Алюминиевая броня

Алюминиевая броня – броня на основе деформируемых алюминиевых сплавов различных систем легирования. По валовому объему производства алюминиевой брони основной областью ее применения, является танкостроение, а именно производство легкобронированной техники сухопутных войск. Помимо танкостроения алюминиевая броня находит применение в судостроении, авиации, для защиты транспортно-пусковых контейнеров ракетных комплексов и в других системах оружия.

Применение в танкостроении

Боевая машина десанта БМД-1. Бронекорпус изготовлен из противопульной брони АБТ-101.

БРМ «Симитер» (Великобритания), бронекорпус из алюминиевой брони E74S, с передних направлений обстрела выдерживает поражения 14,5 мм пулей Б-32/КПВТ.

БМП АМХ-10Р (Франция), лобовая броня БМП выдерживает поражения 23 мм снарядом БЗТ/ЗУ-23.

Начиная с 1960-х годов броня из алюминиевых сплавов в виде катаных плит широко применяется в конструкциях легких боевых бронированных машин сухопутных войск ‒ БМД, БРМ, БМП, легких танков и САУ, а также на ряде специальных машин, созданных на их базе, обладающих способностью десантироваться и, в ряде случаев, преодолевать глубокие водоемы без подготовки.

Локальные конфликты последнего десятилетия (Ирак и Афганистан) убедительно подтвердили востребованность алюминиевой брони, как материала, способного эффективно противостоять ударноволновому (фугасному) нагружению, характеризующегося высокой живучестью при действии осколочных полей высокой плотности и пуль автоматического пехотного оружия, относительно дешевой технологии ее производства и переработки в изделия при наличии достаточно широкой промышленной базы изготовления брони, и её относительно низкой стоимости, в сравнении, например, с титановой и композитной броней.

Важно отметить, что при обстреле крупнокалиберными бронебойными снарядами танковых и противотанковых пушек плиты из алюминиевых сплавов ведут себя хрупко, в силу чего, а также из-за большой требуемой толщины брони (строительной высоты), достигающей, скажем 200 мм и более, не могут использоваться самостоятельно в составе сварных бронекорпусов и бронебашен основных танков.

Требования к алюминиевой броне боевых машин

Помимо заданного уровня броневых свойств, одним из основных требований к алюминиевой броне боевых машин является ее свариваемость с использованием относительно простой технологии, пригодной для массового производства бронекорпусов. Не менее важным является требование повышенного сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением, актуальное для сварных соединений плит из цинкосодержащих алюминиевых сплавов.

Используемые толщины брони

Алюминиевая броня боевых машин легкой категории в толщинах до 30 - 45 мм предназначена для защиты от осколков 100 - 122 мм, 152 - 155 мм осколочно-фугасных снарядов полевой артиллерии и 7,62 ‒ 12,7 мм бронебойных пуль автоматического пехотного оружия. При необходимости защиты экипажа бронированной машины кругом от 7,62 мм бронебойных пуль при стрельбе с дистанций 75 - 150 м, толщины алюминиевых бронедеталей бортов и кормы на практике составляют 38…43 мм. Для защиты от 12,7 мм бронебойных пуль толщины указанных элементов бронирования должны быть увеличены до значений не ниже 65…75 мм. В странах НАТО требования по защите машин легкой категории определяются стандартом STANAG 4569.

В зарубежном танкостроении алюминиевая броня в толщинах 50 - 70 мм и выше используется для дифферинциированной защиты от 14,5 мм бронебойных пуль и малокалиберных, калибром от 20 до 30 мм, бронебойных снарядов (цельнокорпусных и подкалиберных типа APDS-T) как самостоятельно (БТР М113, легкие танки M551 Шеридан и «Скорпион», БМП AMX-10P, БРМ «Симитер»), так и в комбинации со стальными экранами в виде разнесенного бронирования, см. ниже. В частности сварные бронекорпуса семейства машин на базе легкого танка «Скорпион» выполнены из катаных плит брони E74S толщиной от 20 до 60 мм^[1].

При замене стальной брони бронекорпуса на алюминиевую, за счет более высокой жесткости алюминиевых плит и отказа от ряда деталей жесткого набора, достигается уменьшение массы бронекорпуса порядка 25-30 процентов (при сохранении противопульной стойкости), даже если экономии на самой броне нет^[2]. Жесткость бронеплиты в общем случае пропорциональна кубу толщины, и с учетом различия модулей упругости стали и алюминия, алюминиевая бронеплита будет в девять раз жестче стальной бронеплиты равной массы. Показательным является пример с БТР М113 (США). Несмотря на то, что использованная броня из алюминий-магниевого сплава 5083, по стойкости к 7,62 мм бронебойным пулям немного уступала стальной броне^[3], собранный бронекорпус М113, равностойкий стальному варианту Т117, оказался на 750 кг легче^[4]. Еще больший выигрыш может быть получен при использовании брони с более высокой противопульной стойкостью, которая, в свою очередь, положительно реагирует на увеличение прочности и твердости сплава. Кроме того применение в конструкциях бронекорпусов криволинейных бронедеталей, полученных прессованием и штамповкой, позволяет за счет уменьшения количества сварных соединений дополнительно снизить трудоемкость изготовления машины.

Противопульная и противоснарядная стойкость алюминиевой брони

БМП-3 на параде. В конструкции бронекорпуса и башни применена противоснарядная алюминиевая броня АБТ-102.

Характер поражения алюминиевой брони БТР М113 (США) при контактном подрыве 57 мм кумулятивной гранаты безоткатного орудия. Сквозное пробитие бортовой брони толщиной 38 мм, экипаж погиб.

Противопульная и противоснарядная стойкость брони из легких сплавов, как и других видов катаной гомогенной брони, определяется совокупностью ее прочностных, пластических и вязкостных свойств, а не только абсолютным уровнем твердости. Значение пластических и вязкостных свойств брони возрастает при увеличении толщины брони, калибра поражающего средства, его ударной скорости, а также при переходе к поражающему элементу (осколку) с тупой формой головной части.

По данным ведущего производителя алюминиевой брони 7039 в США фирмы Kaiser Aluminum, гомогенные плиты из алюминиевых сплавов с прочностью выше 50 кгс/мм² при обстреле 12,7 мм и 20 мм осколочными имитаторами разрушаются с образованием столь значительных откольных повреждений, что для брони практически непригодны ^[5].

Специалистами давно замечено, что эффективность алюминиевой брони в сравнении со сталью возрастает при увеличении калибра бронебойной пули. Так при обстреле 7,62 мм бронебойной пулей по нормали со скоростью 840‒850 м/с равностойкая со сталью броня из термоупрочняемого сплава 7039-Т64 имеет меньшую на 6 процентов массу. Для 12,7 мм бронебойной пули это преимущество составляет уже порядка 13 процентов, а для 14,5 мм пули – 19 процентов. Английская броня из сплава 7017 компании Alcan Co. (улучшенный вариант сплава 7039 с повышенными прочностью и сопротивлением коррозии) при обстреле 14,5 мм бронебойной пулей обеспечивает выигрыш по массе 20 процентов в сравнении с равностойкой стальной броней^[3].

В диапазоне углов 30‒45° при обстреле 7,62 и 12,7 мм бронебойными пулями более эффективной оказывается стальная броня. В этих условиях на стальной броне имеют место поперечные разрушения стальных сердечников бронебойных пуль от изгибающих напряжений. Указанный эффект, однако, выражен значительно слабее или отсутствует при обстреле брони из алюминиевых сплавов. При углах обстрела свыше 45‒50°, в частности при углах рикошета, алюминиевая броня снова превосходит сталь.

С учетом сказанного, применение противопульной алюминиевой брони в конструкциях башен легких машин целесообразно при расположении их боковых стенок под углами (от вертикали) 50‒55°. При такой конструкции достигается максимальная экономия массы башни. Примером может служить башня разведывательной машины "Фокс", стенки которой выполнены из согнутых по форме и сваренных цельнопрессованных профилей V-образного сечения^[6][7]. Лобовая броня машины "Фокс" с передних направлений обстрела выдерживает поражения 14,5 мм бронебойной пулей при стрельбе с дистанции 200 м^[8]. В конструкциях, где углы наклона стенок составляют 30‒45°, целесообразно применение стальной брони. На практике находят применение гибридные конструкции с алюминиевым бронекорпусом и стальной башней, в частности легкий танк «Шеридан», БМП «Уорриор» (Великобритания) и другие машины.

При обстреле 14,5 мм бронебойной пулей алюминиевая броня 7039 превосходит гомогенную стальную броню средней твердости RHA во всем диапазоне углов обстрела. Максимальный выигрыш, достигающий 26 процентов, наблюдается при углах рикошета, что, как и при действии боеприпасов других калибров, связано с относительно меньшим сопротивлением материала преграды из легкого сплава в касательном направлении.

Алюминиевая броня превосходит стальную при обстреле малокалиберными бронебойными снарядами (цельнокорпусными типов БТ, БЗТ и подкалиберными БПС с отделением) под большими углами, близкими к углам рикошета, поэтому алюминиевые плиты толщиной 50‒70 мм успешно применяются для защиты легких машин. Преимущество брони из алюминиевых сплавов связано с их более высокой удельной энергоемкостью (величиной энергии, приходящейся на единицу вытесненного объема материала преграды), а также с более высокой жесткостью на изгиб алюминиевых бронеплит одинаковой массы со стальными. При углах обстрела, превышающих 45 - 50°, длина выбоины и вытесненный объем металла на алюминиевой броне существенно больше по сравнению со стальной броней при аналогичных условиях соударения, что обуславливает преимущество алюминиевой брони под большими углами. При этом стойкость брони, оцениваемая предельной скоростью пробития заданным средством, в общем виде определяется выражением V_α= V_α=0 / cosⁿα,

где α, град. - угол обстрела брони (от нормали),

n - характеризует усилие сноса материала брони в касательном направлении.

Для использования преимуществ алюминиевой брони при конструировании бронекорпуса верхние лобовые детали (ВЛД) бронекорпуса располагают под большими (70-80°) углами наклона, облегчающими возможность рикошетирования на них калиберных и подкалиберных бронебойных снарядов, что и реализовано, в частности, в конструкции лобового узла БМП АМХ-10Р и М551 «Шеридан».

Разнесенная схема бронирования со стальными экранами

К-200 KAFV - корейский вариант БМП AIFV, боевая масса 13,2 т. Коробчатая форма бортовых экранов из разнотвёрдой стали (штампованных), обеспечивает заданное расстояние экранирования от основной брони. Непоражаемость бортовой проекции 12,7 мм бронебойной пулей под углом 0° на Д=100 м, и 14,5 мм пулей Б-32 под углом 45° на Д=200 м.

XM723 - прототип боевой машины пехоты, боевая масса 19 т (пустая 17,7 т), 1976. Защита кругом от 14,5 мм пули Б-32, лобовой проекции - от БПС клб. 20 - 25 мм c Д=300 м. Волноотбойный щит коробчатой конструкции является элементом разнесенной схемы защиты ВЛД корпуса.

Прототип БМП XМ2 в музее артиллерии СВ США, Абердинский полигон.

БМП «Дардо» (Италия), боевая масса 24 т - бронезащита корпуса и башни выполнена по схеме «сталь + алюминий». Алюминиевая броня 5083 и 7020. Защита лобовой проекции от 25 мм БПС (с отделением), бортовой - от 14,5 мм пули Б-32.

В начале 1980-х годов важным направлением совершенствования брони из легких сплавов становится ее применение в конструктивных схемах защиты ‒ разнесенной броне со стальными экранами. Такая защита оказалась востребованной с появлением в боекомплектах пушечного вооружения боевых бронированных машин выстрелов с бронебойными подкалиберными снарядами типа APDS-T, сердечники которых, первоначально твердосплавные (карбид вольфрама на кобальтовой связке) – патронов 20×139 мм «Испано-Сюиза» RINT (Швейцария), OPTSOC (Франция) и DM63 (Германия), в новом поколении малокалиберных боеприпасов к началу 1980-х годов были заменены на тяжелосплавные из вольфрамовых сплавов ‒ патроны 25×137 мм М791 и Oerlikon TLB. Сказанное позволило существенно повысить бронепробивное действие малокалиберных выстрелов, в частности, при больших углах (α≥60°)соударения с броней.

К настоящему времени боевые машины пехоты государств НАТО удовлетворяют требованиям по защите экипажей стандарта STANAG 4569, уровня 4 (бортовая проекция, курсовой угол 90°) и уровня 5 (лобовая проекция машины, курсовой угол ±30°), представляющими, по сути, минимальный (обязательный) уровень требований. Последние, в свою очередь, базируются на уровне защиты, реализованном в базовых машинах 1980-х годов М2А1 «Брэдли» (США) и «Мардер 1» (Германия).

Осуществленными на практике примерами использования разнесенной схемы бронирования сталь + алюминий со стальными экранами, устанавливаемыми поверх основной алюминиевой брони на болтах являются боевые машины пехоты: БМП-3 (Россия), M2 «Брэдли» (США), «Дардо» (Италия). Назначение стального экрана (экранов) из стали высокой твердости состоит в принятии на себя основного импульса поражающего средства, дестабилизации бронебойного сердечника, ориентированного в направлении вектора скорости и, по возможности, нарушения его целостности или геометрии за счет разрушения или срабатывания. При этом основная броня, с учетом фактического угла подхода боеприпаса удерживает развернутый, потерявший первоначальную ориентацию бронебойный сердечник или его фрагменты.

В 1970-х годах компания FMC Corp.^[9] (США) разработала, запатентовала^[10] и применила на ряде боевых машин с алюминиевым бронекорпусом собственной разработки: XM765, AIFV, XM723 и M2 «Брэдли» бронезащиту «spaced-laminate steel armor system» ‒ разнесённая броня с навесными стальными экранами из разнотвёрдой стали в лобовой части и по бортам алюминиевого бронекорпуса. Система защиты состояла из внешнего экрана из разнотвёрдой стали DPSA (с твердостью слоев 60/50 HRC) и внутренних экранов, отстоящих от основной брони на 100‒200 мм, и крепящихся к ней на болтах. По стойкости к заданным средствам поражения указанная броня превосходила все находившиеся в производстве на тот период времени материалы брони^[11].

Общим для машин указанной линии являлось трудно реализуемое требование защиты бортовой проекции машин (курсовой угол 90°) от 14,5 мм бронебойных пуль Б-32 пулемета КПВТ. Затруднение было вызвано избыточной габаритной толщиной алюминиевой брони, составлявшей не менее 100-120 мм, или 35-45 мм стали в зависимости от дистанции обстрела. Принятое конструктивное решение, основанное на использовании разнесенной схемы защиты с дробящими экранами из стали высокой твердости вместе с основной броней из алюминиевого сплава позволило, за счет воздействия на стальной сердечник 14,5 мм пули Б-32, вызвать его разрушение. Полученный при этом весовой выигрыш составил около 40 процентов. Позднее было установлено, что стальные экраны сверхвысокой твердости (НВ ≥600 или HRC 58-62), выполненные из сталей типов Armox-600S, Armox-600Т или аналогичных в гомогенном варианте, обеспечивают эффективное дробление стальных сердечников бронебойных пуль калибров 12,7 и 14,5 мм и срабатывание тяжелосплавных сердечников 25 мм подкалиберных снарядов типа APDS-T.

В целом применение в конструкции бронекорпуса и башни разнесенных схем бронирования «сталь + алюминий» с внешними стальными экранами, сравнительно с базовым стальным бронекорпусом, дало возможность, при сопоставимых требованиях по защите (14, 5 мм пуля Б-32 для бортов; и БПС 20 и 25 мм типа APDS-T для лобовой проекции) двух типов боевых машин пехоты М2А1 «Брэдли» (США) и «Мардер 1» (Германия), обеспечить их выполнение при существенно меньшей, на 5 т, боевой массе БМП М2 «Брэдли». Последние для обеих машин на начало 1980-х годов составляли соответственно 22,6 и 27,5 т.

К настоящему времени в связи с повышенными требованиями по защите ББМ легкой категории нового поколения получает распространение модульный принцип построения бронезащиты корпуса и башни. Такой принцип позволяет усиливать защиту машины при появлении у противника более эффективных средств поражения, а также по мере совершенствования технологии бронирования^[12]. Примером использования навесных модулей пассивной защиты (модули THD, включающие сталь и титан, которые могут заменяться в полевых условиях) на конструкции бронекорпуса и башни из алюминиевой брони является французская БМП VBCI Véhicule blindé de combat d'infanterie, см. рисунок, обеспечивающих защиту от малокалиберных бронебойных подкалиберных снарядов и средств ближнего боя с кумулятивной боевой частью типа РПГ-7. Большое внимание уделено противоминной защите днища бронекорпуса VBCI.

Алюминиевая броня средней и повышенной твердости

В мировом танкостроении для изготовления гомогенной алюминиевой брони находят применение две группы свариваемых алюминиевых сплавов с различными уровнями прочности и твердости. К первой группе относятся нетермоупрочняемые сплавы алюминий-магний и термоупрочняемые сплавы алюминий-цинк-магний средней твердости. Сплавы этой группы характеризуются прочностью σ_В 300-420 МПа, твердостью по Бринеллю, HB 80-120 единиц и обладают лучшими показателями противоосколочной стойкости. К ним относятся сплавы: 5083 и Alcan D54S, Alcan D74S (7020) и 7018.

Ко второй группе сплавов, сплавов повышенной твердости, относятся сплавы Al-Zn-Mg с уровнем прочности σ_В 450-500 МПа, которой соответствует твердость по Бринеллю, HB 130-150 ед. Эта группа сплавов (7039-Т64, Е74S (7017), AlZnMg3) превосходит сплавы первой группы по противопульной и противоснарядной стойкости, но уступают им по противоосколочной стойкости.

Противоосколочная алюминиевая броня

Новая БМП VBCI (Франция), боевая масса 28,9 т. Хорошо различимы навесные съемные бронемодули пассивной защиты на корпусе и башне.

Броня из алюминиевых сплавов средней твердости используется в конструкциях бронекорпусов и башен самоходных артиллерийских установок (САУ), а также для изготовления некоторых деталей легких бронемашин (крыша, днище, крышки люков), подвергающихся предпочтительному воздействию осколков или фугасному действию мин. Например, требованиями по защите горизонтальных поверхностей (крыши) бронекорпуса и башни новой корейской БМП типа K21 задана непоражаемость указанных элементов защиты при подрыве 152 мм осколочно-фугасного (ОФ) снаряда на дальности 10 м ^[13]. Для сравнения, бронирование семейства боевых машин на базе легкого танка «Скорпион» («Скорпион», «Спартан», «Симитэр»), 1972 год, обеспечивало защиту от осколков 105 мм ОФ снаряда для всех направлений подхода осколков при наземном либо воздушном разрыве снаряда на дальности 30 м^[14].

По стойкости к осколкам алюминиевая броня с твердостью по Бринеллю, HB 80‒120 единиц и повышенными характеристиками пластичности и ударной вязкости превосходят броню повышенной твердости (НВ 130-150 единиц). Броня из сплава 7039-Т64 при обстреле 12,7 мм осколочным имитатором уступает равностойкой стальной броне средней твердости стандарта RHA, а при равной с ней стойкости имеет на 15 процентов большую массу. При переходе к 20 мм осколочному имитатору проигрыш в сравнении со сталью возрастает до 19 процентов. Сказанное объясняется характером разрушения алюминиевой брони повышенной твердости при пробитии осколком, который для сплавов повышенной твердости происходит по смешанному типу срез «пробки ‒ откол».

Сплавы для изготовления брони

В СССР начало работ по алюминиевой броне связано с созданием авиационной брони для защиты боевых самолетов от малокалиберных, калибром 20-37 мм, снарядов. Броня АБА-1 была создана во Всесоюзном институте авиационных материалов (ВИАМ) на основе высокопрочного алюминиевого сплава В-95 в 1948 году, первые прессованные полосы В-95 получены в 1947 году. При разработке брони требование ее свариваемости не ставилось. С 1949 года проводились работы по созданию противоосколочной алюминиевой брони для защиты от осколков зенитных снарядов (зенитная артиллерия крупных калибров), в эти же годы принята броня АПБА-1 (авиационная противоосколочная броня алюминиевая) на основе сплава АМг-6. Руководитель работ Н.М. Скляров. Впервые броня АПБА-1 применена на реактивном самолете-бомбардировщике Ил-28, принятом на вооружение в 1950 году.

В период 1955 – 1958 годов ЦНИИ-48 (в настоящее время ЦНИИ Конструкционных Материалов «Прометей») провел исследования защитных свойств бронепреград из алюминиевых сплавов конструкционного назначения в интересах судостроения. Помимо традиционных средств испытаний бронебойными пулями, малокалиберными снарядами и осколками, была проведена оценка алюминиевой брони на взрывостойкость. В ходе широких исследований И.В. Корчажинская определила условия существования весовых преимуществ алюминиевых сплавов, а также их конкретные значения относительно катаной стальной брони. Сделан вывод, что в зависимости от условий испытаний (средства поражения брони, относительной толщины преграды и угла обстрела) преимущества показывают те или иные алюминиевые сплавы, обладающие различными сочетаниями прочностных и пластических свойств. Для противоосколочной брони более подходящими являются сплавы с повышенными пластическими свойствами, в частности сплав Д-16.

За рубежом нетермоупрочняемые алюминий‒магниевые сплавы (магналии) марок 5083 и 5456 в США и D54S в Великобритании, содержащие порядка 4-5,5% Mg, были первыми алюминиевыми сплавами, доработанными и использованными в конце 1950-х годов для изготовления бронекорпусов легких машин (БТР М113 и М114, САУ М-109) из-за их хорошей свариваемости, технологичности и высокого сопротивления коррозии. В США броня из сплавов 5083 и 5456 в толщинах от 13 до 76 мм выпускается по военным техническим условиям MIL-A-46027K ^[15] и относится к алюминиевой броне первого поколения. В ТУ приведены минимальные значения предельных скоростей пробития (V₅₀‒2σ) для плит различных толщин. Упрочнение брони достигается с помощью нагартовки при холодной прокатке (5083-H131, где Н131 – режим обработки), которое, однако, снимается в местах сварки бронеплит. Ряд сложностей, связанных с нагартовкой толстых плит с обжатиями порядка 10-20%, препятствует получению бронедеталей в виде крупных профилей и поковок сложной формы, тенденция к расширенному применению которых наблюдается в производстве современных легкобронированных машин.

Этих недостатков лишена броня из термически упрочняемых для повышения защитных свойств сплавов системы алюминий-цинк-магний с суммарным содержанием легирующих элементов (Zn+Mg) порядка 6-9%, способная восстанавливать прочность сварных соединений при последующем искусственном старении. В зависимости от состава и режима термообработки из сплавов Al-Zn-Mg может быть получена броня средней или повышенной твердости. Кроме плит, получаемых горячей прокаткой, из этих сплавов получают прессованные и штампованные бронедетали. Упрочнение деталей осуществляется с помощью термической обработки, состоящей из закалки и последующего искусственного старения. При закалке с выдержкой при температурах 450-470°С осуществляется перевод цинка и магния в твердый раствор. Последующее искусственное старение в диапазоне температур 90-180°С приводит к распаду твердого раствора с выделением упрочняющей фазы MgZn₂.

В СССР первый опыт применением алюминия в танкостроении связан с разработкой и испытанием алюминиевого корпуса плавающего танка ПТ-76 из конструкционного алюминиевого сплава Д20. Этот корпус был изготовлен в 1961 году в «филиале ВНИИ-100» (в настоящее время «НИИ Стали»), после чего он прошел полный цикл испытаний, показав перспективность применения алюминиевой брони в танкостроении. Позднее, в период 1962-1965 годов «филиал ВНИИ-100» разработал алюминиевую броню на основе высокопрочного сплава тройной системы Al‒Zn‒Mg. Работы велись под руководством Б.Д. Чухина^[2]. Сплав был стандартизирован под наименованием АБТ-101 (алюминиевая броня танковая) или, по единой универсальной классификации, 1901. Броня АБТ-101 стала основой при проектирования серии легкобронированных боевых машин десанта (БМД-1, БМД-2 и БМД-3). Сплав АБТ-101 относится к термоупрочняемым деформируемым и сложнолегированным сплавам системы Al‒Zn‒Mg. Дальнейшим развитием брони АБТ-101 стала противоснарядная броня АБТ-102 или 1903. Руководили разработкой брони Б.Д. Чухин и А.А. Арцруни^[2][16].

В период 1960‒1970 годов алюминиевая броня на основе термоупрочняемых сплавов Al‒Zn‒Mg была разработана и освоена промышленностью большинства развитых государств, включая США (сплав 7039), Великобританию (E74 и Alcan-X169), Францию (сплав AZ5G) и Германию (сплавы AlZnMg1^[17], AlZnMg3 и VAW «Конструкталь» 21/62). В США броня из сплава Al‒4,5% Zn‒2,5 Mg, под обозначением 7039 выпускается в толщинах от 13 до 100 мм по военным техническим условиям MIL-A-46063, ее относят к алюминиевой броне второго поколения. Из брони 7039 выполнены наклонные борта боевых машин М2 и М3 «Брэдли».

В Великобритании для брони семейства легких машин «Скорпион», «Фокс», «Симитер» и др. компания Alcan разработала алюминиевый сплав E74S и противопульную броню из него, первоначально выпускавшийся под обозначением Х3034 и, в свою очередь, основанный на сплаве Hiduminium-48 с номинальным составом Al-4,5Zn-2,5Mg-0,2Mn-0,15Cr^[18]. При разработке брони по требованию британского НИЦ Бронетанковой техники FVRDE уровень противопульной стойкости и, соответственно, твердость должны были превосходить свойства американской брони 7039-Т64. Прочность брони E74S по техническим условиям FVRDE-1318 составляет σ_В=480 МПа^[19]. Отмечалось, что к недостаткам сплава относится его низкая прокаливаемость, т.е возможность термической обработки деталей на твердый раствор с последущим искусственным старением^[20], что ограничивало предельную толщину брони значением 60 мм.

В настоящее время компания Alcan производит алюминиевую броню из сплава 7017 по военным техническим условиям TL 2350-0004, также превосходящего по прочности и сопротивлению коррозионному растрескиванию сплав 7039-Т64, и поставляемую в толщинах, превышающих 60 мм^[21]. Кроме того компания производит термоупрочняемые сплавы средней твердости: 7020 с прочностью σ_В 400МПа, броня из которого поставляется преимущественно во Францию и Германию, и 7018 с прочностью σ_В 360 МПа, предназначенный для деталей и элементов конструкции, подвергающихся предпочтительному ударно-волновому действию^[3].

Показатели прочности и твердости алюминиевой брони в закаленном и состаренном состоянии зависят от суммарного содержания цинка и магния. При аналогичных режимах термообработки большему содержанию цинка и магния отвечает более высокая прочность. На практике, однако, суммарное содержание этих элементов не превышает 7-8%. Более высокому содержанию отвечает рост анизотропии механических характеристик и связанной с ней склонностью к образованию тыльных отколов, повышенная склонность к коррозии под напряжением, а также к охрупчиванию зоны термического влияния при сварке. При заданном содержании цинка и магния максимальная прочность достигается в диапазоне отношений Zn/Mg от 2,0 до 4,0, что связана с количеством упрочняющей матрицу сплава фазы MgZn₂.

Показатели пластичности и ударной вязкости сплавов, термообработанных по двухступенчатому режиму старения, в большей степени зависят от отношения Zn/Mg. При постоянном суммарном содержании цинка и магния, при повышенных значениях отношения Zn/Mg могут быть достигнуты лучшие показатели пластичности и ударной вязкости^[22].

Амфибийная боевая машина КМП США EFV при движении в режиме глиссирования. В конструкции бронекорпуса использутся броня из сплава 2519, плюс модульная защита на основе керамики.

Для различных марок танковой брони диапазон отношений Zn/Mg составляет от 1,4 до 3,8. Термоупрочняемые сплавы с суммарным содержанием (Zn+Mg) 6-7% и выше, чувствительны к коррозии под напряжением, поэтому при проектировании сварных бронеконструкций из толстых плит обязательно учитываются предельно допустимые значения растягивающих напряжений, действующих в наиболее опасном направлении по толщине плиты. Повышение сопротивления коррозии под напряжением наряду с оптимальными показателями прочностных и пластических свойств достигаются на сплавах Al-Zn-Mg в результате двухступенчатого искусственного старения с более высокой температурой окончательного старения.

Алюминиевая броня третьего поколения

Для решения эксплуатационных вопросов, связанных с повышенной склонностью сплава 7039-Т64 к коррозионному растрескиванию под напряжением, а также в целях создания базового конструкционного материала амфибийной ББМ корпуса морской пехоты EFV с боевой массой 34,5 т, в США был разработан сплав 2519-T87 (здесь Т87 - режим термической обработки) системы алюминий‒медь, обладающий при аналогичных со сплавом 7039-T64 противопульной и противоосколочной стойкости, улучшенным сопротивлением коррозионному растрескиванию. Броня из сплава 2519 в толщинах от 13 до 100 мм выпускается по военным ТУ MIL-DTL-46192C, в США ее относят к алюминиевой броне третьего поколения^[23]. Благодаря целому комплексу новаторских конструкторских, материаловедческих и технологических решений удалось обеспечить высокий уровень защиты машины EFV: 14,5 мм Б-32, кругом с дистанции 300 м; 30 мм БОПТС в переднем секторе обстрела с дистанции 1000 м; ПГ-7/РПГ-7 кругом.

Примечания

1. ↑ Интересно, что при выборе соотношения защищенности и огневой мощи ББМ на базе "Скорпиона" предпочтение британских специалистов было отдано последней. В частности выбором 30 мм пушки «Рарден» с бронебойным подкалиберным снарядом типа APDS-T, способным на дальностях до 1500 м обеспечить пробитие лобовой брони любой легкобронированной машины периода 1970-1980-х годов (БТР, БМП), а также пробитие бортовой брони основного танка. При этом собственно броневая защита машин этого семейства, с боевой массой 7-9 т, в передних секторах обстрела рассчитана на защиту от 14,5 мм бронебойной пули пулемета КПВТ на дальности 200 м.
2. ↑ ^{1 2 3} С. Федосеев. Алюминиевая броня БМД
3. ↑ ^{1 2 3} The Application of New Technology to Aluminum Armor Systems Применение новой технологии для алюминиевой брони на сайте keytometals.com
4. ↑ S. Tunbridge. M113. — Carrollton, Texas: Squadron/Signal Publications, 1978. — P. 4. — 50 p. — (Armor in Action № 2017). — ISBN 0-89747-050-8
5. ↑ Патент США № 3649227, класс 29-197, публикация март 1972
6. ↑ Alumunium Courier, 1969, N 88, 2-6
7. ↑ Ogorkiewicz RM, 1972. Ferrets and Fox, AFV Weapons Profile No. 44
8. ↑ Ежов Н. И. Борьба с бронированными целями. М.: Воениздат, 1977, с.14
9. ↑ FMC Corp., Ordnance Engineering Division. San Jose CA
10. ↑ Fylling D.R. (FMC Corp.). Blindage feuillete, CH 579764 (A5), 1976
11. ↑ Jane’s Armour and Artillery 1986-87, p. 439 ISBN 0 7106-0833-0
12. ↑ Ballistic Protection Against Armour Piercing Projectiles Using Titanium Base Armour
13. ↑ K21 Next-Generation Infantry Fighting Vehicle (NIFV), South Korea
14. ↑ Scorpion Reconnaissance Vehicle 1972-94. By Christopher Foss, Peter Sarson. Osprey Publishing, 1995, pp. 16-18. ISBN 1-85532-390-7
15. ↑ Detail Specification: Armor Plate, Aluminum Alloy, Weld-able 5083, 5456, & 5059
16. ↑ «Алюминиевая броня» на сайте ОАО «НИИ Стали»
17. ↑ Сплав AlZnMg1, обработанный порежиму F36 на прочность σ_В=360 МПа в виде катаных плит, профилей и поковок предназначался для изготовления бронекорпуса опытной самоходной гаубицы PzH 70(SP70). Экономия по массе в сравнении со стальным бронекорпусом составила 2 т. - Hacker Fritz Jahrbuch der Wehrtechnik, 1976-77, N 10, 70-73, 79
18. ↑ International Defence Review, 1970, v.3, N 2, 196
19. ↑ Automotiv Engineer, 1976, 1, N 5, pp. 48-49
20. ↑ Патент Великобритании № 1392722, класс С7А, публикация 30.04.1975 г.
21. ↑ Defence Aluminium Armour Plate Products-Aleris
22. ↑ Патент ФРГ № 1483324, класс С22С, публикация 24.04.1975
23. ↑ MIL-A-46192B, Military Specification: Aluminum Alloy Armor Rolled Plate (1/2 To 4 Inches Thick), Weldable (ALLOY 2519) (01-JUL-1991) [S/S BY MIL-DTL-46192C