Aluminium panser - panser baseret på smedede aluminiumslegeringer af forskellige legeringssystemer . Ifølge bruttovolumen af produktionen af aluminiumpanser er hovedområdet for dets anvendelse tankbygning, nemlig produktionen af let pansrede køretøjer fra jordstyrkerne. Ud over tankbygning bruges aluminiumspanser i skibsbygning, luftfart, til at beskytte transport- og affyringscontainere af missilsystemer og i andre våbensystemer.
Siden 1960'erne er rustning af aluminiumslegering i form af rullede plader blevet brugt i vid udstrækning i konstruktionen af lette pansrede kampkøretøjer fra landstyrkerne - BMD , BRM , BMP , lette kampvogne og selvkørende kanoner , samt på en række af specielle køretøjer skabt på deres grundlag, med evnen til at lande og i nogle tilfælde overvinde dybt vand uden forberedelse. Den udbredte brug af aluminium panser var baseret på en række af dets fordele, hvoraf de vigtigste var: at spare vægten af et pansret skrog lavet af aluminiumslegeringer i sammenligning med lige så modstandsdygtigt stål; effektiv beskyttelse mod gennemtrængende stråling, hurtigere frigivelse fra induceret stråling forårsaget af gammastråling og neutronflux; lavere, i sammenligning med stålpanser, pansret fragmentering.
I løbet af de sidste årtier har krigsførelsens karakter og metoder ændret sig markant. Den nuværende geopolitiske situation i forbindelse med kampen om ressourcer dikterer behovet for hurtig indsættelse af mobile styrker. Prioriteten er kravet om at beskytte køretøjet (besætningen) mod moderne våben, hvis lave niveau ikke kompenseres af nogen mobilitet og manøvredygtighed. Har gennemgået betydelige ændringer og rækken af typiske midler til ødelæggelse af udstyr af jordstyrkerne. Minemodstand og modstand mod stødbølge (højeksplosiv) påvirkning begyndte at indtage en vigtig plads.
Lokale konflikter fra det sidste årti (Irak og Afghanistan) bekræftede på overbevisende vis efterspørgslen efter aluminiumspanser som et materiale, der effektivt kan modstå chokbølgebelastning, er karakteriseret ved høj overlevelsesevne under påvirkning af fragmenteringsfelter med høj tæthed og kugler fra automatiske infanterivåben, en relativt billig teknologi til dens produktion og forarbejdning til produkter, hvis den er tilgængelig, en ret bred industriel base til fremstilling af panser, og dens relativt lave omkostninger sammenlignet med f.eks. titanium og kompositpanser .
Når de beskydes med pansergennemtrængende granater af tank og panserværnskanoner, opfører plader lavet af aluminiumslegeringer sig skrøbelige, hvilket er grunden til, og også på grund af den store krævede tykkelse af panser (bygningshøjde), når de når 200 mm eller mere , kan ikke bruges uafhængigt som en del af svejste pansrede skrog og pansrede tårne på hovedtankene.
Ud over et givet niveau af panseregenskaber er et af hovedkravene til aluminiumpansringen af kampkøretøjer dens svejsbarhed ved hjælp af en relativt simpel teknologi, der er egnet til masseproduktion af pansrede skrog. Ikke mindre vigtigt er kravet om øget modstand mod spændingskorrosionsrevner, hvilket er relevant for svejsede samlinger af plader lavet af zinkholdige aluminiumslegeringer.
Aluminiumpanser fra kampkøretøjer i lette kategorier i tykkelser op til 30-45 mm er designet til at beskytte mod fragmenter af 100-122 mm, 152-155 mm højeksplosive fragmenteringsgranater af feltartilleri og 7,62-12,7 mm pansergennemtrængende kugler af automatiske infanteri våben. Hvis det er nødvendigt at beskytte besætningen på et pansret køretøj hele vejen rundt mod 7,62 mm B-32 panserbrydende kugler (patron 7,62 × 54 mm ) eller AP M2 (patron 7,62 × 63 mm ) ved skydning fra afstande på 75-150 m, aluminium tykkelse pansrede dele af siderne og agterstavnen i praksis er 38-43 mm. For at beskytte mod 12,7 mm pansergennemtrængende kugler skal tykkelsen af disse panserelementer øges til værdier, der ikke er lavere end 65-75 mm.
I NATO-lande er kravene til beskyttelse af lette køretøjer bestemt af STANAG 4569 (Edition 2) standarden.
I udenlandsk kampvognsbygning anvendes aluminiumpanser i tykkelser på 50-70 mm og derover til differentieret beskyttelse mod 14,5 mm panserbrydende kugler og små kaliber, kaliber fra 20 til 30 mm, pansergennemtrængende projektiler (fast skrog og sub -kaliber type APDS-T ) som selvstændig (pansret mandskabsvogn M113 , lette kampvogne M551 Sheridan og " Scorpion ", BMP AMX-10P , BRM "Simiter"), og i kombination med stålskærme i form af panser med afstand. Især er de svejsede pansrede skrog i familien af køretøjer baseret på Scorpion let tank lavet af rullede E74S panserplader (siden 1980'erne, 7017 i henhold til det internationale legeringsbetegnelsessystem) med en tykkelse på 20 til 60 mm [Komm. 1] .
Ved udskiftning af panserskrogets stålpanser med aluminium, på grund af aluminiumpladernes højere stivhed og afvisningen af en række hårdtsatte dele, en reduktion i massen af panserskroget i størrelsesordenen 25-30 % opnås (samtidig med at skudsikker modstand bevares), selvom der ikke er sparet på selve rustningen [1] . Stivheden af en panserplade er generelt proportional med terningen af tykkelsen, og givet forskellen i elasticitetsmodulet af stål og aluminium, vil en alu-panserplade være ni gange stivere end en stålpanserplade med samme masse. Eksemplet med M113 pansrede mandskabsvogn (USA) er vejledende. På trods af at den brugte panser lavet af aluminium-magnesium legering 5083 var lidt ringere end stålpanser med hensyn til modstand mod 7,62 mm pansergennemtrængende kugler [2] , var det samlede M113 panserskrog, som var lige så modstandsdygtigt over for stålversionen af T117, viste sig at være 750 kg lettere [3] . Endnu større gevinster kan opnås ved at bruge panser med højere skudmodstand, som igen reagerer positivt på en stigning i legeringens styrke og hårdhed.
Derudover gør brugen af krumlinjede pansrede dele opnået ved presning og stempling i design af pansrede skrog det muligt yderligere at reducere arbejdsintensiteten ved fremstilling af maskinen ved at reducere antallet af svejsede samlinger.
Skudsikker og projektilmodstand af panser lavet af lette legeringer såvel som andre typer af rullet homogen panser bestemmes af kombinationen af dets styrke, plastik og viskositetsegenskaber og ikke kun af det absolutte hårdhedsniveau. Som det blev bestemt i førkrigs- og krigsårene af A. S. Zavyalov , P. O. Pashkov og kolleger ( TsNII-48 ), stiger værdien af rustningens plastiske og viskøse egenskaber med en stigning i tykkelsen af rustningen, kaliberen af det skadelige middel , dets anslagshastighed og også under overgangen til det slagende element (fragment) med et stumpt sprænghoved [Komm. 3] .
Med en stigning i hårdheden af aluminiumpanser (ifølge Brinell) fra 80 til 140 HB-enheder, stiger dens skudsikre modstand, bestemt af den maksimale penetrationshastighed, under beskydning både langs normalen og i vinkler. På samme tid, ifølge den førende producent af 7039 aluminium panser i USA, Kaiser Aluminium , homogene plader lavet af aluminiumslegeringer af Al-Zn-Mg systemet med en styrke over 50 kgf/mm² (HB ≥ 150 enheder), når affyret mod 12,7 mm og 20 mm fragmenteringssimulatorer (stumphovedede angribere med en højde svarende til cylinderens diameter) ødelægges med dannelsen af så betydelige spalteskader, at de praktisk talt er uegnede til rustning [4] .
Med en stigning i kaliberet af det skadelige middel er det nødvendigt at øge duktiliteten og sejheden af legeringen og følgelig reducere niveauet af dens legering. Så for beskyttelse mod pansergennemtrængende projektiler på 20-30 mm kaliber bør plasticitetsindekset (relativ forlængelse), som giver det maksimale niveau af pansermodstand, være mindst 8-12%, hvilket svarer til en Brinell-hårdhed på 130 -140 HB-enheder (1300-1400 MPa) [5] .
Eksperter har længe bemærket, at effektiviteten af aluminiumpanser sammenlignet med stål øges med en stigning i kaliberen af en panserbrydende kugle. Så når man affyrer en 7,62 mm pansergennemtrængende kugle langs normalen med en hastighed på 840-850 m/s, har panser lavet af varmeforstærket legering 7039-T64, som er lige så modstandsdygtig over for stål, en masse på 6 % mindre. For en 12,7 mm panserbrydende kugle er denne fordel allerede omkring 13%, og for en 14,5 mm kugle - 19%. Engelsk rustning lavet af 7017 legering af Alcan Co. (en forbedret version af 7039-legeringen med øget styrke og korrosionsbestandighed), når den affyres med en 14,5 mm pansergennemtrængende kugle giver en 20 % vægtforøgelse sammenlignet med lige så modstandsdygtig stålpanser [2] .
I intervallet af vinkler på 30-45°, ved beskydning med 7,62- og 12,7 mm pansergennemtrængende kugler, viser stålpanser sig at være mere effektiv [6] . Under disse forhold sker der tværgående brud på stålkernerne i panserbrydende kugler fra bøjningsspændinger på stålpanser. Denne effekt er dog meget svagere eller fraværende, når man beskyder panser lavet af aluminiumslegeringer. På trods af muligheden for ødelæggelse af den pansergennemtrængende kerne fra tværgående brud, svigter dens ogival del ikke under nogen betingelser for interaktion med aluminiumpanser. Ved skudvinkler over 45-50°, især ved rikochetvinkler, udkonkurrerer aluminiumpanser igen stål.
I lyset af ovenstående er det tilrådeligt at bruge skudsikker aluminiumpanser i strukturerne af tårne på lette køretøjer, når deres sidevægge er placeret i vinkler (fra lodret) på 50-55 °. Med dette design opnås maksimale besparelser i tårnets masse. Et eksempel er tårnet på rekognosceringskøretøjet " Ræv ", hvis vægge er lavet af bøjede og svejsede helpressede profiler af en V-formet sektion [7] [8] . Frontpansringen på "Fox"-køretøjet fra fremadgående skudretninger modstår nederlaget af en 14,5 mm pansergennemtrængende kugle, når den affyres fra en afstand af 200 m [9] .
I konstruktioner, hvor væghældningsvinklerne er 30-45°, er det tilrådeligt at bruge stålpanser. I praksis bruges hybridstrukturer med et pansret aluminiumsskrog og et ståltårn, især Sheridan let tank, Warrior infanteri kampvogn (Storbritannien) og andre køretøjer.
Når der affyres med en 14,5 mm pansergennemtrængende kugle, overgår 7039 aluminiumpanser RHA homogene stålpanser med middel hårdhed i hele spektret af affyringsvinkler. Den maksimale forstærkning, der når 26%, observeres ved rikochetvinkler, som, som med virkningen af ammunition af andre kalibre, er forbundet med den relativt lavere modstand af letlegeringsbarrierematerialet i tangential retning.
Aluminiumpanser overgår stålpanser, når de affyres med pansergennemtrængende projektiler med lille kaliber (solid-body typer BT, BZT og sub-kaliber BPS med adskillelse) i store vinkler tæt på rikochetvinkler, derfor anvendes aluminiumsplader 50-70 mm tykke med succes for at beskytte lette køretøjer. Fordelen ved panser lavet af aluminiumslegeringer er forbundet med deres højere specifikke energiforbrug (mængden af energi pr. volumenenhed af det forskudte barrieremateriale) samt med den højere bøjningsstivhed af aluminium panserplader af samme masse som stålplader . Ved ildvinkler, der overstiger 45-50°, er bulens længde og volumen af metal forskudt på aluminiumpanser væsentligt større end på stålpanser under lignende stødforhold, hvilket bestemmer fordelen ved aluminiumpanser. I dette tilfælde bestemmes rustningens modstand, estimeret af den maksimale gennemtrængningshastighed for et givet middel, generelt af udtrykket:
V α = V α=0 / cos n α,hvor α er panservinklen for beskydning (fra normalen); n - karakteriserer kraften ved nedrivning af pansermaterialet i tangential retning.
For at bruge fordelene ved aluminiumpanser i udformningen af det pansrede skrog, er de øvre frontale dele (VLD) af panserskroget placeret i store (70-80°) hældningsvinkler, hvilket letter muligheden for at rikochettere kaliber og sub- kaliber pansergennemtrængende projektiler på dem, som er implementeret, især i designet af BMP frontal samling AMX-10R og M551 Sheridan.
I begyndelsen af 1980'erne var en vigtig retning i forbedringen af letlegeringspanser dets brug i strukturelle beskyttelsesordninger - rustning med afstand med stålskærme. En sådan beskyttelse viste sig at være efterspurgt med fremkomsten af skud med pansergennemtrængende sub-kaliber projektiler af typen APDS-T, hvis kerner oprindeligt var karbid (wolframcarbid på en koboltbinding) - patroner 20 × 139 mm " Hispano-Suiza " RINT (Schweiz), OPTSOC (Frankrig) og DM63 (Tyskland), i den nye generation af småkaliber ammunition, der blev vedtaget i begyndelsen af 1980'erne, blev erstattet af kraftige wolframlegeringer - patroner 25 × 137 mm M791 (USA) og Oerlikon TLB [Comm. 4] . Ovenstående gjorde det muligt betydeligt at øge den pansergennemtrængende effekt af skud med lille kaliber, især ved store vinkler (α≥60°) af anslag med panser.
Til dato opfylder NATO's infanterikampkøretøjer kravene til beskyttelse af besætninger af STANAG 4569 -standarden , niveau 4 (sideprojektion, kursvinkel 90 °) og niveau 5 (køretøjets frontalprojektion, kursvinkel ± 30 °), der repræsenterer i faktisk minimumskravet (obligatorisk). Sidstnævnte er til gengæld baseret på beskyttelsesniveauet implementeret i basismaskinerne i 1980'erne M2A1 "Bradley" (USA) og " Marder 1 " (Tyskland).
Praktiske eksempler på brug af et "stål- og aluminiumpanser"-skema med afstand med stålskærme monteret på toppen af hoved-aluminiumsrustningen på bolte er infanteri-kampkøretøjer: BMP-3 (Rusland), M2 Bradley (USA), Dardo (Italien) . Formålet med stålskærmen (skærmene) lavet af højhårdhedsstål er at påtage sig hovedimpulsen fra det skadelige middel, destabilisere den pansergennemtrængende kerne orienteret i retning af hastighedsvektoren og om muligt krænke dens integritet eller geometri på grund af ødelæggelse eller drift. Samtidig holder hovedrustningen, under hensyntagen til ammunitionens faktiske indfaldsvinkel, den indsatte pansergennemtrængende kerne eller dens fragmenter, der har mistet deres oprindelige orientering [10] .
I begyndelsen af 1970'erne udviklede US Army Ballistics Research Laboratory for XM723 [11] og patenterede [12] panserbeskyttelsen "spaced -laminate steel/aluminium armor system" - panser med afstand med hængslede stålskærme lavet af blandet hårdt stål i den forreste del og langs siderne af det pansrede aluminiumsskrog. FMC Corporation ( USA) anvendte udviklingen på en række kampkøretøjer med aluminium pansrede skrog af sit eget design: XM765, AIFV , XM723 , XM2 / XM3 og M2 Bradley.
Beskyttelsessystemet består af en udvendig skærm lavet af DPSA-stål af forskellig hårdhed (med en laghårdhed på 60/50 HRC) og indvendige skærme med en afstand på 100-200 mm fra hovedpanseret og boltet til den. Med hensyn til modstand mod de specificerede destruktionsmidler overgik den specificerede panser alle pansermaterialer, der var i produktion på det tidspunkt [13] .
Fælles for maskinerne i denne linje var det vanskelige at implementere krav om at beskytte maskinernes sideprojektion (kursvinkel 90°) fra 14,5 mm pansergennemtrængende kugler B-32 fra KPVT maskingeværet. Vanskeligheden var forårsaget af den for store samlede tykkelse af aluminiumpanser, som var mindst 100-120 mm eller 35-45 mm stål, afhængigt af den givne skydeafstand.
Den vedtagne designløsning, baseret på brugen af en afstandsbeskyttelsesplan med knuseskærme lavet af højhårdhedsstål, sammen med hovedpanser lavet af aluminiumslegering, gjorde det muligt på grund af påvirkningen af stålkernen af en 14,5 mm B -32 kugle, for at forårsage dens ødelæggelse. Den resulterende vægtøgning var omkring 40%. Senere viste det sig, at stålskærme med ultrahøj hårdhed (HB ≥ 600, eller HRC 58-62), fremstillet af stål af Armox-600S, Armox-600T eller lignende typer i en homogen udgave, giver effektiv knusning af stålet kerner af panserbrydende kugler på 12,7 og 14,5 mm og betjening af tunge legerede kerner af 25 mm subkaliber projektiler af typen APDS-T.
Generelt har brugen i design af panserskrog og tårn af pansersystemer "stål + aluminium" med udvendige stålskærme, i sammenligning med det grundlæggende stålpansrede skrog, gjort det muligt med sammenlignelige beskyttelseskrav (14,5 mm B- 32 kugle til siderne; og BPS kaliber 20 og 25 mm type APDS-T til frontal projektion) af to typer infanteri kampvogne M2A1 "Bradley" (USA) og "Marder 1" (Tyskland), for at sikre deres implementering med en markant lavere, med 5 tons, kampvægten af BMP M2 "Bradley." Sidstnævnte for begge maskiner var i begyndelsen af 1980'erne henholdsvis 22,6 og 27,5 tons.
Bemærkelsesværdig var muligheden for at styrke beskyttelsen af den flydende USMC AAV7 (LVTP-7) udviklet i 1989 af det israelske firma Rafael og bragt i praksis i 1991-1993. Køretøjets øgede sikkerhed blev opnået ved at installere et sæt hængslet passiv beskyttelse langs siderne af det pansrede skrog, inklusive skrå sider, på taget af tropperummet og på lugedækslerne på tre AAV7 A1 - besætningsmedlemmer . Sættets navn er EAAK (Enhanced Applique Armor Kit). Sættets vægt er 1996 kg. Den består af et stort antal stålpanserplader (højhårdhedsstål i en homogen version) af små størrelser, monteret på siderne kileformet i en vinkel på 45 ° fra lodret. Den maksimale fjernelse af fliser fra hovedpansringen er 215 mm. Fastgøring af sættets elementer til det pansrede skrog med bolte. Som et resultat af installationen af EAAK-sættet til indbygget projektion af maskinen, leveres det især [14] :
I begyndelsen af 2000'erne var det grundlæggende krav for en ny generation af infanteri-kampkøretøjer, hvis kampvægt nåede 26-30 tons, at yde beskyttelse i den forreste ildsektor fra en 30 mm pansergennemtrængende fjerundervogn -kaliber sporstof (BOPTS) [15] [Komm. 5] . Et andet grundlæggende krav er, at frontprojektionen ikke skal ødelægges af nærkampsvåben med et HEAT sprænghoved. I forbindelse med de øgede krav til beskyttelse af nye køretøjer vinder modulprincippet om at bygge panserbeskyttelse til skrog og tårn frem. Dette princip giver dig mulighed for at styrke beskyttelsen af maskinen, når fjenden har mere effektive midler til ødelæggelse, samt at forbedre bookingteknologien [16] . Pansermoduler bruger designløsninger (multibarriere-skemaer) og materialer, der tilsammen giver højere dynamisk modstand mod introduktionen af en pansergennemtrængende kerne med øget forlængelse (l/d ≥ 10-12), det vil sige kendetegnet ved en øget specifik ( tværgående) belastning på pansret.
Et eksempel på brugen af monterede passive beskyttelsesmoduler på hovedstrukturen af et pansret skrog og et aluminiumpansertårn er den franske VBCI IFV , US Marine Corps amfibie AFV EFV og den nye koreanske K21 IFV (NIFV). På VBCI Véhicule blindé de combat d'infanterie er der installeret pansrede moduler "THD", indeholdende stål- og titaniumbarrierer (moduler kan udskiftes i marken) og giver beskyttelse mod pansergennemtrængende underkaliber-projektiler og nærkampsvåben med små kaliber. et kumulativt sprænghoved af typen RPG-7 . Der lægges stor vægt på minebeskyttelsen af bunden af det pansrede VBCI-skrog. Beskyttelsen af det pansrede K21-skrog er repræsenteret af basis-aluminium-pansringen lavet af 2519-legering, samt keramik/glasfiber-kompositmonterede pansermoduler.
I verdenstankbygning anvendes to grupper af svejsbare aluminiumslegeringer med forskellige niveauer af styrke og hårdhed til fremstilling af homogene aluminiumpanser. Den første gruppe omfatter ikke-varmeforstærkede aluminium-magnesium-legeringer og varme-forstærkede aluminium-zink-magnesium-legeringer af middel hårdhed. Legeringer af denne gruppe er karakteriseret ved styrke σ B 300-420 MPa, Brinell hårdhed, HB 80-120 enheder og har den bedste anti-fragmenteringsbestandighed. Disse inkluderer legeringer: 5083 og Alcan D54S, Alcan D74S (7020) og 7018.
Den anden gruppe af legeringer, legeringer med øget hårdhed, omfatter Al-Zn-Mg legeringer med et styrkeniveau på σ B 450-500 MPa, hvilket svarer til Brinell hårdhed, HB 130-150 enheder. Denne gruppe af legeringer (7039-T64, E74S (7017), AlZnMg 3 ) overgår legeringerne i den første gruppe i skudsikker og projektilmodstand, men er ringere end dem i spaltningsmodstand.
Panser fra aluminiumslegeringer med middel hårdhed anvendes til konstruktion af pansrede skrog og tårne af selvkørende artilleriophæng (ACS) samt til fremstilling af nogle dele af lette pansrede køretøjer (tag, bund, lugedæksler), som udsættes for præferencevirkning af fragmenter eller højeksplosiv virkning af miner. For eksempel sætter kravene til beskyttelse af vandrette overflader (tage) af det pansrede skrog og tårn på det nye koreanske K21 -type infanteri kampvogn (serie siden 2009) usårbarheden af disse beskyttelseselementer, når et 152 mm højeksplosivt stof fragmenteringsprojektil detoneres i en afstand af 10 m [17] . Til sammenligning gav booking af en familie af kampkøretøjer baseret på Scorpion light tank (Scorpion, Spartan, Simiter) i 1972 beskyttelse mod fragmenter af et 105 mm højeksplosivt fragmenteringsprojektil til alle retninger af tilgang af fragmenter i jord- eller luftprojektil sprængt i en afstand af 30 m [18] .
Med hensyn til modstand mod fragmentering overgår aluminiumpanser med Brinell hårdhed, HB 80-120 enheder og øgede duktilitets- og sejhedsegenskaber panser med øget hårdhed (HB 130-150 enheder). Panser lavet af 7039-T64 legering, når det affyres med en 12,7 mm fragmenteringssimulator, er ringere end lige så modstandsdygtigt stålpanser med medium hårdhed af RHA-standarden, og med samme modstand mod det har det en 15% større masse. Ved skift til en 20 mm fragmenteringssimulator stiger tabet i sammenligning med stål til 19%. Ovenstående forklares af arten af ødelæggelsen af aluminiumpanser med øget hårdhed, når den gennembores af et fragment, som for legeringer af denne gruppe forekommer i henhold til den blandede type "korkskåret - spall". Generelt er spaltlæsioner typiske for panserplader med øget hårdhed (lavere duktilitet og slagstyrke), udtalt langsgående-tværgående anisotropi af egenskaber, og på Al-Zn-Mg-legeringer er metallurgisk forbundet med planerne for forekomsten af ildfaste intermetalliske faser, som er placeret i parallelle lag langs tykkelsen af den valsede plade [19] .
I USSR er begyndelsen af arbejdet med aluminiumpanser forbundet med skabelsen af luftfartsrustninger for at beskytte efterkrigsgenerationen af kampfly fra små kaliber, kaliber 20-37 mm, projektiler fra flykanoner og kugler fra 12,7 mm maskinpistol. Armor ABA-1 blev skabt på All-Union Institute of Aviation Materials (VIAM) på basis af højstyrke aluminiumslegering V-95 i 1948, de første pressede V-95 strimler blev opnået i 1947. Den nominelle hårdhed af ABA-1 panser ifølge Brinell HB er 170 enheder. Ved udvikling af rustning blev kravet til dets svejsbarhed ikke sat. Siden 1949 er der blevet arbejdet på at skabe anti-fragmentering aluminium panser til at beskytte mod fragmenter af anti-luftskyts granater (stor kaliber anti-luftsky artilleri), i samme år, panser APBA-1 (luftfart anti-fragmentation aluminium panser) ) baseret på AMg-6-legeringen blev vedtaget. Arbejdsvejleder er N. M. Sklyarov. For første gang blev APBA-1 panser brugt på Il-28 jetbombeflyet, som blev taget i brug i 1950. I forbindelse med indskrænkningen af luftfartsretningen i slutningen af 1950'erne blev arbejdet med skabelsen af disse materialer i luftfartsindustrien ikke videreudviklet.
I perioden 1955-1958 udførte TsNII-48 forskning i de beskyttende egenskaber af pansrede barrierer lavet af aluminiumslegeringer til strukturelle formål i skibsbygningens interesse [20] . Ud over de traditionelle metoder til at teste med pansergennemtrængende kugler, projektiler af lille kaliber og granatsplinter, blev aluminiumpanser vurderet for eksplosionsmodstand . I løbet af omfattende forskning bestemte I. V. Korchazhinskaya betingelserne for eksistensen af vægtfordelene ved aluminiumlegeringer såvel som deres specifikke værdier i forhold til valset stålpanser. Det konkluderes, at afhængigt af testbetingelserne (midler til ødelæggelse af panser, barrierens relative tykkelse og ildvinklen), viser visse aluminiumslegeringer med forskellige kombinationer af styrke og plastiske egenskaber fordele. Til anti-fragmenteringspanser er legeringer med forbedrede plastegenskaber, især D-16 legering, mere egnede.
I udlandet var ikke-varmeforstærkede aluminium-magnesium-legeringer (maglia) fra Kaiser Aluminium af kvaliteterne 5083 og 5456 i USA og D54S i Storbritannien, indeholdende omkring 4-5,5 % Mg, de første aluminiumslegeringer, der blev raffineret og brugt i slutningen af 1950'erne til fremstilling af pansrede skrog af lette køretøjer (pansrede mandskabsvogne M113 og M114 , selvkørende kanoner M-109 , amfibisk overfaldskøretøj LVTP-7 ) på grund af deres gode svejsbarhed, fremstillingsevne og høje korrosionsbestandighed.
I USA er panser lavet af legeringer 5083 og 5456 i tykkelser fra 13 til 76 mm produceret i henhold til militære specifikationer MIL-A-46027K [21] og tilhører den første generation af aluminium panser. Specifikationer angiver minimumsværdierne for begrænsende gennemtrængningshastigheder (V 50 – 2σ) for plader af forskellig tykkelse. Hærdning af pansret opnås ved koldvalsning (5083-H131, hvor H131 er bearbejdningstilstanden), som dog fjernes ved panserpladernes svejsepunkter. En række vanskeligheder forbundet med arbejdshærdning af tykke plader med reduktioner i størrelsesordenen 10-20% forhindrer produktionen af pansrede dele i form af store profiler og smedninger af kompleks form, hvis tendens til udvidet brug observeres i produktion af moderne letpansrede køretøjer.
Disse mangler er blottet for panser lavet af varmehærdede aluminium-zink-magnesium-legeringer med et samlet indhold af legeringselementer (Zn + Mg) i størrelsesordenen 6-9%, som er i stand til at genoprette styrken af svejsede samlinger under efterfølgende kunstig aldring. Afhængigt af sammensætningen og varmebehandlingsmetoden kan panser med middel eller øget hårdhed opnås fra Al-Zn-Mg-legeringer. Ud over plader opnået ved varmvalsning opnås pressede og prægede pansrede dele fra disse legeringer. Hærdning af dele udføres ved hjælp af varmebehandling, bestående af hærdning og efterfølgende kunstig ældning. Under bratkøling med opbevaring ved temperaturer på 450–470°C overføres zink og magnesium til en fast opløsning. Efterfølgende kunstig ældning i temperaturområdet 90-180°C fører til nedbrydning af den faste opløsning med frigivelse af forstærkningsfasen MgZn 2 .
I USSR blev opgaven med at undersøge muligheden for at bruge lette legeringer til fremstilling af pansrede skrog til lette kampvogne og andre lette pansrede kampkøretøjer overdraget til "Moskva-afdelingen af VNII-100 " (i øjeblikket " NII Steel ") i slutningen af 1950'erne. Forskningsarbejde om dette emne blev startet på filialen i 1959 og blev udført under vejledning af I. I. Terekhin, O. I. Alekseev, V. I. Likhterman og L. A. Fridlyand.
Den første erfaring med brugen af aluminium i tankbygning var forbundet med udvikling og test af aluminiumsskroget på PT-76 amfibietanken lavet af D20 strukturel aluminiumslegering. Dette skrog blev fremstillet i 1961 på VNII-100 filialen, hvorefter det gennemgik en fuld cyklus af test, hvilket viser løftet om at bruge aluminium panser i tankbygning.
Senere, i perioden 1962-1965, udviklede VNII-100-grenen aluminiumpanser baseret på en højstyrkelegering af det ternære Al-Zn-Mg-system [22] . Arbejdet blev udført under ledelse af B. D. Chukhin [1] [23] . Legeringen blev standardiseret under navnet ABT-101 (aluminiums panserpanser) eller, ifølge en enkelt universel klassifikation, 1901. ABT-101 panser blev grundlaget for at designe en række let pansrede luftbårne kampkøretøjer (BMD-1, BMD- 2 og BMD-3). Legering ABT-101 refererer til varmeforstærkende smedede og komplekse legeringer af Al-Zn-Mg-systemet. En videreudvikling af ABT-101 pansret var anti-shell pansret ABT-102 eller 1903. Udviklingen af pansret blev ledet af B. D. Chukhin og A. A. Artsruni [1] [24] .
I perioden 1960-1970 blev aluminiumpanser baseret på varmeforstærkede Al-Zn-Mg legeringer udviklet og mestret af industrien i de fleste udviklede lande, herunder USA (legering 7039), Storbritannien (E74 og Alcan-X169), Frankrig (Cegedur Pechiney legering AZ5G) og Tyskland (legeringer AlZnMg 1 , AlZnMg 3 og VAW "Konstruktal" 21/62). [6] [Komm. 6]
AlZnMg 1 -legeringen , behandlet i henhold til F36-tilstanden for styrke σ B = 360 MPa i form af valsede plader, profiler og smedegods, var beregnet til fremstilling af et pansret skrog af en eksperimentel selvkørende haubits PzH 70 ( SP70 ) . Vægtbesparelserne i sammenligning med stålpanserskroget beløb sig til 2 tons [25] .
I USA er Al (4,5%) - Zn - Mg (2,5%) legeret panser under betegnelsen 7039 produceret i tykkelser fra 13 til 100 mm i henhold til militære specifikationer MIL-A-46063, det er klassificeret som andengenerations aluminium rustning. Fra panser 7039 er de skrå sider af M2 og M3 Bradley kampkøretøjer lavet.
I Storbritannien udviklede Alcan til rustningen fra Scorpion, Fox, Simiter-familien af lette køretøjer og den spanske BMR600 aluminiumslegeringen E74S (i øjeblikket 7017) og skudsikker panser fra den, der oprindeligt blev produceret under betegnelsen X3034 og til gengæld, baseret på Hiduminium-48 legering med nominel sammensætning Al-4.5Zn-2.5Mg-0.2Mn-0.15Cr [26] . Ved udvikling af rustning efter anmodning fra British Research Center for Armored Vehicles FVRDE , skulle niveauet af skudsikker modstand og følgelig hårdhed have overskredet egenskaberne for amerikansk panser 7039-T64. Styrken af E74S panser i henhold til militære specifikationer FVRDE-1318 (herefter TU MVEE 1318) er σ B =480 MPa [27] . Det blev bemærket, at ulemperne ved legeringen omfatter dens lave hærdbarhed, dvs. muligheden for varmebehandling af dele til en fast opløsning, efterfulgt af kunstig ældning [28] , som begrænsede panserstykkets maksimale tykkelse til 60 mm.
Alcan producerer i øjeblikket aluminiumpanser af 7017 legering (nominel sammensætning Al (5%), Zn (2%), Mg (3%) Mn (0,3%)), massefylde på 2,78 g/cm³ i henhold til militærspecifikation TL 2350-0004 , i T651-tilstand også overlegen med hensyn til styrke og modstand mod spændingskorrosion i forhold til legering 7039-T64, og tilgængelig i tykkelser større end 60 mm [29] . Ifølge MIL-DTL-32505 tykkelse op til 120 mm [30] . Derudover producerer virksomheden varmeforstærkede legeringer af middel hårdhed: 7020 med en styrke på σ B 400 MPa, hvorfra panser hovedsagelig leveres til Frankrig og Tyskland, og 7018 med en styrke på σ B 360 MPa, beregnet til dele og strukturelle elementer udsat for præferentiel stødbølgepåvirkning [2] .
Styrke- og hårdhedsindikatorerne for aluminiumpanser i hærdet og ældet tilstand afhænger af det samlede indhold af zink og magnesium. Under lignende varmebehandlingsregimer svarer et højere indhold af zink og magnesium til en højere styrke. I praksis overstiger det samlede indhold af disse grundstoffer dog ikke 7-8 %. Et højere indhold svarer til en stigning i anisotropien af mekaniske egenskaber og den tilhørende tendens til at danne rygspalls, en øget tendens til spændingskorrosion og også til skørhed af den varmepåvirkede zone under svejsning. Med et givet indhold af zink og magnesium opnås den maksimale styrke i intervallet af Zn/Mg-forhold fra 2,0 til 4,0, hvilket er relateret til mængden af MgZn 2 -fasen, der styrker legeringsmatrixen .
Duktilitets- og slagfasthedsindekset for legeringer, der er varmebehandlet i henhold til to-trins ældningsregimet, afhænger i højere grad af Zn/Mg-forholdet. Med et konstant samlet indhold af zink og magnesium, med øgede værdier af Zn/Mg-forholdet, kan der opnås bedre duktilitet og slagstyrke [31] .
For forskellige mærker af tankpanser er intervallet af Zn/Mg-forhold fra 1,4 til 3,8. Varmeforstærkede legeringer med et samlet indhold på (Zn + Mg) på 6-7% og højere er følsomme over for spændingskorrosion, og derfor er de maksimalt tilladte værdier af trækspændinger, der virker i, ved design af svejsede panserkonstruktioner lavet af tykke plader. den farligste retning langs pladetykkelsen skal tages i betragtning. En stigning i modstandsdygtighed over for spændingskorrosion, sammen med optimal styrke og plastiske egenskaber, opnås på Al-Zn-Mg-legeringer som et resultat af to-trins kunstig ældning med en højere slutældningstemperatur.
I slutningen af 1970'erne blev arbejdet intensiveret i USA på at skabe varmeforstærkede svejsbare aluminiumslegeringer af et andet legeringssystem, aluminium-kobber-mangan, som med bedre mekaniske egenskaber og rustningsmodstand sammenlignet med legering 7039 ville have øget modstand mod spændingskorrosionsrevner generelt på niveau med legering 5083. Gennem indsatsen fra Alcoa blev der opnået to nye legeringer: 2219-T851 og 2519-T87, og en teknologi til at opnå rustning fra dem blev udviklet. Ulempen ved panserplader lavet af legering 2219-T851 afsløret under test er den lave duktilitet af svejste samlinger, ringere end legeringerne 5083 og 7039. Til gengæld er legering 2519 en modificeret version af legering 2219. Ændringerne bestod i en reduceret kobberindhold og indførelse af en lille mængde magnesium.
Som et resultat af den industrielle udvikling af nye legeringer (Alcoa sammen med FMC ), i 1986, en højstyrkelegering 2519 -T87 (her er T87 varmebehandlingstilstanden) med en nominel sammensætning af Al - Cu (5,8%) - Mn blev opnået, bestået feltprøver og brugt [32] .
Legering 2519-T87 i form af plader, ekstruderede profiler og smedegods blev brugt i USA som et grundlæggende struktur- og pansermateriale i skabelsen af en amfibisk AFV fra Marine Corps EFV med en kampvægt på 34,5 tons Det pansrede skrog af det nye koreanske K21 infanteri kampvogn, kamp, hvis masse er 26 tons. Frontprojektionen af K21 giver beskyttelse mod 30 mm BPS med adskillelsen af Kerner mærket af 2A72 pistolen [33] og sideprojektionen fra 14,5 mm panserbrydende kugler B-32 fra KPVT maskingeværet.
Panser lavet af legering 2519 i tykkelser fra 13 til 100 mm er i øjeblikket produceret i henhold til militære specifikationer MIL-DTL-46192C, i USA er det klassificeret som tredje generations aluminium panser [34] [35] .
Ved udviklingen af EFV-maskinen var det, takket være en lang række innovativt design, materialevidenskab og teknologiske løsninger, muligt at sikre et højt beskyttelsesniveau: 14,5 mm B-32, hele vejen rundt fra en afstand på 300 m; 30 mm BOPTS i den forreste del af brand fra en afstand på 1000 m (ifølge ekspertvurderinger er ikke-gennemtrængningsafstanden væsentligt overvurderet); PG-7 / RPG-7 hele vejen rundt.
Erfaringerne fra operationer i Irak og Afghanistan, under hensyntagen til disse teatres specifikationer, afslørede behovet for at skabe let rustning med øgede rustningsegenskaber og på samme tid med øget modstand mod eksplosiv handling.
Muligheden for yderligere at forbedre panseregenskaberne af højstyrke aluminiumslegeringer blev fundet i gruppen af Al-Cu-Mg-Mn legeringer, yderligere legeret med små tilsætninger (0,2-0,5 vægt%) af sølv [36] . 2139-T8 legeringen, karakteriseret ved øget brudsejhed , blev udviklet i USA under kontrakter med NASA , plader fra den med en tykkelse på 25 til 150 mm er produceret af Alcan Rolled Products [Comm. 7] . Test af panserplader af 2139-T8-legeringen, udført i USA og Europa, viste en bedre kombination af skudsikker og anti-fragmenteringsmodstandsegenskaber sammenlignet med seriel aluminiumpanser, forbundet med en mere energikrævende mekanisme for deformation og ødelæggelse af pansermateriale under gennemtrængning, bestemt igen af legeringens optimale balance mellem styrke og brudsejhed [37] .
Stryker-projektledelsen (US Army) og General Dynamics Land Systems certificeret 2139 legeret panser til brug i MPK-minebeskyttelsessæt designet til Stryker -hjulede AFV-køretøjer . I begyndelsen af 2012 blev over 2.000 sådanne sæt indsat i tropperne, hvis samlede masse overstiger 2.000 tons [35] .
Derudover planlægges panser 2139 at blive brugt som en del af moderniseringsprogrammerne for BMP M2 Bradley under reparation og udskiftning af dele af panserskrog lavet af panser 7039 [35] .
| Egenskaber for kampkøretøjer | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Beskyttelse |
| ||||||||||||||
| Ildkraft |
| ||||||||||||||
| Mobilitet |
| ||||||||||||||