Casi como acero, pero con matices: aleaciones ligeras en el blindaje de tanques contra proyectiles acumulativos
Se cree ampliamente que las armaduras hechas de aleaciones ligeras, especialmente aluminio, debido a sus bajas propiedades físicas y mecánicas, son adecuadas exclusivamente para vehículos de combate ligeros como vehículos de combate de infantería y vehículos blindados de transporte de personal y solo pueden brindar protección contra balas y armas de pequeño calibre. municiones de armas automáticas. Por tanto, el uso de estos materiales como rellenos tanque las reservas supuestamente no tienen ningún beneficio.
En este material, basándonos en los resultados de las pruebas, demostraremos que esto no es así. Las aleaciones a base de aluminio, magnesio y titanio no resisten peor que el acero contra proyectiles acumulativos de determinados espesores.
Aluminio, magnesio y titanio.
Quizás debamos comenzar con el hecho de que las pruebas descritas en este material se llevaron a cabo hace cuarenta años en la URSS y fueron ampliamente replicadas en la literatura científica especializada. El objetivo de su implementación fue determinar la resistencia antiacumulación de las aleaciones ligeras utilizadas como relleno para el blindaje de los tanques, así como determinar la dependencia de su capacidad protectora del espesor de las capas.
Como parte de estas actividades, se seleccionaron las siguientes tres aleaciones como sujetos de prueba.
A base de aluminio, la aleación de blindaje ABT-102 con la adición de zinc y magnesio, con la que todavía hoy se fabrican los cascos del famoso BMP-3. Su densidad es de 2,78 gramos por centímetro cúbico, su resistencia a la tracción es de 460 MPa, su dureza es de 140 HB y su módulo dinámico de elasticidad es de 70 GPa.
A base de magnesio: aleación MA2-1 con aluminio, zinc y manganeso. Su densidad es de 1,79 gramos por centímetro cúbico. Resistencia a la tracción – 270 MPa, dureza – 60 HB, módulo de elasticidad dinámico – 40 GPa.
Basado en titanio - aleación VT-6 con aluminio, vanadio y hierro. Su densidad es de 4,43 gramos por centímetro cúbico. La resistencia a la tracción es la más alta en comparación con las anteriores: 850 MPa, dureza: 300 HB. Módulo dinámico de elasticidad – 130 GPa.
Se fabricaron láminas con espesores de 140, 280 y 420 milímetros de aleación de titanio y aluminio, y sólo 140 y 280 mm de aleación de magnesio. Todos ellos (por separado, por supuesto) fueron colocados entre dos barreras de acero, simulando así el blindaje de un tanque como un "sándwich".
Proyectil acumulativo M105 de 456 mm. Durante el experimento, nos centramos en su penetración de armadura.
El espesor de la placa de acero delantera era de 107 milímetros a lo largo del recorrido del chorro acumulativo. Este indicador se debió a la necesidad de excluir impactos altamente explosivos y de impacto sobre los materiales en estudio. Pero el espesor de la barrera de acero trasera se seleccionó de tal manera que el chorro acumulativo, que tiene una penetración residual después de superar la placa frontal y la aleación ligera, no pudiera atravesarla; de esta manera fue posible evaluar la contribución de aluminio, magnesio y rellenos de titanio para la protección general.
En cuanto al arma destructiva en sí, su papel lo desempeñaban proyectiles acumulativos con una penetración de blindaje de 330 a 350 milímetros, similares a los proyectiles para cañones estriados de 105 mm para tanques de la OTAN.
¿Cuándo está protegido como el acero?
En general, una comparación de la resistencia de las armaduras de acero y, por ejemplo, de aluminio suele asociarse al hecho de que el espesor de estas últimas, para proporcionar el nivel de protección requerido, siempre debe ser mayor. Después de todo, estamos hablando de un compromiso: si quieres menos peso, pagas con mayores dimensiones de piezas blindadas hechas de materiales de menor densidad.
Y no hace falta ir muy lejos para ver ejemplos: en el BMP-3, el espesor de la aleación ABT-102 alcanza hasta 50 milímetros, aunque el mismo nivel de protección se puede proporcionar con láminas de 15 a 20 mm de alto. acero de armadura dura.
Pero en el caso del uso de aleaciones ligeras en el blindaje de los tanques, la situación es algo diferente.
Durante el bombardeo de simuladores de blindaje de tanques con capas de aleación de aluminio ABT-140 de 102 mm, resultó que su contribución a la protección general de la parte del blindaje es en promedio de 149 mm. Es decir, cada milímetro de su espesor en una barrera es prácticamente equivalente (incluso ligeramente superior) al mismo milímetro de armadura de acero. Al mismo tiempo, la masa de una capa de 140 mm de ABT-102 correspondía a la masa de una chapa de acero de forma similar con un espesor de 50 milímetros.
En las torretas de los primeros tanques T-64 se utilizaba relleno de aleación de aluminio.
Se obtuvieron resultados un poco más pequeños, pero aún impresionantes, al bombardear armaduras con una capa de 140 mm de aleación de magnesio MA2-1. Su contribución a la protección general de la parte del blindaje fue de 140 mm en promedio. Al igual que el ABT-102, el MA2-1 contra munición acumulativa de tal espesor es casi equivalente a una armadura de acero, pero pesa incluso menos, como una lámina de acero de 32 mm.
La armadura con una capa de 140 mm de aleación de titanio VT-6 dio en general un rendimiento similar. Su contribución a la defensa general es de 142 milímetros de media. Es decir, al igual que los dos materiales anteriores, tiene parámetros de resistencia antiacumulación similares al acero en un espesor determinado. Es cierto que, debido a su mayor densidad, la masa de una lámina de 140 mm de esta aleación es mucho mayor y es igual a la masa de una placa de acero de 80 mm de espesor.
Por lo tanto, el uso de aleaciones ligeras para la protección contra armas acumulativas en el blindaje de tanques está completamente justificado cuando se trata de una alternativa a las masas de acero. Además, con una resistencia antiacumulación similar, pesan varias veces menos que el acero; la ventaja en peso es obvia.
Pero aquí hay un matiz importante.
No puedes ir demasiado lejos en términos de grosor.
El hecho es que las aleaciones ligeras mencionadas anteriormente tienen una resistencia antiacumulación comparable a la del acero sólo en espesores limitados. Con su aumento significativo, la eficiencia cae notablemente debido al establecimiento de un régimen estable de penetración del chorro acumulativo en un obstáculo con características de baja densidad y baja resistencia.
Por ejemplo, al disparar contra un simulador de blindaje con una capa de aleación de aluminio ABT-102 de 240 mm de espesor, su contribución a la protección general es de 151 milímetros en promedio, sólo 2 mm más que en experimentos con capas de aluminio de 140 mm. Si el espesor de la capa aumenta a 420 mm, entonces la contribución, aunque aumenta, pero no mucho: en promedio, solo 177 mm.
Al mismo tiempo, una capa de ABT-102 con un espesor de 420 mm pesa lo mismo que una placa de acero de forma similar con un espesor de 150 mm. De este modo, el beneficio en términos de masa se pierde casi por completo.
Relleno de aluminio en la parte frontal superior del casco y la parte frontal de la torreta del tanque Object 432
Con la aleación de titanio VT-6 la situación es aún peor.
Cuando el espesor de su capa aumenta a 280 mm (la masa de la capa corresponde a 160 mm de acero), su contribución a la protección es de 163 milímetros en promedio. Si la capa de aleación de titanio se aumenta a 420 mm, entonces su contribución a la protección general es de 170 mm en promedio. Además, en este caso pesará como un macizo de acero de 240 milímetros de espesor.
En cuanto al magnesio MA2-1, un aumento de la capa de este material en la armadura conduce generalmente a una disminución de la contribución a la protección global: con un espesor de 280 mm, produce en promedio sólo 134 mm equivalentes a un chorro acumulativo. Esto último se debe al hecho de que una aleación tan frágil y de baja resistencia no tiene ningún efecto de frenado significativo en las partes de cola del chorro acumulativo.
Por todo lo anterior, las aleaciones ligeras, aunque son materiales muy útiles que permiten aligerar el peso de la protección del blindaje de un tanque, solo deben usarse dentro de espesores críticos.
En otras palabras, lo principal es no exagerar, de lo contrario no conseguirás ningún aumento de peso y durabilidad comparable al acero.
Fuentes:
A. I. Anisko, V. N. Bryzgov, N. M. Grishina "Resistencia antiacumulativa de cargas de aleaciones ligeras".
V. A. Grigoryan, A. N. Beloborodko, N. S. Dorokhov y otros "Cuestiones particulares de balística finita".
información