să ocupe un loc important.
Conflictele locale din ultimul deceniu (Irak și Afganistan) au confirmat în mod convingător cererea de armuri din aluminiu ca material care poate rezista eficient la încărcarea undelor de șoc, se caracterizează printr-o supraviețuire ridicată sub acțiunea câmpurilor de fragmentare de mare densitate și a gloanțelor de la armele automate de infanterie, o tehnologie relativ ieftină pentru producția și prelucrarea sa în produse, dacă este disponibilă, o bază industrială destul de largă pentru fabricarea armurii și costul său relativ scăzut, în comparație, de exemplu, cu armura de titan și compozit .
Atunci când sunt bombardate cu obuze de blindaj de calibru mare ale tancurilor și tunurilor antitanc, plăcile din aliaje de aluminiu se comportă fragile, motiv pentru care și, de asemenea, din cauza grosimii mari necesare a blindajului (înălțimea clădirii), atingând 200 mm sau mai mult. , nu poate fi utilizat independent ca parte a corpurilor blindate sudate și a turnulelor blindate ale tancurilor principale.
În plus față de un anumit nivel de proprietăți de blindaj, una dintre principalele cerințe pentru armura din aluminiu a vehiculelor de luptă este sudabilitatea acesteia folosind o tehnologie relativ simplă, potrivită pentru producția în masă a carcasei blindate. Nu mai puțin importantă este cerința pentru o rezistență crescută la fisurarea coroziunii sub tensiune, care este relevantă pentru îmbinările sudate ale plăcilor din aliaje de aluminiu care conțin zinc.
Blindatura din aluminiu din categoria vehiculelor de luptă ușoare în grosimi de până la 30-45 mm este proiectată pentru a proteja împotriva fragmentelor de 100-122 mm, 152-155 mm obuze cu fragmentare explozivă mare de artilerie de câmp și gloanțe perforatoare de 7,62-12,7 mm automate . arme de infanterie . Dacă este necesar să se protejeze echipajul unui vehicul blindat în jur de gloanțe perforante B-32 de 7,62 mm (cartuș 7,62 × 54 mm ) sau AP M2 (cartuș 7,62 × 63 mm ) atunci când trageți de la distanțe de 75-150 m, grosimea aluminiului părțile blindate ale părților laterale și pupa în practică sunt de 38-43 mm. Pentru a proteja împotriva gloanțelor perforatoare de 12,7 mm, grosimile acestor elemente de blindaj trebuie mărite la valori nu mai mici de 65-75 mm.
În țările NATO, cerințele pentru protecția vehiculelor din categoria ușoare sunt determinate de standardul STANAG 4569 (Ediția 2).
În construcția de tancuri străine, armura din aluminiu cu grosimi de 50-70 mm și mai sus este utilizată pentru protecție diferențiată împotriva gloanțelor perforatoare de 14,5 mm și a proiectilelor de calibru mic, de la 20 la 30 mm, perforatoare (carca solidă și sub -calibrul tip APDS-T ) ca independent (transport de personal blindat M113 , tancuri ușoare M551 Sheridan și " Scorpion ", BMP AMX-10P , BRM " Simiter ") și în combinație cu ecrane de oțel sub formă de armuri distanțate. În special, carcasele blindate sudate ale familiei de vehicule bazate pe tancul ușor Scorpion sunt realizate din plăci de blindaj laminate E74S (din anii 1980, 7017 conform sistemului internațional de desemnare a aliajelor) cu o grosime de 20 până la 60 mm [Comm. 1] .
La înlocuirea armurii de oțel a carenei blindate cu aluminiu, datorită rigidității mai mari a plăcilor de aluminiu și a respingerii unui număr de piese rigidizate, o reducere a masei carenei blindate de ordinul 25-30% se realizează (în timp ce se menține rezistența antiglonț), chiar dacă nu există economii la armura în sine [1] . Rigiditatea unei plăci blindate este, în general, proporțională cu cubul grosimii și, având în vedere diferența de modul de elasticitate al oțelului și al aluminiului, o placă blindată din aluminiu va fi de nouă ori mai rigidă decât o placă blindată din oțel de masă egală. Exemplul vehiculului blindat M113 (SUA) este orientativ. În ciuda faptului că armura folosită din aliaj de aluminiu-magneziu 5083 a fost ușor inferioară armurii de oțel în ceea ce privește rezistența la gloanțe perforatoare de 7,62 mm [2] , coca blindată M113 asamblată, care a fost la fel de rezistentă la versiunea din oțel. din T117, s-a dovedit a fi cu 750 kg mai ușor [3] . Câștiguri și mai mari pot fi obținute prin utilizarea armurii cu rezistență mai mare la glonț, care, la rândul său, răspunde pozitiv la creșterea rezistenței și durității aliajului.
În plus, utilizarea pieselor blindate curbilinii obținute prin presare și ștanțare în proiectarea carcașelor blindate face posibilă reducerea în continuare a intensității muncii la fabricarea mașinii prin reducerea numărului de îmbinări sudate.
Rezistența la glonț și la proiectil a armurii din aliaje ușoare, precum și a altor tipuri de armuri omogene laminate, este determinată de combinația dintre rezistența, proprietățile plastice și de vâscozitate , și nu numai de nivelul absolut de duritate. După cum a fost determinat în anii de dinainte de război și de război de către A. S. Zavyalov , P. O. Pashkov și colegii ( TsNII-48 ), valoarea proprietăților plastice și vâscoase ale armurii crește odată cu creșterea grosimii armurii, calibrul agentului dăunător , viteza sa de impact, precum și în timpul trecerii la elementul de lovire (fragment) cu un focos contondent [Comm. 3] .
Odată cu creșterea durității armurii de aluminiu (conform Brinell) de la 80 la 140 de unități HB, rezistența sa antiglonț, determinată de rata maximă de penetrare, crește în timpul bombardării atât de-a lungul normalului, cât și la unghiuri. În același timp, conform producătorului principal de armuri din aluminiu 7039 din SUA, Kaiser Aluminium , plăci omogene realizate din aliaje de aluminiu ale sistemului Al-Zn-Mg cu o rezistență de peste 50 kgf / mm² (HB ≥ 150 de unități) atunci când trageți la simulatoare de fragmentare de 12,7 mm și 20 mm (locuitori cu cap tocit cu o înălțime egală cu diametrul cilindrului) sunt distruse odată cu formarea unor daune atât de semnificative, încât sunt practic nepotrivite pentru armură [4] .
Odată cu creșterea calibrului agentului dăunător, este necesar să se mărească ductilitatea și duritatea aliajului și, în consecință, să se reducă nivelul de aliere a acestuia. Așadar, pentru protecția împotriva proiectilelor perforatoare de calibre 20-30 mm, indicele de plasticitate (alungirea relativă), care asigură nivelul maxim de rezistență a armurii, ar trebui să fie de cel puțin 8-12%, ceea ce corespunde unei durități Brinell de 130. -140 unități HB (1300-1400 MPa) [ 5] .
Experții au observat de mult timp că eficiența armurii de aluminiu în comparație cu oțelul crește odată cu creșterea calibrului unui glonț care perfora armura. Deci, atunci când trageți un glonț perforator de 7,62 mm de-a lungul normalului la o viteză de 840-850 m / s, armura din aliaj 7039-T64 întărit la căldură, care este la fel de rezistent la oțel, are o masă de 6 % Mai puțin. Pentru un glonț perforator de 12,7 mm, acest avantaj este deja de aproximativ 13%, iar pentru un glonț de 14,5 mm - 19%. Armura engleză realizată din aliaj 7017 de către Alcan Co. (o versiune îmbunătățită a aliajului 7039 cu rezistență crescută și rezistență la coroziune) atunci când este tras cu un glonț perforator de 14,5 mm oferă un câștig de 20% în greutate în comparație cu armura din oțel la fel de rezistentă [2] .
În intervalul de unghiuri de 30-45°, la bombardarea cu gloanțe perforatoare de 7,62 și 12,7 mm, armura de oțel se dovedește a fi mai eficientă [6] . În aceste condiții, pe armurile din oțel au loc fracturi transversale ale miezurilor de oțel ale gloanțelor perforatoare din cauza solicitărilor de încovoiere. Acest efect, totuși, este mult mai slab sau absent la bombardarea armurii din aliaje de aluminiu. În ciuda posibilității de distrugere a miezului care perfora armura din fracturile transversale, partea sa ogivală nu eșuează în nicio condiție de interacțiune cu armura de aluminiu. La unghiuri de foc de peste 45-50°, în special la unghiuri de ricoșare, armura de aluminiu depășește din nou oțelul.
Având în vedere cele de mai sus, utilizarea armurii din aluminiu antiglonț în structurile turnurilor vehiculelor ușoare este recomandabilă atunci când pereții lor laterali sunt amplasați la unghiuri (de la verticală) de 50-55 °. Cu acest design, se realizează economii maxime în masa turnului. Un exemplu este turnul vehiculului de recunoaștere " Fox ", ai cărui pereți sunt realizati din profile îndoite și sudate complet presate ale unei secțiuni în formă de V [7] [8] . Blindatura frontală a vehiculului „Fox” din direcțiile înainte de foc rezistă la înfrângerea unui glonț perforator de 14,5 mm atunci când este tras de la o distanță de 200 m [9] .
În structurile în care unghiurile de înclinare a peretelui sunt de 30-45°, este recomandabil să folosiți armuri de oțel. În practică, se folosesc structuri hibride cu o cocă blindată din aluminiu și o turelă din oțel, în special, tancul ușor Sheridan, vehiculul de luptă pentru infanterie Warrior (Marea Britanie) și alte vehicule.
Când este trasă cu un glonț perforator de 14,5 mm, armura din aluminiu 7039 depășește armura omogenă de oțel RHA de duritate medie în întreaga gamă de unghiuri de tragere. Câștigul maxim, ajungând la 26%, se observă la unghiuri de ricoș, care, ca și în cazul acțiunii muniției de alte calibre, este asociat cu rezistența relativ mai scăzută a materialului de barieră din aliaj ușor în direcția tangențială.
Armura de aluminiu depășește armura de oțel atunci când este trasă cu proiectile perforatoare de calibru mic (tipuri cu corp solid BT, BZT și BPS sub-calibrul cu separare) la unghiuri mari apropiate de unghiurile de ricoșare, prin urmare plăcile de aluminiu cu grosimea de 50-70 mm sunt utilizate cu succes pentru a proteja vehiculele ușoare. Avantajul armurii din aliaje de aluminiu este asociat cu consumul lor specific de energie mai mare (cantitatea de energie pe unitatea de volum a materialului barieră deplasat), precum și cu rigiditatea mai mare la încovoiere a plăcilor de blindaj din aluminiu de aceeași masă ca și cele din oțel. . La unghiuri de foc care depășesc 45-50°, lungimea adânciturii și volumul de metal deplasat pe armura din aluminiu este semnificativ mai mare decât pe armura din oțel în condiții similare de impact, ceea ce determină avantajul armurii din aluminiu. În acest caz, rezistența armurii, estimată prin viteza maximă de penetrare a unui mijloc dat, este determinată în general de expresia:
V α = V α=0 / cos n α,unde α este unghiul de bombardare al armurii (de la normal); n - caracterizează forţa de demolare a materialului de blindaj în direcţia tangenţială.
Pentru a utiliza avantajele armurii din aluminiu în proiectarea carenei blindate, părțile frontale superioare (VLD) ale carenei blindate sunt plasate la unghiuri mari de înclinare (70-80 °), ceea ce facilitează posibilitatea ricoșării calibrului și sub- proiectile perforatoare de calibru pe ele, care sunt implementate, în special, în proiectarea ansamblului frontal BMP AMX-10R și M551 Sheridan.
La începutul anilor 1980, o direcție importantă în îmbunătățirea armurii din aliaj ușor a fost utilizarea acesteia în scheme de protecție structurală - armuri distanțate cu ecrane de oțel. O astfel de protecție s-a dovedit a fi solicitată odată cu apariția împușcăturilor cu proiectile sub-calibru perforatoare de tip APDS-T, ale căror miezuri erau inițial carbură (carbură de tungsten pe o legătură de cobalt) - cartușe 20 × 139 mm " Hispano-Suiza " RINT (Elveția) , OPTSOC (Franța) și DM63 (Germania), în noua generație de muniție de calibru mic adoptată la începutul anilor 1980, au fost înlocuite cu aliaje de tungsten rezistente - cartușe 25 × 137 mm M791 (SUA) și Oerlikon TLB [Comm. 4] . Cele de mai sus au făcut posibilă creșterea semnificativă a efectului de perforare a armurii al loviturilor de calibru mic, în special, la unghiuri mari (α≥60°) de impact cu armura.
Până în prezent, vehiculele de luptă ale infanteriei NATO îndeplinesc cerințele de protecție a echipajelor din standardul STANAG 4569 , nivelul 4 (proiecție laterală, unghi de îndreptare 90 °) și nivelul 5 (proiecție frontală a vehiculului, unghi de îndreptare ± 30 °), reprezentând, în de fapt, nivelul de cerință minim (obligatoriu). Acestea din urmă, la rândul lor, se bazează pe nivelul de protecție implementat în mașinile de bază ale anilor 1980 M2A1 „Bradley” (SUA) și „ Marder 1 ” (Germania).
Exemple practice de utilizare a unei scheme distanțate de „blindatură din oțel și aluminiu” cu ecrane din oțel montate deasupra armurii principale din aluminiu pe șuruburi sunt vehiculele de luptă ale infanteriei: BMP-3 (Rusia), M2 Bradley (SUA), Dardo (Italia) . Scopul ecranului (ecranelor) din oțel din oțel de duritate ridicată este de a prelua impulsul principal al agentului dăunător, de a destabiliza miezul perforator orientat în direcția vectorului viteză și, dacă este posibil, de a încălca integritatea sau geometria acestuia. datorită distrugerii sau exploatării. În același timp, armura principală, ținând cont de unghiul real de apropiere al muniției, ține miezul perforator de blindaj desfășurat sau fragmentele acestuia care și-au pierdut orientarea inițială [10] .
La începutul anilor 1970, Laboratorul de Cercetare Balistică a Armatei SUA pentru XM723 a dezvoltat [11] și a brevetat [12] protecția blindajului „sistem de armură din oțel laminat/aluminiu distanțat” - armură distanțată cu ecrane de oțel articulate din oțel dur mixt în partea frontală și de-a lungul laturilor carenei blindate din aluminiu. FMC Corporation ( SUA) a aplicat dezvoltarea unui număr de vehicule de luptă cu carcasă blindată din aluminiu cu design propriu: XM765, AIFV , XM723 , XM2 / XM3 și M2 Bradley.
Sistemul de protecție constă dintr-un ecran exterior din oțel DPSA de duritate diferită (cu o duritate a stratului de 60/50 HRC) și ecrane interne distanțate de armura principală cu 100-200 mm și prinse cu șuruburi pe aceasta. În ceea ce privește rezistența la mijloacele de distrugere specificate, armura specificată a depășit toate materialele de armură care erau în producție în acel moment [13] .
Comună pentru mașinile din această linie a fost cerința dificil de implementat de a proteja proiecția laterală a mașinilor (unghiul de direcție 90 °) de gloanțe perforante de 14,5 mm B-32 ale mitralierei KPVT. Dificultatea a fost cauzată de grosimea totală excesivă a armurii de aluminiu, care era de cel puțin 100-120 mm, sau 35-45 mm de oțel, în funcție de distanța de tragere dată.
Soluția de proiectare adoptată, bazată pe utilizarea unei scheme de protecție distanțate cu ecrane de strivire din oțel de duritate mare, împreună cu armura principală din aliaj de aluminiu, a făcut posibilă, datorită impactului asupra miezului de oțel al unui B de 14,5 mm. -32 glonț, pentru a provoca distrugerea acestuia. Creșterea în greutate rezultată a fost de aproximativ 40%. Ulterior s-a constatat că ecranele din oțel de duritate ultra-înalta (HB ≥ 600, sau HRC 58-62), realizate din oțeluri Armox-600S, Armox-600T sau tipuri similare într-o versiune omogenă, asigură o zdrobire eficientă a oțelului. miezuri de gloanțe perforatoare de 12,7 și 14,5 mm și exploatarea miezurilor din aliaj greu de proiectile subcalibrul de 25 mm de tip APDS-T.
În general, utilizarea în proiectarea carenei blindate și a turelei a schemelor de blindaje distanțate „oțel + aluminiu” cu ecrane externe din oțel, în comparație cu corpul blindat de bază din oțel, a făcut posibilă, cu cerințe de protecție comparabile (14,5 mm B- 32 glonț pentru laterale; și BPS calibru 20 și 25 mm tip APDS-T pentru proiecție frontală) a două tipuri de vehicule de luptă de infanterie M2A1 „Bradley” (SUA) și „Marder 1” (Germania), pentru a asigura implementarea lor cu o semnificativ mai mică, cu 5 tone, greutatea de luptă a BMP M2 "Bradley". Acestea din urmă pentru ambele mașini la începutul anilor 1980 erau de 22,6 și, respectiv, 27,5 tone.
De remarcată a fost opțiunea de întărire a protecției USMC AAV7 plutitor (LVTP-7) dezvoltat până în 1989 de compania israeliană Rafael și pus în practică în 1991-1993. Securitatea sporită a vehiculului a fost realizată prin instalarea unui set de protecție pasivă articulată de-a lungul părților laterale ale carenei blindate, inclusiv părților înclinate, pe acoperișul compartimentului de trupe și pe capacele trapei a trei membri ai echipajului AAV7 A1 . Numele setului este EAAK (Enhanced Applique Armor Kit). Greutatea setului este de 1996 kg. Se compune dintr-un număr mare de plăci de blindaj de oțel (oțel de duritate mare într-o versiune omogenă) de dimensiuni mici, montate pe părțile laterale în formă de pană la un unghi de 45 ° față de verticală. Îndepărtarea maximă a plăcilor de pe armura principală este de 215 mm. Fixarea elementelor trusei pe carena blindată cu șuruburi. Ca urmare a instalării kit-ului EAAK pentru proiecția la bord a mașinii, în special, este furnizat [14] :
Până la începutul anilor 2000, cerința de bază pentru o nouă generație de vehicule de luptă de infanterie, a căror greutate de luptă a ajuns la 26-30 de tone, era să ofere protecție în sectorul înainte de foc de un submarin cu pene perforatoare de 30 mm. -tracer calibru (BOPTS) [15] [Comm. 5] . O altă cerință fundamentală este ca proiecția frontală să nu fie distrusă de arme de luptă apropiată cu un focos HEAT. În legătură cu cerințele crescute pentru protecția vehiculelor noi, principiul modular de protecție a blindajului construcției pentru carenă și turelă câștigă teren. Acest principiu vă permite să întăriți protecția mașinii atunci când inamicul are mijloace mai eficiente de distrugere, precum și îmbunătățirea tehnologiei de rezervare [16] . Modulele de blindaj folosesc soluții de proiectare (scheme cu mai multe bariere) și materiale care împreună oferă o rezistență dinamică mai mare la introducerea unui miez perforator de blindaj de alungire crescută (l / d ≥ 10-12), adică caracterizat printr-o specificitate crescută ( transversal) sarcina pe armura.
Un exemplu de utilizare a modulelor de protecție pasivă montate pe structura principală a unei carene blindate și a unei turele blindate din aluminiu sunt francezul VBCI IFV , US Marine Corps amfibiul AFV EFV și noul coreean K21 IFV (NIFV). Pe VBCI Véhicule blindé de combat d'infanterie sunt instalate module blindate "THD", care conțin bariere din oțel și titan (modulele pot fi înlocuite pe teren) și care asigură protecție împotriva proiectilelor de calibru mic și a armelor corp la corp cu perforare a armurii. un focos cumulativ de tip RPG-7 . Se acordă multă atenție protecției împotriva minei a fundului carenei blindate VBCI. Protecția carenei blindate K21 este reprezentată de armura de bază din aluminiu din aliaj 2519, precum și modulele de blindaj montate în compozit ceramică/fibră de sticlă.
În construcția mondială a tancurilor, pentru fabricarea armurii omogene din aluminiu, sunt utilizate două grupuri de aliaje de aluminiu sudabile cu diferite niveluri de rezistență și duritate. Prima grupă include aliaje de aluminiu-magneziu neîntărite la căldură și aliaje de aluminiu-zinc-magneziu întărite la căldură de duritate medie. Aliajele din acest grup se caracterizează prin rezistență σ B 300-420 MPa, duritate Brinell, HB 80-120 unități și au cea mai bună rezistență anti-fragmentare. Acestea includ aliaje: 5083 și Alcan D54S, Alcan D74S (7020) și 7018.
Al doilea grup de aliaje, aliaje cu duritate crescută, include aliajele Al-Zn-Mg cu un nivel de rezistență de σ B 450-500 MPa, care corespunde durității Brinell, HB 130-150 unități. Această grupă de aliaje (7039-T64, E74S (7017), AlZnMg 3 ) depășește aliajele primei grupe în rezistență la glonț și proiectil, dar este inferioară acestora ca rezistență la spargere.
Armura din aliaje de aluminiu de duritate medie este utilizată în construcția de corpuri blindate și turele de monturi de artilerie autopropulsate (ACS), precum și pentru fabricarea unor piese de vehicule blindate ușoare (acoperiș, fund, capace de trape), care sunt supuse acţiunii preferenţiale a fragmentelor sau acţiunii puternic explozive a minelor. De exemplu, cerințele pentru protecția suprafețelor orizontale (acoperișuri) ale corpului blindat și al turelei noului vehicul de luptă de infanterie de tip coreean K21 (serie din 2009) stabilesc invulnerabilitatea acestor elemente de protecție atunci când un exploziv ridicat de 152 mm. proiectilul de fragmentare este detonat la o distanță de 10 m [17] . Pentru comparație, rezervarea unei familii de vehicule de luptă bazată pe tancul ușor Scorpion (Scorpion, Spartan, Simiter) în 1972 a oferit protecție împotriva fragmentelor unui proiectil de fragmentare exploziv mare de 105 mm pentru toate direcțiile de apropiere a fragmentelor în proiectilul sol sau aer. izbucni la o distanță de 30 m [18] .
În ceea ce privește rezistența la fragmentare, armura din aluminiu cu duritate Brinell, unitățile HB 80-120 și caracteristicile de ductilitate și tenacitate crescute depășesc armura cu duritate crescută (HB 130-150 unități). Armura realizată din aliaj 7039-T64, când este trasă cu un simulator de fragmentare de 12,7 mm, este inferioară armurii din oțel la fel de rezistente de duritate medie a standardului RHA și, cu rezistență egală la aceasta, are o masă cu 15% mai mare. La trecerea la un simulator de fragmentare de 20 mm, pierderea în comparație cu oțelul crește la 19%. Cele de mai sus se explică prin natura distrugerii armurii de aluminiu cu duritate crescută atunci când este străpunsă de un fragment, care pentru aliajele din această grupă are loc în conformitate cu tipul mixt „cork cut - spall”. În general, leziunile de desprindere sunt tipice pentru plăcile de blindaj cu duritate crescută (ductilitate mai mică și rezistență la impact), anizotropie longitudinală-transversală pronunțată a proprietăților, iar pe aliajele Al-Zn-Mg sunt asociate metalurgic cu planurile de apariție a fazelor intermetalice refractare, care sunt situate în straturi paralele de-a lungul grosimii plăcii laminate [ 19] .
În URSS, începutul lucrărilor la armura din aluminiu este asociat cu crearea de armuri de aviație pentru a proteja generația postbelică de avioane de luptă de calibru mic, calibrul 20-37 mm, proiectile de la tunurile de avioane și gloanțe de la 12,7 mm. mitraliere. Armor ABA-1 a fost creat la Institutul All-Union de Materiale de Aviație (VIAM) pe baza aliajului de aluminiu de înaltă rezistență V-95 în 1948, primele benzi presate V-95 au fost obținute în 1947. Duritatea nominală a armurii ABA-1 conform Brinell HB este de 170 de unități. La dezvoltarea armurii, cerința pentru sudarea acesteia nu a fost stabilită. Din 1949, s-a lucrat pentru crearea armurii din aluminiu anti-fragmentare pentru a proteja împotriva fragmentelor de obuze antiaeriene (artilerie antiaeriană de calibru mare), în aceiași ani, armura APBA-1 (armură de aluminiu anti-fragmentare de aviație). ) pe baza aliajului AMg-6 a fost adoptat. Supraveghetorul muncii este N. M. Sklyarov. Pentru prima dată, blindajul APBA-1 a fost folosit pe bombardierul cu reacție Il-28, care a fost pus în funcțiune în 1950. În legătură cu reducerea direcției aviației la sfârșitul anilor 1950, lucrările privind crearea acestor materiale în industria aviației nu au primit o dezvoltare ulterioară.
În perioada 1955-1958, TsNII-48 a efectuat cercetări privind proprietățile de protecție ale barierelor blindate din aliaje de aluminiu în scopuri structurale în interesul construcțiilor navale [20] . Pe lângă mijloacele tradiționale de testare cu gloanțe perforatoare, proiectile de calibru mic și schije, armura din aluminiu a fost evaluată pentru rezistența la explozie . În cursul unor cercetări ample, I. V. Korchazhinskaya a determinat condițiile de existență a avantajelor de greutate ale aliajelor de aluminiu, precum și valorile lor specifice în raport cu armurile din oțel laminat. Se ajunge la concluzia că în funcție de condițiile de testare (mijloace de distrugere a blindajului, grosimea relativă a barierei și unghiul de foc), anumite aliaje de aluminiu cu diferite combinații de rezistență și proprietăți plastice prezintă avantaje. Pentru armurile anti-fragmentare, aliajele cu proprietăți plastice îmbunătățite, în special aliajul D-16, sunt mai potrivite.
În străinătate, aliajele de aluminiu-magneziu neîntărite termic (maglia) de la Kaiser Aluminium cu clasele 5083 și 5456 în SUA și D54S în Marea Britanie, care conțin aproximativ 4-5,5% Mg, au fost primele aliaje de aluminiu rafinate și utilizate la sfârșitul anului. Anii 1950 pentru fabricarea de carcase blindate de vehicule ușoare (vehicule blindate de transport de trupe M113 și M114 , tunuri autopropulsate M-109 , vehicul de asalt amfibiu LVTP-7 ) datorită sudabilității bune, fabricabilității și rezistenței ridicate la coroziune.
În SUA, armura din aliaje 5083 și 5456 în grosimi de la 13 la 76 mm este produsă conform specificațiilor militare MIL-A-46027K [21] și aparține primei generații de armuri din aluminiu. Specificațiile oferă valorile minime ale ratelor limită de penetrare (V 50 – 2σ) pentru plăci de diferite grosimi. Întărirea armurii se realizează prin laminare la rece (5083-H131, unde H131 este modul de prelucrare), care, totuși, este îndepărtată la punctele de sudură ale plăcilor de blindaj. O serie de dificultăți asociate cu întărirea prin lucru a plăcilor groase cu reduceri de ordinul a 10-20% împiedică producerea de piese blindate sub formă de profile mari și forjate de formă complexă, tendința de utilizare extinsă a cărora se observă în producția de vehicule moderne ușor blindate.
Aceste deficiențe sunt lipsite de armuri din aliaje de aluminiu-zinc-magneziu întărite la căldură, cu un conținut total de elemente de aliere (Zn + Mg) de ordinul 6-9%, care este capabil să restabilească rezistența îmbinărilor sudate în timpul ulterioare. îmbătrânire artificială. În funcție de compoziția și modul de tratament termic, din aliajele Al-Zn-Mg pot fi obținute armuri de duritate medie sau crescută. Pe lângă plăcile obținute prin laminare la cald, din aceste aliaje se obțin piese blindate presate și ștanțate. Întărirea pieselor se realizează prin tratament termic, constând în întărire și îmbătrânire artificială ulterioară. În timpul stingerii cu menținere la temperaturi de 450–470°C, zincul și magneziul sunt transferate într-o soluție solidă. Îmbătrânirea artificială ulterioară în intervalul de temperatură de 90–180°C duce la descompunerea soluției solide cu eliberarea fazei de întărire MgZn 2 .
În URSS, sarcina de a investiga posibilitatea utilizării aliajelor ușoare pentru fabricarea de corpuri blindate pentru tancuri ușoare și alte vehicule blindate ușoare de luptă a fost încredințată „filialei din Moscova a VNII-100 ” (în prezent „ NII Steel ”) în sfârşitul anilor 1950. Lucrările de cercetare pe această temă au început la filială în 1959 și au fost efectuate sub îndrumarea lui I. I. Terekhin, O. I. Alekseev, V. I. Likhterman și L. A. Fridlyand.
Prima experiență cu utilizarea aluminiului în construcția tancurilor a fost asociată cu dezvoltarea și testarea carenei de aluminiu a tancului amfibiu PT-76 din aliaj structural de aluminiu D20. Această carcasă a fost fabricată în 1961 la filiala VNII-100, după care a trecut printr-un ciclu complet de teste, arătând promisiunea utilizării blindajului de aluminiu în construcția tancurilor.
Ulterior, în perioada 1962-1965, ramura VNII-100 a dezvoltat armuri de aluminiu bazate pe un aliaj de înaltă rezistență al sistemului ternar Al-Zn-Mg [22] . Lucrarea a fost efectuată sub conducerea lui B. D. Chukhin [1] [23] . Aliajul a fost standardizat sub denumirea de ABT-101 (blindarea tancului din aluminiu) sau, conform unei singure clasificări universale, 1901. Armura ABT-101 a devenit baza pentru proiectarea unei serii de vehicule de luptă aeropurtate ușor blindate (BMD-1, BMD-). 2 și BMD-3). Aliajul ABT-101 se referă la aliajele forjate și complexe de întărire termică ale sistemului Al-Zn-Mg. O dezvoltare ulterioară a armurii ABT-101 a fost armura anti-obuz ABT-102 sau 1903. Dezvoltarea armurii a fost condusă de B. D. Chukhin și A. A. Artsruni [1] [24] .
În perioada 1960-1970, armura de aluminiu pe bază de aliaje Al-Zn-Mg întărite termic a fost dezvoltată și stăpânită de industria celor mai multe țări dezvoltate, inclusiv SUA (aliaj 7039), Marea Britanie (E74 și Alcan-X169), Franța (aliaj Cegedur Pechiney AZ5G) și Germania (aliaje AlZnMg 1 , AlZnMg 3 și VAW „Konstruktal” 21/62). [6] [Comm. 6]
Aliajul AlZnMg 1 , tratat conform modului F36 pentru rezistența σ B = 360 MPa sub formă de plăci laminate, profile și forjare, a fost destinat fabricării unei carene blindate a unui obuzier autopropulsat experimental PzH 70 ( SP70 ) . Economiile de greutate în comparație cu carena blindată din oțel s-au ridicat la 2 tone [25] .
În SUA, armura din aliaj Al (4,5%) - Zn - Mg (2,5%) sub denumirea 7039 este produsă în grosimi de la 13 la 100 mm conform specificațiilor militare MIL-A-46063, este clasificată ca aluminiu de a doua generație. armura . Din armura 7039, sunt realizate părțile înclinate ale vehiculelor de luptă M2 și M3 Bradley.
În Marea Britanie, pentru blindajul familiei de vehicule ușoare Scorpion, Fox, Simiter și BMR600 spaniol, Alcan a dezvoltat din acesta aliajul de aluminiu E74S (în prezent 7017) și armura antiglonț, produsă inițial sub denumirea X3034 și, la rândul său, pe bază de aliaj Hiduminium-48 cu compoziție nominală Al-4.5Zn-2.5Mg-0.2Mn-0.15Cr [26] . La dezvoltarea armurii la cererea Centrului de cercetare britanic pentru vehicule blindate FVRDE , nivelul de rezistență la glonț și, în consecință, duritatea ar fi trebuit să depășească proprietățile armurii americane 7039-T64. Rezistența armurii E74S conform specificațiilor militare FVRDE-1318 (denumită în continuare TU MVEE 1318) este σ B =480 MPa [27] . S-a remarcat că dezavantajele aliajului includ călibilitatea sa scăzută, adică posibilitatea de tratare termică a pieselor pentru o soluție solidă, urmată de îmbătrânire artificială [28] , care a limitat grosimea maximă a armăturii la 60 mm.
Alcan produce în prezent armuri de aluminiu din aliaj 7017 (compoziție nominală Al (5%), Zn (2%), Mg (3%) Mn (0,3%), densitate de masă de 2,78 g/cm³ conform specificației militare TL 2350-0004 , în starea T651, de asemenea, superioară ca rezistență și rezistență la fisurare la coroziune sub tensiune față de aliajul 7039-T64 și disponibil în grosimi mai mari de 60 mm [29] . Conform MIL-DTL-32505 grosime până la 120 mm [30] . În plus, compania produce aliaje întărite la căldură de duritate medie: 7020 cu o rezistență de σ B 400 MPa, blindaj din care este furnizat în principal Franței și Germaniei, și 7018 cu o rezistență de σ B 360 MPa, destinat pieselor și elemente structurale supuse acţiunii preferenţiale a undelor de şoc [ 2] .
Indicatorii de rezistență și duritate ai armurii de aluminiu în stare întărită și îmbătrânită depind de conținutul total de zinc și magneziu. În regimuri similare de tratament termic, un conținut mai mare de zinc și magneziu corespunde unei rezistențe mai mari. În practică însă, conținutul total al acestor elemente nu depășește 7–8%. Un conținut mai mare corespunde unei creșteri a anizotropiei caracteristicilor mecanice și tendinței asociate de formare a decupărilor din spate, unei tendințe crescute de coroziune prin tensiune și, de asemenea, fragilizării zonei afectate de căldură în timpul sudării. Cu un conținut dat de zinc și magneziu, rezistența maximă este atinsă în intervalul de rapoarte Zn/Mg de la 2,0 la 4,0, care este legat de cantitatea de faza de MgZn2 care întărește matricea aliajului .
Indicii de ductilitate și tenacitate la impact ai aliajelor tratate termic conform regimului de îmbătrânire în două etape depind într-o măsură mai mare de raportul Zn/Mg. Cu un conținut total constant de zinc și magneziu, cu valori crescute ale raportului Zn/Mg, se poate obține o ductilitate și o rezistență la impact mai bune [31] .
Pentru diferite mărci de blindaj de tanc, intervalul de raporturi Zn/Mg este de la 1,4 la 3,8. Aliajele întărite la căldură cu un conținut total de (Zn + Mg) de 6–7% și mai mare sunt sensibile la coroziune prin tensiune, prin urmare, la proiectarea structurilor de blindaj sudate din plăci groase, valorile maxime admise ale tensiunilor de tracțiune care acționează în trebuie luată în considerare direcția cea mai periculoasă de-a lungul grosimii plăcii. O creștere a rezistenței la coroziune sub presiune, împreună cu rezistența optimă și proprietățile plastice, este obținută pe aliajele Al-Zn-Mg ca urmare a îmbătrânirii artificiale în două etape cu o temperatură finală de îmbătrânire mai ridicată.
La sfârșitul anilor 1970, în Statele Unite s-au intensificat lucrările privind crearea aliajelor de aluminiu sudabile întărite la căldură ale unui alt sistem de aliere, aluminiu-cupru-mangan, care, cu proprietăți mecanice și rezistență de blindaj mai bune în comparație cu aliajul 7039, ar fi crescut. rezistenta la cracare prin coroziune prin tens, in general, la nivelul aliajului 5083. Prin eforturile Alcoa s-au obtinut doua aliaje noi: 2219-T851 si 2519-T87, si a fost dezvoltata o tehnologie de obtinere a blindajului din acestea. Dezavantajul plăcilor blindate din aliajul 2219-T851 evidențiat în timpul testării este ductilitatea scăzută a îmbinărilor sudate, inferioară celei a aliajelor 5083 și 7039. La rândul său, aliajul 2519 este o versiune modificată a aliajului 2219. Modificările au constat într-o reducere. conținut de cupru și introducerea unei cantități mici de magneziu.
Ca urmare a dezvoltării industriale de noi aliaje (Alcoa împreună cu FMC ), până în 1986, un aliaj de înaltă rezistență 2519 -T87 (aici T87 este modul de tratament termic) cu o compoziție nominală de Al - Cu (5,8%) - Mn a fost obținut, a trecut testele de teren și a adoptat [32] .
Aliajul 2519-T87 sub formă de plăci, profile extrudate și forjate a fost folosit în Statele Unite ca material structural și de blindaj de bază la crearea unui AFV amfibiu al Marine Corps EFV cu o greutate de luptă de 34,5 tone. a noului vehicul de luptă de infanterie coreeană K21, a cărui masă este de 26 de tone.Proiecția frontală a K21 oferă protecție împotriva BPS de 30 mm cu separarea mărcii Kerner a pistolului 2A72 [33] și proiecția laterală. de la gloanțe perforatoare de 14,5 mm B-32 ale mitralierei KPVT.
Armura din aliaj 2519 în grosimi de la 13 la 100 mm este produsă în prezent conform specificațiilor militare MIL-DTL-46192C, în SUA este clasificată ca armătură din aluminiu de generația a treia [34] [35] .
La dezvoltarea mașinii EFV, datorită unei game întregi de soluții inovatoare de design, știință a materialelor și soluții tehnologice, a fost posibil să se asigure un nivel ridicat de protecție: 14,5 mm B-32, în jur de la o distanță de 300 m; 30 mm BOPTS în sectorul înainte de foc de la o distanță de 1000 m (conform estimărilor experților, distanța de nepenetrare este semnificativ supraestimată); PG-7 / RPG-7 de jur împrejur.
Experiența operațiunilor din Irak și Afganistan, ținând cont de specificul acestor teatre, a relevat necesitatea creării de armuri ușoare cu proprietăți de armură sporite și, în același timp, cu rezistență sporită la acțiunea explozivă.
Posibilitatea de a îmbunătăți în continuare proprietățile de blindaj ale aliajelor de aluminiu de înaltă rezistență a fost găsită în grupul aliajelor Al-Cu-Mg-Mn, aliate suplimentar cu mici adaosuri (0,2-0,5 % în greutate) de argint [36] . Aliajul 2139-T8, caracterizat prin rezistență crescută la rupere , a fost dezvoltat în SUA în baza unor contracte cu NASA , plăci din acesta cu o grosime de 25 până la 150 mm sunt produse de Alcan Rolled Products [Comm. 7] . Testele plăcilor de blindaj ale aliajului 2139-T8, efectuate în SUA și Europa, au arătat o combinație mai bună de caracteristici de rezistență antiglonț și anti-fragmentare în comparație cu armura din aluminiu în serie, asociată cu un mecanism de deformare și distrugere mai consumatoare de energie. materialul de blindaj în timpul pătrunderii, determinat, la rândul său, de echilibrul optim al rezistenței și tenacității la rupere a aliajului [37] .
Managementul de proiect Stryker (Armata SUA) și General Dynamics Land Systems au certificat armura din aliaj 2139 pentru utilizarea în kiturile de protecție împotriva minelor MPK concepute pentru familia de vehicule AFV cu roți Stryker . La începutul anului 2012, în trupe au fost dislocate peste 2.000 de astfel de truse, a căror masă totală depășește 2.000 de tone [35] .
În plus, armura 2139 este planificată să fie utilizată ca parte a programelor de modernizare pentru BMP M2 Bradley în timpul reparației și înlocuirii părților corpului blindat din armura 7039 [35] .
| Proprietățile vehiculului de luptă | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Protecţie |
| ||||||||||||||
| Putere de foc |
| ||||||||||||||
| Mobilitate |
| ||||||||||||||