Бронестекло (или прозрачная броня, пуленепробиваемое стекло) — броня, получаемая соединением слоёв силикатного стекла (закалённого, отпущенного, упрочнённого химическим травлением) со слоями полиуретанов, метилметакрилатов и поликарбонатов. Назначением прозрачной брони является защита людей, вооружения и военной техники от воздействия поражающих средств — пуль и осколков боеприпасов. В России для бронестёкол действует межгосударственный стандарт .
Требование оптической прозрачности и стремление обеспечить повышенное сопротивление внедрению высокоскоростного ударника обусловливают использование при изготовлении прозрачной брони упрочнённого силикатного стекла или иных высокотвёрдых прозрачных материалов (например, оксинитрида алюминия, оксида алюминия (сапфир)Jones, Christopher Transparent Ceramic Composite Armor – US Patent 7584689 , алюмомагнезиальной шпинели), обладающих повышенной прочностью на сжатиеE. Strassburger. Ballistic testing of transparent armour ceramics. Journal of the European Ceramic Society. Volume 29, Issue 2, January 2009, Pages 267‒273.
При этом уменьшение склонности к хрупкому разрушению таких материалов достигается, отчасти, конструктивным путём — составлением стеклоблока из ряда слоёв материала, соединяемых в монолит прозрачной полимерной клеящей плёнкой.
История создания Применение бронестекла началось в конце 1930-х годов и было вызвано развитием военной авиации. Вслед за появлением прозрачного фонаря кабины пилота из безосколочного органического стекла появляется необходимость защиты лётчика от пулемётного огня самолётов противника. Ввиду жёстких массовых и габаритных ограничений, присущих авиации, защита лётчика могла быть обеспечена лишь от самого малого (и наиболее массового) калибра пулемётно-пушечного вооружения того периода 7,62—7,92 мм. Это в полной мере относится как к прозрачной, так и к непрозрачной (металлической) броне, последняя по массе, выделенной на защиту самолёта, заметно превосходила прозрачную броню. В период Второй мировой войны прозрачная броня устанавливалась практически на всех типах боевых самолётов воюющих государств — истребителях, истребителях-бомбардировщиках, штурмовиках и бомбардировщиках.
На советском штурмовике Ил-2 устанавливалась «таблетированная» прозрачная броня марки К-4. Представляла собой слоистую композицию с внешним слоем из закалённого стекла (сталинита) толщиной 34 мм, набранного из плиток 100×150 мм, и внутренним слоем или «подушкой» из органического стекла 30 ммШавров В. Б. История конструкций самолётов в СССР. — М.: Машиностроение, 1978, ч. 2, с. 417—429. Выпускалась в виде плоских плит, слои соединялись тонкой плёнкой поливинилбутираля. При толщине 64 мм и массе 120 кг/м² броня К-4 не пробивалась 7,62 мм бронебойной пулей при стрельбе практически в упор (Д=30 м). В том или ином виде «таблетированная» броня применялась на всех типах советских самолётов — истребителях Яковлева Як-7 и Як-9, Лавочкина Ла-5 и Ла-7 и др. Полигонные испытания советской прозрачной брони обстрелом проводились бронебойной пулей Б-30 по нормали к поверхности брони, дистанция стрельбы составляла 30 мОпытным путём было установлено, что оптимальная стойкость для калибра 7,62 мм обеспечивается при соотношениях масс силикатного и органического стекла приблизительно 50:50.. К 1943 году создана улучшенная броня марки К-5 со сплошными слоями силикатного стекла, установлена на штурмовике Ил-10.
В СССР работы по созданию прозрачной брони на основе органического стекла проводились Всесоюзным институтом авиационных материалов ВИАМ. Один из создателей брони инженер М. В. Думнов. Руководители этой работы Б. В. Ерофеев и М. М. Гудимов были удостоены Сталинской премииРазвитие авиационной науки и техники в СССР (Историко-технические очерки). — М.: Наука, 1980, с. 328.
На немецких самолётах широко применялась «триплексированное» бронестекло — пакет из закалённых стеклопластин, склеенных в монолит прозрачным клеем. На самолётах Fw-190 серий А4—А8 устанавливалось четырёхслойное (6+17+18+6 мм) лобовое бронестекло толщиной 50 мм под углом 25 градусов к продольной оси машины. Масса стеклоблока 14,6 кг или 120 кг/м² Grinsell R. Focke-Wulf Fw-190. London/Sydney: Jane’s Publ. Co. 1980. Испытания брони на стойкость проводилось на образцах размером 400×330 мм одиночным обстрелом бронебойной пулей SmK 7,9 мм из пулемёта MG 17 с дистанции 50 м. В годы войны Институт баллистики Технической академии ВВС Германии Technische Akademie der Luftwaffe под руководством Г. Шардина изучал процессы последовательного разрушения слоёв стекла при пробитии прозрачной брони пулями с помощью высокочастотной искровой камерыDer Bruchvorgang beim Beschuss von Panzerglas. Bericht der TAL 14/43 Bearbeiter: Struth und Heitzmann.
В целом, противопульная прозрачная броня, при равной со стальной бронёй стойкости, имела приблизительно одинаковую с ней массу квадратного метра защиты, но в четыре раза большую толщину, последнее является, своего рода, платой за прозрачность. Аналогично стальной (металлической) броне, с увеличением угла обстрела прозрачной брони от нормали, её стойкость увеличивается (дистанция непробития брони уменьшается). Иными словами, стойкость брони положительно реагирует на изменение косинуса угла соударения. Серийная прозрачная броня периода Второй мировой войны в толщинах 50—60 мм обеспечивала защиту от 7,62—7,92-мм бронебойных пуль с нулевой дальности. При этом стеклоблок толщиной 60 мм выдерживал бронебойную пулю по нормали, а блок толщиной 50 мм — под углом, с учётом конструктивного угла установки прозрачной брони.
Использованная на истребителях «Спитфайр Mk.VB» и Р-39 «Аэрокобра» 38-мм лобовая броня фонаря кабины обеспечивала только частичную защиту от бронебойных пуль винтовочного калибра. Прозрачная броня толщиной 76 мм защищала от 12,7-мм бронебойных пульHoras Alter. Aircraft Armor. — Army Ordnance, 1941, XXI, N 125, 497—498. Лобовое бронестекло толщиной 75 мм, установленное на германском самолёте-штурмовике Hs-129, рассчитано на защиту лётчика с передней полусферы от 12,7-мм бронебойных пуль зенитного пулемёта «ДШК» с дальностей 200—300 м. Среди конструкторов бронезащиты известен парадокс, согласно которому броня поражается совсем не теми средствами (заданными ТТТ), на защиту от которых рассчитана. В действительности имеются свидетельства очевидцев времён войны о защите (спасении) лётчика при прямых попаданиях 20-мм разрывного снаряда в лобовое бронестекло кабины Ил-2.
Поскольку заданная тактико-техническими требованиями (ТТТ) боевая живучесть Ил-2 была реализована применительно к действию бронебойных пуль нормального калибра (7,62—7,92 мм), нет ничего странного в итоговой оценке результатов боевого применения Ил-2: «Лобовые бронестекла кабины летчика не выдерживали поражений и разрушались от попадания пуль крупного калибра, малокалиберных снарядов и зенитных осколков, давая при этом многочисленные осколки стекла, приводящие к ранениям летчика»О.В. Растренин «Летающие танки» Ильюшина. Наследники Ил-2. Наследники Ил-2. — «Яуза», 2018 — (Война и мы. Авиаколлекция). ISBN 978-5-04-089216-7, с. 12, 31.. Сразу после войны эти недостатки были учтены. Тактико-техническими требованиями 1945 года (ТТТ-45) ставилось требование обеспечения броневой защиты экипажа штурмовиков от боеприпасов пушки HS-404 калибра 20 мм с дистанции стрельбы 50 м.
На заключительном этапе войны происходит резкое увеличение толщин прозрачной брони, установленной на немецких реактивных истребителях Ме 163, Ме 262, He 162, Не 280 и др. Указанное было связано с тактикой их боевого применения по бомбардировщикам союзников (США и Великобритании), оборонительное вооружение которых было широко представлено крупнокалиберными 12,7-мм пулемётами «Кольт-Браунинг». В этом случае действие 12,7-мм пуль по броне самолёта-перехватчика происходило, в том числе, на встречных курсах, то есть при сложении векторов скоростей, при собственной скорости реактивного самолёта V=200 м/c. С учётом этого обстоятельства, на новых реактивных истребителях устанавливалось усиленное бронирование лётчика и некоторых уязвимых агрегатов только со стороны передней полусферы с обеспечением полной защиты от указанного калибра. Прозрачная броня фонаря кабины рассчитывалась на действие 12,7-мм бронебойных пуль и имела толщину 90—100 мм, толщины поперечной стальной брони, перекрывающей сечение фюзеляжа, также достигали рекордных для авиации значений 15 и 20 ммJane’s All the Worlds Aircraft 1945—1946, pp. 123Лей В. Ракеты и полёты в космос. — М.: Военное издательство Министерства обороны, 1961, с. 409Jeffrey L. Ethell. The German Jets in Combat. Jane’s Publishing Co., London. 1980, pp. 56‒57.
Послевоенное развитие прозрачной брони
В СССР вплоть до окончания войны требования по защите лётчика (экипажа) прозрачной бронёй ограничивались исключительно калибром 7,62—7,92 мм. После окончания войны, в конце 1940-х годов возникла необходимость защиты кабины и от огня 12,7-мм пулемётов A/N M2 «Кольт-Браунинг», являвшихся стандартным вооружением реактивных самолётов-истребителей ВВС США, в том числе по опыту войны в Корее. Специалистами ВИАМ было установлено положительное влияние металлической обоймы на стойкость прозрачной брони. И на реактивных самолётах истребителях и истребителях-бомбардировщиках выпуска 1950-х и 1960-х и 1970-х годов прозрачная броня кабины имела стандартное металлическое обрамление.
В начале 1950-х годов в СССР, не без влияния немецкой практики защиты реактивных истребителей, была создана авиационная прозрачная броня для защиты от бронебойно-трассирующего (AP-T) снаряда М75 20-мм авиапушки Испано-Сюиза HS-404, масса снаряда 165 г, см. рисунок. Пушка HS-404 обладала наибольшей среди авиапушек этого калибра дульной энергией. Такая броня толщиной 124 мм была создана ВИАМом при участии М.В. Думнова, руководитель работ Б.В. Перов, и установлена, в частности, на штурмовике Ил-40 (см. Ссылки), истребителе-бомбардировщике Су-7 и некоторых других летательных аппаратах. Однако столь тяжёлая пассивная защита, её масса составляла порядка 280 кг/м2 масса стеклоблока 43 кг, с связи с бурным развитием в этот период сверхзвуковой авиации и ракетного вооружения самолётов, вскоре стала анахронизмом, и при переходе к следующему поколению самолётов 1970-х годов от неё отказались. В этот же период, в связи со сменой военной доктрины СССР, отказались и от самих самолётов-штурмовиков. В США в 1950-е годы был принят на вооружение ВМС лёгкий палубный штурмовик А-4 «Скайхок», прослуживший в строевых частях более 25 лет и широко применявшийся практически во всех локальных конфликтах 1960-х, 1970-х и 80-х годов.
Современное применение бронестекла
По современным представлениям прозрачная броня, наряду с непрозрачной бронёй кабины пилота, является одним из элементов обеспечения боевой живучести летательных аппаратов (ЛА).
На самолётах-истребителях США третьего и четвёртого поколений (1970—1980 годов) прозрачная броня кабины практически отсутствует. В случаях установки прозрачной брони, например, на многоцелевом истребителе F-4E Phantom или палубном истребителе F-14 Tomcat, её толщины минимальны, и составляют 32 мм, а сама броня имеет скорее символическое значение. На палубном истребителе-бомбардировщике F/A-18 прозрачная броня отсутствует. Сказанное связано с рядом обстоятельств. В том числе, с принципиальным изменением средств поражения этого класса ЛА, вызванного заменой стрелково-пушечного вооружения истребителей на управляемое ракетное оружие с боевыми частями осколочного типа, укомплектованными неконтактными взрывателями. В этих условиях расположение точек подрыва боевой части ракеты относительно ЛА и кабины пилота (то есть направлений подхода поражающих элементов к броне) приобретает равновероятный характер, и, как следствие, исчезает само представление о предпочтительных направлениях действия поражающего средства.