Адаптивний Захист. Сенсорна броня та майбутнє виживання: думка експерта

Війни XXI століття висувають безпрецедентні вимоги до захисту військової техніки.

Традиційна пасивна броня, навіть доповнена динамічним захистом, часто виявляється неефективною проти сучасних високоточних протитанкових ракет та нових типів снарядів. Відповіддю на цю загрозу стає розробка так званого Адаптивного захисту або «Розумної броні» — систем, що не просто приймають удар, а активно реагують на нього.

Про технологічні основи, перспективи та реальність впровадження систем адаптивного захисту ми поговорили з експертом з питань розвитку озброєння та новітніх технологій Богданом Долінце.

— Пане Богдане, на вашу думку, що сьогодні означає поняття «адаптивний захист» і наскільки ця технологія вже наблизилась до практичного застосування?

— Під адаптивним захистом ми маємо на увазі комплекс рішень, який поєднує сенсори, аналіз даних та матеріали, що здатні змінювати свої властивості у відповідь на загрозу. Це технології класичного бронювання, поєднані із методиками застосування активної броні для протидії окремим боєприпасам і сучасних цифрових рішень.

Розумна броня — це інтегрована система сенсорів, контролерів і реагуючих матеріалів під керівництвом управляючої логіки, яка самостійно визначає загрозу й підбирає оптимальний спосіб захисту. І, звісно, це безпосередньо самі реагуючі матеріали та механізми, до яких можна відносити як засоби активного, так і пасивного захисту. Вона здатна змінювати структуру матеріалу або поглинати енергію удару.

Першими прообразами адаптивної броні можна вважати так звану активну броню. Тобто ту, яка дозволяє протидіяти кумулятивним боєприпасам. Коли снаряд контактує з бронею, відбувається контрольована поверхнева детонація невеликих вибухових зарядів, які гасять чи розділяють ворожу реактивну струю, що здатна була пошкодити техніку.

Якщо розглядати більш сучасні рішення, то це — про можливість самого захисного бронювання змінювати свої властивості або характеристики, відповідно до умов використання та експлуатації. У світі відома ціла низка різних профільних підходів.

Це і використання спеціальних композитних матеріалів або додаткових модулів, які можуть не тільки пасивно протидіяти, коли бойовий засіб стикається з поверхнею.

Також з’являються нові засоби активного виявлення, це поверхневі лазери, які здатні виявляти ворожу керовану ракету і намагатися уразити її оптичний сенсор для того, щоб реактивний снаряд не міг слідувати до цілі.

— Які сенсори можуть інтегруватися у броню та які дані вони здатні збирати під час бою?

— Сенсорну броню можна порівняти зі шкірою людини — вона відстежує механічні, теплові та електромагнітні впливи з усіх боків. Тобто це набір різних сенсорів і датчиків, які носять як захисну функцію, так і додатковий засіб оцінювання навколишнього середовища.

Це можуть бути вбудовані радари, які «бачать», що відбувається навколо засобу захисту: чи то це рух ворожого танку, чи маневри іншої броньованої технікі, або літальний апарат противника. Авіація першою інтегрувала структурні сенсори в композитні елементи корпусу літака — цю практику сьогодні адаптують і для бронетехніки. Більше 10 років, якщо говоримо про композитні цивільні повітряні судна.

Фактично в їхній корпус вбудовані спеціальні датчики, задача яких попереджати про пошкодження або ризик потенційне руйнування фюзеляжу повітряного судна. Такі пристрої збирають інформацію, а бортовий комп’ютер її аналізує та видає рекомендації як пілоту, так і технічному персоналу на землі.

Ще одна складова — це датчики вібрації та звуків, які можуть безпосередньо визначати напрямок загрози, якщо це постріл артилерії.

Наступна складова — це вже більш сучасні електрооптичні сенсори. Вони дають можливість в оптичному каналі виявляти ворожу підсвітку лазерними променями, якщо здійснюється наведення на техніку з використанням подібних засобів, або ж визначається дальність до техніки з використанням лазерного далекоміра.

Застосування спеціальних радарних систем, це коли броня «бачить», що її намагаються ідентифікувати з використанням класичних радарів із повітряної платформи. Або ж із радарів ближнього радіусу дії. Є відповідні засоби для захисту периметру, які так само випромінюють сигнали і ця броня може таке «відчувати» і давати інформацію оператору з якої сторони знаходиться засіб, який здійснює такий моніторинг.

Інший важливий напрямок, це інфрачервоні та лідар-сенсори, які дозволяють виявляти джерела підвищеної температури з різних сторін. Це може сигналізувати, наприклад, про використання кумулятивних зарядів для того, щоб броня мала достатній час зреагувати і змінити характеристики своїх модулів для ефективної протидії.

Говорячи про певні характеристики, тут можна згадати цілу низку параметрів. Це і подача електричних імпульсів, зміна електромагнітного поля, що може допомагати робити цей об’єкт невидимим для протидії ворожим ударним засобам.

Це може бути і зміна сигнатури пристроїв лазерної підсвітки для того, щоб ворожа ракета, яка запущена по лазерному наведенню фактично втратила свою ціль. Це і радари, які дозволяють фактично на декілька метрів, а більш дорогі моделі — на декілька кілометрів сформувати просторову карту, що знаходиться навколо техніки.

І не варто забувати про такий новий напрямок, як біометричні сенсори, які дозволяють контролювати стан екіпажу та персоналу, який знаходиться у самій техніці.

— А наскільки такі сенсорні системи є надійними в екстремальних умовах — вибухи, бруд, температурні перепади?

— Використання таких сенсорів на сьогоднішній день не є поширеним, хоча їх кількість стає все більшою. Вони стають інтегрованими в єдині системи керування відповідною інформацією. А раз такі сенсори відносяться до військової техніки, вони мають наділятися відповідним захистом окрім вами вище перерахованого, ще і від електромагнітних перешкод, від сильних зовнішніх електромагнітних імпульсів.

Тут і про можливість захисту вхідних каналів, убезпечення від дії засобів РЕБ. Вимоги до таких систем виставляються достатньо високі. І це, звісно, впливає безпосередньо на їхню вартість.

Зрозуміло, що якщо мова йде про надпотужні електромагнітні імпульси, то на найближчій відстані до таких джерел імпульсів навряд чи можна захиститися від них. Але якщо ми говоримо про відстань у декілька кілометрів і більше, то, як правило, такі засоби захисту можуть бути достатніми для збереження властивостей і характеристик розумної броні.

Ну і знову ж таки, це захист від механічних перенавантажень та несприятливих умов зовнішнього середовища. Стандартні вимоги до будь-яких подібних систем це — захист від пилу, бруду, вологи, тощо.

Сучасні сенсори військового класу вже працюють у жорстких кліматичних і механічних умовах без втрати працездатності. Існують пристрої, які можуть фактично закопуватися на глибину до метра. І при цьому вони здатні виявляти проникнення ворожих або сторонніх осіб на територію охороняємого об’єкта. І при цьому ці датчики, контактуючи з брудом, водою, здатні роками працювати.

Ну і ще одна важлива складова — це автономність і захист живлення. Наявність безпечних каналів зв’язку між датчиками та бортовою системою. Це або провідні, або бездротові засоби передачі інформації.

Плюс резервування живлення: або вбудовані батареї, або ж резервні акумулятори. Навіть коли сам комплекс або відповідний наземний засіб не працює, не обов’язково, щоб його броня була знеструмленою. Вона може бути в активному стані і забезпечувати активний захист техніки або обладнання.

— Чи існують уже дієві механізми активної компенсації влучань і які технології виглядають найбільш перспективними?

— Технології активної протидії давно застосовуються, але сьогодні вони доповнюються сенсорами та алгоритмами, що дозволяють готувати контрдію ще до контакту з боєприпасами.. Звісно, більш знані і розповсюджені механічні засоби захисту. Але є можливості підвищення ефективності цього приладдя за допомогою інтеграції додаткових датчиків.

Сенсори дальнього реагування дозволяють розпізнавати боєприпаси з ударним ядром ще до підльоту та активувати потрібний захисний модуль. Тобто, коли безпосередньо захисна детонація самого засобу ураження відбувається не після контакту з поверхнею або корпусом, а на певній відстані, метр і більше.

Крім того використовуються так звані високочастотні радари ближньньої дій. Вони дозволяють у тривимірному просторі виявляти ворожі боєприпаси за декілька десятків метрів до влучання і таким чином мати можливість сформувати захисний екран із компонентів активної броні.

Система працює скоординовано адже кілька модулів можуть активуватися одночасно і створюють багатошаровий бар’єр. Вони можуть використовуватися, в тому числі, для протидії безпілотникам. А саме — здійснювати відстріл осколкових патронів або касет, створюючи захисну уламкову хмару в напрямку ворожої цілі і таким чином знищувати ворожий дрон.

І ще один напрямок, це про так зване поглинання енергетичного шару, тобто використання спеціальних полімерних речовин або так званих матричних матеріалів, які під дією керуючих сигналів можуть змінювати напрямок розташування внутрішніх пластин, їх певних характеристик. Робиться таке щоб підвищувати стійкість щодо протидії енергії ворожого удару, щоб максимально ефективно її розсіювати.

— Матеріали, що змінюють властивості під навантаженням: які з них реально можуть стати основою майбутньої броні?

— Зараз активно використовуються саме бронесталі. Але все більшого поширення набувають композитні, полімерні види броні. Такі види броні дозволяють впаювати в середину додаткові сенсори та електроніку. В тому числі канали для передачі інформації, що фактично створює своєрідні електронні «м’язи» всередині цих систем.

Далі, звісно, це використання відповідних спеціалізованих тканин. Це полотна, які можуть відігравати роль так званих м’яких бронежилетів. Або засоби руйнування ворожих набоїв, які можуть змінювати свою форму і характеристики після ураження.

В принципі десь схожі компоненти використовують у авіації, де вже налагоджене виробництво з таких матеріалів паливних баків для гелікоптерів. Крім того, що їх можна наповнити спеціальними хімічними речовинами і коли такі контейнери пробиває куля, вони здійснюють внутрішню герметизацію уражених місць.

Ще одна складова, це поява сучасних нано-композитних покриттів та матеріалів, які можуть реагувати на певні зовнішні джерела. Наприклад, на електричні сигнали і змінювати свої властивості. Або використання матеріалів, які мають так званий негативний коефіцієнт.

Такі матеріали дозволяють розподілити енергію, призводячи до локальної деформації під ударом. Наприклад, можуть перетворювати кінетичну енергію в теплову або розсіювати цю енергію по всьому корпусу об’єкта, по якому здійснюється ураження.

Ну і використання спеціальних композитних матеріалів та рідин, які під дією зовнішнього магнітного електричного поля можуть ставати або гелеподібними, або навпаки — набувати властивостей ледь не класичної броні.

— Пане Богдане, а які основні інженерні виклики, на вашу думку, стоять перед творцями такої адаптивної броні?

— Одним з провідних аспектів тут є вирішення питання енергоефективності. Адже розумна броня, як і будь-який активний електронний засіб, потребує певного живлення. Особливо в момент протидії або захисту від ворожої зброї ці пристрої споживають значні обсяги енергії.

По-друге, це основні інженерні виклики, а саме: енергоспоживання, довговічність і масштабованість виробництва. Адже під тими циклами навантаження в реальних бойових умовах нинішні зразки профільного обладнання не можуть забезпечувати ефективну роботу протягом днів, тижнів або навіть років. Тому ці характеристики необхідно все ще доопрацьовувати і розвивати.

Ну і, звісно, питання вартості і масового виробництва. Тобто ці рішення залишаються достатньо дорогими, технологічно складними у виробництві. Масштабування цього обладнання у майбутньому неминуче призведе до зниження собівартості самих сенсорів і матеріалів. У тому числі появи якихось нових технологічних рішень.

— Чи здатна така броня витримувати багаторазові влучання та як це впливає на її ресурс?

— Тут все залежить від конструкції відповідних систем та інженерних рішень, які втілюються. Деякі з них можуть бути достатньо довговічними і, в принципі, не потребувати заміни або ремонту після протидії.

Навіть при повторному влучанні набою в певну зону на техніці, сучасні засоби протидії можуть активувати сусідні елементи розумної броні замість тих, що були уражені при першій атаці.

— А які країни сьогодні є лідерами у створенні розумної або сенсорної броні та які технології вони просувають?

— В цьому сегменті лідерами залишаються все ті ж країни, які зазвичай мають найпередовіші напрацювання в оборонно-промисловому комплексі. Це Ізраїль, Сполучені Штати, окремі країни ЄС, наприклад, Німеччина, Велика Британія. Франція так само намагається деякі профільні проєкти розвивати.

Відомо з відкритих джерел інформації, що мають такі напрацювання Китай, росія, Туреччина. Там теж створюють нові зразки або намагаються принаймні модернізувати існуючу техніку з використанням певних елементів розумної броні.

— Наскільки близько український ОПК та вітчизняні MilitaryTech-стартапи підійшли до розробки власних елементів адаптивного захисту? Чи є вже конкретні українські приклади?

— Україна вже експлуатує систему «Заслін» і розробляє напівактивні модулі з елементами сенсорної інтеграції. І деякі з ним показують достатньо високу ефективність своєї роботи.

По-друге, Україна достатньо активно розвиває та впроваджує окремі електронні рішення та компоненти. Та про серійні зразки такої броні ми поки що не чули. Але при цьому наші виробничники мають необхідну технологічну базу і можливості розвивати даний напрямок.

Разом із тим існують зразки, я би назвав їх «напіврозумними» засобами захисту — активної броні з додатковими сенсорами. Та сама система «Заслон», яка використовується в Україні і про яку свого часу розповідало ваше видання. Принагідно зазначу, що такі вітчизняні розробки мають і суттєвий експортний потенціал.

— У якому часовому горизонті можна очікувати появу повноцінних зразків адаптивного захисту у військах — зокрема в Україні?

— Поки що можна впевнено сказати, що подібні технології тільки виходять на виготовлення та тестування перших прототипів та експериментальних зразків. Як правило, щоб такі засоби вийшли в пробну серію, аби виробничники налагодили їх певне масштабування, проходить від одного до трьох років.

Для більш масштабного виробництва таких високотехнологічних програм після їх всебічного випробовування та доопрацювання, для розгортання зразків цих рішень у військах, іноді потрібно від 5-ти до 12 років.

Утім, як показують реалії нашого життя, під час війни такі терміни можуть значно скорочуватися як через потреби війська «на вчора», так і концентрацію всього виробничого потенціалу зброярів.

— І, знову ж таки, про перспективи. Як впровадження адаптивної броні може змінити тактику бою та загальний підхід до індивідуального захисту військових у майбутньому?

— В першу чергу, це дозволить підвищити живучість самої техніки на полі бою. Далі, реалізація таких рішень може дозволити знизити надмірну масу важкої броньованої техніки за рахунок саме якихось компонентів розумної броні.

Це надає можливість відновлення та повернення техніки у підрозділи з елементами повного захисту, використовуючи модульну заміну тих чи інших компонентів і блоків броні.