Високомолекулярний поліетилен — революція у засобах бронезахисту
Високомолекулярний поліетилен як новий броньовий матеріал сьогодні фактично створює таку ж революцію у засобах бронезахисту, як колись справив кевлар — представник арамідних хімічних волокон, що прийшов на зміну синтетичному нейлону. Цей матеріал має переваги перед арамідом не тільки у балістичній стійкості, але й по вартісному параметру і експлуатаційним вимогам (не «боїться» води і т.д.).
На даний момент високомолекулярний поліетилен широко застосовується у бронежилетах, бронюванні автомобілів, кораблів, літаків. Розробники намагаються використовувати цей матеріал і для засобів захисту голови.
Ще у 2007 році на замовлення корпусу морської піхоти (КМП) США ряд американських фірм почав розробку перспективного шолома ЕСН (Enhanced Combat Helmet) з високомолекулярного поліетилену. Він повинен був замінити кевларовий шолом АСН. Планувалося, що новий виріб зможе забезпечити більш високий протиосколковий (на 35%) та протикульовий захист. На розробку виділили понад 10 млн. доларів. У 2010 році шоломи з високомолекулярного поліетилену повинні були випустити пробної партією у кількості близько 240 000 штук. Проте випробування шоломів виявили ряд проблем, через які виріб досі у війська не поставляється.
Прототип каски Enhanced Combat Helmet (ЕСН) (с) Ceradyne
Спроби застосувати високомолекулярний поліетилен для виробництва протикульових шоломів робилися і в Росії. Близько 4-5 років тому в Дубні на голландському технологічному обладнанні планувалося розгорнути виробництво поліетиленових шоломів для МВС. Експериментальні зразки показували досить високі характеристики, але до серійного виробництва ці шоломи так і не дійшли.
На думку зарубіжних дослідників, високомолекулярний поліетилен не рекомендується сильно деформувати при пресуванні. При пресуванні плоских елементів або елементів з невеликою кривизною, характеристики матеріалу значно вищі, ніж при виробництві елементів захисту складної форми, наприклад, шолома.
Розробники Науково-дослідного інституту сталі виявили й інші «сюрпризи» перспективного матеріалу. У процесі дослідження бронепанелі з високомолекулярного поліетилену фахівці «НДІ Сталі» встановили, що при швидкостях 300-400 м/c звичайна автоматна куля пробиває стандартну бронепанель 3 класу ГОСТ. Тобто, при обстрілі з дистанції 10 м, коли швидкість кулі становить 720-790 м/ с, панель гарантовано не пробивається і відповідає ГОСТу. Але з дальності 300 м, коли швидкість кулі падає, панель пробивається.
Цей феномен пояснюється значним впливом швидкості проникнення на сам механізм проникнення і, як наслідок, на кінцевий результат. (Див. фото 1,2)
Фото 1. Стандартна бронепанель 3 класу захисту за ГОСТ Р 507844 з високомолекулярного поліетилену не пробиває автоматною кулею ПС-43 з 10 м. Видно, що куля при високих швидкостях взаємодії, деформується і зупиняється тильними шарами. Джерело: НДІ Сталі
Фото 2. Ця ж панель, обстріляна з 300 м, пробита. Видно, що на малих швидкостях взаємодії (398 м/с) деформації кулі не відбувається, і вона легко проколює захисну структуру. Джерело: НДІ Сталі
На відміну від металевої броні поліетилен абсолютно нечутливий до кутів взаємодії. Це означає, що його стійкість практично однакова при попаданні осколка або кулі як по нормалі до перешкоди, так і під великими кутами. Для сталевої, титанової або алюмінієвої броні стійкість захисту, як відомо, збільшується пропорційно збільшенню кута взаємодії.
Крім складнощів з отриманням стабільних балістичних характеристик, у поліетилену спочатку були проблеми із забезпеченням необхідного рівня запреградної травми. Це особливо актуально для шоломів. На відміну від бронежилетів, торкання захисної структури шолома до голови при попаданні у нього кулі чи осколка не допускається. Щоб знизити рівень запреградної травми, необхідно нарощувати товщину захисної структури. За оцінками фахівців «НДІ Сталі», збільшення товщини захисної композиції шолома може скласти 50% і більше від необхідної для забезпечення балістичної стійкості. Це призведе до збільшення габаритів, маси шолома і його вартості. У підсумку, шолом з високомолекулярного поліетилену стає в один ряд з арамідним шоломом як по захисним, так і за ваговим і вартісним параметрам.
Багато розробників, в тому числі і закордонних, саме з цієї причини відклали створення шоломів з поліетилену на невизначений термін, хоча дослідження цього матеріалу щодо шоломів тривають.
В області захисних структур для бронежилетів і броньованої техніки високомолекулярний поліетилен вже проторував собі тверду і надійну дорогу, але для застосування цього матеріалу в області захисту голови буде потрібно ще багато досліджень.
