На пике формы

В биографии почти каждого мужчины обязательно присут­ствует детское увлечение игрушечными армиями, кото­рые с начала 1990-х в основном производятся из пласти­ка. Для обозначения рода занятий тех, кто не оставил эту привычку, даже есть обидное выражение — «клеить танчики». Парадокс в том, что сегодня оно применимо и к самим профес­сиональным военным, а также производителям боевой техники.

В конце прошлого года Минпромторг объявил тендер на раз­работку нового защитного материала для БТРов и автомобилей «Тигр». Предполагается, опытные образцы нового материала вы­пустят в 2014 году, а сделана эта броня будет из полиэтилена. По требованию Минпромторга она должна выдерживать попада­ние бронебойной пули калибра 12,7 мм с расстояния 300 м, врыв 8 кг тротила и удар боевого лазера. За последние 70 лет пластики проделали такой путь в армии, что мысль о боевых пластиковых танках уже не кажется смешной. Современная армия стремитель­но «полимеризируется».

Чулки на парашюты

Когда в 1935 году главный химик исследовательской лаборато­рии американской компании DuPont Уоллес Карозерс впервые син­тезировал монополимер-66, позже названный в DuPont нейлоном, он наверняка думал о чем-то хорошем. Во всяком случае, одной из первых областей применения нового материала стало изготовле­ние женских чулок, общенациональные продажи которых в Аме­рике начались в 1940 году. Но 7 декабря 1941-го японцы напали на Перл-Харбор, и в начале 1942 года DuPont прекратил производство чулок — нейлон требовался для военных нужд. Из него стали изго­тавливать парашюты, он использовался при производстве автомо­бильных и авиационных покрышек, а также в бронежилетах. Пер­вый жилет, получивший название RAF flak jacket, был сделан из стальных пластин толщиной 1 мм, вшитых в многослойный пакет из листов нейлона, и предназначался для защиты экипажей тяже­лых бомбардировщиков от осколков немецких зенитных снарядов.

Любая бронезащита служит двум целям: с одной стороны, за­щитить солдата или единицу боевой техники, с другой — сохра­нить мобильность. Сочетать их получается далеко не всегда. Из­вестная османская книжная миниатюра изображает, как одетый в кафтан турецкий всадник-акынджи стаскивает с коня закован­ного с головы до ног в железную броню рыцаря арканом — недо­статочная подвижность латника, броню которого невозможно пробить ни одним из имеющихся у противника средств, стано­вится для него роковой. Современные средства поражения обла­дают такой мощью, что стальная бронезащита оказывается бес­полезной с обеих точек зрения. Полимерные материалы хороши своей невероятной легкостью, а их активное продвижение как материала для личной защиты началось после того, как были по­лучены пластики, по ряду свойств превосходящие металлы.

В 1964 году все тот же DuPont изобрел пара-арамидное волок­но, получившего позднее название кевлар. Основной особенно­стью нового материала стала его высокая прочность, в пять раз превышающая прочность стали. Кевлар и другие материалы на основе пара-арамидного волокна по-прежнему остаются одни­ми из наиболее распространенных материалов для изготовле­ния средств индивидуальной бронезащиты. Целиком пластико­вая броня применяется редко — как правило, пластик сочетается с металлами. Наличие полимерной составляющей в материалах для средств бронезащиты при этом является обязательным эле­ментом. Так, в 2011 году по указанию Генштаба Вооруженных сил РФ Главное командование сухопутных войск провело оценоч­ные испытания боевой экипировки отечественного и иностранного производства. Российские оборонные предприятия предоставили на испытания более 200 образцов. В производстве каждого из них в той или иной мере использовались различные пластики.

Наука не стоит на месте, и по­вышение пулестойкости брони при уменьшении массы защитных эле­ментов происходит за счет вне­дрения новых материалов. Один из них — сверхвысокомолекулярный по­лиэтилен (СВМПЭ). СВМПЭ образу­ет очень длинные цепи молекул, ко­торые позволяют более эффективно передавать нагрузки и распределять их внутри полимера путем укрепле­ния межмолекулярных взаимодей­ствий. Из этого вещества создаются очень жесткие материалы с высо­кой ударной прочностью. Кроме того, СВМПЭ обладает высокой стойко­стью к агрессивным химическим веществам, за исключением окис­ляющих кислот, характеризуются предельно низким поглощением вла­ги и очень низким коэффициентом трения. В России СВМПЭ планиро­вали производить на двух предпри­ятиях: на Томской площадке СИБУ­Ра и «Казаньоргсинтезе», но дальше проектного рассмотрения дело не пошло. Тонна СВМПЭ стоит от 150 тыс. рублей (для сравнения, тон­на полипропилена стоит в несколь­ко раз меньше), но и себестоимость его сравнительно высока, поэтому, не получив гарантий спроса со стороны российской армии, инвестидея за­стопорилась в развитии.

Сейчас композитные бронепанели на основе СВМПЭ — наиболее передовой вид защиты от пуль для легких бронежилетов с точки зрения веса. В 2011 году в одном из москов­ских военных НИИ в тестовом режи­ме наладили производство броне­жилетов из высокомолекулярного полиэтилена. При испытаниях такой полиэтилен выдержал выстрел из автомата Калашникова с расстояния пять метров, что превышает возможности металлической бронезащиты. «Полимерный БТР» тоже будет ос­нащен СВМПЭ. Пластины из сверх­высокомолекулярного полиэтиле­на войдут в состав композиционной защиты, пока известной по шиф­ру «Броня — БЭ». Новый материал сможет защитить боевую технику не только от пуль, но и от агрессивного воздействия окружающей среды.

Не просто принтер

В окрестностях техасского горо­да Остин 5 мая прошлого года про­звучал выстрел. Нет, он не стал ро­ковым, но определенной вехой в оружейном деле этот выстрел мож­но назвать с полной уверенностью. Дело в том,что выстрелил пласти­ковый пистолет, все детали которого напечатаны на 3D-принтере. Един­ственная металлическая деталь в пи столете — боек, сделанный из гвоздя. При этом боеприпасом для пистоле­та служит вполне настоящий патрон 9х17 мм, более известный в США под обозначением .380 ACP.

Творец пластмассового пистоле­та — 25-летний Коди Уилсон, бывший студент, анархист-индивидуалист, основатель и владелец компании Defense Distributed. Компания зани­мается разработкой пластиковых де­талей огнестрельного оружия, кото­рые можно распечатать все на том же 3D-принтере. Файлы с образами для печати Коди Уилсон, в соответствии со своей идеологией, распространя­ет свободно. Имеются файлы для пе­чати таких деталей, как нижняя часть ствольной коробки винтовки семей­ства М-16, магазины для нее же и ав­томатов Калашникова.

Пистолет Уилсона (он назвал его Liberator] с ресурсом ствола 11 вы­стрелов, конечно, трудно назвать полноценным оружием. Однако со­здание такой конструкции — преце­дент. Ведь в старые добрые време­на, когда основные детали винтовок и пистолетов делали из стали, для лож и щечек использовалась дре­весина твердых пород, а для фурни­туры — латунь, красиво блестевшая в надраенном виде, вряд ли кто-то мог себе представить, что на рубеже ХХ и XXI веков пластик в продукции оружейных компаний в значительной мере заменит сталь.

Пластики применяются при про­изводстве разнообразного оружия. Например, широко распростране­ны и используются в боевых задани­ях пластиковые ножи, не уступающие по прочности и режущим способно­стям привычных стальных лезвий. Их главное преимущество — легкость, удобство при диверсионной деятель­ности (такие ножи не определяются средствами обнаружения) и просто­та производства. Попытки создать полностью пластиковое оружие для диверсионных целей предпринима­лись и ранее. Но такое оружие вы­держивало максимум один выстрел и приходило в негодность. Гораздо более успешными оказались попыт­ки использовать пластик в деталях оружия.

В изготовлении огнестрельно­го оружия применение пластмасс также диктовалось необходимостью улучшать эксплуатационные каче­ства. Пластик применялся прежде всего в фурнитуре — приклад, ложе или цевье, ранее изготавливаемые из дерева, заменялись пластико­выми. Дерево слишком зависимо от температурных режимов, быстро из­нашивается, впитывает влагу, требу­ет постоянного ухода. Синтетические материалы на основе углеводородов этих отрицательных качеств лишены.

Первой ласточкой, проложившей пластику дорогу в оружейную промышленность, стал известный немец­кий пистолет-пулемет времен Второй мировой — МР 38, ошибочно именуе­мый у нас «шмайсером». Конструкто­ры фирмы ERMA при его создании для максимального облегчения и удешевления оружия, а также уменьшения его габаритов отказались от обычного для пистолетов-пулеметов тех лет де­ревянного приклада.

МП 38 имел складной плечевой упор, а важным элементом конструк­ции приклада являлось цевье из бакелита. Из того же бакелита из­готавливались другие элементы не­мецкого стрелкового оружия времен войны,например, приклады пулеме­тов MG-34 и MG-42, однако в данном случае они были лишь вариантом ис­полнения.

Многи элементы снаряже­ния солдат (кружки, фляжки, чехлы для бинолей) в вермахте тоже дела­лись из бакелита. В в британской ар­мии использовались полиэтилено­вые корпуса для военной аппаратуры и изоляция для кабелей.

Российская оружейная промыш­ленность также активно присматривается к пластику. Еще с конца 70-х годов прошлого века отечественные оружейные гиганты «Ижмаш», Туль­ский и Ковровский оружейные заводы использовали пластмассы в фурни­туре. Например, очередная модель знаменитого «Калашникова» — АК- 74 — выпускалась в варианте с пла­стиковым прикладом и пластиковым ложе ствола. Уже около 40 лет на АК используется пластиковый магазин с патронами.

Современные российские писто­леты-пулеметы ПП-2000, А-91, АЕК- 971 используют различные пласти­ки по максимуму, причем варьируя материал даже в одном изделии в зависимости от требуемых эксплуа­тационных качеств. Фурнитура со­временного оружия изготавливается только из пластика, дерево больше не применяется. Но все же основ­ной рабочий узел — ствол,затвор и пружины — остается металлическим. Все известные производственные пластики пока не могут обеспечить такую высокую ударопрочность и из­носостойкость, которую требует авто­матическое огнестрельное оружие. Следующим шагом на пути про­никновения полимеров в оружейную сферу должно стать создание полно­стью сгораемых полимерных гильз для патронов. Такие опыты уже ведут­ся. Пластиковая гильза легка, поэто­му вопрос веса боеприпаса становит­ся менее болезненным: и фронтовые перевозки, и индивидуальный боекомплект стрелка значительно облег­чаются. Кроме того, сгораемая гильза во-первых, не оставляет следов боя, во-вторых, серьезно упрощает меха­низм действия огнестрельного ору­жия. Так что, возможно, в недалеком будущем ни один выстрел не будет об­ходиться без пластика

К настоящему моменту пластик не только окончательно вытеснил дере­во из сферы изготовления боевого стрелкового оружия, но и значительно поколебал позиции стали. В авиации и космонавтике правят бал компози­ты, доля которых в конструкции летальных аппаратов неуклонно повыша­ется. Полимерные материалы постепенно проникнут не только в конструк­цию силового набора самолетов, но и в горячую часть турбореактивных авиадвигателей.

Если на первом этапе замена стальных и деревянных деталей стрелко­вого оружия пластиковыми была продиктована соображениями экономии в условиях ограниченного доступа к природным ресурсам, то сегодня полимеры внедряются в конструкцию оружия и боевой техники по той причи­не, что по своим тактико-техническим свойствам они превосходят тради­ционные некогда материалы. Полимеры позволяют не снижая надежности конструкции сделать ее легче и дешевле. В результате изделие становит­ся более эффективным как в техническом, так и в экономическом плане.

Легкие перья

В январе 2007 года российская самолетостроительная корпорация «МиГ» пригласила журналистов на презентацию нового палубного ис­требителя семейства МиГ-29К/КУБ, который готовился к поставкам в Индию вместе с авианосцем «Ви- крамадитья». Самолеты были пред­ставлены в неокрашенном виде, что породило ряд ехидных  предположе­ний языкатых журналистов. Дирек­тор инженерного центра «ОКБ им. А.И. Микояна» Владимир Барковский объяснил, что сделано это было со­вершенно сознательно — чтобы про­демонстрировать уровень использо­вания композиционных материалов в конструкции планера самолета. Доля композитов в нем достигает 15% — все серые панели фюзеляжа и опере­ния представленного МиГ-29К/КУБ сделаны именно из этого материала.

 Полимерные композиты широко используются как в военном, так и в гражданском авиастроении. Их при­менение обусловлено прочностью и износостойкостью изготовленных из них деталей. При этом композиты легче, чем традиционный для авиа­ции алюминий, что весьма важно с точки зрения экономики пассажир­ских перевозок. Военные помимо прочего видят в композитах одно из средств снижения радиолокационной заметности летательных аппаратов.

Например, у российского истре­бителя пятого поколения Т-50 масса композитных материалов составляет 25% веса пустого самолета, а по площади поверхности — 70%. Примене­ние различных пластмасс в авиации практикуется давно. При появлении нового материала авиаконструктора­ми обязательно изучается его «при­менимость» в их крылатых детищах. Этим путем прошли и «древние» ка­прон и нейлон, революционный кев­лар использовался при строитель­стве беспилотников и для увеличения жесткости крыла да самолетах раз­личных модификаций. Теперь можно говорить о появлении специализиро­ванных «авиакомпозитов» на основе пластмасс и синтетических волокон.

Полимеры против бактерий

«У шведской армии есть только три доктора: чеснок, водка и смерть», — якобы любил говаривать шведский король Карл XII во время своего по­хода на Москву, бесславно закончив­шегося возле Полтавы. Во времена Карла на войне от болезней умирало больше солдат, чем на полях сраже­ний, например, большая часть по­терь знаменитого Персидского похо­да Петра I — небоевые. Современная военная медицина шагнула далеко вперед, и люди больше не гибнут ты­сячами от эпидемий. Но это не зна­чит, что они не заражаются совсем. Оказывается, чтобы снизить риск за­ражения некоторыми заболевания­ми, можно использовать полимерные материалы. Недавно команда амери­канских ученых из разных организа­ций по заказу американской армии запатентовала материал, содер­жащий антимикробные полимеры.

В заявке на патент исследователи описывают производство и использование тканей с вшитыми полиме­рами. Более ранние работы показали, как материалы,например, на основе полифениленэтинилена(PPE) снижают активность грамположительных и грамотрицательных бакте­рий и бактериальных спор.

Команда ученых считает, что они смогут создать покрытия и ма­териалы, которые можно будет ис­пользовать в постельных принад­лежностях, одежде для больниц, а также в системах фильтрации воз­духа. Но первичная задача нового материала — антимикробная защита солдат.

В истории человечества был пе­риод, который историки назвали «Революцией в военном деле». Он продлился примерно с середины XVI до середины XVII века и был связан с распространением огнестрельного оружия, которое уничтожило старые формы ведения боя, старую военную экономику и привело к почти пол­ному исчезновению металлических доспехов за их бесполезностью. Во­енная революция конца XX — начала XXI века ставит во главе угла ком­пактность и удобство как средств по­ражения, так и средств защиты. Это значит, что вовлечение полимеров в военную индустрию будет только рас­ширяться.