|
|||||||||
|
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МИШЕНИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРОТИВОТАНКОВЫХ СНАРЯДОВ
В. В. ВОРОТНИКОВ, канд. техн. наук Г. М. СТЕРНИК
Составной частью
эффективности вооружения танка является эффективность действия снаряда по
бронированным целям (могущество действия снаряда у цели). Величина
бронепробивной способности включается в приемочную характеристику
противотанкового снаряда (ПТС) в виде толщины стальной брони, пробиваемой
данным снарядом под определенным углом и на фиксированной дальности. По этой
характеристике нельзя в полной мере оценить эффективность действия снаряда, так
как в ней не отражается весь возможный диапазон дальностей обстрела и углов
встречи снаряда является эффективность действия снаряда по бронированным целям
(могущество действия снаряда у цели).
Величина бронепробивной способности
включается в приемочную характеристику противотанкового снаряда (ПТС) в виде
толщины стальной брони, пробиваемой данным снарядом под определенным углом и на
фиксированной дальности. По этой характеристике нельзя в полной мере оценить
эффективность действия снаряда, так как в ней не отражается весь возможный диапазон
дальностей обстрела и углов встречи снаряда с броней в бою. Кроме того,
бронирование современных танков отличается высокой степенью дифференцирования
по толщине бронедеталей, а также разнообразием
применяемых броневых материалов и типов бронирования (экранированное, многослойное
и т. д. [6]).
Поэтому все большее
распространение получает показатель эффективности действия снаряда в виде
вероятности поражения некоторого бронеобъекта при одном попадании [1, 3, 4].
Обычно вероятность
поражения бронеобъекта рассчитывается на основе математического моделирования процесса
его обстрела в заданных условиях. При расчетах по математической модели обстрела
необходима исходная информация трех классов. К первому классу относятся точностные характеристики комплекса вооружения в различных
условиях стрельбы; ко второму— данные о действии
снаряда по бронепреградам различных типов в широком
диапазоне условий его встречи с броней [1]; третий класс информации представляет
собой данные о геометрии элементов броневой защиты обстреливаемого бронеобъекта
[3].
Для оценки ПТС, которые
состоят или будут состоять на вооружении в заданный период времени,
целесообразно в качестве обстреливаемого бронеобъекта (мишени) использовать
образцы зарубежных танков, которые будут приняты на вооружение в этом
периоде. Однако, как правило, окончательные варианты конструкций этих танков
бывают еще не отработаны, и поступающая информация о них (особенно, об их
бронировании) бывает отрывочна и противоречива.
Естественным выходом
является синтез мишени на основе прогнозирования основных параметров
перспективных зарубежных танков с дополнением и уточнением результатов прогноза
информационными данными и расчетами.
В настоящее время разработана и используется мишень
«Перспективный основной танк 80-х годов» (мишень-80).
Мишень отражает основные
характеристики зарубежных основных боевых танков, проектируемых к разработке
на период 1975—1985 годов.
научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках, выполняемых за рубежом.
Основные характеристики
танков (компоновочные, габаритные, весовые, защитные) тесно связаны друг с
другом. Однако в танкостроении исторически складываются определенные тенденции
развития отдельных свойств (характеристик) танков. Это позволяет некоторые из
них анализировать независимо друг от друга.
В качестве существенных независимых характеристик
перспективной мишени приняты: высота до крыши башни; относительный вес броневой
защиты; уровень противоснарядной стойкости лобовых и бортовых деталей корпуса и
башни; величина забронированного объема корпуса и башни. Количественные
значения характеристик определялись путем расчета и построения аналитических и
графических зависимостей этих характеристик от года принятия танка, на
вооружение (зона I), выявления тенденций их изменения (зона II) и прогнозирования
соответствующих величин методом экстраполяции (зона III). Для этого были взяты
характеристики двадцати основных модификаций танков, связанных единым классификационным
признаком (средняя весовая категория), выпускаемых серийно в основных
капиталистических странах (США, Англии, Франции, ФРГ) с 1937 года и
разрабатываемых в настоящее время. Диапазон выбранного периода предыстории
обеспечивает двойное превышение относительной глубины прогнозирования [5].
Как видно из графика рис. 1,
высота танка неизменно снижается, и нет факторов, указывающих на возможное
изменение этой тенденции в прогнозируемый период.
Высота танка складывается из высоты корпуса, башни и
значения клиренса. Клиренс танков имеет значения 450—610 мм, а попыткам его
уменьшения препятствуют требования по проходимости. Высота
корпуса зависит, в основном, от высоты двигателя, которая имеет тенденцию к
уменьшению (особенно с учетом возможного применения газотурбинных
Рис. 1. Зависимость высоты танков от времени принятия
их в серийное производство:
I — зона количественного анализа (аппроксимации); II—зона
качественного анализа (выявления тенденции); III — зона монотонной экстраполяции
Осуществление
этого положения достигнуто сбором, анализом и обобщением доступной информации
о существующих, разрабатываемых зарубежных танках и тактико-технических
требованиях к перспективным образцам, а также данных о двигателей) и в
настоящее время составляет 900—1300 мм. Высота башен зависит от типа орудия, его калибра и углов склонения
орудия. Учитывая, что на танках 80-х годов будут, очевидно, устанавливаться высокобаллистические пушки калибра 105—120 мм, а углы
склонения орудий не будут превышать 10°, можно предположить, что высота башен
основных танков будет равна 700—800 мм. Следовательно, высота перспективного
основного танка может лежать в интервале 2000—2300 мм. На этом основании высота
мишени-80 выбрана равной
На рис. 2 показан уровень
противоснарядной стойкости лобовых деталей корпусов танков. Показателем
стойкости к действию бронебойных и кумулятивных снарядов выбрана толщина
стальной брони, расположенной под углом 0° к вертикали и эквивалентной по
стойкости данной броневой детали при ее обстреле снарядами современной серийной
танковой пушки. Величина показателя стойкости к бронебойному подкалиберному снаряду Впэкв для стальных лобовых деталей танков определяется с помощью экспериментальных
кривых противоснарядной стойкости стальной брони, величина показателя
стойкости стальных лобовых деталей к действию кумулятивных снарядов Впэкв рассчитывается [2].
Рис. 2. Зависимость уровня противоснарядной
стойкости лобовых деталей танков к действию бронебойно-подкалиберных (а) и кумулятивных (б) снарядов от времени принятия танков в серийное
производство (пунктир— для танков АМХ-63 и
«Леопард-1»)
Как видно из рис. 2, уровень противоснарядной
стойкости лобовых деталей танков неуклонно возрастает. В послевоенный период
существовали различные взгляды в зарубежном танкостроении на значение броневой
защиты для эффективности танка, вследствие чего танки АМХ-63 и, возможно,
«Леопард-1» имели сниженный уровень защиты по сравнению с американскими и
английскими танками.
Тенденция возрастания стойкости лобовых деталей
корпуса и башни танков, по имеющимся данным о бронировании танков «Леопард-2»
и XM-I [6], [7], сохраняется. Особенно заметно возрастание противокумулятивной стойкости лобовой брони, связанное с разработкой [6, 8] и применением на танках
специальной противокумулятивной брони — многослойной
(комбинированной) и разнесенной из различных материалов. Эквивалентная стойкость
зарубежных танков на 1980 год при обстреле снарядами серийной танковой пушки
оценивается в 350—400 мм стальной брони по бронебойному подкалиберному снаряду и 550—600 мм по кумулятивному.
Уровень противоснарядной стойкости бортовых проекций
разрабатываемых зарубежных танков, по данным различных источников, можно
оценить в 250—300 мм стальной брони. Эта величина и принята для мишени-80.
Как следует из рис. 3, вес броневой защиты в
настоящее время стабилизировался на уровне 20—22 тс и составляет 45—55% веса
танка. Установлено, что вес броневой защиты башни перспективных образцов
танков увеличивается больше, чем вес корпуса и составляет примерно 30—40% от
веса защиты танка. При общем весе мишени 45 тс вес брони корпуса принят равным 13,5
тс, а вес брони башни 8,5 тс.
Забронированный объем
корпусов и башен существующих зарубежных танков колеблется от
Полученные таким образом
основные независимые характеристики мишени с достаточной полнотой отражают
защитные свойства перспективных танков. Вместе с тем их необходимо дополнить
важной качественной характеристикой, по отношению к которой рассчитываемый
показатель эффективности действия снаряда является весьма критичным. Этой
характеристикой является набор типов бронирования. По данным [6, 7, 8], на
перспективных зарубежных танках можно ожидать три типа бронирования: монолитное,
комбинированное и разнесенное (экранированное). Для комбинированной брони
возможно применение слоев из стали, алюминия, керамики [6, 8].
Такие типы бронирования и
выбраны для мишени. Лобовые детали корпуса и башни мишени
представлены комбинированной броней с заданным уровнем противоснарядной и противокумулятивной стойкости, верхняя часть бортов корпуса
представляет собой разнесенную, нижняя — экранированную броню. Остальные детали представлены монолитной броней.
Для конструктивной
прорисовки объемной мишени, помимо основных независимых характеристик,
необходим ряд дополнительных количественных и качественных характеристик. Они
являются производными от основных характеристик, поэтому назначались с учетом
результатов анализа подобных характеристик существующих или разрабатываемых
образцов. Например, форма корпуса и башни мишени были выбраны на основании
анализа существующих форм корпусов и башен и расчетных данных по их
противоснарядной стойкости. Было отобрано три формы корпуса (призматическая,
Т-образная и корытообразная) и три формы башен (эллипсовидная, усеченной
пирамиды, призматическая). Построены математические модели корпусов и башен
при одинаковых габаритах и весе бронирования и сделан расчет их противоснарядной
стойкости по критерию вероятности поражения при одном попадании выбранным
снарядом. Расчеты показали, что наибольшей стойкостью обладают Т-образный
корпус и призматическая башня, которые и были взяты для мишени.
Угол наклона лобовых
деталей мишени выбран из следующих соображений. Существовавшей
до последнего времени тенденции увеличения углов наклона (на танке «Чифтен» он доведен до 75°) противостоят такие факторы, как
компоновочные затруднения, связанные с размещением внутреннего оборудования
танка, необходимость рациональной конструкции многослойной брони и др. Поэтому
для корпуса мишени принят угол наклона лобовой детали, равный 65°, а для башни
— 45°.
Толщина брони тех деталей мишени, которые не
определены при назначении основных независимых характеристик, выбиралась, исходя из требований обеспечить защиту от крупнокалиберного
пулемета и осколков снарядов при выбранных значениях общего веса броневой
защиты и забронированного объема.
Внутреннее оборудование
мишени выбрано из анализа существующих и перспективных компоновочных решений,
перечня агрегатов, их габаритов и объемов путем геометрических построений,
выполненных в масштабе.
Внешний вид и схема
бронирования мишени представлены на рис. 4.
Мишень представляет собой упрощенный танк (нет люков,
поручней, отверстий под приборы, прожекторов, зенитных пулеметов и т. д.),
состоящий из корпуса, вращающейся башни, ходовой надгусеничных полок, экранов и внутреннего оборудования.
Математическая мишень по
наружной поверхности аппроксимирована 111 элементами, из которых 89 приходится
на корпус и наружное оборудование корпуса (ходовая часть, полки, экраны) и 22 элемента
на башню с пушкой. Внутреннее оборудование мишени представлено 63 агрегатами и
тремя членами экипажа. Влияние выхода из строя экипажа, агрегатов и приборов на
сохранение танком боеспособности отображается функциональной схемой,
связывающей эти элементы.
Рис. 4. Внешний вид и схема бронирования мишени-80
Многочисленные результаты
расчетов, проведенные в разных организациях отрасли, показывают, что
разработанная математическая модель мишени перспективного основного зарубежного
танка является достаточно критичной к различным калибрам танковых и
противотанковых пушек и их боеприпасам.
Необходимо отметить, что
подобные расчеты возможны только при наличии системы исходных данных первого и
второго классов. Особенно важно подчеркнуть, что информация о действии каждого
из снарядов на различные типы преград при различных условиях обстрела в
настоящее время может быть получена только прямым натурным экспериментом.
Лишь отдельные характеристики бронебойного действия некоторых снарядов могут
быть получены экспериментально-расчетным методом.
Использование
математической модели мишени «Перспективный основной
танк-80» позволяет дать однозначную сравнительную оценку эффективности действия
снарядов по вероятности поражения в различных условиях ее боевого
использования.
ЛИТЕРАТУРА
|
|
|||||||
|