Hliníkový pancíř - pancíř na bázi tvářených hliníkových slitin různých legovacích systémů . Podle hrubého objemu výroby hliníkových obrněnců je hlavní oblastí jeho použití stavba tanků, konkrétně výroba lehce obrněných vozidel pozemních sil. Kromě stavby tanků se hliníkové pancéřování používá při stavbě lodí, letectví, k ochraně přepravních a odpalovacích kontejnerů raketových systémů a v jiných zbraňových systémech.
Od 60. let 20. století se pancéřování z hliníkových slitin ve formě válcovaných plátů široce používá při konstrukci lehkých obrněných bojových vozidel pozemních sil - BMD , BRM , BMP , lehkých tanků a samohybných děl , jakož i na řadě speciálních vozidel vytvořených na jejich základě, se schopností přistát a v některých případech překonat hluboké vody bez přípravy. Široké použití hliníkového pancíře vycházelo z řady jeho výhod, z nichž hlavní byly: úspora hmotnosti pancéřovaného trupu vyrobeného z hliníkových slitin ve srovnání se stejně odolnou ocelí; účinná ochrana proti pronikajícímu záření, rychlejší uvolňování z indukovaného záření způsobeného gama zářením a toky neutronů; nižší, ve srovnání s ocelovým pancířem, pancéřová fragmentace.
Během posledních desetiletí se povaha a způsoby vedení války výrazně změnily. Současná geopolitická situace spojená s bojem o zdroje diktuje nutnost rychlého nasazení mobilních sil. Prioritou je požadavek na ochranu vozidla (posádky) před moderními zbraněmi, jejichž nízká úroveň není kompenzována žádnou pohyblivostí a manévrovatelností. Výraznými změnami doznal i rozsah typických prostředků ničení techniky pozemních sil. Významné místo začala zaujímat odolnost proti minám a odolnost proti nárazu rázovou vlnou (vysoce výbušným).
Lokální konflikty poslední dekády (Irák a Afghánistán) přesvědčivě potvrdily poptávku po hliníkovém pancíři jako materiálu, který účinně odolá zatížení rázovou vlnou, vyznačuje se vysokou přežitím při působení vysokohustotních fragmentačních polí a střel z automatických pěchotních zbraní, relativně levná technologie pro jeho výrobu a zpracování na produkty, pokud je k dispozici, poměrně široká průmyslová základna pro výrobu brnění a její relativně nízká cena ve srovnání např. s titanovým a kompozitním brněním .
Při ostřelování velkorážnými pancéřovými granáty z tankových a protitankových děl se pláty vyrobené z hliníkových slitin chovají křehce, proto a také kvůli velké požadované tloušťce pancíře (výška budovy), dosahující 200 mm a více , nelze použít samostatně jako součást svařovaných pancéřových trupů a pancéřových věží hlavních tanků.
Kromě dané úrovně pancéřových vlastností je jedním z hlavních požadavků na hliníkový pancíř bojových vozidel jeho svařitelnost pomocí relativně jednoduché technologie vhodné pro hromadnou výrobu pancéřovaných trupů. Neméně důležitý je požadavek na zvýšenou odolnost proti koroznímu praskání pod napětím, který je relevantní pro svarové spoje plechů ze slitin hliníku obsahujících zinek.
Hliníkové pancéřování bojových vozidel lehké kategorie v tloušťkách do 30–45 mm je určeno k ochraně proti střepinám 100–122 mm, 152–155 mm vysoce výbušným tříštivým granátům polního dělostřelectva a protipancéřovým střelám 7,62–12,7 mm . pěchotní zbraně. Pokud je potřeba chránit osádku obrněného vozidla kolem dokola před pancéřovými střelami 7,62 mm B-32 (náboj 7,62 × 54 mm ) nebo AP M2 (nábojnice 7,62 × 63 mm ) při střelbě ze vzdálenosti 75-150 m, tloušťka hliníku pancéřovaných částí boků a zádi je v praxi 38-43 mm. Pro ochranu proti kulkám prorážejícím pancíř 12,7 mm musí být tloušťky těchto prvků pancéřování zvýšeny na hodnoty ne nižší než 65-75 mm.
V zemích NATO jsou požadavky na ochranu vozidel lehké kategorie stanoveny normou STANAG 4569 (vydání 2).
Při stavbě zahraničních tanků se hliníkové pancéřování v tloušťkách 50-70 mm a více používá pro odlišenou ochranu proti pancéřovým střelám ráže 14,5 mm a malorážným střelám ráže 20 až 30 mm (pevný trup a protipancéřové střely). -ráže typu APDS-T ) jako samostatný (obrněný transportér M113 , lehké tanky M551 Sheridan a " Scorpion ", BMP AMX-10P , BRM "Simiter") a v kombinaci s ocelovými clonami ve formě rozmístěného pancíře. Zejména svařované pancéřové korby rodiny vozidel na bázi lehkého tanku Scorpion jsou vyrobeny z válcovaných pancéřových plátů E74S (od 80. let 7017 podle mezinárodního systému označování slitin) o tloušťce 20 až 60 mm [Comm. 1] .
Při výměně ocelového pancéřování pancéřovaného trupu za hliníkové došlo v důsledku vyšší tuhosti hliníkových plátů a odmítnutí řady tvrdě usazených dílů ke snížení hmotnosti pancéřovaného trupu řádově o 25–30 % je dosaženo (při zachování neprůstřelné odolnosti), i když na samotném pancíři nedochází k žádné úspoře [1] . Tuhost pancéřové desky je obecně úměrná krychli tloušťky a vzhledem k rozdílu v modulu pružnosti oceli a hliníku bude hliníková pancéřová deska devětkrát tužší než ocelová pancéřová deska stejné hmotnosti. Příklad obrněného transportéru M113 (USA) je orientační. Navzdory skutečnosti, že použitý pancíř z hliníkové slitiny 5083 byl z hlediska odolnosti vůči kulkám prorážejícím pancíř [2] o něco horší než ocelový pancíř [2] , sestavený pancéřový trup M113, který byl stejně odolný jako ocelová verze z T117, se ukázal být o 750 kg lehčí [3] . Ještě větší zisky lze získat použitím pancíře s vyšší odolností proti střelám, což zase pozitivně reaguje na zvýšení pevnosti a tvrdosti slitiny.
Kromě toho použití křivočarých pancéřových dílů získaných lisováním a lisováním v konstrukcích pancéřových trupů umožňuje dále snížit pracnost výroby stroje snížením počtu svarových spojů.
Neprůstřelná a střelná odolnost pancíře z lehkých slitin, ale i ostatních typů válcovaných homogenních pancířů, je dána kombinací jeho pevnostních, plastických a viskozitních vlastností, nikoli pouze absolutní úrovní tvrdosti. Jak bylo stanoveno v předválečných a válečných letech A. S. Zavjalovem , P. O. Pashkovem a kolektivem ( TsNII-48 ), hodnota plastických a viskózních vlastností pancíře se zvyšuje s nárůstem tloušťky pancíře, ráže škodlivé látky. , jeho dopadové rychlosti a také při přechodu na úderný prvek (fragment) s tupou hlavicí [Comm. 3] .
Se zvýšením tvrdosti hliníkového pancíře (podle Brinella) z 80 na 140 jednotek HB se při ostřelování zvyšuje jeho neprůstřelná odolnost, určená maximální rychlostí průniku, jak podél normály, tak pod úhly. Současně, podle předního výrobce hliníkové zbroje 7039 v USA, Kaiser Aluminium , homogenní pláty vyrobené z hliníkových slitin systému Al-Zn-Mg s pevností nad 50 kgf / mm² (HB ≥ 150 jednotek), když vystřelené na 12,7-mm a 20-mm simulátory fragmentace (tupé úderníky s výškou rovnou průměru válce) jsou zničeny za vzniku tak výrazného poškození odštěpením, že jsou prakticky nevhodné pro pancéřování [4] .
Se zvýšením kalibru poškozujícího činidla je nutné zvýšit tažnost a houževnatost slitiny a v důsledku toho snížit úroveň její legování. Takže pro ochranu proti pancéřovým střelám ráže 20-30 mm by index plasticity (relativní prodloužení), který poskytuje maximální úroveň odolnosti pancíře, měl být alespoň 8-12%, což odpovídá tvrdosti podle Brinella 130 -140 jednotek HB (1300-1400 MPa) [ 5] .
Odborníci si již dlouho všimli, že účinnost hliníkového brnění ve srovnání s ocelí se zvyšuje s rostoucí ráží kulky prorážející pancíř. Takže při střelbě 7,62 mm průbojné kulky podél normálu rychlostí 840-850 m / s má pancíř vyrobený z tepelně zpevněné slitiny 7039-T64, která je stejně odolná jako ocel, hmotnost 6 % méně. Pro kulku prorážející pancíř 12,7 mm je tato výhoda již asi 13% a pro kulku 14,5 mm - 19%. Anglické brnění vyrobené ze slitiny 7017 od Alcan Co. (vylepšená verze slitiny 7039 se zvýšenou pevností a odolností proti korozi) při výstřelu 14,5 mm průbojnou střelou poskytuje 20% nárůst hmotnosti ve srovnání se stejně odolným ocelovým pancířem [2] .
V rozsahu úhlů 30-45° se při ostřelování střelami prorážejícími pancíř ráže 7,62 a 12,7 mm ukazuje jako účinnější ocelový pancíř [6] . Za těchto podmínek probíhají na ocelovém pancíři příčné lomy ocelových jader průbojných střel od ohybových napětí. Tento efekt je však mnohem slabší nebo zcela chybí při ostřelování pancíře z hliníkových slitin. Navzdory možnosti zničení jádra prorážejícího pancíř příčnými zlomeninami jeho ogivální část neselže za žádných podmínek interakce s hliníkovým pancířem. Při úhlech střelby nad 45-50°, zejména při úhlech odrazu, hliníkové brnění opět předčí ocel.
S ohledem na výše uvedené je použití neprůstřelného hliníkového pancíře v konstrukcích věží lehkých vozidel vhodné, když jsou jejich boční stěny umístěny v úhlech (od svislice) 50-55°. Tímto provedením je dosaženo maximální úspory hmoty věže. Příkladem je věž průzkumného vozidla " Fox ", jejíž stěny jsou vyrobeny z tvarově ohýbaných a svařovaných celolisovaných profilů profilu ve tvaru V [7] [8] . Čelní pancíř vozidla „Fox“ z předních směrů palby odolává porážce 14,5mm pancéřové kulky při výstřelu ze vzdálenosti 200 m [9] .
V konstrukcích, kde jsou úhly sklonu stěny 30-45°, je vhodné použít ocelové pancéřování. V praxi se používají hybridní konstrukce s hliníkovým pancéřovaným trupem a ocelovou věží, zejména lehký tank Sheridan, bojové vozidlo pěchoty Warrior (Velká Británie) a další vozidla.
Hliníkový pancíř 7039 při střelbě 14,5mm průbojnou střelou překonává homogenní ocelový pancíř RHA střední tvrdosti v celém rozsahu úhlů střelby. Maximální zisk, dosahující 26 %, je pozorován při úhlech odrazu, což je stejně jako při působení střeliva jiných ráží spojeno s relativně nižším odporem materiálu zábrany z lehké slitiny v tangenciálním směru.
Hliníkový pancíř překonává ocelové pancéřování při střelbě malorážnými pancéřovými projektily (pevnostní typy BT, BZT a podkaliberní BPS s oddělením) ve velkých úhlech blízkých úhlům odrazu, proto se úspěšně používají hliníkové pláty o tloušťce 50-70 mm k ochraně lehkých vozidel. Výhoda pancíře z hliníkových slitin je spojena s jejich vyšší měrnou spotřebou energie (množství energie na jednotku objemu vytlačeného materiálu bariéry) a také s vyšší tuhostí v ohybu hliníkových pancéřových plátů stejné hmotnosti jako ocelové. . Při úhlech střelby přesahujících 45-50° je délka důlku a objem kovu vytlačený na hliníkovém pancíři výrazně větší než na ocelovém pancíři za podobných podmínek nárazu, což určuje výhodu hliníkového pancíře. V tomto případě je odpor pancíře, odhadovaný maximální rychlostí průniku daného prostředku, obecně určen výrazem:
V α = V α = 0 / cos n α,kde α je úhel ostřelování pancíře (od normály); n - charakterizuje sílu demolice materiálu pancíře v tangenciálním směru.
Pro využití výhod hliníkového pancéřování při konstrukci pancéřovaného korby jsou horní čelní části (VLD) pancéřového korby umístěny ve velkých (70-80°) úhlech sklonu, což usnadňuje možnost odrazu ráže a pod. ráže pancéřové střely na nich, což je implementováno zejména v konstrukci čelní sestavy BMP AMX-10R a M551 Sheridan.
Počátkem osmdesátých let bylo důležitým směrem ve zlepšování brnění z lehkých slitin jeho použití ve schématech strukturální ochrany - rozmístěné brnění s ocelovými clonami. Taková ochrana se ukázala být žádanou s příchodem výstřelů s pancéřovými podkalibrovými střelami typu APDS-T, jejichž jádra byla původně karbidová (karbid wolframu na kobaltové vazbě) - náboje 20 × 139 mm “ Hispano-Suiza " RINT (Švýcarsko), OPTSOC (Francie) a DM63 (Německo), v nové generaci malorážového střeliva přijatého začátkem 80. let, byly nahrazeny vysoce odolnými slitinami wolframu - náboje 25 × 137 mm M791 (USA) a Oerlikon TLB [Comm. 4] . Výše uvedené umožnilo výrazně zvýšit průbojný účinek malorážných broků, zejména při velkých úhlech (α≥60°) dopadu na pancíř.
Bojová vozidla pěchoty NATO k dnešnímu dni splňují požadavky na ochranu osádek normy STANAG 4569 , úroveň 4 (boční projekce, úhel nájezdu 90°) a úroveň 5 (čelní projekce vozidla, úhel náběhu ± 30°), představující v r. minimální (povinnou) úroveň požadavků. Ty jsou zase založeny na úrovni ochrany implementované v základních strojích M2A1 "Bradley" (USA) a " Marder 1 " (Německo) z 80. let 20. století.
Praktické příklady použití rozmístěného schématu „ocelového a hliníkového pancíře“ s ocelovými clonami namontovanými na horní části hlavního hliníkového pancíře na šroubech jsou bojová vozidla pěchoty: BMP-3 (Rusko), M2 Bradley (USA), Dardo (Itálie) . Ocelová clona (síta) vyrobená z oceli vysoké tvrdosti má za úkol převzít hlavní impuls poškozujícího prostředku, destabilizovat jádro prorážející pancíř orientované ve směru vektoru rychlosti a pokud možno narušit jeho celistvost nebo geometrii. v důsledku zničení nebo provozu. Zároveň hlavní pancíř s přihlédnutím ke skutečnému úhlu náběhu munice drží nasazené pancéřové jádro nebo jeho fragmenty, které ztratily svou původní orientaci [10] .
Počátkem 70. let vyvinula US Army Ballistics Research Laboratory pro XM723 [11] a patentovala [12] pancéřovou ochranu „systému pancéřování z oceli/hliníku s mezerou“ – rozmístěného pancíře s odklápěcími ocelovými clonami vyrobenými ze smíšené tvrdé oceli v přední části a po stranách hliníkového pancéřovaného trupu. FMC Corporation ( USA) aplikovala vývoj na řadě bojových vozidel s hliníkovými pancéřovanými trupy vlastní konstrukce: XM765, AIFV , XM723 , XM2 / XM3 a M2 Bradley.
Ochranný systém se skládá z vnější clony z oceli DPSA různé tvrdosti (s tvrdostí vrstvy 60/50 HRC) a vnitřních clon vzdálených od hlavního pancíře o 100-200 mm a přišroubovaných k němu. Z hlediska odolnosti vůči uvedeným prostředkům ničení předčil uvedený pancíř všechny materiály pancíře, které se v té době vyráběly [13] .
Společný pro stroje této řady byl obtížně realizovatelný požadavek na ochranu bočního výběžku strojů (hlavní úhel 90°) před 14,5 mm průbojnými střelami B-32 z kulometu KPVT. Potíže způsobovala nadměrná celková tloušťka hliníkového pancíře, která byla minimálně 100-120 mm, nebo 35-45 mm oceli, v závislosti na dané palebné vzdálenosti.
Přijaté konstrukční řešení, založené na použití rozmístěného ochranného schématu s drtícími síty vyrobenými z oceli vysoké tvrdosti, spolu s hlavním pancířem z hliníkové slitiny umožnilo díky nárazu na ocelové jádro 14,5 mm B -32 kulka, způsobit její zničení. Výsledný přírůstek hmotnosti byl asi 40 %. Později bylo zjištěno, že ocelová síta ultra vysoké tvrdosti (HB ≥ 600 nebo HRC 58-62), vyrobená z ocelí Armox-600S, Armox-600T nebo podobných typů v homogenní verzi, poskytují účinné drcení oceli. jádra průbojných střel 12,7 a 14,5 mm a provoz těžkých slitinových jader podkaliberních střel 25 mm typu APDS-T.
Obecně použití v konstrukci pancéřovaného korby a věže rozmístěných pancéřových schémat „ocel + hliník“ s vnějšími ocelovými clonami, ve srovnání se základním ocelovým pancéřovaným trupem, umožnilo to se srovnatelnými požadavky na ochranu (14,5 mm B- 32 střela pro strany a BPS ráže 20 a 25 mm typ APDS-T pro čelní projekci) dvou typů bojových vozidel pěchoty M2A1 „Bradley“ (USA) a „Marder 1“ (Německo), aby byla zajištěna jejich implementace výrazně nižší, o 5 tun, bojová hmotnost BMP M2 "Bradley." Ta druhá pro oba stroje na začátku 80. let 22,6 a 27,5 tuny.
Pozoruhodná byla varianta posílení ochrany plovoucího USMC AAV7 (LVTP-7) vyvinutá do roku 1989 izraelskou firmou Rafael a uvedená do praxe v letech 1991-1993. Zvýšeného zabezpečení vozidla bylo dosaženo instalací sady sklopné pasivní ochrany po stranách pancéřového korby, včetně šikmých boků, na střeše prostoru pro vojsko a na kryty poklopů tří členů posádky AAV7 A1 . Název sady je EAAK (Enhanced Applique Armor Kit). Hmotnost stavebnice je 1996 kg. Skládá se z velkého počtu ocelových pancéřových plátů (vysokotvrdá ocel v homogenní verzi) malých rozměrů, namontovaných na bocích klínovitě pod úhlem 45° od svislice. Maximální odstranění dlaždic z hlavního pancíře je 215 mm. Upevnění prvků stavebnice k pancéřovanému trupu pomocí šroubů. V důsledku instalace sady EAAK pro palubní projekci stroje je poskytováno zejména [14] :
Na počátku 20. století bylo základním požadavkem na novou generaci bojových vozidel pěchoty, jejichž bojová hmotnost dosahovala 26–30 tun, poskytnout ochranu v předním sektoru palby z 30mm pancéřové opeřené ponorky. -tracer kalibru (BOPTS) [15] [Comm. 5] . Dalším základním požadavkem je, že čelní výběžek by neměl být zničen zbraněmi pro boj zblízka s HEAT hlavicí. V souvislosti se zvýšenými požadavky na ochranu nových vozidel se prosazuje modulární princip budování pancéřové ochrany korby a věže. Tento princip umožňuje posílit ochranu stroje, když má nepřítel k dispozici účinnější prostředky ničení, a také zlepšit technologii rezervace [16] . Pancéřové moduly využívají konstrukční řešení (multibariérová schémata) a materiály, které společně poskytují vyšší dynamickou odolnost proti zavedení pancéřového jádra se zvýšenou tažností (l/d ≥ 10-12), to znamená, že se vyznačuje zvýšenou specifickou ( příčné) zatížení pancíře.
Příkladem použití namontovaných modulů pasivní ochrany na hlavní konstrukci pancéřovaného trupu a hliníkové pancéřové věži je francouzský VBCI IFV , obojživelný AFV EFV americké námořní pěchoty a nový korejský K21 IFV (NIFV). Na VBCI Véhicule blindé de combat d'infanterie jsou instalovány pancéřové moduly „THD“, obsahující ocelové a titanové bariéry (moduly lze v terénu vyměnit) a poskytující ochranu proti podkaliberním střelám malorážných pancířů a zbraním na blízko. kumulativní hlavice typu RPG-7 . Velká pozornost je věnována protiminové ochraně dna pancéřového korby VBCI. Ochranu pancéřovaného trupu K21 představuje základní hliníkový pancíř vyrobený ze slitiny 2519 a také pancéřové moduly montované z keramického/sklolaminátového kompozitu.
Při výrobě světových tanků se pro výrobu homogenního hliníkového pancíře používají dvě skupiny svařitelných hliníkových slitin s různou úrovní pevnosti a tvrdosti. Do první skupiny patří tepelně nezpevněné slitiny hliníku a hořčíku a tepelně zpevněné slitiny hliníku, zinku a hořčíku střední tvrdosti. Slitiny této skupiny se vyznačují pevností σ B 300-420 MPa, tvrdostí podle Brinella, jednotkami HB 80-120 a mají nejlepší odolnost proti fragmentaci. Patří sem slitiny: 5083 a Alcan D54S, Alcan D74S (7020) a 7018.
Do druhé skupiny slitin, slitin se zvýšenou tvrdostí, patří slitiny Al-Zn-Mg s úrovní pevnosti σ B 450-500 MPa, což odpovídá tvrdosti podle Brinella, jednotky HB 130-150. Tato skupina slitin (7039-T64, E74S (7017), AlZnMg 3 ) předčí slitiny první skupiny v neprůstřelnosti a odolnosti proti střelám, ale je horší než slitiny v odolnosti proti oděru.
Pancíř z hliníkových slitin střední tvrdosti se používá při konstrukci pancéřových trupů a věží samohybných dělostřeleckých lafet (ACS), jakož i pro výrobu některých částí lehkých obrněných vozidel (střecha, spodek, kryty poklopů), které jsou vystaveny přednostnímu působení úlomků nebo vysoce výbušnému působení min. Například požadavky na ochranu vodorovných ploch (střech) pancéřového korby a věže nového korejského bojového vozidla pěchoty typu K21 (série od roku 2009) stanovují nezranitelnost těchto ochranných prvků, když 152 mm vysoce výbušnina tříštivá střela je odpálena na vzdálenost 10 m [17] . Pro srovnání, rezervace rodiny bojových vozidel na bázi lehkého tanku Scorpion (Scorpion, Spartan, Simiter) v roce 1972 poskytla ochranu proti střepinám 105mm vysoce výbušného tříštivého projektilu pro všechny směry přiblížení střepin v pozemní nebo vzdušné střele. výbuch na vzdálenost 30 m [18] .
Pokud jde o odolnost proti fragmentaci, hliníkový pancíř s tvrdostí podle Brinella, jednotky HB 80-120 a zvýšenou charakteristikou tažnosti a houževnatosti předčí pancéřování se zvýšenou tvrdostí (jednotky HB 130-150). Pancíř ze slitiny 7039-T64 je při střelbě 12,7 mm fragmentačním simulátorem horší než stejně odolný ocelový pancíř střední tvrdosti podle standardu RHA a při stejné odolnosti vůči němu má o 15 % větší hmotnost. Při přechodu na 20mm fragmentační simulátor se ztráta ve srovnání s ocelí zvyšuje na 19%. Výše uvedené je vysvětleno povahou destrukce hliníkového pancíře se zvýšenou tvrdostí při proražení úlomkem, ke kterému u slitin této skupiny dochází podle smíšeného typu "korkový řez - tříšť". Obecně jsou odlupovací léze typické pro pancéřové desky se zvýšenou tvrdostí (nižší tažnost a rázová houževnatost), výraznou podélně-příčnou anizotropií vlastností a na slitinách Al-Zn-Mg jsou metalurgicky spojeny s rovinami výskytu žáruvzdorných intermetalických fází, které jsou umístěny v rovnoběžných vrstvách podél tloušťky válcovaného plechu [19] .
V SSSR je začátek práce na hliníkovém pancíři spojen s vytvořením leteckého pancéřování k ochraně poválečné generace bojových letadel před maloráží, ráže 20-37 mm, projektily z leteckých děl a kulkami od 12,7 mm. kulomety. Armor ABA-1 byl vytvořen v All-Union Institute of Aviation Materials (VIAM) na bázi vysokopevnostní hliníkové slitiny V-95 v roce 1948, první lisované pásy V-95 byly získány v roce 1947. Nominální tvrdost pancíře ABA-1 podle Brinella HB je 170 jednotek. Při vývoji pancíře nebyl stanoven požadavek na jeho svařitelnost. Od roku 1949 se pracovalo na vytvoření protifragmentačního hliníkového pancíře na ochranu proti úlomkům protiletadlových granátů (velkorážové protiletadlové dělostřelectvo), ve stejných letech pancéřování APBA-1 (letecký protifragmentační hliníkový pancíř ) na bázi slitiny AMg-6. Vedoucím práce je N. M. Sklyarov. Poprvé byl pancíř APBA-1 použit na proudovém bombardéru Il-28, který byl uveden do provozu v roce 1950. V souvislosti s omezováním leteckého směru koncem 50. let se práce na tvorbě těchto materiálů v leteckém průmyslu dále nerozvíjely.
V období 1955-1958 prováděl TsNII-48 výzkum ochranných vlastností pancéřových bariér vyrobených z hliníkových slitin pro konstrukční účely v zájmu stavby lodí [20] . Kromě tradičních testovacích prostředků s průbojnými střelami, malorážovými střelami a střepinami byl hliníkový pancíř hodnocen z hlediska odolnosti proti výbuchu . V průběhu rozsáhlého výzkumu I. V. Korchazhinskaya určil podmínky pro existenci hmotnostních výhod hliníkových slitin, jakož i jejich specifické hodnoty ve vztahu k pancéřování válcované oceli. Dospělo se k závěru, že v závislosti na testovacích podmínkách (způsob destrukce pancíře, relativní tloušťka bariéry a úhel střelby) vykazují určité hliníkové slitiny s různými kombinacemi pevnosti a plastických vlastností výhody. Pro antifragmentační pancéřování jsou vhodnější slitiny se zlepšenými plastovými vlastnostmi, zejména slitina D-16.
V zahraničí byly tepelně nezpevněné slitiny hliníku a hořčíku (maglia) od Kaiser Aluminium jakosti 5083 a 5456 v USA a D54S ve Velké Británii, obsahující asi 4-5,5 % Mg, prvními slitinami hliníku rafinovanými a používanými v pozdní 50. léta 20. století pro výrobu pancéřových koreb lehkých vozidel (obrněné transportéry M113 a M114 , samohybná děla M-109 , obojživelné útočné vozidlo LVTP-7 ) díky jejich dobré svařitelnosti, vyrobitelnosti a vysoké odolnosti proti korozi.
V USA se pancíř ze slitin 5083 a 5456 v tloušťkách od 13 do 76 mm vyrábí podle vojenských specifikací MIL-A-46027K [21] a patří k první generaci hliníkových pancířů. Specifikace uvádějí minimální hodnoty mezních rychlostí penetrace (V 50 – 2σ) pro desky různých tlouštěk. Vytvrzení pancíře je dosaženo válcováním za studena (5083-H131, kde H131 je režim zpracování), které je však odstraněno v místech svařování pancéřových plátů. Řada obtíží spojených s pracovním zpevněním tlustých plechů s redukcemi v řádu 10–20 % brání výrobě pancéřových dílů ve formě velkých profilů a výkovků složitého tvaru, jejichž trend k rozšířenému použití je pozorován v výroba moderních lehce obrněných vozidel.
Tyto nedostatky postrádá pancíř vyrobený z tepelně tvrzených slitin hliníku, zinku a hořčíku s celkovým obsahem legujících prvků (Zn + Mg) řádově 6-9 %, který je schopen obnovit pevnost svarových spojů při následných umělé stárnutí. V závislosti na složení a způsobu tepelného zpracování lze ze slitin Al-Zn-Mg získat pancíř střední nebo zvýšené tvrdosti. Kromě plechů získaných válcováním za tepla se z těchto slitin získávají lisované a lisované pancéřové díly. Kalení dílů se provádí pomocí tepelného zpracování, spočívajícího v kalení a následném umělém stárnutí. Při kalení s udržováním při teplotách 450–470 °C se zinek a hořčík převedou do tuhého roztoku. Následné umělé stárnutí v teplotním rozmezí 90–180°C vede k rozkladu tuhého roztoku s uvolněním zpevňující fáze MgZn 2 .
V SSSR byl úkol prozkoumat možnost použití lehkých slitin pro výrobu pancéřových trupů lehkých tanků a dalších lehkých obrněných bojových vozidel svěřen „moskevské pobočce VNII-100 “ (v současnosti „ NII Steel “) v r. koncem 50. let 20. století. Výzkumné práce na toto téma byly na pobočce zahájeny v roce 1959 a probíhaly pod vedením I. I. Terekhina, O. I. Alekseeva, V. I. Likhtermana a L. A. Fridlyanda.
První zkušenosti s použitím hliníku při stavbě tanků byly spojeny s vývojem a testováním hliníkového trupu obojživelného tanku PT-76 z konstrukční hliníkové slitiny D20. Tento trup byl vyroben v roce 1961 v pobočce VNII-100, poté prošel úplným cyklem testů, které ukázaly příslib použití hliníkového pancíře při stavbě tanků.
Později, v období 1962-1965, větev VNII-100 vyvinula hliníkový pancíř na bázi vysokopevnostní slitiny ternárního systému Al-Zn-Mg [22] . Práce probíhaly pod vedením B. D. Chukhina [1] [23] . Slitina byla standardizována pod názvem ABT-101 (hliníkový tankový pancíř) nebo podle jednotné univerzální klasifikace 1901. Pancíř ABT-101 se stal základem pro konstrukci řady lehce obrněných výsadkových bojových vozidel (BMD-1, BMD- 2 a BMD-3). Slitina ABT-101 označuje tepelně zpevňující tvářené a komplexní slitiny systému Al-Zn-Mg. Dalším vývojem pancíře ABT-101 byl protiskořápkový pancíř ABT-102 nebo 1903. Vývoj pancíře vedli B. D. Chukhin a A. A. Artsruni [1] [24] .
V období 1960-1970 bylo vyvinuto a zvládnuto hliníkové pancéřování na bázi tepelně zpevněných slitin Al-Zn-Mg v průmyslu většiny vyspělých zemí, včetně USA (slitina 7039), Velké Británie (E74 a Alcan-X169), Francie (Cegedur Pechiney slitina AZ5G) a Německo (slitiny AlZnMg 1 , AlZnMg 3 a VAW "Konstruktal" 21/62). [6] [Comm. 6]
Slitina AlZnMg 1 upravená podle módu F36 na pevnost σ B = 360 MPa ve formě válcovaných plechů, profilů a výkovků byla určena pro výrobu pancéřového trupu experimentální samohybné houfnice PzH 70 ( SP70 ) . Úspora hmotnosti ve srovnání s ocelovým pancéřovaným trupem činila 2 tuny [25] .
V USA se pancíř ze slitiny Al (4,5 %) - Zn - Mg (2,5 %) pod označením 7039 vyrábí v tloušťkách od 13 do 100 mm dle vojenských specifikací MIL-A-46063, je klasifikován jako hliník druhé generace brnění . Z pancíře 7039 jsou vyrobeny šikmé boky bojových vozidel M2 a M3 Bradley.
Ve Velké Británii vyvinul Alcan pro pancéřování lehkých vozidel řady Scorpion, Fox, Simiter a španělský BMR600 hliníkovou slitinu E74S (aktuálně 7017) a neprůstřelné pancéřování z ní, původně vyráběné pod označením X3034 a následně, na bázi slitiny Hiduminium-48 s nominálním složením Al-4,5Zn-2,5Mg-0,2Mn-0,15Cr [26] . Při vývoji pancíře na žádost Britského výzkumného střediska pro obrněná vozidla FVRDE měla úroveň neprůstřelnosti a tedy i tvrdost přesáhnout vlastnosti amerického pancíře 7039-T64. Síla pancíře E74S podle vojenských specifikací FVRDE-1318 (dále TU MVEE 1318) je σ B =480 MPa [27] . Bylo konstatováno, že mezi nevýhody slitiny patří její nízká prokalitelnost, tedy možnost tepelného zpracování dílů na tuhý roztok s následným umělým stárnutím [28] , které omezovalo maximální tloušťku pancíře na 60 mm.
Alcan v současné době vyrábí hliníkové pancéřování ze slitiny 7017 (nominální složení Al (5 %), Zn (2 %), Mg (3 %) Mn (0,3 %), hmotnostní hustota 2,78 g / cm³ podle vojenské specifikace TL 2350-0004 , ve stavu T651 také lepší v pevnosti a odolnosti proti praskání korozí pod napětím než slitina 7039-T64 a je k dispozici v tloušťkách větších než 60 mm [29] . Podle MIL-DTL-32505 tloušťka až 120 mm [30] . Kromě toho firma vyrábí tepelně zpevněné slitiny střední tvrdosti: 7020 o pevnosti σ B 400 MPa, z nichž se pancéřování dodává především do Francie a Německa, a 7018 o pevnosti σ B 360 MPa, určené na díly a konstrukční prvky vystavené přednostnímu působení rázové vlny [2] .
Ukazatele pevnosti a tvrdosti hliníkového pancíře ve vytvrzeném a zestárlém stavu závisí na celkovém obsahu zinku a hořčíku. Při podobných režimech tepelného zpracování vyšší obsah zinku a hořčíku odpovídá vyšší pevnosti. V praxi však celkový obsah těchto prvků nepřesahuje 7–8 %. Vyšší obsah odpovídá zvýšení anizotropie mechanických charakteristik a s tím spojené tendence ke zpětnému odlupování, zvýšené tendenci k napěťové korozi a také ke křehnutí tepelně ovlivněné zóny při svařování. Při daném obsahu zinku a hořčíku je dosaženo maximální pevnosti v rozmezí poměrů Zn/Mg od 2,0 do 4,0, což souvisí s množstvím fáze MgZn 2 zpevňující matrici slitiny .
Indexy tažnosti a rázové houževnatosti slitin tepelně zpracovaných podle dvoustupňového režimu stárnutí závisí ve větší míře na poměru Zn/Mg. Při konstantním celkovém obsahu zinku a hořčíku, při zvýšených hodnotách poměru Zn/Mg lze dosáhnout lepší tažnosti a rázové houževnatosti [31] .
U různých značek pancéřování tanků je rozsah poměrů Zn/Mg od 1,4 do 3,8. Tepelně zpevněné slitiny s celkovým obsahem (Zn + Mg) 6–7 % a vyšším jsou citlivé na korozi pod napětím, proto jsou při navrhování svařovaných pancéřových konstrukcí ze silných plechů maximálně přípustné hodnoty tahových napětí působících v je třeba vzít v úvahu nejnebezpečnější směr podél tloušťky desky. Zvýšení odolnosti proti korozi za napětí spolu s optimální pevností a plastickými vlastnostmi je u slitin Al-Zn-Mg dosaženo v důsledku dvoustupňového umělého stárnutí s vyšší konečnou teplotou stárnutí.
Koncem 70. let byly ve Spojených státech zintenzivněny práce na vytvoření tepelně zpevněných svařitelných hliníkových slitin jiného legovacího systému, hliník-měď-mangan, který by s lepšími mechanickými vlastnostmi a odolností pancíře ve srovnání se slitinou 7039 zvýšil odolnost proti koroznímu praskání pod napětím, obecně na úrovni slitiny 5083. Díky úsilí společnosti Alcoa byly získány dvě nové slitiny: 2219-T851 a 2519-T87 a byla vyvinuta technologie pro získání pancíře z nich. Nevýhodou pancéřových plátů ze slitiny 2219-T851 odhalené při testování je nízká tažnost svarových spojů, horší než u slitin 5083 a 7039. Slitina 2519 je zase modifikovaná verze slitiny 2219. Změny spočívaly ve snížení obsah mědi a zavedení malého množství hořčíku.
V důsledku průmyslového vývoje nových slitin (Alcoa spolu s FMC ) byla do roku 1986 vytvořena vysokopevnostní slitina 2519 -T87 (zde T87 je režim tepelného zpracování) s nominálním složením Al - Cu (5,8 %) - Byl získán Mn, prošel polními testy a byl přijat [32] .
Slitina 2519-T87 ve formě plátů, extrudovaných profilů a výkovků byla ve Spojených státech amerických použita jako základní konstrukční a pancéřový materiál při tvorbě obojživelného AFV námořní pěchoty EFV s bojovou hmotností 34,5 t. Pancéřovaný trup nového korejského bojového vozidla pěchoty K21, jehož bojová hmotnost je 26 t. Čelní výstupek K21 poskytuje ochranu proti 30 mm BPS s oddělením kanónu 2A72 značky Kerner [33] a bočním výstupkem ze 14,5 mm průbojných střel B-32 z kulometu KPVT.
Pancíř ze slitiny 2519 v tloušťkách od 13 do 100 mm se v současnosti vyrábí podle armádních specifikací MIL-DTL-46192C, v USA je klasifikován jako hliníkové pancéřování třetí generace [34] [35] .
Při vývoji stroje EFV bylo díky celé řadě inovativních konstrukčních, materiálových a technologických řešení možné zajistit vysokou úroveň ochrany: 14,5 mm B-32, dokola ze vzdálenosti 300 m; 30 mm BOPTS v předním sektoru palby ze vzdálenosti 1000 m (podle odborných odhadů je nepropustná vzdálenost výrazně nadhodnocena); PG-7 / RPG-7 všude kolem.
Zkušenosti z operací v Iráku a Afghánistánu, s přihlédnutím ke specifikům těchto divadel, odhalily potřebu vytvoření lehkého pancéřování se zvýšenými vlastnostmi pancéřování a zároveň se zvýšenou odolností proti výbušnému působení.
Možnost dalšího zlepšení pancéřových vlastností vysokopevnostních hliníkových slitin byla nalezena ve skupině slitin Al-Cu-Mg-Mn, navíc legovaných malými přísadami (0,2-0,5 hm. %) stříbra [36] . Slitina 2139-T8, vyznačující se zvýšenou lomovou houževnatostí , byla vyvinuta v USA na základě kontraktů s NASA , desky z ní o tloušťce 25 až 150 mm vyrábí Alcan Rolled Products [Comm. 7] . Testy pancéřových plátů ze slitiny 2139-T8 provedené v USA a Evropě prokázaly lepší kombinaci vlastností neprůstřelnosti a odolnosti proti fragmentaci ve srovnání se sériovým hliníkovým pancířem, spojenou s energeticky náročnějším mechanismem deformace a destrukce pancíře. materiál pancíře při průniku, určovaný zase optimální rovnováhou pevnosti a lomové houževnatosti slitiny [37] .
Vedení projektu Stryker (americká armáda) a General Dynamics Land Systems certifikovaly pancéřování ze slitiny 2139 pro použití v soupravách ochrany proti minám MPK navržených pro rodinu kolových vozidel Stryker AFV . Na začátku roku 2012 bylo v armádě nasazeno přes 2000 takových souprav, jejichž celková hmotnost přesahuje 2000 tun [35] .
Kromě toho je plánováno použití pancíře 2139 v rámci modernizačních programů pro BMP M2 Bradley při opravě a výměně dílů pancéřového korby z pancíře 7039 [35] .
| Vlastnosti bojového vozidla | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ochrana |
| ||||||||||||||
| Palebná síla |
| ||||||||||||||
| Mobilita |
| ||||||||||||||