Мысли о конструкции танка будущего

Интересная статья британского танкового теоретика Ричарда Огоркевича (Richard M. Ogorkiewicz) из июльско-августовского выпуска журнала «Tank and AFV news» за 1968 год, которая, думаю, заинтересует коллег.

В последние несколько лет наблюдается заметный рост числа стран-производителей средних танков (battle tank). Совсем недавно таких стран было всего три: Соединенные Штаты, Великобритания и Советский Союз. Однако теперь их число увеличилось до тринадцати, и они создали танки нового поколения.

Вся данная деятельность оставляет мало сомнений относительно значения, которое армии по всему миру продолжают придавать танкам. Помимо этого данная деятельность выводит на сцену танки нового поколения. Эти машины через два-три года сменят танки предыдущего поколения, которые сейчас находятся в производстве и которые в течение определенного срока будут оставаться на вооружении. Но что придет им всем на смену?

В средних танках нового поколения возникнет необходимость, если они станут тем, чем они являются на самом деле, а именно: средством, которое делает тяжелое оружие более мобильным, или другими словами мобильной платформой для наземных систем вооружения. Сами танки как таковые будут необходимы до тех пор, существуют наземные силы. Гораздо менее определенной является форма, которую они примут в будущем.

Некоторое представление о форме будущего танка может дать MBT70 – основной боевой танк (main battle tank), который в настоящее время разрабатывается Германией и Соединенными Штатами для принятия на вооружение в семидесятых годах. Тем не менее, эта боевая машина представляет собой лишь частное решение и не обязательно отражает форму, которую большинство будущих танков сможет или должна принять. Поэтому не стоит полагаться исключительно на единственное решение и необходимо рассмотреть общие тенденции в конструкции танков.

Танки являются носителями оружия, предназначенного для уничтожения целей на поле боя, из которых наиболее серьезными являются танки противника. Следовательно, основным критерием их эффективности является способность уничтожать вражеские танки. Это, в свою очередь, предполагает способность их вооружения пробивать броню. Таким образом, любая попытка выявления тенденций в развития конструкций танков вполне может быть начата с роста бронепробиваемости.

На рисунке 1 показано как за годы выросла способность танков пробивать броню; по оси ординат отложена бронепробиваемость пушек танков, по оси абцисс – время их принятия на вооружение. Пробитие показано при попадании снаряда по нормали (под прямым углом) с дальности 500 метров, что примерно соответствует средней дальности танковых сражений в годы Второй Мировой войны. С тех пор дистанция боя увеличилась, и характеристики бронебойных снарядов с отделяющимся поддоном (armor-piercing discarding sabot [projectile] – APDS), которые являются типичными боеприпасами с высокой скоростью, немного снижаются в зависимости от дальности относительно, в то время как характеристики противотанковых кумулятивных снарядов (high-explosive anti-tank warhead [projectile] – HEAT) и ракет не зависят от дальности стрельбы. Таким образом, пробитие на дальности 500 метров дает достаточно оснований для сравнения характеристик бронепробиваемости различных танков за последние пятьдесят лет.

Рис.1 Рост характеристик бронепробиваемости танковых пушек в зависимости от времени. Пробитие показано при попадании снаряда по нормали (под прямым углом) с дальности 500 метров. На вертикальной оси показана величина пробиваемой брони в миллиметрах

Как показывают представленные на рисунке 1 результаты, за последние тридцать лет бронепробиваемость танковых пушек резко возросла. Это обусловлено комбинированным действием двух усовершенствований. Одним из них является установка на танки пушек с постоянно растущей дульной энергией, что непосредственно связано с ростом и калибров. Вторым усовершенствованием было повышение эффективности бронебойных боеприпасов по сравнению с их размерами. Все это привело к значительному увеличению сдобности танков пробивать броню. В настоящее время бронепробиваемость танковых пушек очень значительная и нет никаких доказательств, что уже достигнут предел их характеристик.

Бронебойные снаряды против снарядов кумулятивных

Последние достижения в бронепробиваемости были достигнуты почти исключительно бронебойными и кумулятивными боеприпасами. Из этих двух типов снарядов последние имеют большие табличные значения, но их относительные характеристики должны быть ограничены, так как кумулятивные боеприпасы могут пробить броню, не причинив много вреда. Это стало очевидным еще во время Второй Мировой войны, когда были впервые применены кумулятивные снаряды и вновь было подтверждено во время войны во Вьетнаме.

Таким образом, кумулятивные снаряд или ракета для нанесения заброневого воздействия, приводящего к летальным повреждениям, должны быть способны пробивать броню значительно большей толщины. Другими словами, толщина брони, которую кумулятивные снаряд или ракета могут пробить и нанести противнику смертельные повреждения, значительно меньше, чем толщина, которую они могут просто пробить.

Кроме того, эффективность кумулятивных снарядов и ракет может быть снижена установленными перед броней решетками или другими или аналогичными устройствами. Такие устройства, которые должны были отводить кумулятивную струю от брони, должны были также устанавливаться перед броней. Однако когда они будут установлены, эти защитные механизмы могут значительно снизить бронепробиваемость. Помимо этого толщина пробиваемой кумулятивными боеприпасами брони может быть значительно снижена установкой дополнительной брони из полимерных материалов с относительно низким удельным весом.

Пушки против управляемых ракет

Сравнение бронебойных снарядов с кумулятивными снарядами и ракетами позволяет выявить другие аспекты данных систем вооружения. Основным сравнительным показателем является сложность, которая, как правило, больше связана со вторым типом боеприпасов. Это особенно справедливо в отношении управляемых ракет, которые являются наиболее привлекательным средством доставки кумулятивной боевой части. Однако их надежность в эксплуатации значительно ниже, чем у более простых и «грубых» систем вооружения.

Тем не менее, несмотря на это вероятность попадания из пушки быстро падает с увеличением дальности, чего с ракетами не происходит. Следовательно, общая эффективность управляемых ракетных систем с кумулятивной боевой частью больше на дальних дистанциях, чем у пушек, стреляющих бронебойными снарядами; для коротких дистанций будет справедливо обратное утверждение. Точку пересечения определить нелегко, но по самым последним оценкам она находится в диапазоне между 2000 и 3000 метров.

Тем не менее, имеет значение не точное значение дальности, на которой управляемые ракеты становится более эффективными, чем снаряды и наоборот, а дальность, на которой танки смогут обнаружить друг друга. Очевидно, что расстояние, на котором ракеты становятся эффективнее пушек, значительно превосходит дальность, на которой танки могут увидеть друг друга и на которой пушки имеют значительное превосходство. Это, по-видимому, действительно так.

Во всяком случае, этот вывод был подтвержден в Германии, где для установки на MBT70 была выбрана 120-мм пушка, стреляющая бронебойными снарядами. Несколько ранее аналогичный вывод был сделан в Великобритании, в которой средний танк Chieftain получил 120-мм пушку. Однако немецкий вывод является более убедительным, так как он был сделан позднее и был получен в условиях жесткой конкуренции с 152-мм пушкой-пусковой установкой ракет Shillelagh, которую Соединенные штаты рассматривали в качестве предпочтительного варианта для установки на MBT70.

С другой стороны французский взгляд на управляемые ракеты совпадает американским. Имея ограниченные по характеристикам кумулятивные снаряды для 105-мм пушек состоящих на вооружении танков AMX30, французская армия разрабатывает ракеты в качестве вооружения будущих средних танков. Эти ракеты получили общее обозначение A.C.R.A. (Anti-Char Rapide Autoguide – противотанковые скоростные самонаводящиеся), которое дает нам представление об их основных характеристиках, а именно о сверхзвуковой скорости и автоматическом наведении.

Более высокие скорости и более сложные системы наведения, несомненно, будут характерны и для других ракет будущего. Кроме того, эти ракеты могут иметь более эффективные кумулятивные боевые части. Усовершенствования в процессе производства могут увеличить их бронепробиваемость на оптимальном расстоянии между кумулятивным зарядом и поверхностью подрываемого объекта от примерно четырех до более пяти раз больше, чем заряд диаметра конуса.

Также возможно улучшение характеристик стреляющих бронебойными боеприпасами пушек, и в первую очередь это касается дальнейшего увеличения начальной скорости снарядов. В начтоящее время начальная скорость бронебойных снарядов находится в диапазоне от 4400 до 5000 футов в секунду (фт/с) (1340 … 1520 м/с) и более высокие значения вполне достижимы.

Фактически более тридцати лет назад немецкие исследователи, работавшие с винтовками Mauser, показали, что с применением твердотопливных реактивных снарядов возможно достижение начальной скорости 9150 фт/с (2790 м/с). Несколько лет назад данная скорость была получена в канадском научно-исследовательском институте вооружений (Canadian Armament Research and Development Establishment) на модифицированной 76-мм пушке. Однако следует признать, что ранее скоростей свыше 9000 фт/с (2740 м/с) можно было достичь только очень легкими снарядами. С применяемым сейчас соотношением веса снаряда к весу порохового заряда могут быть получены начальные скорости в диапазоне 6000 – 7000 фт/с (1830 – 2134 м/с).

К сожалению, когда снаряды на высоких скоростях ударяют о броню их механика проникновения отличается от применяемых в настоящее время бронебойных снарядов в сторону менее эффективного использования кинетической энергии, переданной от пушки снаряду. Таким образом, увеличение скорости выше нынешнего максимума в 5000 фт/с (1520 м/с) является менее привлекательным способом увеличения бронепробиваемости, чем это может показаться на первый взгляд.

Более высокие скорости могут быть все еще желательными в качестве средства обеспечения траектории снаряда большей настильности и, таким образом, увеличения вероятности попадания. Гораздо более предпочтительным является альтернативный подход к увеличению вероятности попадания, представляющий собой использование более сложных систем управления огнем с лазерными дальномерами и баллистическими вычислителями. Однако с одной стороны такие сложные системы управления огнем частично лишают пушки, стреляющие бронебойными снарядами, их преимуществ в простоте и надежности, тогда как с другой стороны применение все более совершенных систем управления огнем пойдет на пользу не только при применении бронебойных снарядов, но и снарядов других типов. Развитие систем управления может привести к такому увеличению средних скоростей стрельбы кумулятивными снарядами, что они могут стать более привлекательной альтернативой, по сравнению с тем, чем они являются в настоящее время.

Броневая защита

Показанное на рисунке 1 увеличение бронепробиваемости танков взаимосвязано с увеличением последними собственной броневой защиты. Продолжавшееся в течение многих лет увеличение броневой защиты можно охарактеризовать графиком, на котором будут показаны горизонтальные толщины верхних лобовых деталей различных танков и годы их принятия на вооружение. Верхние лобовые листы выбраны потому, что они имеют решающее значение и в отличие от передней части башни имеют постоянную толщину, облегчающую процесс определения.

Результаты этого графика показаны на рисунке 2. Приведенные данные показывают интересное сравнение с показателями бронепробиваемости рисунка 1. Совершенно очевидно, что в годы Второй Мировой войны толщина бронезащиты, равно как и бронепробиваемость пушек существенно возросли. Однако если бронепробиваемость пушек продолжает расти, то толщина брони по сравнению с 1944-1945 годами существенно не увеличилась. В результате толщина танковой брони становится меньше, чем бронепробиваемость танковой пушки.

Любая попытка дальнейшего увеличения толщины брони наталкивается на проблему веса боевой машины. Фактическое соотношение между толщиной и весом показано на рисунке 3. На нем показан участок, охватывающий проекты последних двадцати пяти лет и показывающий сравнение толщины верхнего лобового листа и массы боевой машины. Наилучшие результаты показаны пунктирной линией, которая соответствуют уравнению

T = 5 × W,

где 
     T – горизонтальная толщина верхнего лобового листа корпуса в миллиметрах
     W – вес танка в длинных (английских) тоннах.

Рис. 3 График отношения веса боевой машины (вертикальная шкала в тоннах) к горизонтальной толщине верхнего лобового листа корпуса

Таким образом, можно ожидать, что вес танка с горизонтальной толщиной брони корпуса 100 мм составит не менее 20 тонн, а с толщиной брони 200 мм – 40 тонн.

Вес и удельное давление на грунт

Установив взаимосвязь между толщиной брони и весом боевой машины, рассмотрим следующую проблему: влияние веса боевой машины на давление, оказываемое танками на землю. Данное удельное давление на грунт отказывает наиболее существенное влияние на подвижность танка.

Суть проблемы заключается в том, что удельное давление на грунт увеличивается с ростом веса боевой машины. Другими словами размеры траков не могут быть увеличены прямо пропорционально весу танков. Таким образом, тяжелые танки неизбежно имеют более высокое удельное давление на грунт, нежели легкие танки.

Данный факт до сих пор не является общепринятым даже среди ряда авторов журнала «Armor», которые по идее должны это хорошо знать. Например, автор статьи «How Heavy the Thunderbolt» (выпуск журнала «Armor» за май-июнь 1966 года) пытался показать, что тяжелый танк не должен иметь более высокое удельное давление на грунт, чем легкий разведывательный танк. Автор проигнорировал тот факт, что его аргумент базируется на ошибочном сравнении хорошо спроектированных тяжелых танков и (точки зрения шасси) плохо разработанных легких танков. Если бы рассматривался хорошо спроектированный легкий танк, то относительное положение было бы совсем другим.

Различия, которые существуют между хорошими и плохими конструкциями танков, показаны на рисунке 4 в виде разброса точек по вертикали. Сам рисунок 4 представляет собой график отношения удельного давления на грунт и веса танков, спроектированных за последние тридцать лет. Лучшими конструкциями являются те, которые создают наименьшее удельное давление на грунт для любого заданного веса боевых машин. Точки, которые представляют собой наилучшие конструкции, показаны на рисунке пунктирной линией, соответствующей уравнению:
 
P = 5 + W/8,

где 
     P – номинальное удельное давление на грунт в фунтах на квадратный дюйм (фнт/дйм²)
     W – вес боевой машины в длинных (английских) тоннах.

Рис.4 График отношения удельного давления на грунт (в фунтах на квадратный дюйм) и веса танков. Пунктирная линия показывает лучшие конструкции

Таким образом, в соответствии с вышеприведенным уравнением самое низкое удельное давление на грунт может быть достигнуто танком с весом 48 длинных (английских) тонн (54 короткие [американские] тонны); данное удельное давление составит 11 фнт/дйм² (0,77 кг/см²). Однако 16 тонный танк может иметь удельное давление на грунт всего 7 фнт/дйм² (0,49 кг/см²).

В результате с увеличением веса боевой машины ее удельное давление на грунт увеличивается, и чем тяжелее танк, тем с большими трудностями он столкнется на бездорожье. Например, относительно легкий хорошо спроектированный танк с удельным давлением на грунт 10 фнт/дйм² (0,70 кг/см²) и меньше будет иметь достаточные характеристики подвижности на любых типах местности. Однако тяжелые боевые машины с удельным давлением на грунт 13 фнт/дйм² (0,91 кг/см²) – как у некоторых современных тяжелых танков – могут увязнуть даже в сельскохозяйственных почвах.

Из-за необходимости уменьшить удельное давление на грунт и таким образом обеспечить должный уровень подвижности вес танка также должен быть снижен. В свою очередь ограничение веса означает, что танки не могут быть обеспечены должным уровнем бронезащиты и что верхний лобовой лист не сможет противодействовать всем типам боеприпасов противника.

Это, разумеется, не означает, что танки больше не жизнеспособны, как полагают некоторые плохо информированные журналисты. Это означает, что теперь значительно больше, чем когда либо, защищенность танков теперь должна базироваться на маневре и огневом поражении, нежели на пассивных атрибутах броневой защиты.

Налагаемые весом ограничения также означают, что конструкторы танков должны отказаться от попыток достичь невозможного, а именно: пытается сделать танки неуязвимыми. Вместо этого они должны определить: какими именно средствами противника допустимо пробитие брони создаваемых ими танков. Если средств будет слишком много, то задача противника существенно облегчается, и танки будут иметь серьезные проблемы при перемещении на поле боя. Если средств противника будет слишком мало, то танки будут слишком тяжелыми и их оперативная подвижность резко снизится.

Выживаемость и силуэт

Независимо от веса танков и толщины их брони их выживаемость на поле боя может быть значительно увеличена за счет уменьшения их силуэтов до минимума: либо постоянно, либо временно.

Наилучшим примером первого подхода является шведский безбашенный танк S (Stridsvagn 103 [Strv.103] – byakin). Последующее сокращение высоты предлагает преимущества, которые до сих пор не в полной мере оценил ряд авторов статей в журнале «Armor». Например, автор статьи «M60A1 Name Enough», опубликованной в июльском-августовском выпуске журнала за 1965 год, утверждал, что высота танков была незначительной вследствие того, что танки на огневых позициях старались выставить на поле боя только свои башни. Это игнорируется не только тем фактом, что естественные укрытия не всегда удобны и доступны и кроме того танкам часто приходится оставлять укрытия за движения на врага. Безбашенные танки, такие как танк S, снижают вероятность поражения. Так, например, на дистанции 1000 метров вероятность попадания в них на 30% меньше, чем в лучшие башенные танки.

Примером второго подхода является основной боевой танк MBT70, который оснащен регулируемой гидропневматической подвеской с большим ходом. Благодаря этому техническому решению танк MBT70 сможет занимать огневую позицию за укрытием, высота которого лишь немного больше высоты его перископов, и подниматься и выставлять свою башню только тогда, когда необходимо произвести выстрел из своего основного вооружения. Данная возможность будет особенно ценной для танков в обороне и еще больше увеличит их шансы в бою против атакующих танков противника.

В связи со сложившимся интересом к регулируемым подвескам стоит добавить, что идее подъема и опускания всего танка при помощи его собственной подвески не менее 24 лет. Данное техническое решение было запланировало для установки на легкий танк E10, который был спроектирован в Германии в конце Второй Мировой войны.

Вероятность выживания на поле боя также может быть увеличена, если сделать танки более подвижными, оснастив их двигателями, обеспечивающими более высокую удельную мощность.

В этом отношении немецкий Leopard I и французский AMX30 опережают другие средние танки, имея удельную мощность свыше 20 л.с. на длинную (английскую тонну). В свою очередь немецко-американский основной боевой танк MBT70 превосходит их: его удельная мощность составит 30 л.с. на длинную (английскую тонну). Это очень высокое значение удельной мощности стало возможным благодаря развитию двигателей с переменной степенью сжатия, которые имеют высокую производительность при относительно небольших габаритах. Однако к большому сожалению это решение приводит к сложностям там, где они менее всего желательны – в двигателе, а именно в его поршнях.

Одним из преимуществ, которое не может зависеть от все более повышающейся удельной мощности, является постоянная скорость танков по пересеченной местности. Она – и тут все претензии к гидропневматической подвеске – ограничена ходовыми качествами танков и способностью экипажей переносить вибрации.

Следовательно, танки станут не только более быстрыми, но и более трудными для попадания целями. Данное утверждение часто выдвигают в изворотливых попытках доказать, что улучшение маневренности не повысит шансы танка на выживание. С этой точки зрения любое возможное увеличение скорости не сильно изменит вероятность их поражения уже нацеленным на них оружием противника.

Однако более высокие показатели удельной мощности улучшат ускорение танков, позволив им быстрее перемещаться от укрытия к укрытию. Более высокие показатели удельной мощности также улучшат и средние скорости танков по пересеченной местности. Поэтому в целом танки смогут лишь в короткие промежутки времени, лишь в течение которых противник сможет их наблюдать, прицеливаться и стрелять в них.

Преимущества, которые накапливаются от большей маневренности, не являются, однако, автоматическими и в очень большой степени зависят от тактики, проводимой танковых подразделений. В частности, тактика таранных лобовых ударов, которую мы часто видели в прошлом, может свести на нет все преимущества в подвижности, которыми обладают танки. В будущем эффективность танков будет зависеть как от тактики их применения, так и от их конструкции.

источник: http://tankandafvnews.com/2015/09/03/from-the-vault-thoughts-on-future-tank-desire-1968/