NiT_11_2020

8

ИСТРЕБИТЕЛЬ J-10.

КИТАЙСКИЙ ВСЕПОГОДНЫЙ МНОГОЦЕЛЕВОЙ

50

3D-ПЕЧАТЬ ДАМАССКОЙ СТАЛИ. ИЗМЕНИТЬ МИКРОСТРУКТУРУ ОТДЕЛЬНЫХ СЛОЕВ МЕТАЛЛА

60

ЧЕЛОВЕК КАК ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ.

САМ СЕБЕ БАТАРЕЙКА

34

ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ.

БОМБЫ-МОНСТРЫ

ТИРАЖ: 10 000 экз. ЦЕНА свободная. ДАТА выхода в свет — 20.11.2020 г. ТЕЛЕФОНЫ: +7 960 620-02-14, +7 472-290-17-91

Художник А. Шепс

Линейный корабль «Имперор оф Индия» (HMS Emperor of India), 1914 г.

Линейный корабль «Орион» (HMS Orion), 1912 г.

ВЕЛИКОБРИТАНИЯ Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций (Св-во ПИ № ФС77-57293 от 27.03.2014) УЧРЕДИТЕЛЬ — Кохан Б. В., ИЗДАТЕЛЬ — Сальников Ю. В.

АДРЕС РЕДАКЦИИ, ИЗДАТЕЛЯ: 308510, Белгородская обл., Белгородский р-н, пгт Разумное, ул. 78-й Гвардейской дивизии, 16/60. ОТПЕЧАТАНО В УКРАИНЕ: ООО «ПАЛП МИЛЛ ПРИНТ», 02094, г. Киев, ул. Мурманская, 7. Тел. (044) 461-84-64

8

СОДЕРЖАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА

Леонид Кауфман Подземные физические лаборатории. Часть 3

4

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

Андрей Тищенков Истребитель J-10. Китайский всепогодный многоцелевой

40

8

КОРАБЕЛЬНЫЙ КАТАЛОГ Юрий Каторин Британские сверхдредноуты

16

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

Сергей Мороз «Пешка», прошедшая ад. Часть 6

24

ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ Юрий Каторин Бомбы-монстры. Часть 1

34

БРОНЕТЕХНИКА И БОЕВЫЕ МАШИНЫ Вадим Лебедев Доспехи для танка, или Эволюция брони

40

52

МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ

Николай Макаренко Чистая энергия из графена — фантастика или реальность?

46

3D-печать дамасской стали. Изменить микроструктуру отдельных слоев металла

50

БРОНЕТЕХНИКА И БОЕВЫЕ МАШИНЫ Пантелеймон Омелянюк Легкий танк по-пекински

52

ИСТОРИЯ и АРХЕОЛОГИЯ

Андрей Парамей Авантюристы, ставшие монархами. Часть 2

56

56

НАУКА И ЖИЗНЬ

Николай Макаренко Человек как источник энергии. Сам себе батарейка

60

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ Главный редактор: САЛЬНИКОВА Ирина Николаевна Зам. главного редактора: КЛАДОВ Игорь Иванович ЗУБАРЕВ Александр Николаевич. Председатель Всеукраинской

КЮППЕР Вера Владимировна МОРОЗ Сергей Георгиевич ШУМИЛИН Сергей Эдуардович

общественной организации «Украинский совет изобретателей и новаторов», руководитель лаборатории коммерциализации и трансфера технологий НИИИС

Верстка и дизайн: Хвостиченко Татьяна

ЧЕРНОГОР Леонид Феоктистович. Заслуженный деятель науки и

Художник: Шепс Арон

техники Украины, заслуженный профессор ХНУ имени В. Н. Каразина, доктор физ.-мат. наук, профессор, академик АН прикладной радиоэлектроники Беларуси, России, Украины, академик АН высшего образования Украины, лауреат премий СМ СССР, лауреат Государственной премии УССР

МИТЮКОВ Николай Витальевич. Доктор технических наук, чл.-корр.

Академии военных наук (Россия), чл.-корр. Королевской морской академии (Испания), заслуженный деятель науки Удмуртии

ШПАКОВСКИЙ Вячеслав Олегович. Кандидат исторических

наук, доцент Пензенского госуниверситета, член Британской ассоциации моделистов МАFVA, чл.-корр. Бельгийского королевского общества «Ла Фигурин»

Коммерческий отдел: Кладов Игорь, Искаримова Лариса

E-mail: market@naukatehnika.com E-mail для авторов:director@naukatehnika.com Материалы от авторов принимаются только в электронном виде. Рукописи не возвращаются и не рецензируются. Приглашаем к сотрудничеству авторов статей, распространителей, рекламодателей. В случае обнаружения типографского брака или некомплектности журнала, просьба обращаться в редакцию. Журнал можно приобрести или оформить редакционную подписку, обратившись в редакцию. Также, обратившись в редакцию, можно приобрести предыдущие номера журнала.

Мнение редакции может не совпадать с мнением автора. Ответственность за содержание материалов и авторские права несет автор статьи.

16

ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА

ПОДЗЕМНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ Часть 3 ЛАБОРАТОРИИ

(Окончание. Начало см. в №№ 9, 10 2020 г. «Науки и Техники»)

ПРО ИССЛЕДОВАНИЯ «ТЕМНОЙ МАТЕРИИ» В ОТРАБОТАННЫХ ШАХТАХ

Д

изайн детекторов, требующих строительства полостей большого объема, предусматривает усиление внутренних конструкций и включает сложные в строительстве сопряжения с туннелями доступа и решения по выбору крепи и оптимальной последовательности экскавации. За последние десятилетия достигнут прогресс в физике нейтрино, в частности в открытии осцилляции нейтрино. Известно, что нейтрино — наименее изученная, но наиболее необычная частица и, возможно, самая важная в астрофизике и космологии. За более чем шесть десятилетий ученые стараются найти разные пути, чтобы изучать ее. Нейтрино — элементарная частица, обладающая очень малой массой и не имеющая заряда, которая, однако, обуславливает многие важные процессы, происходящие в звездах. Она очень слабо взаимодействует с веществом, чем объясняется ее высокая проникающая способность. В этом же заключается трудность исследований нейтрино в прямых опытах. Экспериментальная

Представление художника о детекторе LENA (слева), схема детектора (справа):

Еlectronicroom — компьюторный центр, Topmuonveto — защита от постороннего излучения, Watervolume — объем воды, Detectortank — емкость детектора,

Photomultipliers — фотоумножители, Buffervolume — буферная емкость, Nylonbarrier — нейлоновый барьер, Scintillatorvolume — объем сцинтиллятора, Cavernwalls — стены полости

Автор — Леонид Кауфман 4

naukatehnika.com

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА

Рудное тело и горные выработки шахты Пихасалми

Горные выработки шахты Пихасалми

ческих решений и подробностей задач предстоящих физических исследований, ограничимся концептуальным дизайном этих подземных сооружений. Шахта Пихасалми (Pyhasalmi), Пихаярви, Финляндия — одна из старейших действующих рудных шахт страны, которая добывает цинк, медь и пириты — серные и железные колчеданы. До 1967 г. шахта добывала руду откры-

Варианты примыкания туннелей детекторов GLACIER и LENA к существующим выработкам шахты Пихасалми, Финляндия (слева — на горизонтах 900 м и 1 400 м, справа — на горизонтах 1 424 м и 1 500 м)

физика решает эту проблему, сталкивая элементарные частицы и прослеживая траектории их осколков в среде, в которой происходят столкновения. Такой средой могут служить так называемая ультрачистая вода в детекторе Черенкова или (в детекторах нового поколения ) специальная смесь из трех компонентов в сцинтилляторе LENA (Low Energy Neutrino Astronomy), а также жидкий (охлажденный до минус 184 °С) аргон в детекторе GLACIER (Giant Liquid Argon ChargeImaging Expe Riment). В Европе намечен к строительству комплекс научных лабораторий на шахте Пихасалми, Финляндия. Не описывая деталей их геологических условий строительства, горно-технологи— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Вариант совместного размещения детекторов GLACIER, Черенкова и LENA naukatehnika.com

5

ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА

тым способом. После 60 лет работы шахта имеет глубину 1 440 м, что делает ее самой глубокой в Европе. Горные работы на участке месторождения между горизонтами 1 050 и 1 430 м начались в 2001 г. В зданиях шахты располагаются наземные лаборатории научного центра, в горных выработках нескольких горизонтов (на глубине 75, 660, 990 и 1 430 м) размещены подземные лаборатории различного назначения, которые обеспечены электричеством и связью. Они также снабжаются воздухом и водой.

ЕВРОПА. ЛАБОРАТОРИЯ В ШАХТЕ БАЛБИ Месторождения шахты Балби образовались четверть миллиарда лет назад в Пермском периоде. Море Цехштейна, которое покрывало большую часть современной Европы, привело к образованию соляных толщ километровой протяженности. Эта толща пронизана огромной сетью туннелей и полостей длиной 1 000 км. Исследования, проведенные в последние годы на марсианской поверхности, показали, что, по-видимому, она состоит из мощных сульфатных слоев (солей серной кислоты) из таких минералов, как гипс и ярозит, отложившихся в кислотных условиях. Сегодня есть веские условия полагать, что, по крайней мере в локальных масштабах, месторождения Балби аналогичны недрам Марса.

Транспортировка поташа изгибающимся ленточным конвейером

Существует много технологического сходства между технологиями освоения космических объектов и добычей полезных ископаемых на Земле. Оба требуют небольших инструментов, которые разворачиваются в ограниченном пространстве с низкими пределами обнаружения газов в атмосферах планет и смогут противостоять экстремальным условиям. Шахтеры получат возможность использовать эту технологию для улучшения мониторинга опасных газов (например, метана). Условия Балби могут быть использованы для тестирования технологий роботизированных и человеческих исследований других планетарных тел. Исследования этой тематики сосредоточены в западном крыле подземной лаборатории. Следует заметить, что восточное крыло испытывает деформации породного массива из-за геологического нарушения.

6

naukatehnika.com

Совмещенная схема горных работ шахты Балби и расположения лаборатории

Подземная лаборатория Балби по исследованию «темной материи» (Boulby Underground Laboratoryfor Dark Matterresearch), Лофтус, Великобритания, размещается в шахте, единственной в стране и самой глубокой в Европе, добывающей поташ (углекислый калий), который применяется в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Шахта расположена на северо-восточном побережье Англии и на окраине болот Северного Йоркшира. Поташ является жизненно важным регулятором роста растений, и поэтому необходимо искусственное пополнение им культивируемых почв. Шахта Балби также добывает каменную соль, используемую для предотвращения обмерзания дорог зимой. Месторождение поташа и соли простирается на расстояние 15 км с севера на юг. Оно было образовано примерно 230 млн лет назад испарением древнего моря и сосредоточено на глубине 1 200–1 500 м в пласте мощностью 0–20 м, достигая средней мощности 7 м. Шахта Балби открыта в 1973 г. и добывает 2,8–3 млн т руды поташа в год, из которой после обогащения вырабатывается около 1 млн т поташа. Дополнительно добывается около 750 тыс. т каменной соли. Работы обычно проводятся на участках пласта поташа, где его мощность составляет более 4 м. Горные работы на шахте ведутся полную неделю 24 часа в сутки. При этом добыча поташа ведется с понедельника по пятницу, а соли — в субботу и воскресенье. Соль извлекается из слоя, залегающего непосредственно под поташем. Горные работы в настоящее время ведутся на глубине 1 500 м и продвинулись более чем на 7 км под дном Северного моря. Пласт отрабатывается по камерной системе разра— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА

ботки с оставлением целиков для поддержания кровли. Относительная влажность воздуха в шахте составляет 37 %, температура пород — 35 °С, после охлаждения температура воздуха достигает 28 °С. На шахте Балби пласт поташа вскрыт двумя вертикальными стволами (скиповым и клетевым) диаметром около 5,5 м глубиной 1 150 м, пройденными в 1968–1974 гг. На одном из участков стволы пересекли водоносные песчаники, в которых содержалась соленая вода под большим давлением, что потребовало применения их замораживания и цементации. Стволы крепились монолитным железобетоном и усилены металлическими стержнями. Зазор между крепью и породой заполнялся полиуретановой пеной. Несмотря на усиление крепи в описанной зоне, всего через два года в крепи появилась трещина, а за десятилетия крепь была так повреждена, что понадобилась ее замена. Работы по ремонту выполнялись в 1983– 1986 гг. По периметру ствола укладывалось кольцо из 36 (в клетевом стволе) или 32 (в скиповом стволе) бетонных блоков толщиной 1 067 мм и высотой 610 мм, весом 1 т, подвешенных на продольных стержнях за кольцевые стальные платформы, введенные в бетонную крепь ствола. Жесткость системы крепи из бетонных блоков обеспечивалась эпоксидной смолой в вертикальных швах и цементным раствором в горизонтальных швах. Цемент закачивался также в кольцевой зазор между бетонными блоками и породой. Дальнейшая эксплуатация стволов показала недостаточность принятых решений по ремонту крепи. В начале 1996 г. замененная крепь на участке пересечения обоими стволами водоносных песчаников была снова так деформирована, что потребовалась еще одна ее замена. Новая крепь в клетевом стволе еще раз была установлена в 1998–1999 гг., в скиповом — в 2000–2001 гг. При втором ремонте укладывалось двойное кольцо из 40 высокопрочных блоков, изготовленных из микрокварцевого бетона толщиной 550 мм, высотой 600 мм, весом примерно 0,51 т. Эти блоки подвешивались на продольных металлических стержнях к стальным кольцевым платформам, введенным в закрепное пространство ствола. В швах между блоками уложена специальная фанера для обеспечения податливости крепи. В зазор между крепью и породами закачивался цементный раствор из портландцемента и золы. В шахте Балби на глубине 1 100 м в 1988 г. была оборудована физическая лаборатория для исследования «темной» материи, которая составляет весьма значительную часть общей материи Вселенной, однако ее природа и свойства еще не выяснены физиками. Расположение оборудования под землей позволило уменьшить фоновый поток космических лучей в 106 раз. Первоначальная площадь установки исследовательского оборудования составляла 300 м2, сейчас она выросла до 2 500 м2, на ней располо— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

жены, кроме основного оборудования, подсобные помещения, компьютерная техника, склады. Здесь были разработаны и испытаны ведущие мировые технологии обнаружения темной материи, включая детекторы NAIAD и ZEPLIN. Балбипродолжает программы применения направленного детектора темной материи, другие исследования мирового класса, в частности изучение геологии, геофизики, климата, окружающей среды, развития технологии исследования планет, жизни в экстремальных условиях на Земле и за ее пределами. Сегодня подземная лаборатория Балби включает помещения с общим объемом 4 000 м3 для проектов с ультранизким фоном. Кроме того, Балби управляет внешней экспериментальной зоной с объемом 3 000 м3 в ближайшей соляной полости, где проводятся исследования подземной окружающей среды и геологии. В 2017 г. в течение двух недель в лаборатории Балби около 30 ученых собрались для обсуждения науки и технологии исследований роботами и человеком Марса и Луны. Исследователи представляли научные учреждения всей Европы, НАСА, некоммерческие институты Центр Калама, работающие в Индии, и европейский SETI. Принимал также участие астронавт Европейского космического агентства Матиас Маурер. Тестировалось оборудование для бурения и обнаружения разных форм жизни, разрабатывались новые протоколы глубоких подземных исследований. Глубокие подземные полости — наиболее многообещающая среда для людей и роботов-исследователей, которая позволяет понять другие планеты и создать на них человеческие аванпосты. Здесь также продолжается изучение микробиологической жизни, разрабатываются новые учебные материалы и поддерживаются живые связи с общественностью.

Стальная рамная конструкция постоянной крепи лаборатории Балби

План лаборатории Балби. В овале западного крыла — лаборатория подземной астробиологии BISAL (Boulby International Subsurface Astrobiology Lab) naukatehnika.com

7

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

ИСТРЕБИТЕЛЬ Китайский всепогодный

Е

многоцелевой

ще совсем недавно в начале XXI в. основу авиационного парка ВВС Китая составляли самолеты второго поколения. По состоянию на 2002 г., самолетов J-6, J-7, H-5, Q-5 насчитывалось около 3 500 единиц из общего числа боевых самолетов порядка 4 000 (более 87 %!). Причем около 2 500 самолетов — это совсем архаичные к тому времени J-6. Менее чем через 20 лет ситуация кардинально изменилась. В 2020 г. более 50 % авиапарка составляют самолеты 4-го и 4+ поколений. Справедливости ради, следует отметить и значительное, примерно в два раза, сокращение общего числа боевых самолетов. В скором времени начнется поступление в войска боевых машин 5-го поколения. Самостоятельно авиапромышленность КНР так быстро не смогла бы ликвидировать огромное отставание в авиации. Китайцы действовали как честным путем, покупая лицензию на производство, так и копировали вооружения и технику. Если дело касается национальной безопасности страны, тут все способы хороши. Становлению авиационной промышленности Китая способствовал СССР. В конце 30-х гг. XX в. Советский Союз помог в строительстве авиационного завода в г. Урумчи, где про-

изводились агрегаты самолета И-16. После окончания Второй мировой войны при содействии советских специалистов в КНР было освоено серийное производство самолетов CJ-5 (китайское обозначение Як-18), J-5 (МиГ-17), J-6 (МиГ-19), H-6 (Ту-16). С 1958 г. советско-китайские отношения начинают постепенно портиться. Несмотря на это, СССР помогал в освоении производства новейшего на тот момент истребителя МиГ-21 (J-7), но далее произошло резкое ухудшение отношений двух стран, и полный комплект технической документации на МиГ-21 не был передан. КНР пришлось опираться в дальнейшем только на собственные силы в строительстве ВВС. С большим трудом было организовано нелицензионное производство самолетов H-5 (Ил-28), J-7. Вместе с тем разрабатывались и производились самолеты собственной конструкции — Q-5, J-8. Великая пролетарская культурная революция, проводимая Мао Цзэдуном, не способствовала развитию авиации в стране. В результате к началу 1980-х гг. китайские ВВС имели в своем парке в основном устаревшие истребители. Уже в 1982 г. военные стали обсуждать требования к новому самолету. Сразу было понятно, что собственными силами разработать само-

лет 4-го поколения не представляется возможным. В те годы китайское правительство стало проводить политику сближения со странами Запада, поэтому было предложено приобрести лицензию на технологию. На первоначальном этапе помощь по созданию истребителя оказывал Израиль. С начала 80-х компания Israel Aircraft Industries начала проектирование собственного самолета «Лави» (в переводе с иврита — «молодой лев»). Но под давлением США работы по нему израильтяне прекратили. Именно этот проект лег в основу сотрудничества Китая и Израиля. Обе стороны стараются не афишировать детали и даже сам факт помощи израильтянами. Помимо аэродинамической компоновки, Израиль помог в создании электродистанционной системы управления (ЭДСУ) и бортового оборудования. По требованиям китайских военных, новый самолет должен быть способен противостоять таким боевым машинам, как Су-27, МиГ-29, F/A-18, «Рафаль» и «Еврофайтер», и в своем первоначальном виде рассматривался как истребитель завоевания превосходства в воздухе. В дальнейшем было решено разрабатывать J-10 как многофункциональный истребитель.

Автор — Андрей Тищенков 8

naukatehnika.com

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

Из-за событий на площади Тяньаньмэнь в 1989 г. и последовавшей за этим реакции международного сообщества, сотрудничество между

Израилем и КНР прекратилось. После этого начались трудности в программе по созданию нового самолета.

Самой большой проблемой была разработка двигателя к самолету и радиоэлектронного оборудования. В начале 1990-х гг., после распада

Слева чертеж израильского истребителя Lavi, справа — J-10A. Самолеты имеют схожую аэродинамическую компоновку

Первый опытный J-10A — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

naukatehnika.com

9

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

J-10A. Конструкция воздухозаборника обеспечивает необходимую степень повышения давления во всем диапазоне скоростей. На снимке хорошо видны внешние подкрепления воздухазаборника для исключения вибраций, возникающих из-за влияния пограничного слоя на фюзеляже

Аэродинамические тормоза на J-10A

Советского Союза, отношения между Россией и Китаем значительно улучшились. В результате китайской стороне удалось договориться о поставках двигателя АЛ-31ФН (вариант АЛ-31Ф, приспособленный для J10A). Российский двигатель сыграл исключительно важную роль в становлении J10 на крыло. Тем более, что после решения конструировать многофункциональный истребитель размеры самолета и его масса были увеличены по сравнению с первоначальным проектом, и мощный надежный двигатель оказался как нельзя кстати. Китайские специалисты параллельно разрабатывали собственный двигатель WS-10 тягой 7 495 кгс (11 200 кгс на форсаже) и его улучшенный вариант — WS10A с максимальной тягой 13 200 кгс. По-видимому, добиться хороших результатов не удалось, подтверждением чему явился контракт с Россией на поставку дополнительно 122 двигателей АЛ-31ФН в 2009 г.

10

naukatehnika.com

Для увеличения путевой устойчивости за крылом установлены два отклоненных наружу подфюзеляжных киля

Истребитель J-10AS во время учений 9 декабря 2017 г. приближается к самолету-заправщику HU-6

Первый полет J-10A состоялся 23 марта 1998 г. Было построено не менее восьми опытных образцов.

J-10A выполнен по аэродинамической схеме «утка» с цельноповоротным передним горизонтальным оперением (ПГО). ПГО расположен выше крыла за кабиной пилота. Такое решение позволяет увеличить коэффициент подъемной силы на больших углах атаки. Воздухозаборник — подфюзеляжный регулируемый. В конструкции самолета доля композитных материалов мала, в основном используются алюминиевые сплавы. Запас топлива во внутренних баках, расположенных в фюзеляже, составляет 4 950 л. Имеется возможность подшивания до трех подвесных топливных баков — один под фюзеляжем, емкостью 800 л, и два — на внутренних подкрыльевых пилонах, емкостью по 1 700 л. Самолет оснащен штангой топливозаправки. Фонарь кабины обеспечивает пилоту практически круговой обзор.

Средства аварийного покидания самолета российского производства — знаменитые на весь мир катапультные кресла К-36П. Истребитель оснащен многорежимной импульсно-доплеровской РЛС с механическим сканированием. До сих пор не ясно, какая именно РЛС стоит на китайской машине. Китайская сторона утверждает, что это изделие национальной разработки. Но большинство специалистов сходятся во мнении, что технологии все-таки были позаимствованы. Причем нет единого мнения о том, чьи технологии были переняты. Указываются российская РП-35, израильская Elta EL/M-2035 и американская AN/ APG-66/88. По китайским данным, на самолете установлена многорежимная РЛС KLJ-3 с дальностью обнаружения 130 км, позволяющая одновременно сопровождать до шести воздушных целей (по другим данным — 10) и одновременно обстреливать до двух (четырех). На более позд— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

них J-10 могли устанавливаться KLJ-7 с дальностью обнаружения воздушной цели типа «истребитель» (с ЭПР 5 м2), равной 150 км.

J-10 стал первым самолетом китайской разработки, оснащенным цифровой системой дистанционного управления. Информация о параметрах полета, тактической обстановке отображается на трех многофункциональных дисплеях, а также проецируется на индикатор на лобовом стекле. Для истребителя разработана система нашлемного целеуказания.

В качестве средств РЭБ используется подвесной контейнер BM/ KG300G длиной 3,3 м и весом около 150 кг, обеспечивающий защиту самолета в диапазонах I/J (дециметровый и сантиметровый диапазоны волн). Для ведения радиоэлектронной разведки подвешивается контейнер KZ900 с возможностью передачи полученных данных в режиме реального времени. Самолет оснащен системой оповещения об облучении радиоэлектронными средствами ARW9101.

МОДИФИКАЦИИ J-10

J-10S — двухместный учебнобоевой вариант, первый полет — 26 декабря 2003 г. В настоящее время учебно-боевые варианты разработаны для двух модификаций — J10A и J-10B — и обозначаются соответственно: J10AS и J-10BS. 27 декабря 2008 г. совершил свой первый полет J-10B. В первую очередь из внешних изменений бросается в глаза измененная форма воздухозаборника с выдвинутой вперед нижней частью, что позволяет снизить ЭПР во фронтальной

Фонарь кабины отличается в лучшую сторону по обзорности по сравнению с другими самолетами, стоящими на вооружении ВВС Китая

J-10AS. Виден гаргрот увеличенного размера. taringa.net

Чертеж J-10A и J-10B. thaimilitaryandasianregion.files.wordpress.com

Воздухозаборник J-10B. thaimilitaryandasianregion.files.wordpress.com

На снимке отмечены внешние различия модификации J-10B. chinadefenseobservation.com

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Носовая часть J-10B.

thaimilitaryandasianregion.files.wordpress.com naukatehnika.com

11

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

На снимке выделены обтекатели антенн системы предупреждения об облучении на J-10B. taringa.net

Модель экспортного варианта J-10C — FC-20E на выставке в Дубаи в 2019 г. fighterjetsworld.com

области за счет «затенения» лопаток двигателя. Воздухозаборник выполнен нерегулируемым. Новая конструкция уменьшила вес устройства за счет отсутствия подвижных панелей, изменяющих входное сечение, как это было на J10A. Носовой конус имеет увеличенный размер под новую РЛС с пассивной ФАР. Начиная с этой модификации, в обтекателе перед фонарем кабины смонтирована оптико-локационная станция, которая состоит из инфракрасного датчика поиска и слежения и лазерного дальномера. Дальность обнаружения воздушной цели — около 100 км. В верхней части киля размещена аппаратура РЭБ.

J-10C совершил свой первый полет 31 декабря 2013 г. Про эту модификацию имеется совсем мало информации. Известно, что у J-10C значительно уменьшена радиолокационная заметность, установлена АФАР, в состав вооружения входит новая ракета «воздух — воздух» большой дальности PL-15. Планируется установка более мощного китайского двигателя WS-15 (с максимальной тягой 161,865кН-181,373кН).

12

naukatehnika.com

Кабина J-10C. thaimilitaryandasianregion.files.wordpress.com

ВООРУЖЕНИЕ

На самолете перед нишей уборки шасси с левой стороны установлена встроенная двухствольная 23-мм пушка типа «23-2». Большинство специалистов сходится во мнении, что это копия советской авиационной пушки ГШ-2-23. На истребителе J-10 имеется 11 точек подвески вооружения — шесть

под крылом и пять под фюзеляжем. На двух передних подфюзеляжных пилонах могут подвешиваться контейнер системы пассивной самообороны BM/KG300G, контейнер радиоэлектронной разведки KZ900, контейнеры с системами целеуказания и наведения Blue Sky и FILAT, на внутренних подкрыльевых и центральном подфюзеляжным — подвесные топливные

J-10B с подвесным контейнером РЭБ и УР PL-8, PL-12 — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

НЕУПРАВЛЯЕМОЕ ВООРУЖЕНИЕ НУР Свободнопадающие авиабомбы

90-мм НУР АБ калибром до 500 кг УПРАВЛЯЕМЫЕ РАКЕТЫ «ВОЗДУХ — ВОЗДУХ»

УР «воздух — воздух» малой дальности

PL-8 с ИК ГСН, является лицензионной копией израильской Python 3. ТТХ: вес 120 кг, вес БЧ 11 кг, минимальная/максимальная дальность 0,5/20 км, максимальная скорость до 2,5 Маха.

PL-9 (PL-9C) с ИК ГСН. В ГСН использованы израильские технологии. ТТХ: вес 115 (123) кг, вес БЧ 10 (12) кг, минимальная дальность 0,5 км, максимальная дальность 5 (22) км, максимальная скорость до 2,1 Маха, предельная перегрузка 35g (40) g УР «воздух — воздух» средней PL-11 с полуактивной радиолокационной ГСН, создана на основе итальянской Aspide (которая, в свою дальности очередь, разработана на основе американской AIM-7 Sparrow). ТТХ: вес 230 кг, вес БЧ 33 кг, максимальная дальность 50 км, максимальная скорость 4 Маха.

PL-12 (экспортное обозначение SD-10) с активной радиолокационной ГСН, создана при помощи российских специалистов. ТТХ: вес 180 кг, вес БЧ 33 кг, максимальная дальность 70 км, максимальная скорость 4 Маха УР «воздух — воздух» большой PL-15, перспективная ракета с активным радиолокационным наведением, планируется на вооружение дальности J-10C. ТТХ: дальность 300–400 км, максимальная скорость 4 Маха УПРАВЛЯЕМОЕ ВООРУЖЕНИЕ «ВОЗДУХ — ЗЕМЛЯ» УАБ с лазерным наведением

LT-2, аналог КАБ-500Л. ТТХ: вес 564 кг, дальность 715 км, круговое вероятное отклонение (КВО) 6,5 м.

LS-6, фугасная авиабомба с модулем планирования и коррекции (аналог американской JDAM). ТТХ: дальность 40–60 км, КВО 15 м FT-1, аналог американской JDAM, масса 500 кг, дальность — 7 – 18 км. КВО — 30 м

УАБ со спутниковым наведением Управляемые ракеты

BRM1, сконструирована на основе 90-мм неуправляемой ракеты, полуактивное лазерное наведение, дальность полета до 8 км, вес 16,8 кг YJ-83 (C-802). ТТХ: 800 кг, дальность 180 км, максимальная скорость 0,9М, масса БЧ 190 кг, система наведения — инерциальная и активная радиолокационная, высота полета 20 м (на конечном участке траектории — 57 м).

YJ-8 (C-801). ТТХ: вес 815 кг, дальность 42 км, максимальная скорость 0,9М, масса БЧ 165 кг, система наведения — инерциальная и активная радиолокационная, высота полета 20 м (на конечном участке траектории — 57м)

Противокорабельные ракеты

Типовая боевая нагрузка Завоевание превосходства в воздухе

Нанесение ударов по наземным целям

4 PL-11 или PL-12 2 PL-8 1 ПТБ 800 л 2 PL-11 или PL-12 2 PL-8 2 ПТБ 1 700 л и 1 ПТБ 800 л 2 PL-8 6 АБ 250 кг 2 ПТБ 1 700 л и 1 ПТБ 800 л 2 × PL-8 2 × LT-2 2 ПТБ 1 700 л и 1 ПТБ 800 л Подвесной контейнер с лазерной системой целеуказания

баки. Максимальная боевая нагрузка 7 260 кг. В строю ВВС Народно-освободительной армии Китая (НОАК) Первые самолеты J-10 прибыли в 13-й испытательный полк в феврале 2003 г., на вооружение строевой части (44-й дивизии — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

в Люляне) ВВС НОАК J-10A поступили в июле 2004 г. По данным Military Balance 2019, на вооружении ВМС Китая находятся 16 J-10A и 7 J-10AS, в ВВС Китая более 400 J-10 всех модификаций (из них более 80 J-10C). Также самолеты J-10 на ротационной основе

Тактико-технические данные J-10A ХАРАКТЕРИСТИКА

J-10A

Длина самолета, м Высота самолета, м Размах крыла, м Площадь крыла, м2 Масса пустого самолета, кг Нормальная взлетная масса, кг Максимальная взлетная масса, кг Масса топлива во внутренних баках, кг Максимальное число М Максимальная скорость у земли, М Посадочная скорость, км/ч Максимальная скороподъемность, м/с Практический потолок, м Перегоночная дальность с тремя ПТБ, км Максимальная эксплуатационная перегрузка Двигатель Максимальная тяга двигателя, кгс Максимальная тяга двигателя на форсаже, кгс Стоимость, млн долл.

16,43 5,43 9,70 более 40 8 840–9 730 12 800 19 277 3 900 2,2 1,2 235 300 17 000 2 950 +9/-3 АЛ-31ФН 7 670 12 500 30

naukatehnika.com

13

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

Базирование самолетов J-10 ВОСТОЧНЫЙ ВОЕННЫЙ ОКРУГ 8-я воздушная бригада

Чансин

J-10A

J-10 были поставлены в начале 2006 г. и заменили J-7II

ЮЖНЫЙ ВОЕННЫЙ ОКРУГ 130-я воздушная бригада Мэнцзы

J-10A

131-я воздушная бригада Лулян

J-10B/C

5-я воздушная бригада

Гуйлинь

J-10B

26-я воздушная бригада

Хойчжоу

J-10A

124-я воздушная бригада Bose/Tianyang

J-10A

В 2016/2017 J-10A переданы из 131-ой бригады, ранее на вооружении находились J-7H В начале 2016 г. J-10C заменили J10A, отправленные в 130-й полк В ноябре 2015 г. J-10A были заменены на J-10B. Планируется поступление J-10C 21 декабря 2009 г. первые четыре J10A поступили на вооружение. До прибытия J-10 эксплуатировались J-7H В конце 2013 г. были получены первые J-10A, ранее на вооружении находились J-7H

СЕВЕРНЫЙ ВОЕННЫЙ ОКРУГ 2-я воздушная бригада

Чифэн

J-10A/C

61-я воздушная бригада 34-я воздушная бригада

Яньцзы Цихэ

J-10B J-10A

В 2007 г. J-7E были заменены самолетами J-10. В 2019 г. стали поступать J-10C В 2014 г. J-7E / JJ-7 были заменены на J-10B J-10A поступили в 2012 г.

ЗАПАДНЫЙ ВОЕННЫЙ ОКРУГ — нет на вооружении J-10 ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ВОЕННЫЙ ОКРУГ 43-я воздушная бригада 70-я воздушная бригада

Датун/Хуайжэнь Цзуньхуа

J-10A J-10A

72-я воздушная бригада

Тяньцзинь/Яньцунь J-10C

Бо И (1 августа) пилотажная группа

Тяньцзинь/Яньцунь J-10A

56-я воздушная бригада

Чжэнчжоу

J-10B

В феврале 2012 г. самолеты J-10A начали заменять J-7D В начале 2018 г. J-7E/G были заменены на J-10A из 72-й бригады В 2009 г. поступили самолеты J-10A, которые заменили J-8E, а затем в 2018 г. перевооружены на J-10C, а J-10A переданы в 70-ю бригаду В мае 2009 г. начали получать самолеты J-10AY/J-10SY (варианты J-10A и J-10AS соответственно, отличие: отсутствует пушка, установлены дымогенераторы) взамен J7GB. В 2017 г. все самолеты были заменены на стандартные J-10A/J-10AS В конце 2015 г. J-10B начали заменять J-7II

ШТАБ-КВАРТИРА НОАК/ЦЕНТРАЛЬНОЕ КОМАНДОВАНИЕ 175-я воздушная бригада Динсин

J-10A/B/C

176-я воздушная бригада Динсин

J-10C

177-я воздушная бригада Цанчжоу 170-я воздушная бригада Jiugucheng

J-10C J-10B

(сроком до трех месяцев) базируются на аэродромах в Тибете. Индия считается потенциальным врагом Китая. В последнее время на Тибетском нагорье китайцы построили несколько новых аэродромов с длиной ВПП 4 000–5 500 м, позволяющие принимать любые типы самолетов в условиях высокогорья. Обычно самолеты перебрасываются на аэродром Лхаса Гонггар. Аэродром двойного назначения, расположен на высоте над уровнем моря 3 570 м, ВПП длиной 4 000 м. Сами китайцы позиционируют J-10 как самый лучший истребитель в мире, уступающий только самолету пятого поколения F-22.

14

naukatehnika.com

Центр тактической подготовки Летно-испытательная база учебно-испытательного центра ВВС НОАК Летно-испытательная база Летно-испытательная база

Это явно завышенная оценка, безусловно, неплохого самолета. Китайский истребитель имеет очень хорошие маневренные характеристики, высокую скороподъемность, тяговооруженность, близкую к единице (при нормальном взлетном весе). Тем не менее следует признать, что модификации J-10A и J-10B по совокупности боевых параметров уступают европейским истребителям «Рафаль», «Еврофайтер», «Грипен», американскому F-16 последних модификаций. По оценкам американских и европейских специалистов, целевое оборудование, вооружение J-10 уступает по характеристикам западным образцам. Также

они обращают внимание на низкую надежность китайского электронного оборудования (скорее всего, данный навязываемый стереотип о качестве китайской продукции служит в качестве недобросовестной конкуренции). В китайских СМИ появляются периодически статьи об учебных боях J-10 с аналогами Су-27/Су-30 — J-11 и J-16. По понятным причинам, китайские пилоты подчеркивают превосходство J-10 и его более высокую маневренность. В целом заметна тенденция сильного завышения оценки китайской стороной и явное преуменьшение возможностей истребителя — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

В мае 2009 г. пилотажная группа «1 августа» получила новые J-10A. Эскадрилья названа в честь даты основания Народно-освободительной армии Китая. Сформирована в 1962 г.

J-10 западными СМИ. В этом контексте интересно мнение пакистанского летчика-испытателя В. Силапанни, летавшего как на J-10, так и на американском F-16. По его мнению, китайский истребитель имеет превосходную маневренность, более современную кабину, отмечается легкость в применении вооружения, дальность обнаружения РЛС, близкая с американской, хороший боевой радиус действия. В итоге пилот отдает свое предпочтение J-10. Правда, есть один существенный момент, сравнивает он с ранними версиями F-16A/B. Самолет активно предлагается на экспорт. Потенциальные покупатели — азиатские и африканские страны. Несомненным плюсом является достаточно небольшая цена истребителя, по сравнению с аналогами. Экспортная стоимость оценивается примерно в 41 млн долларов, что значительно ниже европейских и американских многофункциональных истребителей. Серьезным конку-

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

рентом для китайской машины является российский МиГ-35, цена на который сопоставима с J-10. Учитывая, что Китай активно развивает отношения со странами Африки и имеет давние тесные связи с рядом стран Азии, в ближайшем будущем возможны подписания контрактов на закупку китайских истребителей. Авиапарк большинства этих стран состоит из устаревшей и выработавшей свой ресурс техники. Единственный покупатель на данный момент это ВВС Пакистана, закупившие 36 самолетов FC-20 (экспортное обозначение). Стоимость контракта — 1,4 млрд долл. Не совсем ясны подробности контракта, сроки поставок, какая модификация J-10 стала основой для FC-20.

По данным издания «Pakistan Air Force Handbook: Strategic Information and Contacts», это вариант J-10B. На фото, опубликованных на пакистанских сайтах, FC-20 изображен в одноместном и двухместном вариантах модификации J-10B. В Интернете на новостных сайтах в 2009 г. указывались сроки поставки самолетов в 2014–2015 гг. Но, согласно изданию «Military Balance 2019», на вооружении ВВС Пакистана нет ни одного FC-20. Заинтересованность в приобретении модификации J-10C проявили Иран и Бангладеш. За счет заимствования израильских, российских и европейских технологий и работы по постоянному совершенствованию самолета китайские конструкторы смогли создать хорошую боевую машину. Особый интерес сегодня представляет самая последняя версия истребителя — J-10C, способная составить серьезную конкуренцию западным и российским современным истребителям. В американском годовом отчете Пентагона о военной мощи Китая по своим характеристикам J-10C ставится в один ряд с «Рафалем» и «Еврофайтером». Довольно высокая оценка от дядюшки Сэма.

naukatehnika.com

15

КОРАБЕЛЬНЫЙ КАТАЛОГ

БРИТАНСКИЕ СВЕРХДРЕДНОУТЫ

Британский сверхдредноут «Орион», родоначальник этого класса кораблей

С

ледующие после «Колоссусов» британские линкоры были спроектированы в рамках кораблестроительной программы 1909 г., когда в Адмиралтействе пришли к выводу о недостаточной мощности 305-мм орудий ранних дредноутов, кроме того, новое британское 50-калиберное орудие имело очень малую живучесть. С этих кораблей, вооруженных 343-мм пушками, начинается постройка так называемых сверхдредноутов, т. е. линкоров с возможно более крупной артиллерией главного калибра. Поэтому 343-мм калибр был лишь началом, техника и промышленность стали работать в направлении еще большего повышения мощности артиллерии. Всего в рамках программы в 1910–1912 гг. были построены четыре корабля типа «Орион» (HMS Orion, HMS Monarch, HMS Thunderer, HMS Conqueror). Хотя за основу был взят проект «Колоссуса», но для нового линкора были разработаны иные обводы корпуса — мидель был сме-

Линкор «Орион» после вступления в строй

щен дальше в корму и имел более прямоугольную форму. Рост водоизмещения был беспрецедентным — на 2 500 т. Это самый большой скачок тоннажа при проектировании новых броненосцев в британском флоте. Линейные корабли типа «Орион» имели корпус с изогнутым форштевнем, сохранившим таранные обводы, округлой кормой с подзором и полубаком. Полубак доходил до середины корабля и далее сужался к башне Q, для увеличения углов ее стрельбы. Корпус корабля был разделен водонепроницаемыми переборками на 21 отсек. Двойное дно занимало 76 % длины корабля. Способ силовых связей конструкции корпуса — смешанный. Соединение деталей между собой осуществлялось клепкой. В наследство от «Колоссуса» досталось неудачное взаимное расположение фок-мачты и дымовой трубы. Для того чтобы установить на фок-мачту шлюпбалки, она была размещена позади носовой трубы. Однако это приводило к задымлению находившегося на фор-марсе поста управления артиллерией. Не спасало даже то обстоятельство, что на «Орионе» в эту трубу выходило только шесть котлов, вместо 12 (как на «Колоссусе»). Боевая рубка при этом была сдвинута вперед относительно остальной носовой надстройки. Конструкция надстройки была неудачной — узкий мостик, штурманская рубка находилась напротив дымовой трубы и была слишком тесной. На «Орионе», так же, как на всех британских дредноутах, кают-компания, адмиральские каюты

Автор — Юрий Каторин 16

naukatehnika.com

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

КОРАБЕЛЬНЫЙ КАТАЛОГ

и каюты офицеров находились в носовой части, а кубрики матросов и старшинского состава — в корме. Эта практика началась с «Дредноута» и была вызвана желанием разместить офицеров ближе к их боевым постам, а матросов — ближе к котельным и машинным отделениям. Но такое размещение вызывало недовольство офицерского состава. По штатному расписанию мирного времени экипаж составлял в 1911 г. на «Орионе» 754 человека, на «Монархе» — 738 человек, в 1912 г. на «Тандерере» — 738 и на «Конкероре» — 752 человека. В военное время экипаж увеличивался и по состоянию на 1918 г. составлял от 1 090 до 1 107 человек. Основным вооружением линкоров типа «Орион» были десять 343-мм 45-калиберных орудий Мк.V, установленных в пяти башнях по линейно-возвышенной схеме. Это позволяло иметь в бортовом залпе все десять орудий. За счет отказа от бортовых башен облегчилась компоновка внутренних помещений. Плюсом стало и увеличение глубины подводной защиты для средней башни. Выбирая такую компоновку, британцы явно обратили внимание на удачный проект американского «Делавэра». Угол подъема стволов орудий составлял от −3° до +20°. Стрельба бронебойным 567-кг снарядом на максимальном угле возвышения ствола орудия обеспечивала дальность выстрела, равную 21 780 м. Заряжание было возможно при любом угле подъема стволов, а скорострельность составляла порядка полутора выстрелов в минуту.

Противоминная артиллерия состояла из 16 скорострельных 102мм 50-калиберных орудий Мк.VII. Их скорострельность составляла до восьми выстрелов в минуту. Снаряду массой 14,1 кг придавалась начальная скорость в 873 м/с, что обеспечивало максимальную дальность стрельбы порядка 11 000 м. Боекомплект составлял по 150 снарядов на орудие — всего 2 400 штук. По восемь таких орудий размещались в носовой и кормовой надстройке. Из них шесть орудий в носовой надстройке находились в защищенном 76-мм броней каземате, а еще два орудия стояли за 76-мм экранами на шлюпочной палубе по обеим сторонам боевой рубки. Восемь кормовых орудий размещались в открытых установках в два этажа. Во время войны их также забронировали спереди 76-мм экранами. В 1917 г. число 102-мм орудий сократили до тринадцати. Первоначально зенитное вооружение на кораблях типа «Орион» отсутствовало. В 1914 г. были установлены две 76-мм зенитные пушки Гочкиса с патронным заряжанием. Торпедное вооружение состояло из трех подводных 533-мм торпедных аппаратов с общим боезапасом из двенадцати торпед. Бронирование «Ориона» по сравнению с «Колоссусом» было усилено. Борт защищался поясом общей высотой 6,25 м. Формально он состоял из двухуровневого главного и верхнего поясов. Нижний уровень главного броневого пояса из крупповской брони получил толщину 305 мм и имел длину 104,9 м, или 59,3 % корпуса. Его верхний край шел на уровне средней палубы, а нижний край — на уровне нижней палубы, уходя под воду на 1,22 м при нормальном водоизмещении. Пояс шел от середины барбета носовой башни до середины барбета кормовой башни и на всем протяжении имел постоянную толщину. Выше, между средней и главной палубами, шел второй уровень главного броневого пояса. По протяженности он был таким же, но имел толщину 229 мм. Главный пояс заканчивался траверзными переборками, уходившими

Схема общего расположения линкора типа «Орион»

Схема бронирования и размещения артиллерии линкора типа «Орион»

Башни главного калибра линкора типа «Орион»

Эскадра линкоров типа «Орион» в составе Гранд Флита

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

naukatehnika.com

17

КОРАБЕЛЬНЫЙ КАТАЛОГ

Линкор «Монарх» — второй корабль типа «Орион»

Линкор «Конкерор» в составе Британского флота

под углом к внешним частям барбетов концевых башен. В носу их толщина составляла 152 мм, в корме — 254 мм. В носовую оконечность главный пояс на длине 16,8 м продолжался поясом 152-мм толщины, а дальше он продолжался 14,8-метровым 102-мм поясом, не доходя до форштевня на 12,8 м. В корму главный пояс продолжался броней толщиной 63,5 мм, заканчиваясь в 13,7 м от ахтерштевня траверзной переборкой той же толщины. Верхний пояс располагался между верхней и главной палубами и имел толщину 203 мм. Он имел несколько меньшую длину, чем главный, заканчиваясь в районе начала барбетов концевых башен. От него к серединам барбетов шли траверзные переборки. В носу 152-мм толщины, а в корме — 203-мм. Он не имел продолжения в нос и корму, но в носовой части по 15-му шпангоуту шла 38-мм переборка. Горизонтальное бронирование было распределено между четырьмя палубами. Бронирование верхней палубы имело толщину 38 мм на участке между барбетами крайних башен. Бронирование главной палубы толщиной 38 мм начиналось на траверзной переборке по 15-му шпангоуту и заканчивалось на траверзной переборке главного пояса в районе барбета башни «А». В кормовой части главная палуба также имела толщину брони 38 мм от переборки в районе барбета башни Y до кормовой траверзной 63,5-мм переборки. Бронирование средней палубы имело толщину 25,4 мм между барбетами башен А и Y. Нижняя палуба, находившаяся ниже КВЛ, в носовой части от форштевня до 102-мм траверзной переборки имела толщину 63,5 мм, а дальше до траверзной переборки главного броневого пояса в районе барбета А имела толщину 25,4 мм. В кормовой части от траверзной переборки в районе башни Y до кормовой 63,5 мм траверзной переборки она шла толщиной 76 мм. За ней, до форштевня, над рулевым приводом, она была карапасной и имела толщину 102 мм. Лобовые и боковые стенки башен главного калибра имели толщину 279 мм. Кормовая плита имела толщину 203 мм. Передняя часть крыши имела толщину 102 мм, а задняя часть — 76 мм. Бро-

Название

Судоверфь

Закладка

Спуск на воду

Принятие на вооружение

Судьба

«Орион» Orion

Portsmouth Dockyard

29 ноября 1909 г.

20 августа 1910 г.

2 января 1912 г.

пущен на слом в декабре 1922 г.

«Монарх» Monarch

Armstrong

1 апреля 1910 г.

30 марта 1911 г.

март 1912 г.

потоплен как мишень 20 января 1925 г.

Thames IW

13 апреля 1910 г.

1 февраля 1911 г.

июнь 1912 г.

Beardmore

5 апреля 1910 г.

1 мая 1911 г.

1 декабря 1912 г.

«Тандерер» Thunderer «Конкерор» Conqueror 18

невой настил пола имел толщину 76 мм. Над палубой и в районе, не прикрытом поясом, внешние части барбетов башен имели толщину 254 мм, а внутренние — 229 мм. На уровне верхнего пояса внешние части барбетов — передний и задний концевых башен и боковые бортовых — имели толщину 254 мм. Внутренние части барбетов на этом уровне бронировались 179–229-мм плитами. В районе, прикрытом средним поясом, толщина барбетов уменьшалась до 76 мм. Но внешние части барбетов концевых башен прикрывались изогнутыми по радиусу барбета траверзными переборками в носу 152-мм, а в корме 254-мм толщины. Носовая надстройка, в районе батареи 102мм орудий, спереди и с боков защищалась 76-мм броней. А над казематом палуба имела толщину 25,4 мм. Кормовая батарея противоминных орудий защищалась только противоосколочными щитами. Боковые стенки носовой боевой рубки имели толщину 279 мм, крыша — 76 мм, а пол — 102 мм. Колпак боевой рубки имел толщину 102 мм. Стенки коммуникационной трубы имели толщину 127-мм. Расположенный в корме пост управления торпедной стрельбой имел стенки толщиной 152 мм и 76-мм крышу. Кожухи дымовых труб имели бронирование 25,4–38 мм. Сплошной противоторпедной броневой переборки не было. В районе погребов главного калибра были установлены 25,4–38-мм броневые экраны. Энергетическая установка линкора HMS Orion состояла из двух турбин низкого и двух турбин высокого давления типа Parsons. Турбины высокого давления вращали внешние валы, а низкого — внутренние. Турбины высокого давле-

naukatehnika.com

пущен на слом в декабре 1926 г. пущен на слом в декабре 1922 г.

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

КОРАБЕЛЬНЫЙ КАТАЛОГ

Схема общего расположения линкора типа «Кинг Джордж V»

ния размещались в ближнем к носу отсеке. В центральном размещались турбины низкого давления. Следующий отсек занимали конденсаторы пара. Турбины отвечали как за передний, так и за задний ход, и передавали вращение на четыре гребных вала с винтами из марганцовистой бронзы. Пар для турбин вырабатывался 18 водотрубными котлами адмиралтейского типа, размещенными по шесть в трех котельных отделениях. Длина каждого отсека составляла 11,58 м, а в сумме — 34,74 м. На «Монархе» устанавливались котлы «Ярроу», на остальных — «Бабкока и Вилкокса». Котлы оборудовались тремя форсунками для впрыска нефти. Дым от котлов выводился через две дымовые трубы, причем передняя труба выводила дым от шести котлов, а задняя — от двенадцати. Во время ходовых испытаний, энергетическая установка показала мощность в 27 108 л. с., при этом корабль развил скорость 21,02 узла. Водоизмещение нормальное 22 230 т, длина 177 м, ширина 26,9 м, осадка 7,6 м, скорость 21 узел, экипаж 752 человека. Вооружение: десять 343мм и шестнадцать 102-мм пушек, три 533-мм торпедных аппарата. Бронирование было еще более полным, чем на первых дредноутах: бортовая броня имела высоту 5 м и простиралась от ватерлинии до палубы. Толщина брони: пояс — 203– 305 мм; траверзы — 254–76 мм; барбеты — 254 мм; башни — 279–76 мм; палубы — 100–25 мм; рубка — 279–76 мм. Всего в рамках программы в 1910–1912 гг. были построены четыре корабля этого типа. Все они активно применялись в годы Первой мировой войны, в том числе все четыре приняли участие в Ютландском сражении. «Орион» шел пятым в колонне 2-й эскадры линкоров, а во время боя предположительно добился четырех попаданий в линейный крейсер «Лютцов», при этом сам повреждений не получил. «Монарх» шел шестым в боевой линии после развертывания, потерь в бою не имел, сведений о его попаданиях в германские корабли не поступало. «Конкерор» шел седьмым в боевой линии, обстреливая «Фридрих дер Гроссе». После отхода германских дредноутов потопил один из прикрывших их миноносцев, сам повреждений и потерь не имел. «Тендерер» шел восьмым в боевой линии — потерь и повреждений не имел. Служба всех линкоров в послевоенные годы была сравнительно недолгой: в соответ— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Линкор «Кинг Джордж V» после вступления в строй

ствии с Вашингтонским морским договором 1922 г. линкоры были сняты с вооружения в 1922–1923 гг. По сравнению с предыдущими дредноутами линкоры типа «Орион» являлись качественным скачком. Значительное усиление боевой мощи было обеспечено использованием новых 343мм орудий. Скачок был настолько существенным, что «Орионы» были отнесены к «сверхдредноутам» и вызвали новый виток гонки военно-морских вооружений. Развитием «Орионов» стал тип «Кинг Джордж V», который был спроектирован в рамках кораблестроительной программы 1910 г. Средняя стоимость одного линкора этого типа составляла 1 945 200 фунтов стерлингов. Всего в рамках программы в 1911– 1913 гг. были построены четыре корабля (HMS King George V, HMS Ajax, HMS Audacious, HMS Centurion). В новом проекте попытались устранить основные недостатки, которые были присущи кораблям типа «Орион»: слабую противоминную защиту и недостаточную остойчивость; однако улучшения получились незначительными. Основные отличия кораблей типа «Кинг Джордж V»: 1. Нормальное водоизмещение увеличено на 500 т. Длина и ширина увеличены на 4,1 м и 0,15 м соответственно.

2. Противоминная артиллерия размещена с учетом усиления огня по носу, 12 из 16 орудий могли вести огонь в носовых курсовых углах, что объяснялось стремлением обеспечить наиболее плотный заградительный огонь именно в нос, откуда наиболее вероятными были атаки эсминцев. Для перемещенных с кормы четырех орудий устроили короткую баковую батарею (как раз под орудийными башнями А и В) по два орудия побортно. Орудия прикрыли от осколков 76-мм броневыми щитами. «Старые» носовые орудия находились в забронированных 76-мм плитами одиночных казематах.

Линкор «Кинг Джордж V» naukatehnika.com

19

КОРАБЕЛЬНЫЙ КАТАЛОГ

3. Несколько усилена защита жизненно важных частей корабля (постов управления, погребов боезапаса и машинно-котельной установки).

4. Максимальную проектную скорость увеличили почти на узел).

5. Изменена и улучшена конструкция ходового мостика, он увеличен в объеме.

6. Изменения в рангоуте ограничились заменой тяжелой треногой мачты позади носовой дымовой трубы на легкую полую, установленную впереди носовой трубы. Размещение фок-мачты перед дымовой трубой уменьшило воздействие дыма на пост управления стрельбой. Размещение экипажа вернулось к традиционному на британском флоте — офицерские каюты находились в корме, кубрики матросов и старшин — в носу. Нормальное водоизмещение 23 000 т, полное водоизмещение — 27 120 т. Длина между перпендикулярами составила 179,7 м, наибольшая — 182,2 м. Ширина корпуса 27,15 м, осадка при нормальном водоизмещении носом — 7,8 м, экипаж 862 человека. Вооружение: десять 343-мм и шестнадцать 102-мм пушек, три 533-мм торпедных аппарата. Бронирование: главный пояс — 229–305 мм; верхний пояс — 203 мм; траверзы— 51–254 мм; палуба — 25–102 мм; башни ГК — 76–279 мм; барбеты башен ГК —76–254 мм; боевая рубка —76–279 мм. Энергетическая установка — четыре турбины Парсонса, 18 водотрубных котлов типа «Бабкок и Уилкокс» (на «Кинг Джордже» и «Аяксе»), столько же котлов «Ярроу» на остальных кораблях), скорость — 21,7 узла. «КИНГ ДЖОРДЖ V» (HMS King George V) заложен на казенной верфи в Портсмуте 16 января 1911 г. Спущен на воду 9 октября 1911 г. В начале октября 1912 г. начались заводские испытания. Пробеги на мерной миле в Плимуте проводились 4 ноября 1912 г. На третьем пробеге корабль развил максимальную скорость 22,373 узла при мощности на гребных валах в 33 022 л. с., 14 ноября 1912 г. корабль вошел в состав флота. Его строительство длилось 23 месяца. С июня 1914 г. «Кинг Джордж V» — флагманский корабль. Первый зарубежный визит состоялся на торжества, посвященные завершению работ по расширению Кильского канала. Единствен-

Линкор «Аякс», 1914 г.

Гибель линкора «Одейшес», 1914 г.

20

naukatehnika.com

ный английский линкор, на борт которого поднялся кайзер Германии Вильгельм II. В Первую мировую войну линкор принимал участие во всех главных операциях королевских ВМС.

31 мая 1916 г. участвовал в Ютландском сражении. Был лидером 3-го дивизиона 2-й линейной эскадры. Из боя вышел без потерь. 12 января 1916 г. столкнулся с танкером Drudentia. Прошел небольшой ремонт. С марта 1919 г. по октябрь 1924 г. флагманский корабль Средиземноморского флота. В апреле — июне 1919 г. участвовал в боевых операциях против Советской России на Черном море. Продан на металлолом в 1926 г. «АЯКС» (HMS Ajax) заложен на частной верфи «Скоттс» 27 февраля 1911 г. Спущен на воду 21 марта 1912 г. Заводские испытания — с апреля 1913 г. Пробеги на мерной миле в Полперро проходили 12–13 мая 1913 г. На третьем пробеге развил общую мощность турбин на гребных валах 29 250 л. с., добился максимальной скорости 21,225 узла. Вошел в состав флота в августе 1913 г. Служба линкора в составе Королевского флота ничем героическим не отличалась. В июне 1914 г. дредноут в составе 2-й эскадры принимал участие в торжествах по случаю ввода в эксплуатацию Кильского канала. 31 мая 1916 г. участвовал в Ютландском сражении, выйдя из боя без потерь. В 1918–1920 гг. входил в состав флота интервентов, оперировавшего в Черном море. В 1923 г. «Аякс» был в составе эскадры, сопровождавшей свергнутого турецкого султана Мехмеда VI Вахидеддина (Mehmet VI Vahideddin; 1861–1926) в его путешествии с Мальты в Мекку. В 1924 г. был списан. «ОДЕЙШЕС» (HMS Audacious) заложен на частной верфи «Кэммел Лэрд» 3 марта 1911 г. Спущен на воду 14 сентября 1912 г. Государственные испытания прошли в июле 1913 г. Вошел в состав флота в августе 1913 г. Стапельный период постройки составил 18 месяцев, достройка на плаву заняла 11 месяцев. С октября 1913 г. по август 1914 г. входил в состав 2-й эскадры линейных кораблей Флота метрополии. В августе 1914 г. вошел в состав Гранд Флита. 27 октября 1914 г. «Одейшес», следовавший на учебные стрельбы, в 08.05 наскочил на мину, установленную германским вспомогательным минным заградителем «Берлин». В результате взрыва открылась большая течь в машинном отделении, корабль потерял ход, а неуверенные действия команды (британцы полагали, что линкор подвергся атаке подводной лодки и ожидали новых торпедных залпов) привели к тому, что затопление стало распространяться на смежные отсеки, которые не пострадали. После эвакуации той части экипажа, что не участвовала в борьбе за живучесть, находившиеся рядом корабли попытались отбуксировать линкор в ближайший порт, однако в этом не преуспели. В 21.00 «Одейшес» перевернулся, взорвался и затонул, но, по счастью, вся его команда уже перебралась на другие корабли, и никто из членов экипажа не погиб. Однако осколком был убит старшина на крейсере «Ливерпуль» (HMS Liverpool; 1909), находившемся на расстоянии более 700 м — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

КОРАБЕЛЬНЫЙ КАТАЛОГ

от места взрыва. Погибший моряк — единственная жертва гибели «Одейшес». «ЦЕНТУРИОН» (HMS Centurion) заложен на казенной верфи в Девонпорте 16 января 1911 г. Спущен на воду 18 ноября 1911 г. Во время заводских испытаний 9 декабря 1912 г. столкнулся с итальянским пароходом «Дерна» и потопил его. Ремонтировался до марта 1913 г. Вступил в строй в составе 2-й эскадры линейных кораблей Флота метрополии, где прослужил с 12 мая 1913 г. до августа 1914 г. Находился в составе 2-й эскадры линкоров Гранд Флита с 1914 г. по 1919 г. Участвовал в Ютландском сражении. Был третьим в линии Флота после «Кинг Джордж V» и «Аякса». «Центурион» успел выпустить четыре снаряда главного калибра в немецкий линейный крейсер «Люцов», прежде чем «Орион» перекрыл линию огня. С 1919 по 1924 гг. находился в составе 4-й эскадры линейных кораблей Средиземноморского флота, участвовал в черноморских операциях. С 1924 г. по апрель 1926 г. находился в резерве. Назначен в апреле 1926 г. для переоборудования в радиоуправляемую мишень. В начале Второй мировой войны использовался в качестве ремонтной базы. Затем был переоборудован в имитацию нового линкора «Ансон» (HSM Anson) и в этом качестве совершил 20 000-мильный переход в Бомбей. Оставался в Бомбее до 1942 г., затем перешел в Александрию, прибыв туда в июне 1942 г. Там на корабль установили четыре 76-мм зенитных орудия и семнадцать 20-мм автоматических пушек «Эрликон». В качестве корабля эскорта 12–16 июня 1942 г. принял участие в провалившейся операции «Вигерес». Попытка прорваться на Мальту была отменена после того, как стало известно, что корабли сопровождения практически израсходовали зенитный боезапас. До марта 1944 г. служил в качестве плавучей зенитной батареи южнее Суэцкого канала. В апреле 1944 г. покинул Александрию и вернулся в Портсмут. 6 июня 1944 г. был затоплен у Нормандского побережья в качестве волнореза в бухте «Малбери». Линейные корабли типа «Кинг Джордж V» практически без изменений повторяли предыдущий тип «Орион». В целом корабли были хорошо сбалансированными, но линкоры других флотов уже вооружались противоминной артиллерией калибра не менее 120 мм, чего требовали рост водоизмещения эсминцев, а также увеличение дальности действия их торпед.

Схема общего расположения линкора типа «Айрон Дьюк» — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Линкоры типа «Кинг Джордж V» в составе Гранд Флита

Линкор «Айрон Дьюк» — флагман Гранд Флита (Великобритания, 1913 г.)

Следующие четыре линейных корабля (1912–1913 гг.) типа «Айрон Дьюк» (HMS Iron Duke, HMS Benbow, HMS Emperor of India, HMS Marlborough) хотя были несколько увеличены в размерах (длина 189,8 м), а их водоизмещение возросло до 25 000 т, но почти по всем боевым элементам подобны предыдущему типу. Увеличенные размеры линкоров типа «Айрон Дьюк», по сути, представляли собой венец развития типа «Орион», первые наработки по развитию которых были внедрены еще в типе «Кинг Джордж V». Главный калибр линкоров остался неизменным, но вместо шестнадцати 102-мм орудий в качестве противоминной артиллерии установили двенадцать 152-мм орудий, расположив их по пять побортно на полубаке и одно в диаметральной плоскости в линию с башней Y на главной палубе — предполагалось, что с этой позиции миноносцы будут хорошо просматриваться на горизонте. Это расположение оказалось неудобным, так как орудия размещались стесненно и очень низко, выступая далеко вперед, и даже при небольшом волнении сильно заливались.

Схема бронирования и размещения артиллерии линкора типа «Айрон Дьюк» naukatehnika.com

21

КОРАБЕЛЬНЫЙ КАТАЛОГ

51 мм (корм.). Вооружение: десять 343-мм и двенадцать 152-мм орудий, две 76-мм зенитки; два 533-мм подводных ТА. Экипаж 1 022 человека.

Линкор «Бенбоу» на момент вступления в строй

Линкор «Император оф Индия» поднимает аэростат для корректировки стрельбы

Линкор «Мальборо» в Черном море, 1919 г.

Распределение брони в общем было аналогично таковому на «Кинг Джордж V». Только броневой пояс, простиравшийся в корму, имел толщину 152–102 мм вместо 63,5 мм; переборки стали толщиной соответственно 102 мм и 152 мм вместо 63,5 мм и 254 мм на средней и нижней палубах. Толщина задних броневых переборок была увеличена с 51 до 101 мм. Толщина верхней броневой палубы в районе башни Q была увеличена с 44 до 51 мм. Средняя палуба была несколько удлинена по направлению от задних и передних барбетов. Толщина нижней палубы в задней части корабля была увеличена с 63 до 101 мм и с 25 мм до 76 мм. Водоизмещение 29 560 т; основные размерения 189,8 х 27,4 х 9 м. Энергетическая установка: четыре паровые турбины Парсонса (29 040–32 540 л. с); 18 паровых котлов (на первых двух — «БэбкокУилкокс», на двух других — «Ярроу»); четыре винта; скорость 21,3– 21,6 узла. Запас топлива: 3 250 т угля, 1050 т нефти. Дальность плавания — 7 780 миль на 10 узлах. Бронирование: пояс 305–102 мм, траверзы 203–138 мм, барбеты 254 мм, башни 279–102 мм, казематы 152 мм, палубы 64–25 мм, боевые рубки 279–152 мм (нос) и 102– 22

naukatehnika.com

«БЕНБОУ» (HMS Benbow). Заложен 30 мая 1912 г. на верфи «Уильям Бирдмор и компания» («William Beardmore and Company») в Глазго, был спущен на воду 12 ноября 1913 г. и вступил в строй 7 октября 1914 г. Назван в честь адмирала Джона Бенбоу (John Benbow; 1653–1702), который славно воевал на морях и океанах и за свою отчаянную храбрость стал героем матросских песен. Окончательно укомплектован в составе Гранд Флита 10 декабря 1914 г., служил в 4-й эскадре линкоров до 1919 г. Флагманский корабль командующего эскадры адмирала Дугласа О. Гэмбла (Douglas Austin Gamble; 1856–1934) до февраля 1915 г. Участвовал в Ютландском сражении, ничем не отличился, но и повреждений не получил. В 1919–1926 гг. служил в Средиземноморском флоте. Участвовал в операциях против большевиков на Черном море. Он вел бомбардировку береговых позиций красных в поддержку Белой армии до ее краха в 1920 г. До 1929 г. служил в Атлантическом флоте. Выведен из боевого состава флота по условиям Лондонского договора. Продан на слом в январе 1931 г. «ИМПЕРОР ОФ ИНДИЯ» (HMS Emperor of India). Заложен на частной судоверфи фирмы «Виккерс» 31 мая 1912 г., спущен на воду 27 ноября 1913 г., закончен строительством 10 ноября 1914 г. Вступил в строй в составе Гранд Флита в 1914 г. и прослужил до 1919 г. в 4-й эскадре линкоров. Первоначально был назван «Дели», но позже переименован в честь короля Георга V, который был также императором Индии. Единственный из серии не принимал участие в Ютландском сражении, так как в это время находился в доке на текущем ремонте. Некоторое время был флагманским кораблем 1-й эскадры линкоров. С 1919 по 1926 гг. служил в Средиземноморском флоте. В марте 1920 г. участвовал в Новороссийской эвакуации Вооруженных Сил Юга России, вел обстрел наступающей на Новороссийск Красной Армии из орудий главного калибра. В 1922 г. прошел большой ремонт. В составе Атлантического флота с 1926 по 1929 гг. Выведен из состава флота по условиям Вашингтонского договора. Использовался как корабль-мишень для учебных стрельб и потоплен 1 сентября 1931 г. Был поднят в следующем году и продан на слом 6 февраля 1932 г. «АЙРОН ДЮК» (HMS Iron Duk) заложен на казенной судоверфи в Портсмуте 15 января 1912 г., назван в честь Артура Уэлсли Веллингтона (Arthur Wellesley, 1st Duke of Wellington; 1769– 1852) — британского полководца времен Наполеоновских войн, имевшего у своих солдат прозвище «железный герцог» (Iron Duke). 12 октября 1912 г. спущен на воду. Крестная мать — герцогиня Веллингтонская, которой была предоставлена честь разбить бутылку шампанского о борт корабля. 25 ноября 1913 г. начались заводские испытания. Вступил в строй в составе Флота метрополии — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

КОРАБЕЛЬНЫЙ КАТАЛОГ

12 марта 1914 г. С августа 1914 по ноябрь 1916 гг. на нем держал флаг адмирал Дж. Джеллико (John Rushworth Jellicoe, 1st Earl Jellicoe; 1859–1935). Участвовал в Ютландском сражении, вел огонь по германскому кораблю типа «Кениг» с расстояния 11 000 м, добился шести попаданий. После этого перенес огонь на другой германский корабль того же типа, после чего обстрелял вражеский линейный крейсер с расстояния 14 000 м. Из боя вышел без потерь. 28 ноября 1916 г. лишился статуса флагмана в результате смены командующего Гранд Флита. С 1916 по 1919 гг. во 2-й эскадре линкоров. В 1919–1926 гг. — в Средиземноморском флоте. Участвовал в черноморских операциях против большевиков. В октябре 1922 г. в Медине на борту «Айрон Дюка» проходят переговоры между союзническими силами и турецкими националистами по вопросу греко-турецких отношений. С 1926 по 1929 гг. — в составе Атлантического флота. По условиям Вашингтонского договора, переоборудован в учебный корабль. В 1931 г. с него сняли орудийные башни В и У, боевую рубку, броневой пояс и торпедные аппараты, а количество котлов сократили, после чего его скорость уменьшилась до 18 узлов. В 1939 г. корабль перевели в СкапаФлоу, и его орудия использовались для усиления береговой обороны. 17 октября 1939 г. он получил серьезные повреждения и затонул в Скапа Флоу во время налета германской авиации. Был поднят и превращен в блокшив. Использовался в качестве плавбазы. Сдан на слом в марте 1946 г. «МАЛЬБОРО» (HMS Marlborough). Заложен на Королевской верфи в Девонпорте 25 января 1912 г., спущен на воду 24 октября 1912 г., введен в строй в июне 1914 г. Назван в честь Джона Черчилля, 1-го герцога Мальборо (John Churchill, 1st Duke of Marlborough, Prince of Mindelheim; 1650–1722). 25 ноября 1914 г. на 8-часовых ходовых испытаниях на мерной миле в Полперро в одном из пробегов развил форсированную мощность турбин в 32 013 л. с., показав скорость 21,8 узла. Начал службу в составе 2-й эскадры линкоров Флота метрополии. Затем служил в составе 1-й эскадры линкоров Гранд Флита. Флагманский корабль командующего эскадры. В Ютландском сражении «Мальборо» первым среди линкоров (в 18.17) открыл огонь, в ходе

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Фото линкора «Мальборо» с автографами Романовых, 1919 г.

боя выпустил 162 снаряда главного калибра. Получил попадание торпедой с немецкого эсминца в среднюю часть корпуса. Пробоина имела длину 21,3 м и ширину 6,1 м, людские потери — двое убитых и двое раненых. Линкор сохранил место в строю и продолжал некоторое время бой, имея скорость 17 узлов и крен на правый борт. Через 24 часа с осадкой 11,9 м и скоростью 10 узлов он пришел в Хамбер, после чего в течение трех месяцев ремонтировался в Тайне. С 1919 по 1926 гг. служил в Средиземноморском флоте. Участвовал в операциях на Черном море. В марте 1919 г. эвакуировал из Крыма находившихся там Романовых. На борту линкора Россию покинули вдовствующая императрица Мария Федоровна (1847–1928) и ряд великих князей с семьями. В 1920–1922 гг. прошел большой ремонт. В 1926– 1929 гг. служил в Атлантическом флоте. Выведен из боевого состава флота по условиям Лондонского договора. Продан на слом в мае 1932 г. Несмотря на ряд недостатков проектов, Адмиралтейство добилось главного: к октябрю 1914 г. британский флот имел в своем составе 12 практически однотипных сверхдредноутов, вооруженных 343-мм пушками. Это не считая десяти линкоров с 12-дюймовыми пушками и трех линкоров, строившихся на экспорт, но конфискованных в связи с начавшейся войной. Немцы изрядно отстали в этой гонке морских вооружений.

Колонна британских сверхдредноутов в составеnaukatehnika.com Гранд Флита

23

Часть 6

« ПЕШКА », (Окончание. Начало см. в №№ 5, 6, 7, 9 2019 г., № 1 2020 г. «Науки и Техники»)

ПРОШЕДШАЯ АД

Б

ольшинство сражений Великой Отечественной войны шло на сухопутных фронтах, но были и три важнейших морских района: Черноморско-Азовский, Балтийский и Заполярный — Баренцево море. Без победы там невозможен был бы общий разгром советскими войсками фашистской Германии и ее пособников — Болгарии, Италии, Румынии и Финляндии, флоты которых действовали против СССР и его союзников по Антигитлеровской коалиции. Их целью были блокада побережья СССР для прекращения внутреннего и международного морского сообщения, высадка десантов для помощи сухопутным силам и их снабжение. Задача воспрепятствования ответным действиям ВМФ СССР и его Морской авиации для прикрытия собственных морских перевозок немецким командованием первоначально считалась второстепенной, но уже к осени 1941 г. на ее выполнение пришлось отвлечь значительные силы за счет сухопутных фронтов. Располагавшему численным и качественным перевесом на море противнику с первых дней войны удалось затруднить действия крупных боевых кораблей советского ВМФ и нанести ему чувствительные потери. Но в этой тяжелейшей обстановке принесли свои плоды усилия, которые прилагало руководство СССР к развитию морской авиации. В планируемых воздушно-морских сражениях советское командование отводило главную роль дальним торпедоносцам, но не были забыты и «обычные» бомбардировщики, и разведывательная авиация. Развитие аэродромной сети на приморских направлениях, а также вхождение в состав СССР Эстонии, Латвии, Литвы, Карелии и западной части полуострова Рыбачий, обращенной в стратегически важный Печенгский залив, значительно улучшили условия их

базирования — самолеты с колесным шасси превосходили летающие лодки в скорости, высотности и маневренности, были удобнее в применении. В «зимней войне» с белофиннами 1939–1940 гг. самолет СБ конструкции Туполева и Архангельского, основной в то время бомбардировщик Морской авиации ВМФ СССР, убедительно показал ценность машин такого класса в боевых действиях на приморских направлениях. В то же время стала совершенно ясна необходимость повышения точности бомбометания, увеличения скорости и защищенности таких самолетов для прорыва ПВО. Также было признано целесообразным переложить задачи воздушной разведки на средние скоростные бомбардировщики, так как гидросамолеты не имеют достаточно большой для этого скорости, а торпедоносцев слишком мало. Лучшим самолетом, который мог заменить устаревший СБ в действиях над морями, накануне войны был Пе-2 Владимира Михайловича Петлякова.

ЛУЧШАЯ ОБОРОНА — НАСТУПЛЕНИЕ К 1941 г. реорганизация Морской авиации ВМФ СССР была в основном завершена. Отряды и эскадрильи уступили место полкам (численность бомбардировочных была по 65 самолетов), следующий

Автор — Сергей Мороз 24

naukatehnika.com

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

В полете звено Пе-2 из 12-го гвардейского пикирующего бомбардировочного авиационного ВВС Балтийского флота. waralbum.ru

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

По румынским данным, около 250 тысяч тонн нефтепродуктов горело более трех суток, противник сообщал, что в налете принимали участие более ста самолетов, но их было всего шесть. Полк действовал, как было задумано перед войной, — энергично, инициативно и в наступательном ключе. Но события на сухопутных фронтах развивались не так, соединения и части ВВС Красной армии понесли тяжелые потери, что вынудило перевести основные силы Морской авиации на поддержку сухопутных войск. Впрочем, это тоже было предусмотрено предвоенными планами.

В ОБОРОНЕ СЕВАСТОПОЛЯ

Лидер освоения Пе-2 на Черном море — герой ударов по Констанце и Плоешти летчик 40-го БАП капитан Александр Пехувич Цурцумия. constantskiy-mrap.jimdo.com

уровень управления, бригады, остался, но они уже соответствовали дивизиям ВВС, сохранив лишь традиционное название. Менялась и техника — гидропланы постепенно уступали место самолетам с колесным шасси, устаревшие Р-5 и Р-6 переводились на вспомогательные задачи, готовилась замена и бомбардировщикам СБ. Весной 1941 г. первым в Авиации ВМФ начал перевооружение на Пе-2 входивший в 63-ю бомбардировочную авиабригаду 40-й бомбардировочный авиаполк. Его летный состав на две третьих имел хороший и отличный уровень подготовки, действовал в сложных метеоусловиях днем, бомбил в строю эскадрильи и полка. Остальные были выпускниками летных школ 1940 г. и имели начальный уровень подготовки. Первые пять Пе-2 полк получил только 22 июня — в день начала войны. Обучением полетам руководил один из лучших летчиков части капитан А. П. Цурцумия, впоследствии Герой Советского Союза, выпустив всю первую группу буквально в считанные часы. На одном из полученных 25 июня следующих пяти Пе-2 случилась авария, но уже в начале июля новые самолеты стали включать в боевые вылеты на максимальный радиус наравне с СБ. Третьего августа 1941 г. шестерка Пе-2 полка участвовала в ударе по военной базе и торговому порту Констанца в Румынии, который выполнялся всем составом 63-й БАБ, ведущим был командир бригады полковник Г. И. Хатиашвили. «Пешки» разбомбили примыкавшую к порту железнодорожную станцию и сожгли пять цистерн нефтепродуктов. Немецкие и румынские истребители успели взлететь, а зенитчики своевременно открыли огонь, доложив, что сбили девять советских самолетов, но на деле на базу не вернулись два ДБ-3ф и один СБ, шестерка Пе-2 потерь не имела. В августе 1941 г. группа Пе-2 под командованием капитана Цурцумия впервые появилась над румынскими нефтепромыслами в Плоешти и метким ударом «накрыла» большое хранилище топлива.

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Девятого сентября 1941 г. приказом Ставки Верховного Главнокомандования бомбардировщики Черноморского флота были переданы в подчинение штабу оборонявшего Крым и Севастополь 7-го стрелкового корпуса Красной армии. Среди прочих сил в его распоряжение поступили 40-й и 9-й БАП ВВС ЧФ, которые пока имели и старые бомбардировщики СБ, но пополнялись новыми Пе-2. Они получили приказ действовать по команде штаба корпуса с напряжением пять вылетов в день по целям на переднем крае и на коммуникациях в ближних тылах противника. Переучивание на Пе-2 основного состава этих частей в боевой обстановке не давало возможности осваивать бомбометание с пикирования. Пока даже с пилотированием на обычных режимах, вклю-

Один из лучших летчиков 40-го БАП Аккуратов (слева) и штурман Богомолов обсуждают удачный вылет на «Пешке». В центре, видимо, стрелок-радист их экипажа Чепыженко. ava.org.ru

Один из лучших пилотов 40-го БАП ВВС ЧФ, в будущем — его командир и Герой Советского Союза Иван Егорович Корзунов у пикирующего бомбардировщика Пе-2. ava.org.ru naukatehnika.com

25

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

чая взлет и посадку, не все было гладко — слишком уж отличался новый самолет от привычных СБ. Сообразно обстановке пришлось перейти на действия звеньями, а то и одиночно, прикрытия обычно не было, что вызвало рост потерь. Радиус полетов уменьшился, но была увеличена бомбовая нагрузка. В декабре 1941 г. оба полка «пешек» были возвращены под управление ВВС Черноморского флота, но продолжали действовать в основном по фронтовым целям. В обороне Крыма проявилась нехватка самолетов-разведчиков, поэтому при штабе ВВС ЧФ в мае 1942 г. сформировали «внештатную» эскадрилью. Ей дали лучшие на тот момент самолеты — пару полученных из США бомбардировщиков Дуглас А-20В «Хэвок», три прибывших из Англии «Бостон» Mk.III (А-20С, тот же «Хэвок», но следующей модификации) и три Пе-2. Даже в условиях сравнительно небольших расстояний Черноморского театра военных действий в 1941 г. проявилась недостаточная дальность полета советских истребителей. Сравнительно неплохо в этом плане выглядели новые самолеты МиГ-3 и ЛаГГ-3, которые были в 62-м ИАП ВВС ЧФ, но подчас и их не хватало, и осенью полк попытались усилить несколькими Пе-2, надеясь, что без бомб те будут быстрее и маневреннее. Но даже налегке они оказались неспособны бороться с немецкими Мессершмиттами 110, которые при той же размерности имели куда более мощное вооружение. За месяц боев за Крым в составе сводной авиагруппы генерал-майора Ермаченкова обескровленный 62-й ИАП был выведен на переформирование и больше «Пешек» не получал. Несмотря на потери, 40-й БАП держался без выведения в тыл на переформирование гораздо дольше подобных частей ВВС, пополняясь «на ходу» выпускниками училищ и опытными летчиками из других частей, но и тех, и других на Пе-2 надо было переучивать. У противника в Крыму были значительные силы истребительной авиации — румынской, итальянской, но в основном немецкой. Однако даже асам из JG 52, бывало, Пе-2 оказывались «не по зубам».

«Пешка» 73-го авиационного пикирующего бомбардировочного полка ВВС Балтийского флота выруливает на взлет. waralbum.ru

Так, 6 мая 1942 г. стрелок «пешки» сбил над Азовским морем Мессершмитт Bf 109 одного из лучших пилотов эскадры лейтенанта Г. Кеппена — он смог сесть на воду и выбраться из самолета, но до берега не доплыл. Конечно, это могла быть случайность, обычная на войне, но надо учесть опыт Кеппена — на его счету было уже 85 побед. Хотя в обороне Крыма морских Пе-2 было не так уж и много, но в том, что Севастополь продержался до 4 июля 1942 г., когда враг уже был на пути к Волге, есть и их заслуга. В этих боях отличились многие пилоты Пе-2, и среди них можно особо отметить Ивана Егоровича Корзунова, который в августе 1943 г. возглавит 40-й БАП, а затем станет командиром 13-й авиадивизии ВВС Черноморского флота.

БЬЕТСЯ В ФИНСКОМ ЗАЛИВЕ ПЕ-2… Эта строка из фронтовой песни напоминает нам о том, как экипажи «Пешек» советской Морской авиации дрались в тяжелейших боях над Балтикой, где им противостояла немецкая и финская авиация. Последней предвоенной весной переучивание на новейший пикирующий бомбардировщик Пе-2 начал 73-й БАП авиации Балтийского флота. Он был укомплектован исключительно опытным летным составом, прошедшим Финскую войну под командованием Героя Советского Союза А. И. Крохалева. Но к роковому дню 22 июня ни один Пе-2 в часть так и не поступил, взамен дали восемнадцать Ар-2, остаток матчасти составили 43 старых СБ. Войну полк встретил на аэродромах Айзпуте в Латвийской ССР и Пярну в Эстонии. Первые «Пешки» пока штучно начали прибывать только в июле. Как и черноморская авиация, ВВС Балтфлота уже в первые дни войны были вынуждены совмещать действия по судам противника и портам с поддержкой сухопутных войск, летая без прикрытия. Это касалось и 73-го полка, хотя в 10-й САБ, куда он входил, были и истребители. Нарком ВМФ приказом от 25 октября 1941 г. отправил потерявший сорок пять СБ, пятнадцать Ар-2 и четыре Пе-2 полк на переформирование. Появилось время оценить итоги первых боев. Из 64 самолетов 11 были сбиты 30 июня при бомбардировке аэродрома истребительной эскадры JG 54, а в ударе по конвою из 40 судов 13 августа

Советский пикирующий бомбардировщик Пе-2 держит курс на Выборг — лето 1942 г. war-book.ru

26

naukatehnika.com

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

погибли 43 самолета, при этом противник не признал потерю ни одного из шести транспортов, потопленных согласно докладам советских экипажей. По отношению потерь к числу боевых вылетов полка лучшими выглядели Ар-2, но сами летчики видели, что дело было в их освоенности и в применении однородными группами. Немногочисленные пока Пе-2 в основном использовались для разведки, летая одиночно, а в вылетах на бомбардировку «пристегивались» к СБ и не могли показать своих преимуществ. А между тем самолет Петлякова обходил Ар-2 по скорости на 25 … 30 км/ч при лучшей маневренности и оборонительном вооружении, имел более совершенное связное и навигационное оборудование. Жалобы штурманов на неудобства их рабочего места на «пешке» прошли, как только они в нем обвыклись. Оценка в целом совпадала с мнением летчиков и командиров других частей морской и сухопутной авиации и говорила о нецелесообразности продолжать выпуск Ар-2. Был план перевооружить 73-й БАП дальними истребителями Пе-3, но вместо них в Иркутске полк получил 32 «Пешки» выпуска завода № 39 с установкой ВУБ-1 с пулеметами УБ и радиополукомпасами РПК-10 и в январе 1942 г. вернулся в состав ВВС Балтфлота. Во время перелета в Ленинград один Пе-2 погиб из-за пожара на борту, еще один совершил посадку на фюзеляж в Канске, но остальные приземлились на аэродроме Русская Гражданка у Пискаревского кладбища. Возвращение 73-го полка к боевой работе в марте 1942 г. прошло не совсем гладко. Вместо укреплений противника на Ивановских порогах в месте впадения Тосны в Неву звено командира полка Крохалева по ошибке отбомбилось по своим, командира сняли с должности, и это, естественно, не способствовало хорошей оценке полка командованием ВМФ и Ставкой. Положение дел долго не удавалось переломить. С новым командиром полка Курочкиным полк понес большие потери и к июню в части остался всего один Пе-2. Было необходимо качественно повысить уровень летной, штурманской и воздушно-стрелковой подготовки экипажей, а также освоить бомбометание с пикирования. Это начали делать летом 1942 г., не имея никаких теоретических и методических рекомендаций, и долго ничего не получалось. В июле 1942 г. полк получил задачу блокирования финского острова Соммерс, на который был высажен десант. Летчики заявили о потоплении пяти и повреждении 11 вражеских судов, но разведка подтвердила лишь попадание осколков в финскую канонерку «Турнумаа» и немецкую плавбазу «Неттельбек», а десант закончился поражением. К концу первой декады августа 1942 г. в полку осталось всего четыре исправных Пе-2. С марта боевые потери части составили 24 самолета, еще несколько погибли в авариях и катастрофах либо по неизвестной причине, и 11 августа полк вывели на пополнение. Но «Пешек» собрали только на одну эскадрилью, и были они не новыми, а остальное составили У-2 и Р-10. Тем не менее полк возобновил боевую работу с начала сентября 1942 г. В начавшейся 12 января 1943 г. операции «Искра», положившей начало прорыву блокады Ленинграда, — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

подчиненные подполковника Курочкина действовали уже лучше, и 18 января звено Пе-2 под командованием Ф. Д. Болдырева уничтожило прямым попаданием 500-килограммовых фугасок чрезвычайно прочное здание 8-й ГЭС, в котором противник разместил артиллерийскую батарею. Очень сложной целью даже для пикирующих бомбардировщиков оставались мосты. Перед ударом по железнодорожному мосту через Нарву эскадрилья Пе-2 тренировалась неделю, но три атаки 12–14 мая 1943 г. закончились безрезультатно. Лишь на рассвете 21 мая в цель удалось уложить четыре бомбы, парализовав сообщение на перегоне Талинн — Нарва на 28 дней. Но из-за несогласованных действий истребителей прикрытия враг сбил «Пешки» П. А. Веденеева и А. И. Чубинидзе. За первую половину 1943 г. командованию и летчикам 73-го БАП ВВС БФ удалось достичь многого, но еще больше предстояло сделать. Так, в части до сих пор не было освоено бомбометание с пикирования с использованием боевого порядка «круг», которое уже применялось в ВВС, в том числе и на Ленинградском и Волховском фронтах. Морские летчики пока по-прежнему атаковали цели с одного направления колонной звеньев или одиночных машин, и тогда, даже если зенитчики «проспали», замыкающие самолеты оказывались под прицельным огнем. Не была организована и эффективная взаимная поддержка самолетов при атаке истребителей. За исправление сложившегося положения взялся прибывший в 73-й БАП на должность командира эскадрильи опытнейший пилот — участник Финской войны и обороны Севастополя Герой Советского Союза Василий Иванович Раков. Хотя для него новое назначение было понижением (он был снят с должности комполка после двух авиакатастроф, произошедших подряд), он не опустил руки, а, наоборот, на новом месте взялся осваивать новую технику и новые тактические приемы. Приказом Наркома ВМФ от 22 января 1944 г. балтийский 73-й БАП был преобразован в 12-й гвардейский пикирующий бомбардировочный авиаполк.

БИТВА ЗА ПОЛЯРНЫЙ КРУГ Накануне войны ВВС Северного флота, как и другие силы обороны советского Севера, были сравнительно немногочисленны и оснащены устаревшей техникой. Арктике как театру войны уделялось явно недостаточное внимание, но отношение это пришлось поменять. В отличие от всех других фронтов, в Заполярье враг почти не продвинулся на восток, хотя имел там специально подготовленные штурмовые части — и финские, и немецкие. Благодаря этому удалось сохранить важнейшие порты — Мурманск, Архангельск и др.,

«Пикирующие бомбардировщики Пе-2 и учебный бомбардировщик УСБ авиации ВМФ СССР прогревают двигатели перед взлетом на аэродроме в Заполярье — осень 1942 г. waralbum.ru naukatehnika.com

27

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

и когда осенью 1941 г. англичане и затем американцы предложили СССР военную помощь, в первую очередь она пошла через них. Пути конвоев с военными грузами проходили между льдами Арктики и побережьем Норвегии. Там и чуть южнее, в Финляндии на аэродромах Банак, Берлевог, Варде, Гамвик, Киркенес и других были развернуты немецкие дальние гидросамолеты-разведчики, скоростные разведчики с колесным шасси Ju 88D, бомбардировщики и торпедоносцы Не 111Н и Ju 88A, пикирующие бомбардировщики Ju 87, дальние истребители-бомбардировщики Bf 110 и легкие истребители Bf 109, а затем и FW 190. Они действовали по наведению размещенной в Варде РЛС самостоятельно и совместно с подлодками и надводными кораблями ВМС Германии. Хотя советские пилоты даже на И-16 и СБ смогли достичь значительных успехов, сразу же стала ясна необходимость иметь в Арктике дальние скоростные самолеты, способные бороться и с авиацией, и с флотом противника. Первым в Заполярье Пе-2 получил 72-й полк ВВС Северного флота, но он был смешанным, и пикировщики не составляли в нем большинства, а в октябре 1942 г. уже в гвардейском звании его переформировали в истребительный. В начале 1942 г. решением Ставки Верховного Главнокомандования СССР для прикрытия Северных конвоев в советской зоне ответственности была создана Особая морская авиагруппа резерва ВГК — ОМАГ. Ей были переданы 28-й БАП ВВС КА и вновь сформированный в составе Морской авиации 29-й авиаполк пикиру-

ющих бомбардировщиков, которые получили по 20 новых Пе-2. Далее планировалось дать еще и минно-торпедный полк, один полк на одномоторных истребителях и три на двухмоторных Пе-3. Но последних хватило только 121-му ИАП, 13-й истребительный частично оснастили Пе-2, а также передали из сухопутной авиации 95-й ИАП. Все эти части базировались на нескольких площадках в основном у Архангельска, Мурманска, поселков Оленья и Ваенга — ныне г. Североморск Мурманской области России. Экипажи ОМАГ приступили к работе 16 сентября 1942 г., когда после трагического разгрома конвоя PQ-17 союзники наконец-то решились послать новый — PQ-18. Хотя англо-американский флот обладал подавляющим преимуществом, и в том районе уже действовало много авианосцев, и больших, и конвойных, в английской зоне ответственности было потоплено 12 транспортов, а в советской — всего один. Несмотря на сравнительно высокую эффективность действий, 5 ноября 1942 г. ОМАГ РВГК была упразднена. При этом 13-й ИАП был переформирован в минно-торпедный, 28-й БАП превращен в отдельную разведывательную эскадрилью с тем же номером, и только 29-й АППБ остался в своей прежней специализации в подчинении штаба ВВС Северного флота. В январе 1943 г. он был передан в 5-ю БАБ ВВС СФ.

ТРУДНЫЙ ПЕРЕЛОМ

Разгрузка авиабомб на стоянке Пе-2 одного из полков Отдельной морской авиагруппы, приданной в оперативное подчинение ВВС Северного флота. pinterest.co.uk

Подвеска авиабомб ФАБ-100 с перьевыми стабилизаторами на пикирующий бомбардировщик Пе-2 ВВС Северного флота. waralbum.ru

28

naukatehnika.com

Коренной перелом в Великой Отечественной войне наступил в конце лета 1943 г. после победы на Курской дуге, положившей начало освобождению Украины. На сухопутных фронтах противник окончательно утратил инициативу, но сохранял пока господство на всех морских ТВД. Несмотря на резко усилившиеся бомбардировки Германии авиацией союзников, ее военное производство продолжало расти, и враг смог усилить свою, а затем финскую и румынскую авиацию. Прежде всего были перевооружены истребительные части — устаревшие самолеты Мессершмитт Bf 109E, Т и F, Хейнкель Не 112, Фоккер D.XXI, Кертисс «Хоук», Моран 406 и Брюстер В.239 «Буффало» в 1944 г. были полностью заменены новыми Мессершмиттами Bf 109G-6, G-10 и G-14, а также ФоккеВульфами FW 190A-6 и А-8. Была модернизирована зенитная артиллерия — как сухопутная, так и установленная на кораблях и судах ВМС Германии и ее союзников. У немцев появились специальные корабли противовоздушной обороны — например, 16 марта 1944 г. в строй ВМС Германии вошел крейсер ПВО «Ниобе», переоборудованный из захваченного в Голландии «Гелдерланда». Он нес восемь орудий калибра 105 мм, две спаренные 40-мм скорострельные пушки и четыре установки по четыре 20-мм автомата в каждой, наведение которых осуществлялось радиолокационными и оптическими дальномерами. В дальнейшем число автоматов калибра 20 мм было увеличено до 24.

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

В августе 1944 г. 40-й БАП ВВС ЧФ был награжден орденом Красного Знамени, и его изображение появилось на носовых частях «Пешек» этого полка. ava.org.ru

Хотя военное производство в СССР и поставки по ленд-лизу тоже выросли, но наше командование по-прежнему не имело значительных резервов для усиления бомбардировочной авиации ВМФ, предпочитая делать упор на торпедоносцы. Потому сокращенное в конце 1942 г. число морских полков Пе-2 осталось прежним — пять на трех флотах. Если невозможно было увеличить их количество, оставалось лишь поднимать качество боевой работы. В 1943 г. было начато освоение новых тактических приемов — поиск целей с использованием РЛС, развернутой на полуострове Рыбачий, ударов с круга с пологого и крутого пикирования, атаки судов одновременно с разных направлений, а также топмачтового бомбометания. При сбросе бомб с горизонтального полета на высоте, равной примерно верхушкам (топам) мачт они рикошетируют от воды и попадают в борт судна. Достоинством метода в сравнении с крутым пикированием было значительное повышение точности попадания в подвижную цель, но атака должна была выполняться с траверза при наличии значительного свободного пространства по борту цели. Заход осуществлялся подобно низкому торпедометанию, и бомбардировщик попадал под сильный зенитный огонь. Для расчетов малокалиберных скорострельных зениток он превращался в сравнительно простую цель, почти не меняя своих угловых координат на боевом курсе, а изменение дальности для них не столь важно. Топмачтовое бомбометание лучшие летчики советской Морской авиации стали применять стихийно уже в 1942 г. Неизвестно, сами ли они до него додумались, или «подсмотрели» у противника и союзников, которые пришли к этому раньше, но к концу 1943 г. этот прием был уже широко распространен, особенно — в ВВС Северного флота. Не имея методических рекомендаций, летчики действовали каждый в меру своего разумения.

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Экипаж Пе-2 из 40-го бомбардировочного авиаполка ВВС ЧФ. Слева направо: командир Н. И. Горячкин, штурман Ю. В. Цыпленков, стрелок-радист. Крым, май 1944 г. ava.org.ru

Майор Николай Германович Павлов и капитан Родион Михайлович Суворов из 118-го Краснознаменного Киркенесского ОМРАП ВВС СФ у самолета Пе-2. ava.org.ru

В конце 1943 г. командующий авиацией Военно-Морского Флота С. Ф. Жаворонков поручил НИИ авиации ВМФ провести испытания топмачтового бомбометания. Наиболее подходящими самолетами были определены А-20 «Бостон», Ил-2 и Р-40 «Киттихаук», тем не менее были составлены таблицы прицеливания и для Пе-2. И как оказалось — не зря. Удобные для штурмовиков бомбы ФАБ-100 были недостаточно мощными, а их приставные коробчатые стабилизаторы при первом ударе о воду часто обламывались, и бомба тонула. Одномоторный Р-40 брал ФАБ-250 и даже ФАБ-500 с прочными перьевыми стабилизаторами, но только одну и ценой уменьшения радиуса действия, к тому же с ним в Арктике было много аварий. «Бостон» был здесь лучше и нес две такие бомбы, но его старались вооружать торпедами. Остался Пе-2 — надежный, скоростной, грузоподъемный и с радиусом действия лучше, чем у Ил-2 или Р-40. Рассматривали и вопрос выживаемости топмачтового бомбардировщика. Противник практиковал отражение топмачтовой атаки сосредоточенным зенитным огнем, а когда самолет бомбы сбрасывал, его атаковали истребители, а зенитки переносили огонь на следующую машину. Такое разделение ролей у немцев было отработано очень четко, и выход был один — тоже действовать совместно разнородными группами авиации. naukatehnika.com

29

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

В крупной операции, например при атаке конвоя или военно-морской базы, ударное звено боевого порядка должны составлять «низкие» торпедоносцы, топмачтовые и пикирующие бомбардировщики. Подавление зенитного огня — задача штурмовиков и «горизонтальных» бомбардировщиков, действующих со «смещающегося круга». Блокировку аэродромов ПВО противника выполняли штурмовики и бомбардировщики, но здесь для последних выгоднее пикирование. Непосредственное прикрытие боевого порядка на маршруте и над целью оставалось за истребителями. И наконец, гораздо большая роль теперь отводилась предварительной и уточняющей разведке, а также контролю результатов удара. Блокировка аэродромов ПВО планировалась с опережением, равным времени между обнаружением ударной группы вражеским локатором и подлетом его истребителей к объекту прикрытия. Удар по основной цели должен осуществляться так, чтобы одновременно ее атаковали не менее двух звеньев с разных направлений и с использованием отличающихся маневров. Волны ударных самолетов должны сменять друг друга в как можно меньшие промежутки времени, что «растягивает» огонь ПВО и не дает ей перенацеливаться. Выход из атаки следует выполнять в сторону своих истребителей и организованно, не допуская растягивания строя. Самолеты Пе-2 могли использоваться на всех этих этапах, включая лидирование истребителей. Первыми к организованному применению топмачтового бомбометания приступили авиаторы-черноморцы. Они 18 апреля 1944 г. в 11:45 в 68 милях юго-западнее мыса Херсонес обнаружили транспорты «Альба Юлия» водоизмещением 5708 брт и «Данбиус» (1489 брт), шедшие в Румынию под прикрытием эсминца «Марашти», канонерской лодки «Гикулеску», морского охотника Uj 104 и тральщика В 216. В 12:25 конвой атаковала советская подлодка, но была потоплена. В 13:20 появились восемь бомбардировщиков Авиации дальнего действия, но не попали, лишь потеряв две машины. В 14.30 шестерка Пе-2 из 40-го БАП ВВС ЧФ атаковала конвой с пикирования, добившись двух прямых попаданий в судно «Альба Юлия», и в панике эвакуации перевозимых солдат более 500 человек утонули. Эсминец взял транспорт на буксир и довел его до Констанцы, но отремонтировать его не удалось. Пикировщики ВВС ЧФ сказали свое слово в освобождении Крыма и Севастополя, а летом-осенью 1944 г. поддерживали сухопутные войска на приморских направлениях в Ясско-Кишиневской стратегической наступательной операции в Румынии. Их успехи были отмечены почетными наименованиями — 29-й пикирующий бомбардировочный авиаполк стал Сулинским, а 40-й — Констанцским. С осени 1944 г. действия вражеского флота на Черном море были полностью парализованы и прекратились.

Немецкий крейсер ПВО «Ниобе», потопленный советской авиацией 16 июля 1944 г. в финском порту Котка, — первый крупный боевой корабль, уничтоженный советской авиацией. waralbum.ru

30

naukatehnika.com

Выход из войны Финляндии 19 сентября 1944 г., активизация британской авиации, а главным образом успехи Вооруженных Сил СССР изменили стратегическую ситуацию также и в Заполярье — на Восточном фронте остался один «горячий участок» — Балтика. Там еще 16 мая топмачтовое бомбометание экипажами Пе-2 было впервые проверено в атаке четырех десантных барж, шедших под прикрытием трех сторожевых катеров и трех тральщиков у острова Асари. Но в этот день три тральщика и два сторожевика потопили топмачтовики Ил-2 в атаке, длившейся всего 60 секунд, а 18 «Пешек» участвовали только в блокировке аэродромов, причем не очень удачно — большая группа FW 190 все же успела взлететь. Штурмовики имели сильное прикрытие из 59 истребителей Як-9, они сбили девять истребителей противника, но и три Ил-2 погибли. В последующих операциях в том же районе удалось потопить еще 13 малотоннажных судов противника.

ПЕРВАЯ КРУПНАЯ ЦЕЛЬ В закрытых и тесных морях у европейских берегов СССР противник не рисковал использовать большие надводные боевые корабли, и потому советские летчики долго не могли «похвастать» крупной добычей, как их английские и американские союзники. С «зимней» войны 1939–1940 гг. они охотились за финскими броненосцами береговой обороны «Ильмаринен» и «Вяйнемяйнен», но те умело прятались, и только 12 июля 1944 г. разведка доложила, что «Вяйнемяйнен» вошел в базу Котка. Пикировщики Пе-2 из 12-го гвардейского ПБАП сбросили 45 бомб ФАБ-250 и 24 «сотки», однако ни одна из них не попала. Летчиков встретил неожиданно мощный зенитный огонь, особенно сильно огрызалась главная цель, но тогда ни у кого не возникло сомнений в правильности ее опознания. Командование видело причину неудачи в неопытности молодого пополнения 12-го ГПБАП и дало полку трое суток на тренировку, приказав повторить удар 16 июля. Была разработана комбинированная операция, в которой главную роль отвели пикировщикам Пе-2 и топмачтовикам А-20. Для снижения потерь наряду с подавлением зенитного огня с берега и корабля, блокадой соседних аэродромов и непосредственным прикрытием удар был спланирован так, чтобы противник был вынужден отслеживать одновременно много самолетов, совершающих разные маневры, а время нахождения каждого из них в зоне зенитного огня не превышало 7 минут. В назначенный день операция началась. В 16:51 штурмовики Ил-2 из 47-го ШАП засыпали зенитные батареи базы и саму цель мелкими бомбами и реактивными снарядами — на корабле была выведена из строя одна зенитная установка, а на берегу подавлено четыре артиллерийские позиции. В 16:54 двадцать восемь Пе-2 сбросили 40 бомб ФАБ-250 и 22 ФАБ-100, добившись пяти прямых попаданий. Взрывом сбросило с лафета 105мм зенитку, по одной бомбе попали в нос и корму, — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

а две влетели чрез вентиляционную трубу в машинное отделение. Корабль накренился на 25–30° и больше не мог вести организованный зенитный огонь, а в 17:00 три топмачтовика А-20 сбросили шесть тяжелых бомб ФАБ-1000 — две попали в корпус, взвился столб дыма, и корпус разломился. Командир четвертого А-20 увидел это и всадил свои бомбы в стоявший рядом транспорт, водоизмещение которого определили в 6000 т. Противник заявил, что сбил над Коткой 100 советских самолетов, фактически же был потерян один А-20. В 1947 г. неожиданно выяснилось, что тогда был потоплен вовсе не «Вяйнемяйнен», а немецкий «Ниобе», представлявший куда большую боевую ценность. По итогам операции командиру 12-го ГПБАП майору Ракову было присвоено звание Героя Советского Союза, и он стал полковником. Так к концу лета 1944 г. был достигнут перелом и в сражениях над морями. Когда осенью 1944 г. группировка Вермахта в Курляндии была окружена по суше, враг пытался наладить ее снабжение через порт Либава в Латвии. Его защищали 17 батарей зениток калибра 88 мм и 12 батарей МЗА (всего около 200 орудий), а также истребители Bf 109G и FW 190A из эскадр JG 51 и JG 54 «Зеленое Сердце». Советское командование, планируя операцию «Арктур», учитывало это обстоятельство и в целом достигло цели. Выполнив 775 вылетов, из которых 140 пришлось на долю Пе-2, в Либаве авиаторы ВВС БФ потопили 12 транспортов и два танкера, разрушили многие склады и причалы, подъездные пути и другие сооружения. В атаках 27, 28 и 30 октября, а также 14 и 22 декабря было потеряно 62 самолета, и хотя тяжелее всех досталось штурмовикам, но не миновала чаша сия и пикировщиков — например, в последнем налете из 26 «Пешек» было сбито четыре, погиб один из лучших экипажей полка — старшего лейтенанта Меняйлова. Всего в операции «Арктур» 12-й гвардейский ПБАП потерял 18 самолетов Пе-2 из общего числа 48 машин, не вернувшихся с задания, за весь 1944 г. Это было больше, чем в 1941 г., и большинство из них было сбито истребителями. Противник не признал потери в порту Либава в те дни ни одного большого судна, заявив, что они были взорваны командами при отступлении. Это после войны было зафиксировано в вышедших в Германии, Англии и США исследованиях, но в свете изменения обстановки не очевидна их объективность — Западу стало выгодно всемерно занижать оценку эффективности действий Вооруженных Сил СССР, с которым он теперь вел холодную войну. Когда Либава была освобождена, в ее порту было много потопленных судов, но разбираться кто, как и когда их потопил, времени не было — надо было срочно расчищать гавани от металлолома и пускать их в дело. Как бы то ни было, Курляндский котел был заперт и изолирован. Хотя бои там продолжались до самого конца войны, но, как мы говорили в предыдущей части, «центр тяжести войны» просто сместился на Берлинское направление, и форсировать события на серверном фланге Советско-германского фронта ценой лишних потерь не имело смысла.

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

ПОСЛЕДНИЙ БОЙ — ОН ТРУДНЫЙ САМЫЙ… В 1945 г. перед авиацией Балтфлота была поставлена задача блокады побережья Прибалтики, Польши и восточной части Германии. Хотя здесь действовала и англо-американская авиация, переместившаяся на аэродромы континентальной Европы, договориться о координации усилий не удалось, что союзники объясняли техническими причинами. На самом деле готовился сепаратный мир, одним из условий которого было предоставление убежища покидающим рушащийся Восточный фронт немецким войскам. Было необходимо выявлять и уничтожать суда, которые пытались уйти на Запад, для чего 15-й отдельный разведывательный авиаполк ВВС БФ должен был обнаруживать, а ударные силы, в т. ч. 12-й гвардейский ПБАП, — уничтожать их. Наряду с оказанием непосредственной воздушной поддержки сухопутным войскам это стало их главной задачей в 1945 г. И эта работа тоже была не из легких — так, в последний день войны 8 мая два «длинноносых Фоккера» FW 190D-9 западнее Либавы сбили разведчик Пе-2 из 15-го ОРАП, в котором погибли сразу два Героя Советского Союза — Г. Давиденко и А. Грачев. Тем не менее и эту задачу «Пешки» выполнили — план эвакуации Курляндской группировки противника был сорван. За успехи в освобождении Прибалтики от немецко-фашистских оккупантов 12-й гвардейский ПБАП и 15-й ОРАП были награждены одинаково — орденами Красного Знамени и Ушакова, а также почетными наименованиями «Таллинский».

Командир 2-й эскадрильи 40-го Констанцского бомбардировочного авиаполка Черноморского флота Г. И. Забияка на бомбардировщиках Пе-2 сбил три самолета противника. ava.org.ru

Экипаж 17-го гвардейского Краснознаменного авиаполка ВВС Тихоокеанского флота у самолета Пе-2. Вероятно, осень 1945 г. forums.airbase.ru naukatehnika.com

31

ВОЕННАЯ АВИАЦИЯ

Изучение силовой установки самолета Пе-2 в Омском военном авиационном училище летчиков — «Пешка» долго использовалась в учебных заведениях ВВС СССР. img-fotki.yandex.ru

Курсанты Военно-морского авиационного училища Авиации ВМФ СССР им. Леваневского у бомбардировщиков Пе-2 — послевоенный снимок. airforce.ru

Согласно взятым обязательствам, Советский Союз 9 августа 1945 г. вступил в войну с Японией. На Тихом океане успешно действовали вооруженные «Пешками» 34-й Краснознаменный и 55-й бомбардировочные авиаполки ВВС Тихоокеанского флота (последний имел также самолеты А-20К). Они блокировали морские перевозки между Кореей, Южным Сахалином, Курилами и Японией, поддерживали морские десанты и разрушали коммуникации противника. К 26 августа 1945 г., когда 34-й БАП был преобразован в 17-й гвардейский, он выполнил 221 боевой вылет по портам Юкки, Расин и Сейсин, потопив три транспорта и два танкера, а в городах Ранан и Фуней уничтожил три склада, подавил огонь бронепоезда и зенитной батареи. Один Пе-2 полка был сбит зениткой и один потерпел аварию, но экипажи остались живы. Третьего сентября 1945 г. Япония подписала безоговорочную капитуляцию, вернув СССР оккупированные территории — часть Курил и Сахалина. Вторая мировая война на этом закончилась.

ЭПИЛОГ Подводя итоги боевой биографии советского пикирующего бомбардировщика Пе-2, можно сказать, что он показал свои лучшие качества и талант людей, которые его создали, — Владимира Михайловича Петлякова, Иосифа Фомича Незваля, Владимира Михайловича Мясищева и многих других руководителей и рядовых работников авиапромышленности. Правильным оказалось и решение руководства страны и Вооруженных Сил выбрать именно машину Петлякова в качестве основного пикировщика из многих испытывавшийся в то время в СССР самолетов такого класса. Она оказалась лучшей не только по критерию «стоимость — эффективность», но и по всему комплексу боевых качеств и соответствию сложившимся условиям применения. В годы Великой Отечественной войны и войны с Японией на самолетах Пе-2 воевали не менее 75 бомбардировочных авиаполков ВВС Красной Армии и восемь полков Морской авиации ВМФ СССР. В большинстве их самолеты Пе-2 составляли основу, а чаще всю матчасть, кроме положенных по штату вспомогательных и тренировочных самолетов. В разведывательной авиации Пе-2 использовали две отдельные дальнеразведывательные и пять — фронтовые отдельные разведывательные эскадрильи плюс одна — разведывательно-корректировочная, а затем пять авиационных полков разведки Главного 32

naukatehnika.com

Командования и 12 отдельных разведывательных полков ВВС. В морской авиации Пе-2Р использовали два разведывательных полка и одна отдельная эскадрилья. Наконец, Пе-2, пусть и не в значительных количествах, но все же попали в два истребительных полка и одну авиагруппу Авиации ПВО, а также в три флотских истребительных полка. Двадцать пять из этих полков стали гвардейскими, многие награждены орденами, получили почетные наименования в честь освобожденных городов. Как и части на других типах самолетов, многие полки на Пе-2 меняли состав, подчинение и дополнительную матчасть. Это был довольно сложный процесс, описание подробностей которого заняло бы слишком много места, потому мы не будем на нем останавливаться здесь, а в рубрике «Справочник» нашего сайта опубликуем подробные сведения в разделе, посвященном боевому применению Пе-2. Многие из указанных полков, особенно, бомбардировочные, получив Пе-2, так и дошли на них до Победы. Далее часть из них была расформирована в послевоенном сокращении Вооруженных Сил, но большинство оставшихся летало на «Пешках» до перевооружения реактивными Ил-28 и Ту-14Т в начале 1950-х гг. Вот мы и закончили рассказ о самолете Пе-2 и его боевом пути в Великой Отечественной войне, оставшиеся же вне нашего внимания опытные модификации и различные подробности, а также список документов и других источников, использованных в этой работе, мы дадим на сайте нашего журнала. И в завершение автор хотел бы выразить искреннюю признательность тем, кто помогал все эти материалы собирать, перерабатывать и осмысливать, — Виктору Богатову, Игорю Величко, Равилю Вениаминову, Александру Галицкому, Юрию Гусеву, Даниле Дыдышко, Александру Кривобоку, Константину Косминкову, Ивану Родионову и Дмитрию Шувалову.

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ

Better Than Nothing Beta — программа доступа в Интернет SpaceX впервые опубликовала цены на использование спутникового интернета Starlink. Программа бета-тестирования называется «Лучше, чем ничего» (Better Than Nothing Beta) и предлагаться по следующим ценам: $499 — терминал с антенной и Wi-Fi роутером; $99 — месячная абонентская плата. Скорость: 50–150 Мбит. Задержка: 20–40 мс. Задержку обещают через год улучшить до 16–19 мс. По замыслу, группировка спутников Starlink должна обеспечить всю земную поверхность доступом в Интернет. В первую очередь проект нацелен на тех пользователей, которые живут в относительно труднодоступных районах, куда наземным провайдерам канал передачи данных вести невыгодно. Одно из главных теоретических преимуществ Starlink заключается в крайне низких задержках при передаче информации между удаленными узлами.

SpaceX оснащает свои спутники ионными двигателями

Если спутник перестает работать, то он может стать опасным для других спутников и космических аппаратов на орбите, так как он становится неуправляемым, и есть вероятность, что он столкнется с другим телом в космосе. Чтобы предотвратить столкновения на орбите, SpaceX оснащает свои спутники ионными двигателями с эффектом Холла, чтобы убрать их с орбиты в конце их жизни. Однако, согласно двум недавним уведомлениям SpaceX, направленным Федеральной комиссии связи (FCC) в течение лета, несколько их спутников потеряли способность маневрировать с момента развертывания. К сожалению, компания не предоставила достаточно информации, чтобы указать, какие из их спутников были затронуты. По этой причине астрофизик Джонатан Макдауэлл из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) представил свой собственный анализ орбитального поведения спутников, чтобы предположить, какие спутники потерпели неудачу.

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Анализ был опубликован на веб-сайте Макдауэлла (космический отчет Джонатана), где он объединил данные SpaceX с правительственными источниками США. Исходя из этого, он определил, что около 3 % спутников потерпели неудачу, потому что они больше не отвечают на команды. Естественно, некоторый уровень отказов неизбежен, и 3 % — это относительно низкий уровень. Но каждый спутник, который не способен маневрировать из-за проблем со связью или двигательной установкой, создает опасность столкновения для других спутников и космических аппаратов. Как рассказал Макдауэлл: «Я бы не сказал, что уровень отказов не является вопиющим. Это не хуже, чем у всех остальных. Проблема в том, что даже нормальная частота отказов приведет к большому количеству космического мусора». Не так давно SpaceX получила разрешение Федеральной комиссии связи (FCC) на развертывание около 12 000 спутников Starlink на орбитах от 328 до 580 км. Однако более поздние заявки в Международный союз электросвязи (МСЭ) показывают, что компания надеется создать сеть из 42 000 спутников. По состоянию на февраль 2020 г., по данным Управления ЕКА по космическому мусору (SDO), на орбите Земли в настоящее время находится 5 500 спутников, и только 2 300 из них функционируют. Это означает, что Starlink увеличит число нефункционирующих спутников на орбите с 11 до 40 %. Проблема обломков и столкновений выглядит еще более угрожающей, если учесть количество обломков на орбите. Помимо нефункционирующих спутников, по оценкам SDO, в настоящее время на орбите находится 34 000 объектов диаметром более 10 см, 900 000 объектов диаметром от 1 до 10 см и 128 миллионов объектов диаметром от 1 мм до 1 см.

naukatehnika.com

33

ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ

Самая громкая акция «бомб-землетрясений» — потопление линкора «Тирпиц»

Часть 1

БОМБЫ-МОНСТРЫ Перед Второй мировой войной очень большую популярность в кругах британских военных стратегов получила «Доктрина Дуэ», суть которой состояла в том, что проще не разбить противника в открытом бою, а «выбомбить» его из войны, деморализовав население и разрушив экономический потенциал. Однако для этой цели, кроме стратегических самолетов, нужны были и специальные очень мощные бомбы.

С

амые тяжелые английские бомбы 1930-х гг. имели вес 500 фунтов (225 кг). Система прицеливания была такой, что Королевским военно-воздушным силам (КВВС) приходилось сыпать бомбы буквально градом, надеясь, что хотя бы одна попадет в цель. Кто-то надеялся, что сойдет и так. Другие — нет. Одним из наиболее активных сторонников последних был конструктор фирмы «Виккерс» Барнес Уол-

лис (Barnes Neville Wallis, 1887–1979), но военные его не поддержали. В 1930-е гг. эти недостатки не были очевидны, особенно потому, что летчики предпочитали мелкие бомбы для уничтожения целей на поверхности. Ударная волна более крупных бомб рассеивалась на зданиях, и потому казалось выгоднее использовать несколько мелких бомб, а не одну крупную. Даже более крупные бомбы должны были попасть прямо в цель, чтобы вызвать серьезные разрушения. А шансы на прямое

Джулио Дуэ, итальянский генерал, основоположник «Доктрины Дуэ»

Автор — Юрий Каторин 34

naukatehnika.com

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ

«Доктрина Дуэ» в действии (фото 1943 г.)

попадание возрастали при использовании большего количества бомб. Даже очень мощный взрыв сотрясет конструкцию, но недостаточно. Чтобы оказаться решающим фактором, ударная волна должна идти через более плотную среду, поэтому надо закопать бомбу возможно глубже. И если нельзя воткнуть тяжелую бомбу в железобетон, то ведь ее можно забить и в менее твердую почву перед целью. Там и родятся ударные волны. Эффект расширения газов будет более значительным. Им придется прорываться сквозь окружающие камни. Если удастся запереть взрыв под землей, откуда он не сможет вырваться, то получится что-то вроде сейсмических волн... землетрясение! Бомба, вызывающая землетрясение! Но как загнать бомбу глубоко в сопротивляющуюся почву? Уоллис взял блокнот, карандаш и проработал целую неделю, покрывая страницы вычислениями, эскизами, формулами — ускорение, сопротивление, кинетическая энергия, напряжения, трение, соотношение веса и заряда — и нашел принципиальный ответ. Сделанная из специальной стали и сброшенная с высоты 12 км 10-тонная бомба с 7 т взрывчатки, обтекаемой формы достигает скорости 1 500 км/ч. Это значительно больше скорости звука. В этом случае она уйдет в грунт средней плотности на глубину около 30 м. Заряд такой величины теоретически сработает как камуфлет (т. е. не прорвется па поверхность) с глубины. Поэтому он должен вызвать серьезные подвижки земных пластов, сработав наподобие землетрясения. Однако на данный момент ни один бомбардировщик в мире не мог поднять бомбу весом в 10 т. Уоллес сам придумал огромный шестимоторный бомбардировщик весом в 50 т, — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Барнис Уоллис, конструктор бомб-землетрясений

чьей защитой должна были служить огромная высота полета (до 14 км) и скорость (до 510 км/ч). Однако в мае 1941 г. штаб ВВС с ходу ответил отказом Уоллесу на его предложение. Проект же бомбы рассмотрели, но отложили «до лучших времен». Успех скачущих бомб Уоллиса, подробно описанных 10 августа 2018 г.

Бомба «Толлбой»

в статье данной рубрики «Бомбыволчки», позволил ему снова вернуться к первоначальному предложению — «бомбе-землетрясению». На этот раз начальство восприняло предложение вполне благосклонно, но по-прежнему не было самолета, способного поднять 10-тонную бомбы на высоту 12 км. Слегка модифицированный «Ланкастер» мог поднять ее на высоту 6 км и доставить на расстояние 140 миль. Для самолетов, базирующихся в Британии, целей на таком расстоянии не было. Тогда Уоллис предложил уменьшенный вариант бомбы весом «лишь» в 12 000 фунтов (около 5 т). «Ланкастер» мог доставить такую бомбу почти в любую точку Германии. Это оружие не совсем соответствовало концепциям Уоллиса, однако должно было сработать почти так же. Впрочем, летом 1942 г. КВВС уже имели на вооружении бомбу весом 12 000 фунтов «Блокбастер». Однако она имела очень тонкий корпус и не могла проникнуть в землю, ибо сразу разрушалась. Зато ее тонкостенный корпус позволял довести вес аммотола до 75 % от веса бомбы. Бомба конструкции Уоллиса должна была выдержать удар о землю на сверхзвуковой скорости, что было совершенно новым в этой области вооружений. Уже 1 июля Уоллис получил разрешение на создание 12 000-фунтовых бомб «Толлбой» («Верзила»). Осенью 1943 г. был проведен ряд экспериментов с моделями весом 4 000 фунтов (1,7 т). Сначала опыты на полигоне Кричел Даун шли нормально, но когда бомбы начали сбрасывать с высоты 20 000 футов (около 6 км), они стали показывать большую нестабильность полета. Однажды бомба даже разломилась в воздухе, и ее хвостовое оперение упало в 500 м от носовой части. naukatehnika.com

35

ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ

Подвеска бомбы «Блокбастер» к самолету

Подвеска бомбы «Толлбой» к самолету «Ланкастер»

Подготовка бомб «Толлбой» к подвеске на самолеты

Германский линкор «Тирпиц», прикрытый противоторпедными сетями. Снимок сделан с английского самолета-разведчика

Причина этой нестабильности была давно известна. При переходе звукового барьера турбулентность воздушных потоков сбивала бомбу с курса. Уоллис предложил развернуть плоскости хвостового оперения, чтобы они заставили бомбу вращаться вокруг своей оси. Потом пришлось решать проблему прочности корпуса, чтобы бомба не раскалывалась при ударе о землю. Чтобы добиться требуемой прочности, применили специальные методы литья и закатки корпусов. Краткие ТТХ бомбы Tallboy: масса — 5443 кг; длина — 6,35 м; диаметр — 0,95 м; тип взрывчатого вещества (ВВ) — Торпекс; масса ВВ — 2358 кг. Весной 1944 г. «Толлбой» был готов к использованию. Первый налет с этими бомбами был совершен 8 июня на важный железнодорожный тоннель Сомюр во Франции. Германская танковая дивизия выдвигалась по железной дороге из Бордо к плацдарму союзников. Поезда с бронетехникой должны были проследовать через тоннель Сомюр, лежащий в сотне миль от берега. Надо было 36

naukatehnika.com

заблокировать тоннель, прежде чем поезда пройдут через него. В полном составе 617-я эскадрилья поднялась в воздух сразу после заката, а чуть после полуночи летчики увидели место, где рельсы исчезают в тоннеле, уходящем вглубь холма Сомюр. Через 90 секунд «Ланкастеры» начали ложиться на боевой курс. А еще через пару минут впервые «бомбы-землетрясения» полетели на цель. В 6 км наверху экипажи испытали легкое разочарование. «Толлбои» не производили яркой вспышки при попадании. Появлялся только тусклый красный светлячок, когда бомба врезалась в землю, и взрыв происходил на глубине почти 30 м. Утром прилетел фоторазведчик «Москито» с фотографиями, которые сами произвели эффект разорвавшейся бомбы, и разочарования у летчиков как не бывало. За одним исключением, огромные кратеры легли вокруг горла тоннеля. Причем две бомбы взорвались рядом прямо на рельсах. Железнодорожная насыпь была полностью уничтожена. Но особенно потрясла всех бомба,

которая упала в 60 м от горла тоннеля. В том месте, где упала бомба, холм уже сформировался и 21 м плотного грунта и известняка прикрывали тоннель. Тяжелый «Толлбой» пробил свод и взорвался прямо в тоннеле. Около 10 000 т земли и мела взлетели в воздух, и гора обрушилась в тоннель. Это было одно из самых впечатляющих прямых попаданий за все время войны. Летчики могли гордиться результатом — всего 617-я эскадрилья сбросила 19 грозных снарядов. Все они легли достаточно точно. Одна из бомб попала в вершину холма прямо над тоннелем, глубоко вошла в меловой массив и взорвалась, похоронив тоннель. Бомбы оставляли воронки диаметром около 24 м и глубиной 7,6 м. Не менее бурным было признание нового оружия и в высоких штабах. Наутро после налета на Сомюр высокопоставленный чин из Бомбардировочного Командования ворвался в кабинет, размахивая фотографиями разрушенного тоннеля.

— Боже мой! — завопил он. — Почему мы раньше не использовали — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ

эти невероятные штуки? Как много мы их получим?

12 ноября 1944 г. 32 «Ланкастера» 9-й и 617-й эскадрилий совершили самую громкую акцию за всю войну: атаковали «толлбоями» могучий линкор «Тирпиц», стоящий в Тромсё. Две бомбы попали в корабль и взорвались глубоко внутри корпуса, после того, как сработал взрыватель с задержкой. Мощь 5 т взрывчатки, заключенной в бронированную коробку, оказалась ужасающей, «Тирпиц» был буквально выпотрошен. Когда осели брызги близких разрывов, линкор выглядел так, словно его протащили сквозь валки исполинского прокатного стана. Один из очевидцев заметил, что он «больше всего напоминал недостроенный корпус на стапеле». Через 5 минут огромный пожар достиг кормового погреба. Взрыв боеприпасов пробил брешь длиной 40 м под броневым поясом левого борта. Огромный корабль перевернулся и затонул. Эскадрильи благополучно вернулись в Вудхолл, где были встречены очень торжественно. Военный оркестр играл «Идут победившие герои». Пришли поздравления от английского короля, военного кабинета, флотского командования, принца Олафа Норвежского и даже советского руководства. Только после войны стало известно, что ранее сильно поврежденный «Тирпиц» отбуксировали в Тромсё не для ремонта, а чтобы установить на мелководье как непотопляемую крепость. Немцы рассчитывали укрепить им береговые сооружения северной Норвегии, но они ошиблись в расчетах, и в результате под килем

линкора еще оставалось 15 м воды. Немцы попытались исправить положение, намыв под днищем корабля мель земснарядами, но не успели. Глубина оказалась вполне достаточной, чтобы линкор перевернулся. Однако самое парадоксальное заключалось в том, что кое-кто в Адмиралтействе заявил, что линкор нельзя считать потопленным, так как днище из воды видно. Смешно, но факт. Однако летчикам, в результате такой комбинации получившим сильно урезанную премию, было не до смеха. Впрочем, при всей его внешней эффектности потопление «Тирпица» нельзя считать главным достижением 617-й эскадрильи. Гораздо более важным и замечательным был успех в уничтожении ранее неуязвимых бункеров подводных лодок. Обычные бомбы только царапали массивные крыши толщиной в 4 м железобетона. В 1945 г., когда силы германской истребительной авиации почти сошли на нет, слабо вооруженные «Ланкастеры» эскадрильи, наконец, смогли залетать все глубже на территорию Германии даже днем. Они атаковали с помощью «толлбоев» укрытия подводных лодок в Поортерсхавене, Эймейдене, Гамбурге, бетонное чудовище в Фарге возле Бремена. При этом были потеряны два или три экипажа, но эскадрилья добилась десятков прямых попаданий в толстые крыши. Спроектированные для проникновения в мягкий грунт и сброшенные с высоты вдвое меньше предписанной «толлбои», конечно, не могли полностью пробить толстую бетонную крышу до взрыва. Но действовали бомбы почти нормально. В Бресте

Перевернувшийся «Тирпиц». На переднем плане на берегу видна воронка от бомбы «Толлбой» — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

несколько последовательных попаданий глубоко изрыли, а потом и проломили крышу бункера. В Эймейдене они обрушили 13 000 т бетона с крыши и стен убежищ. При этом близкие разрывы действовали не хуже прямых попаданий. То же самое произошло в Бергене и Поортерсхавене. В Бергене близкие разрывы потопили две подводные лодки и похоронили еще одну под рухнувшей стеной дока. Эти порты и убежища постепенно переполнялись по мере того, как немцы теряли другие базы. После налетов бомбардировщиков там воцарился хаос. Выходы лодок были поставлены под угрозу, а по моральному состоянию самих подводников и людей, которые их обслуживали, был нанесен сильнейший удар. Успех «толлбоев», в свою очередь, привел к решению наконец заняться и гигантской 10-тонной бомбой «Гранд Слэм» («Большой хлопок»). Полученный опыт применения шеститонок был очень полезным, но оставалась еще пара проблем. Снова всплыл вопрос обеспечения прочности корпуса. Уоллис потребовал сталь с очень высоким пределом прочности. Для этого требовалась закалка корпуса в масле, и только один завод — Стальная Корпорация Шеффилда — имел печи и ванны достаточно больших размеров, чтобы работать с этими отливками. Когда «Гранд Слэм» решили поставить на поток, то фирма работала на пределе возможностей и все же не могла обеспечить выпуск необходимого количества бомб. Тем временем первый «Гранд Слэм» был почти готов. Тысячи рабочих

Укрытие для подводных лодок после попадания бомбы «Толлбой» naukatehnika.com

37

ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ

Бомба «Гранд Слэм»

Бомбы «Толлбой» и «Гранд Слэм», сравнительные габариты

емные краны. Фирмам пришлось построить специальные трейлеры, так как железная дорога не могла погрузить отливки на платформы. На фабрике взрывчатых веществ пришлось построить специальную стойку, где корпус бомбы стоял вертикально, когда его заполняли взрывчаткой. Для этой цели пришлось построить специальную высокую платформу. Было опробовано более 30 различных типов взрывателя, прежде чем нашли тот, который выдержал удар при падении бомбы. Как и у «Толлбоя», хвостовое оперение «Гранд Слэма» должно было заставить бомбы вращаться при падении, чтобы гироскопический эффект не дал ей рыскать при переходе звукового барьера. Вместе с оперением «Гранд Слэм» имел длину 25 футов 6 дюймов (7,74 м). Максимальный диаметр бомбы равнялся 3 футам 10 дюймам (1,14 м). Готовая бомба весила чуть больше 22 000 фунтов (9 988 кг). Конструкция была настолько сложной, что сроки не позволили изготовить болванки для нормальных испытаний. Было решено сбросить для пробы одну настоящую бомбу, перед тем как использовать их в деле.

Окончание следует

Подвешивание бомбы «Гранд Слэм» к самолету

несколько месяцев трудились над сверхсекретным проектом, но лишь десяток из них знал, что это будет. В Шеффилде Английская Стальная Корпорация потратила много сил, чтобы найти сталь, которая выдержит удар. Они изготовили корпуса из различных марок стали и швыряли их на бетонные плиты, пока не нашли требуемое. Это был их собственный секрет. Только две фирмы в стране могли отлить корпус сложной формы. Для каждой бомбы приходилось делать отдельную болванку, покрытую цементом, с точностью 0,4 мм. Ее помещали внутрь песчаной опоки и заливали жидкую сталь. После этого ждали два дня, пока отливка остынет и можно будет удалить болванку. Потом отливку везли за сотни миль для дальнейшей обработки. Болванки ставили рабочих в тупик. Один из них, глядя на сияющую болванку, предположил, что это сверхмалая подводная лодка. Официально изделия назывались «котлами», но это никого не могло обмануть. В пабах Шеффилда их непочтительно называли «большими ублюдками». С ними было крайне трудно иметь дело. Армия забрала себе почти все подъ-

Взрыв бомбы «Гранд Слэм»

38

naukatehnika.com

Результат попадания «Грэнд Слэма» в Билефельдский виадук — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ

Новый ядерный ракетный NTP-двигатель

Новый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) позволит доставить человека на Марс гораздо быстрее, чем это возможно сейчас. Одним из многообещающих способов добраться до Красной планеты всего за три месяца

может стать новый NTP-двигатель. Его концепт разработала и отправила на рассмотрение в NASA компания Ultra Safe Nuclear Technologies (USNC-Tech) из Сиэтла, США. Название агрегата расшифровывается просто — Nuclear Thermal Propulsion (NTP), т. е. «тепловая ядерная силовая установка». От своих ранее созданных или придуманных аналогов новинка отличается максимально безопасной конструкцией. Ключевой компонент разработки USNC — топливные «таблетки» из урана средней степени обогащения. Они содержат от 5 до 20 % высокоактивного изотопа U-235, покрытого керамикой на основе карбида циркония. Такая степень обогащения лежит примерно посередине между «гражданскими» реакторами АЭС и военными. Фирменная технология керамического покрытия делает «таблетки» невероятно устойчивыми к механическим повреждениям и воздействию экстремальных температур.

Новый двигатель для ракеты Vulcan-Centaur Компания ULA покупает двигатель BE-4 у компании Blue Origin для установки на свою новую ракету VulcanCentaur, первый пуск которой планируется в 2021 г. Пока что ULA ожидает поставки двигателей для первого полета. Каждый из двигателей BE-4 дает примерно на 25 % больше тяги, чем RS-25, использовавшийся в программе Space Shuttle.

Blue Origin около трех лет проводила испытания двигателя BE-4, но ходили слухи о проблемах с его разработкой. Теперь, очевидно, эти проблемы решены.

Blue Origin потратила большую часть последнего десятилетия на разработку BE-4, который представляет собой двигатель закрытого цикла с дожиганием окислительного генераторного газа, использующий в качестве компонентов топлива метан и жидкий кислород. Этот двигатель будет выводить на орбиту как Vulcan-Centaur компании ULA, так и ракету New Glenn компании Blue Origin, первый полет которой вряд ли ожидается до 2022 г. Использование одного и того же двигателя в конкурирующих раке-

тах может показаться странным, но это оказалось дешевле для ULA, чем закупать двигатели у Aerojet Rocketdyne.

ULA все еще планирует повторно использовать двигатели BE-4, отделив их от первой ступени ракеты после окончания ее работы и восстановив их.

ESА отправит астронавтов на станцию Gateway Европейское космическое агентство (ЕSА) и NASA подписали меморандум о взаимопонимании, согласно которому США отправят к Луне трех европейских астронавтов в обмен на постройку двух модулей для окололунной станции Gateway. Об этом ЕSА сообщило во вторник на своем сайте. До этого решения уже восемь стран подписали аналогичные соглашения ― Великобритания, Австралия, Канада, Италия, Япония, Люксембург, ОАЭ. В ближайшие месяцы число стран ― участниц Artemis Accords будет лишь расширяться.

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Европейское космическое агентство берет на себя обязательство изготовить «не менее двух служебных модулей» для американского пилотируемого корабля Orion. Оборудование будет обеспечивать корабль электроэнергией, водой, кислородом и азотом. Также ЕSА построит два модуля для станции Gateway ― основной жилой I-Hab, а также связной модуль ESPRIT. Взамен ESА получит три возможности для отправки своих астронавтов на американских кораблях на станцию Gateway.

naukatehnika.com

39

БРОНЕТЕХНИКА

и

БОЕВЫЕ МАШИНЫ

ДОСПЕХИ ДЛЯ ТАНКА, или ЭВОЛЮЦИЯ БРОНИ

Вы можете спроектировать танк с самой мощной пушкой, самым надежным и экономичным двигателем, с рациональными углами наклона брони. Подготовить для него вышколенный, фанатичный и мотивированный экипаж. И ваш проект закончится провалом в том случае, если танковая броня окажется низкого качества или ее производство будет зависеть от наличия редких элементов, поставки коих в любой момент сможет остановить противник. Именно это произошло с Германией в конце Второй мировой войны, когда броня «Королевских тигров» из-за нехватки редких примесей, добываемых в захваченных странах Европы, оказалась невысокого качества и трескалась от попаданий снарядов, которые в теории должна была выдерживать. Танковая броня — один из важнейших элементов современных боевых машин, во многом определяющих их эффективность на поле боя и выживание экипажа. В этой статье мы поговорим о том, как возникла танковая броня, как она развивалась и какие подходы к защите боевой бронированной технике существуют в наше время.

Автор — Вадим Лебедев 40

naukatehnika.com

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

БРОНЕТЕХНИКА

I. НАЧАЛО В период с 1859 по 1881 гг. для защиты кораблей военно-морского флота начинает использоваться железная броня. На суше бронирование стало применяться позже. Первоначально противопульная броня применялась для щитов артиллерийских орудий и станковых пулеметов. Русский инженер В. С. Пятов предложил изготовлять броневые плиты с помощью прокатки. Постепенно железная броня была вытеснена стальной. Этому способствовало развитие мартеновского производства. Развитие технологии позволило прокатывать сравнительно тонкие листы. Для изготовления противопульной брони использовали специальную сталь с примесью никеля и хрома, также кремния марганца и ванадия. После прокатки листы подвергались отжигу при температуре 650 ˚С и закалке при 800–920 ˚С. В результате таких манипуляций получалась гомогенная (однородная) броня высокой твердости. Когда развитие техники дало самобеглые повозки и скорострельное оружие, добавленная к этим компонентам броня и породила сначала бронеавтомобили (броневики), а позже, когда освоили гусеничный движитель, и танки. Вначале им вполне хватало защиты от пуль и осколков. Примерно в тот же период, в конце XIX — начале XX вв., а также в годы Первой мировой войны начались работы по тому, что позже назовут «комбинированным бронированием» и «разнесенным бронированием». Сейчас так называют тип броневой защиты из нескольких слоев металлических и неметаллических материалов и бронезащиту, при которой две бро-

невые детали размещены одна за другой с зазором соответственно. Так, мексиканские повстанцы Панчо Вильи на свои импровизированные бронемашины на основе коммерческих грузовиков ставили двойные листы металла, между которыми была набита морская трава. В 1915 г. А. А. Пороховщиков, которому приписывают изобретение оригинального танка (на самом деле создал вездеход оригинальной конструкции), предложил свой проект брони. Броня Пороховщикова представляла собой листы котельного железа, обработанного особым способом (секрет изобретателя), между которыми в качестве прокладки проложена сушеная и прессованная морская трава. Толщина железа составляла 4,5 мм. Испытания этой брони дали неоднозначные результаты: на некоторых из них при обстреле из винтовок и пистолетов не было зафиксировано пробитий, в то время как на других отмечались сквозные пробития и вмятины. Специалисты из Технического комитета зая-

Бельгийский броневик «Минерва» — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

и

БОЕВЫЕ МАШИНЫ

вили, что изобретение Пороховщикова ничем не лучше классической брони, но больше ее по объему и весу. Замена импортной морской травы отечественным войлоком в последующих испытаниях ничуть ее качества не изменила. В конце концов проект Пороховщикова был отклонен. Разнесенное бронирование серийно применялось на французских танках «Шнейдер» (его броневые листы располагались с зазором) и бельгийских броневиках «Минерва» (они имели цементную прослойку между бронелистами). Это было связано с низким качеством брони или использованием обычного железа для защиты боевой техники ввиду экстренных обстоятельств. Эффект от применения разнесенного бронирования связан с тем, что снаряд деформируется после прохождения первого слоя и теряет пробивающую способность при встрече со вторым. Постепенно от противопульной и противоосколочной зашиты стали переходить к броне, способ-

Броневик мексиканских повстанцев, компьютерная реконструкция

Бельгийский броневик «Минерва» naukatehnika.com

41

БРОНЕТЕХНИКА

и

БОЕВЫЕ МАШИНЫ

ной выдержать попадание снаряда. В итоге, по словам Гейнца Гудериана, прочность брони выросла во много раз благодаря увеличению толщины, изменению формы корпуса и улучшению качества стали.

II. ВТОРАЯ МИРОВАЯ Для производства танков в Германии применялись два типа брони. Гомогенная (имеющая одинаковый химический состав и свойства по всей толщине) средней твердости и поверхностно закаленная гетерогенная. Последняя изготавливалась путем закалки брони гомогенной.

лись перейти к производству брони из чистой углеродистой стали. Особое место среди мер, предпринимавшихся для защиты немецкой бронетехники, занимал циммерит. Это покрытие широко применялось для защиты от магнитных мин, которые союзники использовали для борьбы с танками «Пантера» и «Тигр», против которых другие виды вооружения на тот момент были неэффективны. Циммерит состоял из сульфата бария, сульфида цинка, поливинилацетата и опилок (наполнителя). Также в его составе был ацетон в качестве растворителя. Свою функцию циммерит выполнял достаточно успешно, его использование пре-

Бронеплита танка «Тигр» после испытаний на советском полигоне

противопульным, детали их бронекорпусов соединялись с помощью клепки. Использовалась сталь с высоким содержанием углерода. В 1934 г. на Ижорском заводе разработали сталь марки ИЗ. Однако она требовала сложных условий обработки, поэтому начались работы по ее совершенствованию. В итоге была разработана марка стали 2П, которая применяется и сегодня для производства машин с противопульной защитой. В 1934– 1939 гг. велись работы по созданию цементированной брони, способной защищать танки от снарядов противотанковой артиллерии. В конце концов на мариупольском заводе была создана марка стали МЗ-2. Позже

Термическая обработка башни танка Т-34

 САУ Borbett с деревянным бронированием  Установка башни на танк Т-34

Немецкая броня отличалась высоким содержанием углерода и хрома. Также для ее производства требовались молибден, ванадий, никель, марганец. В 1942 г. из-за дефицита молибдена этот элемент пришлось исключить, вместо него начал применяться никель. В 1944 г. пришлось отказаться и от никеля, а потом — и от ванадия. В результате немецкая броня оказывалась все более и более низкого качества. В конце 1940-х гг. немцы готови42

naukatehnika.com

кратилось из-за длительной процедуры нанесения. Также утверждалось, что циммерит способствует возгоранию танка при его обстреле обычными боеприпасами. В Советском Союзе производство специальной танковой брони началось в 1931 г. Традиционно разработка броневых сталей велась на двух заводах — Мариупольском и Ижорском. На советских танках, выпущенных до 1938 г., бронирование было

она стала известна как 8С. В отличие от немецких аналогов, 8С содержала меньше углерода, что облегчало процесс сварки. Также она отличалась высокой пластичностью и стойкостью. Именно она использовалась в производстве танков Т-34. Для танков КВ применялась хромомолибденовая и хромоникелемолибденовая броня, выдерживающая попадания снарядов крупных калибров (марки 42С, 43ПС, 49С, 52С).

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

БРОНЕТЕХНИКА

В 1940 г. начались опыты по производству литых броневых деталей из стали марки 8С с их последующей двойной закалкой. Для производства башен танков Т-34-85 применяли легированную сталь средней твердости 71 Л. Для производства броневых деталей толщиной свыше 100 мм применялась сталь 53 С. Кроме химического состава и способа производства брони, большое значение для выживаемости танка и его экипажа имеет ее способ соединения. Так, британцы на своих танках и бронемашинах использовали соединение бронелистов с помощью болтов и заклепок. Недостатком такого решения было то, что при попадании в танк вражеского снаряда они становились дополнительным фактором, поражающим экипаж. Литье, активно применявшееся в СССР, позволяло убрать сварные швы из мест наиболее вероятных попаданий. Кроме традиционных сталей и сплавов, применялись в годы Второй мировой войны и вовсе экзотические материалы. К примеру, в Индии, бывшей тогда британской колонией, на шасси грузовика «Форд F15A» производились самоходные артиллерийские установки «Борбетт» с 40-мм противотанковой пушкой, бронирование которых выполнялось из местных особо прочных сортов древесины. В самом начале войны, когда вероятность осуществления операции «Морской лев» (высадка немецких войск в Великобритании) была достаточно высока, британцы строили броневики «Армадилл» на основе грузовика «Бедфорд», на платформе которого монтировался деревянный кузов с двойными стенками, простран-

ство между коими заполнялось мелкой щебенкой. На той же волне истерии перед приходом (возможным) немцев сотрудник фирмы Concrete Co., Ltd. С. Б. Мэттьюс на шасси грузовика «Торникрофт Тартар» создал бронемашину «Бизон» с бронированием из… бетонных плит. Из них выполнялась облицовка кабины и грузовой платформы. Штатное вооружение отсутствовало, огонь солдаты вели через амбразуры, т. е. детище Мэттьюса, по сути, было передвижным дотом. Водитель «Бизона» попадал на свое рабочее место через люк в крыше, а солдаты — через люк в полу. Были проекты использования бетонных плит для защиты танков Т-34 от снарядов новых немецких танков и в СССР, но проходимость и подвижность «тридцатьчетверки» при этом становились неприемлемыми. К счастью для всех заинтересованных сторон, все указанные выше диковинки участия в реальных боевых действиях не принимали.

III. СОВРЕМЕННОСТЬ До 60-х гг. ХХ в. броня танков и иных бронемашин, как и в годы Второй мировой, состояла из слоя приблизительно однородного материала. Но возникновение и распространение новых угроз (ручных противотанковых гранатометов, ПТУРов) вынудило конструкторов искать новые пути повышения защищенности бронетехники. Одним из них стало комбинированное бронирование — многослойная броня, состоящая из металла и других материалов. При меньшей толщине, чем традиционная гомогенная стальная броня, она обладает такой же прочностью.

Бетонный бронеавтомобиль Bison — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

и

БОЕВЫЕ МАШИНЫ

Например, лобовая броня танка Т-72 эквивалентна стальной плите толщиной 500–600 мм. В странах НАТО наиболее распространенной стала броня «Чобхэм», впервые примененная на танке «Челленджер». Точный ее состав держится в секрете, однако примерный известен. «Чобхэм» состоит из стали высокой прочности, керамических элементов, нескольких слоев стали, углеводородного волокна, противорадиационного подбоя. В настоящее время такое бронирование применяется на танках «Абрамс», «Челенджер-1» и «Челенджер-2». Официально известно всего о нескольких случаях уничтожения бронетехники, защищенной «чобхэмом». Также широко раскручен эпизод, когда во время второй войны в Ираке экипаж «Челенджера-2» несколько часов отбивал атаки противника, вооруженного РПГ-7, и выжил, несмотря на множественные попадания. Израиль на последних модификациях танка «Меркава» использует комбинированную броню местного производства, конструктивно схожую с «чобхэмом». Израильская бронезащита состоит из высокопрочной стали, керамики и специальных сплавов. Немецкой компанией IBD Deisenroth разработан комплекс навесного бронирования MEXAS, применяющийся, в частности, на канадских «Леопард-1». Точный ее состав опять-таки засекречен, но известно о применении в ней керамики, кевлара и органотекстолита. MEXAS способна защитить боевую машину от пуль калибра 12,7 и 14,5 мм, осколков снарядов 152 и 155 мм. Опыт канадского контингента в Афганистане показал высокую эффективность MEXAS. Танки неодно-

Танк «Челленджер» в Басре naukatehnika.com

43

БРОНЕТЕХНИКА

и

БОЕВЫЕ МАШИНЫ

 Башня танка Т-72 из литой стали  Канадский «Леопард-1» с броней MEXAS

кратно получали попадания из противотанкового оружия, но серьезные последствия имели лишь выстрелы в те части бронемашины, которые по какой-либо причине не были прикрыты защитой. Высокая плотность обедненного урана дает возможность его применения для защиты бронетехники. Он применяется на танках «Абрамс» модификаций М1А1НА и М1А2. СССР комбинированную защиту впервые применили на танке Т-64. Она была трехслойной: сталь-стеклопластик-сталь. Башня Т-64 также имела вставки из различных материалов, в том числе стеклопластика. Все указанные меры позволили существенно повысить защищенность танка. Сходная, но чуть более простая по конструкции комбинированная броня применяется на танках Т-72. Различные варианты ее применяются на последующих машинах. На перспективном российском танке «Армата» Т-14 планируется установка многослойного металлокерамического бронирования. В КНР на самых современных танках «Тип-96» и «Тип-99» применяется комбинированное бронирование, построенное по советским принципам (два слоя стали с прослойкой корунда или стеклотекстолита). Свою эффективность доказала и динамическая защита — установленные на корпусе танка контейнеры с взрывчатым веществом, детонирующим при попадании снаряда и разрушающим кумулятивную струю. Поскольку тема эта достаточно обширна, она требует отдельного рассмотрения. Здесь же следует сказать, что, несмотря на свои положительные качества, динамическая (реактивная) броня обладает и рядом недостатков. Ее сложно устанавливать на легкобронированную технику, возможно 44

naukatehnika.com

поражение своих войск [Шумилин С. Огненная чешуя — динамическая защита танка // НиТ.

2020. № 2]. Поэтому французские инженеры отказались от нее при создании танка «Леклерк». Судя по тому, что во время войны в Йемене (где «Леклерки» интенсивно применялись Объединенными арабскими эмиратами) их потери оказались невелики, броневая защита французских танков эффективна [Шумилин С. Французский основной танк «Леклерк». От «Ареса» до «Скорпиона» // НиТ. 2020. № 7. № 8]. Бронезащита последнего представлена композитной броней на основе многослойной стали и керамики. Например, лобовая броня «Леклерка» состоит из высокотвердой стали, листа стали средней твердости, слоя керамики, подбоя из тефлона и стеклопластика. Кроме уже отработанных подходов к защите бронетехники, продолжаются поиски новых. Иногда они приводят к реинкарнации старых нетрадиционных решений. Так, компания Teledyne Brown Engineering пред-

Комбинированная броня башни Т-64

ложила проект Multipurpose Troop Transport (MTTCS). Он позволяет превратить любой армейский грузовик в… бетонный бункер. Разработка времен Второй иракской кампании была призвана насытить вооруженные структуры оккупантов бронетехникой, которой остро не хватало для поддержки всех операций. Однако от этого проекта отказались. При этом новые, более толстокожие танки вынуждают разрабатывать более мощные средства их уничтожения. Так что поединок брони и снаряда отнюдь не закончен…

Танки «Леклерк» армии ОАЭ в Йемене — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ

Лазерная зажигалка для топлива

Ученые Центра Келдыша (предприятие «Роскосмоса») предложили использовать лазер для поджигания топлива в двигателях космических аппаратов. «В докладе (Центра Келдыша на конференции «Ракетнокосмические двигательные установки») впервые продемонстрирована принципиальная возможность осуществления лазерного зажигания топлив кислород-водород, кислород-метан от полупроводникового лазера с волоконным выводом излучения без использования твердотельного излучателя», ― сообщается на сайте «Роскосмоса». Отмечается, что такая схема позволяет снизить требования по термостабилизации и облегчает виброизоляцию системы зажигания при размещении на борту космического аппарата.

«Ларос» ― ракеты с возвращаемой первой ступенью Частная российская компания «Ларос» отказалась от создания ракет-носителей на перекиси водорода и начала разработку метанового двигателя РД-2500 тягой 2 500 килограммов, который в перспективе будет устанавливаться на многоразовые носители «Ларос». От перекиси компания отказалась в том числе из-за недостаточного количества данных о ее безопасности в качестве топлива. Другая причина ― дешевизна и доступность метана. Теперь «Ларос» планирует выходить на рынок в первую очередь с двигателем как готовым товаром. После создания двигателя компания вернется к теме собственных сверхлегких ракет-носителей. Рассматривается возможность создания ракеты с возвращаемой первой ступенью, которая будет совершать ракетно-динамическую посадку на подготовленные площадки. На первой ступени сверхлегкой ракеты «Лароса», способной доставить 200 кг груза на высоту 800 км, предполагается ставить девять метановых двигателей РД-2500, на второй ступени ― один.

Talon-A — космический челнок от Stratolaunch

Компания Stratolaunch, отличившаяся разработкой самого длиннокрылого самолета в мире, который должен использоваться в качестве воздушного старта, сообщила о начале сборки прототипа гиперзвукового многоразового планера Talon-A для доставки грузов на орбиту.

Stratolaunch Systems ― компания, основанная в 2011 г. ныне покойным соучредителем Microsoft Полом Алленом. Задача Stratolaunch — разработать новый способ доставки ракет и грузов в космос. По сути, самолет Stratolaunch ― это гигантская летающая стартовая площадка, предназначенная для выведения спутников на низкую околоземную орбиту. И несмотря на банкротство в 2019 г., компания вскоре была выкуплена неизвестным лицом, а работы над проектом продолжены.

Talon-A составляет в длину 8,5 метра, в ширину — 3,4 метра и имеет взлетную массу 2,72 тонны; планер, согласно задумке Stratolaunch, будет отделяться от самолета после взлета и совершать полет с включением соб-

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

ственного жидкостного ракетного двигателя; ожидается, что он сможет развивать скорость в семь чисел Маха; по выполнении миссии Talon-A будет совершать посадку на обычную взлетно-посадочную полосу. Сейчас же компания опубликовала кадры произведенных частей для первого прототипа. naukatehnika.com

45

МАТЕРИАЛЫ и ТЕХНОЛОГИИ

ЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ ИЗ ГРАФЕНА —

фантастика или реальность? Схема сбора энергии на основе графена может быть интегрирована в микросхему, чтобы обеспечить чистую, безграничную низковольтную мощность для небольших устройств или датчиков. Группа физиков из Университета Арканзаса успешно разработала схемы, способные улавливать тепловое броуновское движение в графене и преобразовывать его в электрический ток.

Ч

тобы доказать свою теорию, исследователям из Университета Арканзаса пришлось использовать новую область физики. При доказательстве увеличения мощности они опирались на зарождающуюся область стохастической

термодинамики и расширили знаменитую теорему Найквиста. Они натолкнулись на новые возможности использования графена, когда решили изучить его врожденные движения с помощью сканирующего туннельного микроскопа. В явлении, называемом броуновским движением, частицы, взвешенные в жидкости, будут беспорядочно перемещаться в ответ на столкновения с более крупными частицами в окружающей среде. В случае листа графена атомы колеблются в ответ на температуру вокруг них, заставляя части связанных атомов углерода подниматься и опускаться, как волны в океане, вызывая рябь, бегущую по материалу. В этом нет противоречия законам термодинамики. Энергию научились добывать из теплового движения атомов углерода. Это движение можно использовать в качестве источника энергии с помощью устройства, которое исследователи назвали «Сборщик энергии вибрации» (VEH).

КОГДА ИССЛЕДОВАНИЯ ВСТУПАЮТ В ДИССОНАНС С СУЩЕСТВУЮЩИМИ ТЕОРИЯМИ Ранее опубликованная в журнале Physical Review E статья «Флуктуационно-индуцированный ток от автономного графена» является доказательством теории, разработанной физиками в Университете штата Аризона три года назад. Согласно

Автор — Николай Макаренко 46

naukatehnika.com

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

МАТЕРИАЛЫ и ТЕХНОЛОГИИ

Как выяснилось в ходе эксперимента, под действием никогда не прекращающегося хаотического теплового движения внутри графена одиночно закрепленная пластинка этого вещества толщиной в один атом углерода медленно колеблется и изгибается, и это используется для создания генератора (микроэлектромеханического устройства) улавливания колебаний теплового движения атомов.

Система представляет собой лист отрицательно заряженного графена, подвешенного между двумя металлическими электродами. Когда группы атомов поднимаются, графен изгибается и касается верхнего электрода, создавая положительный заряд, а когда они опускаются, то касаются нижнего электрода, вследствие чего возникает переменный ток

ей, графен в свободном положении — один слой атомов карбона — деформируется таким образом, что может производить энергию.

Исследователи, наблюдая вертикальное движение областей подвешенной графеновой мембраны размером с атом с помощью сканирующего туннельного микроскопа, обнаружили, что мембрана качается случайным образом, как и ожидалось для броуновского движения, с максимальным изменением высоты 10 нм на протяжении всего эксперимента. Кинетическая энергия скачков была достаточно большой, чтобы в случае преобразования в электрический ток служить источником энергии нанометровой величины — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Но это исследование вступает в диссонанс с уже существующими теориями. Например, оно прямо противоречит работе знаменитого физика Ричарда Фейнмана, который предположил, что с тепловым движением атомов, известным как броуновское движение, нельзя работать. Однако команда исследователей обнаружила то, что ранее считалось невозможным: при комнатной температуре тепловое движение графена действительно может быть преобразовано в переменный ток. Это стало возможно благодаря схеме с двумя диодами, расположенными напротив друг друга, вместо одного для преобразования переменного тока в постоянный. Они обнаружили, что поведение диодов при включении-выключении и переключении на самом деле усиливает подаваемую мощность, а не снижает ее, как считалось ранее. При этом скорость изменения сопротивления, обеспечиваемого диодами, добавляет дополнительный фактор к мощности. Чтобы доказать свою теорию, команде пришлось использовать новую область физики. При доказательстве увеличения мощности они опирались на зарождающуюся область стохастической термодинамики и расширили знаменитую теорему Найквиста (теорему отсчетов Котельникова почти столетней давности (в англоязычной литературе — теорема Найквиста) — фундаментального утверждения в области обработки сигналов на основе многочисленных методов, связывающих непрерывные и дискретные сигналы).

Тестирование графенового чипа naukatehnika.com

47

МАТЕРИАЛЫ и ТЕХНОЛОГИИ

Сканирующий туннельный микроскоп, который команда Университета Арканзаса использовала для наблюдения за движением листов графена. Университет Арканзаса

МАЛ «ЗОЛОТНИК», ДА ДОРОГ

Конечно, в микроскопическом масштабе количество производимой энергии ничтожно по большому счету, но все относительно. Каждая отдельная рябь деформирует площадь квадрата размером 10 нм, и когда она соприкасается с электродом, она производит 10 пВт энергии. Это ничтожно малая энергия, но она экспоненциально возрастает при масштабировании до участков графена шириной 10 мк (10 000 нм). В целом эти элементы могут генерировать достаточно энергии для питания наручных часов, и, поскольку это происходит естественно и бесконечно, можно создать небольшую альтернативу батарее, которая теоретически никогда не изнашивается и никогда не требует зарядки. Затем исследователи планируют поэкспериментировать с другими материалами, помимо графена, и в конечном итоге эту технику можно будет применить к другим небольшим электронным устройствам, таким как кардиостимуляторы, слуховые аппараты и другие носимые устройства. Команда также обнаружила, что относительно медленное движение графена индуцирует ток в цепи на низких частотах, что важно с технологической точки зрения, поскольку электроника работает более эффективно на более низких частотах. Новые результаты, опубликованные в журнале Physical Review E, являются доказательством теории, разработанной ранее физиками этого университета три года назад, о том, что автономный графен — единственный слой атомов углерода — колеблется и изгибается таким образом, что это позволяет собирать энергию.

Следующим шагом получения энергии с помощью графена является схема, которая может быть включена в чип, чтобы обеспечить чистую, безграничную энергию низкого напряжения для небольших устройств или датчиков

мов, известное как броуновское движение, не может выполнять работу. Но команда ученых обнаружила, что при комнатной температуре тепловое движение графена действительно вызывает в цепи переменный ток, что казалось невозможным. Еще в 1950-х гг. физик Леон Бриллюэн опубликовал знаменательную статью, опровергающую идею о том, что добавление к схеме одного диода, одностороннего электрического затвора, является решением для сбора энергии из броуновского движения. Зная это, физики построили свою схему с двумя диодами для преобразования переменного тока в постоянный (DC). Когда диоды расположены напротив друг друга, позволяя току течь в обе стороны, они обеспечивают отдельные пути через схему, создавая импульсный постоянный ток, который выполняет работу на нагрузочном резисторе.

СПОРЫ ПРОДОЛЖАЮТСЯ. ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПОДТВЕРЖДАЮТ ТЕОРИЮ В целом идея сбора энергии из графена является спорной, поскольку она опровергает известное утверждение физика Ричарда Фейнмана о том, что тепловое движение ато48

naukatehnika.com

Схема сбора энергии использует атомное движение графена для генерации электрического тока, который может выполнять работу. Иллюстрация Эшли Акорд — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

МАТЕРИАЛЫ и ТЕХНОЛОГИИ

Кроме того, они обнаружили, что их конструкция увеличила количество передаваемой мощности. Они увидели, что поведение диодов при включении-выключении и переключении на самом деле усиливает подаваемую мощность, а не снижает ее, как считалось ранее. Предполагается, что скорость изменения сопротивления, обеспечиваемого диодами, добавляет дополнительный фактор к мощности. Команда использовала относительно новую область физики, чтобы доказать, что диоды увеличивают мощность схемы. При доказательстве этого увеличения мощности они опирались на зарождающуюся область стохастической термодинамики и расширили знаменитую теорию Найквиста почти столетней давности. По заверению ученых, графен и схема имеют симбиотические отношения. Хотя тепловая среда выполняет работу с нагрузочным резистором, графен и схема имеют одинаковую температуру, и тепло между ними не течет. Это важное различие, поскольку разность температур между графеном и цепью в силовой цепи производства будет противоречить второму закону термодинамики. Это означает, что второй закон термодинамики не нарушается, отчего нет необходимости утверждать, что «Демон Максвелла» разделяет горячие и холодные электроны. Команда также обнаружила, что относительно медленное движение графена индуцирует ток в цепи на низких частотах, что важно с технологической точки зрения, поскольку электроника работает более эффективно на более низких частотах. Университет Арканзаса имеет несколько заявленных патентов на эту технологию в США и на международном рынке и лицензировал ее для коммерческого применения через подразделение Technology Ventures университета. Следующая цель команды — определить, можно ли хранить постоянный ток в конденсаторе для последующего использования. Эта цель требует миниатю-

ризации схемы и нанесения ее на кремниевую пластину или микросхему. Если бы миллионы этих крошечных схем могли быть построены на микросхеме размером 1 х 1 мм, они могли бы служить заменой маломощной батареи. В целом в исследованиях много спорных вопросов. Время и новые опыты — лучший судья. Будем вместе надеяться на новые реальные достижения.

СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО АРХИВА ПО НАПРАВЛЕНИЮ

«НАУКИ О ЗЕМЛЕ И ЭНЕРГЕТИКА» Министерство науки и высшего образования Российской Федерации реализует проект по созданию электронного архива выпусков научных журналов и материалов научных мероприятий по тематическому направлению «Науки о Земле и энергетика». В августе 2020 г. компания ЛИТ «РЕСУРС XXI» начала реализацию проекта Минобрнауки России по разработке электронного тематического архива научных материалов. В данный момент активно выстраивается архитектура информационного ресурса для обеспечения удобства пользователей и возможности расширенного поиска информации. Ведутся переговоры с ведущими вузами страны и научными организациями по наполнению архива материалами в различных форматах. В состав редакционной группы вошли ведущие научные эксперты и редакторы с многолетним опытом работы.

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Электронный архив представляет собой информационный портал по направлению «Науки о Земле и энергетика». Главная цель создания архива — демонстрация достижений отечественной науки и вовлечение российского общества в изучение текущих и прошлых успехов российской науки. Собранные материалы, представленные публикациями, оригинальными фото- и видеоматериалами, уникальными интервью, статьями из научных журналов, отчетами, репортажами по тематическому направлению «Науки о Земле и энергетика», будут размещены в архиве и дополнительно освещены в социальных сетях. Также предполагается создание коллекции докладов научных мероприятий международного и всероссийского уровня. ООО «ЛИТ «РЕСУРС XXI», lit-resurs21.ru naukatehnika.com

49

МАТЕРИАЛЫ и ТЕХНОЛОГИИ

D 3

Ь Т А ПЕЧ

М А Д

Й О К С АС

И Л А Т С

ИЗМЕНИТЬ МИКРОСТРУКТУРУ ОТДЕЛЬНЫХ СЛОЕВ МЕТАЛЛА

О

дамасской стали слагали легенды. В прошлом кузнецы могли влиять на свойства сплавов только путем корректировки содержания углерода, получая либо мягкую, но прочную, либо твердую, но хрупкую сталь. При этом для мечей требовался прочный и твердый материал, чтобы лезвия не ломались и не тупились в бою.

3D-принтеры для аддитивного производства всего за несколько лет стали стандартом во многих отраслях промышленности. Новая технология 3D-печати позволяет создавать слои с различными свойствами. Дамасская сталь — и ее современные версии — фактически синоним художественной ковки. Стальную заготовку тысячи раз сги-

бают и сплющивают, чтобы получить красивые узоры. Однако смысл процесса не только в эстетике — перемежающиеся слои мягкой, но гибкой, и жесткой, но хрупкой стали дают оптимальный эффект. Обычно таким сложным методом изготавливали мечи, которые не тупились. Кельтские кузнецы объединили различные железные сплавы (возможно, первоначально только для переработки ценного железа) и таким образом получили материал, который позже стал известен как дамасская сталь. Если индийский и арабский булат был создан с помощью сложного процесса плавки, то европейские кузнецы развили искусство складывания двух сплавов во множество тонких слоев. Слоистую структуру дамасской

Композитный материал, полученный на 3D-принтере исследователями, четко показывает чередующиеся твердые и пластичные слои

50

naukatehnika.com

стали обычно можно узнать по характерному рисунку. Технология, с помощью которой она производятся, создает новые возможности для влияния на свойства материала при производстве добавок. Идея ученых заключалась в том, чтобы применить послойную печать для управления температурой каждого слоя, чередуя более мягкие и гибкие слои с более твердыми. Для этого они просто отключили лазер на пару минут после печати очередного слоя. Для того чтобы напечатать имитацию дамасской стали, инженеры из Института Макса Планка использовали сплав никеля, титана и железа, который хорошо зарекомендовал себя в 3D-печати.

Слоистую структуру дамасской стали обычно можно узнать по характерному рисунку — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

МАТЕРИАЛЫ и ТЕХНОЛОГИИ

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Крупный план слоистого металла (вверху слева) с анализом атомного картирования показывает темные пятна осажденного никель-титана. График внизу справа показывает состав (область прямоугольника, выделенная пунктиром)

создать композитный материал, состоящий из слоев с различными свойствами, из одного исходного материала непосредственно в процессе производства. Kürnsteiner впечатлен механическими свойствами материала, полученного таким образом: «Испытания подтверждают превосходное сочетание прочности и пластичности». Многочисленные параметры процесса подходят для воздействия на микроструктуры во время 3D-печати. Ягле объясняет, что в дополнение к времени паузы, которое варьируется в данном исследовании, образование мартенсита и последующее упрочнение осадков также можно контролировать, изменяя энергию лазера, фокусировку лазера или скорость печати, а также методы внешнего нагрева и охлаждения. Тщательно проанализировав первый напечатанный образец под микроскопом и даже составив атомную карту слоев, исследователи убедились, что смогли добиться желаемого результата. Затем они поэкспериментировали с временем отключения лазера и прочими факторами, влияющими на конечный продукт. Ученые провели испытание на прочность двух напечатанных образцов: одного кубика «дамасской» стали и одного — обычной, однослойной стали. Многослойный оказался заметно прочнее, выдержав на 20 % больше растягивающего усилия. Хотя

он не достиг показателей дамасской стали, выкованной традиционным способом, предложенный метод позволяет повысить прочность стали быстрее и дешевле. Исследователи подчеркивают, что дамасская сталь с ее периодически меняющимися слоями является лишь одним из примеров локального влияния на микроструктуру сплава в процессе производства. Например, одинаково возможно создавать компоненты инструмента с непрерывным мягким внутренним слоем, окруженным твердым, стойким к истиранию внешним слоем. По словам исследователей, также возможно использовать технологию для локальной настройки других свойств, таких как устойчивость к коррозии. «Эта технология открывает новые возможности для настройки локальных микроструктур определенным образом во время аддитивного производства даже сложных деталей и делает ненужной последующую обработку», — говорит Кюрнштайнер. Исследователь также предлагает сменить парадигму: «До сих пор обычной практикой было использование обычных сплавов в 3D-печати. Однако многие известные стали не оптимально подходят для аддитивного производства. Наш подход заключается в разработке новых сплавов, которые могут использовать весь потенциал 3D-печати».

По материалам Max Planck Institute

«Нам удалось изменить микроструктуру отдельных слоев во время 3D-печати, чтобы конечный компонент имел желаемые свойства — и все это без последующей термической обработки стали», — говорит Филипп Кюрнштайнер, постдокторский исследователь в MPIE. Металлический порошок наносится слой за слоем и нагревается лазером. Быстрое охлаждение ведет к формированию кристаллической структуры, как и в случае закаливания стали. Но последующее нагревание приводит к осаждению микроскопических частиц никеля-титана-железа внутри стали, что значительно повышает твердость изделия. Луч лазера позволяет не только плавить материал, но и нагревать верхний слой уже растворенного металла. Это именно то, что команда исследователей Макса Планка в Дюссельдорфе специально использовала для изменения кристаллической структуры стали в отдельных металлических слоях и, таким образом, влияла на механические свойства без изменения химического состава. При определенных условиях образуются мелкие никельтитановые микроструктуры. Они укрепляют материал. Подвергаясь механическим воздействиям, они препятствуют движению внутри кристаллической решетки, что характерно для пластической деформации. Чтобы иметь возможность создавать никель-титановые структуры, исследователи прерывают процесс печати на определенное время после каждого вновь нанесенного слоя. Металл остывает до температуры ниже 195 °C. «Ниже этой температуры в стали происходит трансформация кристаллической структуры, — объясняет Эрик Ягле, руководитель группы «Сплавы для аддитивного производства» в Max-Planck-Institut für Eisenforschung и с января 2020 г. профессор в университете Бундесвера, Мюнхен. — Формируется так называемая мартенситная фаза, и только на этой фазе могут быть созданы никель-титановые микроструктуры». Однако для того, чтобы образовались осадки, необходим повторный нагрев. Этот дополнительный эффект, вызванный лазерным лучом 3D-принтера, называется внутренней тепловой обработкой. Слои, которые были непосредственно покрыты следующим слоем без перерыва, остаются более мягкими, потому что они еще не представлены в качестве мартенсита в этой точке. Впервые исследователи смогли

naukatehnika.com

51

и

БОЕВЫЕ МАШИНЫ

Вид сверху на танк VT-5

БРОНЕТЕХНИКА

К Н А Т И Й К И С К Н Г И ЛЕ -ПЕК ПО

В мае этого года резко обострилась обстановка на индийско-китайской границе, проходящей по Тибету. Собственно, официально она границей и не является, поскольку не закреплена двусторонними соглашениями, а именуется «линией фактического контроля». Реакцией на это обострение стала демонстрация силы Народноосвободительной армии Китая (НОАК) — учения одной из общевойсковых бригад, проведенные в Синцзян-Уйгурском автономном округе на высоте 4700 м над уровнем моря. Среди техники, привлекавшейся к учениям, были и легкие танки «тип 15».

НЕМНОГО ИСТОРИИ

В системе бронетанкового вооружения НОАК легкие танки традиционно занимают значительное место. Обуславливается это прежде всего физико-географическими условиями. 75 % территории Китая — возвышенности и горы, а в горах чем легче боевая машина, тем лучше. Кроме того, военно-политическое руководство КНР не отказывается от намерений вернуть под свою власть о. Тайвань, даже силовыми методами. В этом случае не удастся обойтись без крупномасштабной десантной операции, для которой понадобятся легкие плавающие танки. В середине 1960-х гг. в КНР началось производство сразу двух легких танков. «Тип 63» был создан «по мотивам» советского плавающего танка ПТ-76. Установленное на этом танке орудие калибра 76 мм не устраивало китайских воен-

ных, считавших его слишком слабым. «Тип 63» получил более мощную 85-мм пушку. Масса танка возросла, поэтому для сохранения возможности плавать пришлось переделать его корпус, увеличив объем. Другой легкий танк — «тип 62» — также имеет советские корни. В 1949 г. конструкторы из Нижнего Тагила предложили облегченный вариант танка Т-54. Советских военных этот проект не заинтересовал, и его техническая документация была передана китайским товарищам. Те проект доработали, заменив, в частности, 100-мм пушку на 85-мм, и запустили в серийное производство, продолжавшееся до конца 1980-х гг. Плавающий танк «тип 63» продержался в производстве еще дольше. В середине 1990-х гг. его модернизировали в вариант «тип 63А», установив новую башню и доработав корпус для улучшения плавучести. Танки «тип 62» и «тип 63А» до сих пор остаются на вооружении НОАК.

Автор — Вадим Лебедев 52

naukatehnika.com

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

БРОНЕТЕХНИКА

ЛЕГКИЙ ТАНК НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Первые сообщения о разработке в КНР нового легкого танка появились в 2011 г. Вскоре их дополнили «неофициальные» фотографии. Несмотря на их плохое качество, сразу же стало очевидным, что новый танк не является плавающим. Высказывалось мнение, что новая машина — это своеобразный испытательный стенд для отработки силовой установки, подвески, системы управления огнем (СУО). Но количество фотографий росло, и среди них появились снимки железнодорожных составов, перевозивших несколько новых легких танков. Это уже свидетельствовало о появлении предсерийной партии и начале войсковых испытаний. Анализ фотографий позволил экспертам выделить несколько вариантов легкого танка, эволюционировавшего в ходе разработки. Если самые ранние образцы имели плоскую крышу корпуса, то на более поздних экземплярах в районе моторно-трансмиссионного отделения крыша приподнята. Это позволяет предположить применение более мощного двигателя или же улучшенной системы очистки воздуха. Изменениям подверглись модули дополнительного бронирования, фальшборт, опорные катки, СУО… Словом, конструкторы приложили максимум усилий, чтобы новый танк отвечал современным требованиям. Точно неизвестно, ни когда началось производство нового танка, ни объем выпуска. Обозначение «тип 15» намекает, что боевую машину приняли на вооружение в 2015 г. Но в НОАК поставки новых боевых машин начинаются, как правило, с отставанием от обозначения на несколько лет. Считается, что танки «тип 15» появились в строевых частях примерно в 2018 г.

Легкий танк «тип 63» — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

КОНСТРУКЦИЯ Легкий танк «тип 15» имеет классическую компоновку с передним расположением отделения управления, средним — боевого отделения и задним — моторно-трансмиссионного. Корпус и башня сварной конструкции, из стальных плит. В наиболее уязвимых местах защита танка усилена модулями дополнительной брони. По аналогии с другой китайской бронетехникой можно предположить, что такой модуль содержит несколько сравнительно тонких плит из стали различной твердости, возможно — с керамическим покрытием. Но, учитывая сравнительно небольшую массу танка «тип 15» (порядка 30–33 тонн), его броня, даже с дополнительными модулями, вряд ли способна противостоять снарядам пушек основных боевых танков и современным противотанковым управляемым ракетам. Рабочее место механика-водителя смещено влево от продольной оси машины. Он располагает тремя перископами, а вождение ночью обеспечивает тепловизионная камера. Люк механика-водителя открывается поворотом влево. Нижний лобовой бронелист корпуса защищен прямоугольными модулями дополнительного бронирования. Башня танка имеет почти вертикальные боковые стенки, дополнительно защищенные противокумулятивными экранами. Лобовая проекция защищена клиновидными модулями дополнительного бронирования. Объемистая кормовая ниша имеет несколько меньшую ширину, чем сама башня, а ее борта также прикрыты противокумулятивными экранами. По бокам ниши установлены шесть пар дымовых гранатометов. В башне находятся рабочие места командира (справа) и наводчика (слева). Доступ к ним обеспечивают

и

БОЕВЫЕ МАШИНЫ

два люка в крыше (крышка левого люка откидывается вперед, а правого — назад). Перед правым люком на цоколе установлена поворотная головка обзорно-прицельного прибора, совмещенного с лазерным дальномером, а перед левым люком размещен неподвижный блок прицельных приборов. По периметру командирского люка установлены шесть перископических наблюдательных приборов. Над стволом орудия смонтирован радиолокационный измеритель начальной скорости снарядов, а сзади башни — мачта с метеодатчиками. По углам башни расположены датчики системы предупреждения о лазерном облучении. Главным вооружением танка является 105-мм нарезное орудие. Боекомплект его составляет 38 снарядов, причем часть из них находится в автомате заряжания (в кормовой нише башни). Подача снарядов в автомат заряжания осуществляется снаружи машины, через лючки в кормовой стенке ниши башни. В крыше над магазином автомата заряжания имеется вышибная панель, дающая выход ударной волне при детонации боекомплекта. Орудие использует унитарные выстрелы. Считается, что танк «тип 15» может применять и противотанковые управляемые ракеты, представляющие собой копии российских 9М117. Однако выстрел с такой ракетой из-за своей длины не помещается в автомате заряжания, его приходится заряжать вручную. Выбор 105-мм калибра диктовался необходимостью уменьшения массы машины. Бронебойный оперенный подкалиберный снаряд такой пушки способен пробить до 500 мм гомогенной брони, что существенно меньше, чем снаряды 120-мм и 125-мм орудий. Однако в горных районах, для которых предназначен «тип 15», ему вряд

Легкий танк «тип 62» naukatehnika.com

53

БРОНЕТЕХНИКА

и

БОЕВЫЕ МАШИНЫ

из шести опорных катков малого диаметра, трех поддерживающих роликов, ведущего и направляющего колес.

ЭКСПОРТНЫЙ ВАРИАНТ

Легкие танки «тип 15» во время учений в Тибете

ли придется столкнуться с противником, для поражения которого потребуется более тяжелое оружие. Вспомогательное вооружение представлено 7,62-мм пулеметом, спаренным с пушкой, а также 12,7-мм пулеметом в дистанционно управляемой установке на крыше башни. Наличие такой установки особенно важно — она позволяет поражать цели на горных склонах, недоступные для пушки ввиду ограниченного угла возвышения. Основными элементами системы управления огнем являются панорамный обзорно-прицельный прибор командира и прицел наводчика. Оба устройства являются комбинированными (дневными/ночными) и совмещены с лазерными дальномерами. СУО позволяет реализацию режима «охотник-убийца», т. е. автоматической передачи цели от командира наводчику. Внешний вид обзорно-прицельного прибора командира аналогичен устройству, примененному на основном боевом танке «тип 98». Также имеется баллистический компьютер.

Сведения о силовой установке танка официально не публиковались. Понятно, что «тип 15» оборудован дизельным двигателем, но вот каким именно — неясно. Ряд экспертов, основываясь на схожести выхлопных устройств, предполагают, что на «типе 15» установлен тот же двигатель, что и на танке VT-2 (экспортный вариант основного боевого танка «тип 96») мощностью 800 л. с. Согласно другим сообщениям, на танке применен более мощный, 1000-сильный дизель. Танк «тип 15» оборудован системой защиты от оружия массового поражения и автоматической противопожарной системой. Гусеницы танка «тип 15» отличаются легкой конструкцией и снабжены резиновыми накладками. Судя по имеющимся фотографиям, прототипы легкого танка имели весьма «продвинутую» гидропневматическую подвеску, позволяющую изменять клиренс. Однако на серийных машинах, возможно, применена более простая торсионная подвеска. Ходовая часть применительно к одному борту состоит

Танк «тип 15» с демонтированными бортовыми экранами

54

naukatehnika.com

В 2016 г. корпорация NORINCO (North Industries Corporation) представила экспортную версию легкого танка, получившую обозначение VT-5. Она довольно сильно отличается от «типа 15». В частности, рабочее место механика-водителя расположено по центру — это облегчает вождение на узких участках дорог, мостах и переправах. Конструкция люка механика-водителя довольно нетипична — люк сдвигается без поворота. Верхний лобовой лист корпуса на «типе 15» установлен почти горизонтально, а на VT-5 он состоит из двух частей — горизонтальной (на ней находится люк механика-водителя) и наклонной, соединенной с нижним лобовым листом. Башня экспортного танка в целом подобна базовой машине, но и в ней заметны некоторые отличия. Прежде всего — обзорно-прицельный прибор командира расположен значительно ниже. Оба люка откидываются вперед, отсутствуют датчики системы предупреждения о лазерном облучении. Опционально вместо 12,7-мм пулемета на дистанционно управляемой установке может быть смонтирован 35-мм автоматический гранатомет. Силовая установка VT-5 состоит из дизельного двигателя FX0012 мощностью 1000 л. с. и установленной в едином блоке с ним автоматической коробки передач. По другим данным, на танке установлен восьмицилиндровый дизель «серии 150» мощностью 883 л. с. Первым и пока единственным покупателем VT-5 стал Бангладеш. Его

Экспортный танк VT-5 — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

БРОНЕТЕХНИКА

*** Создание в КНР нового легкого танка диктовалось особенностями физикогеографических условий страны. При этом оно соответствует проявляющейся в последнее время тенденции к «ренессансу» легких танков. Упомянем хотя бы турецко-индонезийский танк «Каплан МТ»/«Харимау», американскую программу MPF (Mobile Protected Firepower) или же разработки легких танков на шасси БМП — шведского CV90105 и южнокорейского К21-105. В этом же ряду находится и российский образец 2С25 «Спрут-СД», формально являющийся не танком, а противотанковой самоходкой. Но среди всех перечисленных

БОЕВЫЕ МАШИНЫ

нить неизбежно стареющие танки «тип 62». Новая машина существенно превосходит своего предшественника по вооружению, а современная СУО дает «типу 15» потенциальное преимущество даже в бою против немодернизированных основных боевых танков класса Т-72. Сравнительно небольшая масса положительно сказывается на стратегической мобильности. Так, китайский военно-транспортный самолет Y-20 способен перевозить два танка «тип 15», но только один основной боевой танк «тип 99». Новое противостояние на индийско-китайской границе, вероятно, даст импульс развитию класса легких танков. Сухопутные войска Индии, не рас-

Танк «тип 15» оптимизирован для действий в горной местности

армия заказала 150 таких танков, первые из которых прибыли в страну 23 апреля 2020 г.

и

Тактико-технические характеристики танка VT-5

Экипаж, чел. Боевая масса, т Длина, м Ширина, м Высота, м Вооружение Мощность двигателя, л. с. Максимальная скорость, км/ч Запас хода, км

3 33 9,2 3,3 2,5 105-мм пушка, 7,62-мм и 12,7-мм пулеметы 1000 70 450

образцов «тип 15», вероятно, является самым массовым. Выпуск «Харимау» для армии Индонезии только разворачивается, производство «Спрут-СД» закончено, а его объем не превысил несколько десятков единиц. Остальные же перечисленные легкие танки пока не вышли из стадии прототипов. Принятие на вооружение НОАК легкого танка «тип 15» позволит заме-

полагающие такими машинами, в июле 2020 г. получили одобрение правительства страны на закупку легких танков (среди потенциальных кандидатов упоминается и модернизированный «Спрут-СДМ1»). Интерес к VT-5 проявляет и Пакистан, чья армия также не располагает легкими танками, адаптированными для боевых действий в горной местности.

СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО АРХИВА ПО НАПРАВЛЕНИЮ

«НАУКИ О ЗЕМЛЕ И ЭНЕРГЕТИКА»

В настоящее время активно реализуется проект Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по созданию электронного архива выпусков научных журналов и материалов научных мероприятий по тематическому направлению «Науки о Земле и энергетика». При создании электронного архива использовался современный цифровой подход, позволяющий совмещать текстовые материалы научных журналов, текстовый и видео контент научных мероприятий, и обеспечивающий, тем самым, наглядность восприятия научных достижений российских ученых и высокое качество популяризации научных знаний в доступной форме для широкого круга людей. Электронный архив будет в открытом доступе с декабря 2020 года, на сегодняшний день активно прово— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

дится наполнение его контентом. В формировании электронного архива по тематическому направлению «Науки о Земле и энергетика» приняли участие ведущие ВУЗы России: Московский государственный университет, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Санкт-Петербургский государственный университет, Иркутский государственный университет, СевероКавказский горно-металлургический институт, ЮжноУральский государственный университет, Томский политехнический университет, Тульский государственный университет, Воронежский государственный университет, Воронежский государственный технический университет. ООО «ЛИТ «РЕСУРС XXI», lit-resurs21.ru naukatehnika.com

55

ИСТОРИЯ и АРХЕОЛОГИЯ

Часть 2

АВАНТЮРИСТЫ,

(Окончание. Начало см. в № 10 2020 г. «Науки и Техники»)

СТАВШИЕ МОНАРХАМИ ДЖЕЙМС БРУК, РАДЖА САРАВАКА

Джеймс Брук (29 апреля 1803–11 июня 1868) — первый раджа Саравака с 1841 по 1868 гг. из династии Белых раджей

В

1803 г. в индийском городе Банделе в семье британского судьи Томаса Брука родился сын Джеймс. До12 лет он жил с родителями, а потом уехал в Англию, чтобы учиться в привилегированной Норвичской школе. Непоседливому мальчишке непонравились ни учеба, ни школьная дисциплина — и он вскоре сбежал. Некоторое время скитался по Англии, а затем поступил в 1819 г. кадетом в армию английской Ост-Индской компании, через два года стал лейтенантом. Участвовал в англо-бирманской войне в Бирме. В 1825 г. был ранен и отослан в Англию для поправки здоровья. В 1830 г. вер-

Джеймс Брук на шестипушечной шхуне «Роялист»

56

naukatehnika.com

нулся в Мадрас, но опоздал и не смог поступить снова на военную службу. Джеймс Брук предпринял безуспешную торговую поездку на Дальний Восток. В 1835 г. умер его отец, завещав ему £30 000, на которые он оснастил корабль. На весь капитал он купил шестипушечную шхуну «Роялист» и укомплектовал экспедицию, которая в 1838 г. отправилась на остров Борнео (Малайзия), и в 1838 г. прибыл в Кучинг, попав в период восстаний ибанов (морских даяков) против власти султана. Султан Брунея — Омар Али Сайфуддин II никак не мог справиться с восстанием воинственного племени даяков. (Бруней составляет небольшую часть территории острова Борнео и расположен на северном побережье). Появление европейского офицера с кораблем, пушками и командой произвело на султана и его окружение неизгладимое впечатление. Джеймс Брук предложил свою помощь султану и смог с помощью своей команды добиться мира, за что получил от султана титул раджи Саравака. При этом султан высоко оценил его военную помощь трону. Посланник султана оказался не только храбрым воином, но и отличным дипломатом. За несколько лет он, где силой, где переговорами, смог усмирить непокорных дикарей и в 1841 г. вернулся к султану с победой. Омар Али Сайфуддин был так благодарен спасителю, что отдал ему в управление целую область Саравак. А на следующий год подарил Джеймсу титул раджи.

Изображения герба Саравака — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

Новоявленный «туземный принц» решил, что пора найти себе более сильного покровителя. В 1846 г., воспользовавшись смутой в Брунее, он привлек к делу британскую эскадру, высадился прямо встолице изаставил признать независимость Саравака. Затем победоносный раджа занялся государственными реформами. Создал армию, небольшой флот и стал планомерно расширять границы своих владений, захватывая земли даяков. Брук успешно боролся с пиратством, проводил политику свободной торговли и разработал кодекс законов. В 1847 г. Брук с триумфом появился в Великобритании, где был возведен в рыцарское звание, получил степень доктора права Оксфордского университета, был назначен губернатором Лабуана и генеральным консулом Великобритании в Брунее. Вернувшись в Саравак, Брук продолжил покорение даякских племен, используя прежний предлог — борьбу с пиратством. В 1849 г. британский флот и саравакская флотилия Брука устроили кровавую бойню у мыса Батанг-Мару, потопив в ночном нападении более 90 прау и уничтожив около 400 человек. После сражения выступавшие на стороне Брука даяки обезглавили не менее 120 пленных. Бойня в Батанг-Мару стала одним из главных обвинений либеральной оппозиции в британском парламенте в начале 1850-х гг., критиковавших действия военно-морских сил Великобритании. Под давлением оппозиции в 1854 г. была создана парламентская комиссия для рассмотрения обвинений в адрес Брука, которая его оправдала. В 1850 г. начались столкновения издавна живущих на Западном Калимантане китайцев с голландскими властями, устанавливавшими контроль над западным побережьем острова. Многие китайцы бежали в Саравак, где их радушно принимал Брук. Однако его политика жесткого контроля над переселенцами вызвала недовольство китайских тайных обществ, а события Второй Опиумной войны вызвали рост китайского национализма, и в феврале 1857 г. китайцы-золотоискатели из внутренней части Саравака двинулись на Кучинг. Застав англичан врасплох, китайцы убили нескольких европейцев и членов их семей и разграбили город. Артиллерия подошедшего британского парохода заставила нападавших отступить, а малайские и даякские отряды Брука, которому удалось спастись, довершили разгром китайцев, в панике бежавших на голландскую территорию. Брук установил контроль над китайским населением своего владения, которое в последующие годы снова возросло. В 1863 г. британское правительство признало Саравак независимым государством под властью Брука. За последние десять лет правления он пережил три инсульта, но продолжал править страной. Перед смертью объявил своим наследником племянника Чарльза Джонсона Брука, который был раджой с 1868 по1917гг. Когда в 1880-х гг. в Сабахеначала действовать Компания Британского Северного Борнео, это подхлестнуло Чарльза Брука, и он оккупировал ряд новых областей Брунея, в результате чего султанат превратился в крошечное княжество, — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Остров Борнео

А так выглядели типичные подданные Джеймса Брука. Даяки

Даяки в традиционном одеянии

а Саравак стал граничить с Сабахом. В 1888 г. Великобритания установила протекторат над всем Северным Калимантаном, включая Саравак, а в 1906 г. назначила резидента в Бруней, предотвратив его окончательное поглощение Сараваком. Несмотря на то, что наиболее мощные очаги антианглийского сопротивления в Сараваке были подавлены еще при Джеймсе Бруке, во внутренних областях вплоть до Первой мировой войны спорадически возникали вспышки недовольства колониальным управлением. Самой значительной из них было восстание даяков 1893 г. под руководством Бантинга и Нгумбанга. Экспедиция 1894 г., возглавленная раджой Чарлзом Бруком, потерпела неудачу. В 1902 г. он снарядил еще одну экспедицию против Бантинга, но вспышка холеры и сопротивление повстанцев обрекли на полную неудачу и ее. В последующие годы войска naukatehnika.com

57

ИСТОРИЯ и АРХЕОЛОГИЯ

Саравакская монета достоинством в один цент с профилем Брука на аверсе

1 цент Саравак. 1930. Белый Раджа Чарльз Вайнер Брук

и полиция Бруков совершали бесконечные рейды на мятежные территории, сжигая деревни, уничтожая посевы и т. д., но лишь в 1908 г. Бантинг признал власть Бруков и прекратил сопротивление. В 1908–1909 гг. и в 1915 г. в Сараваке произошли новые волнения среди даяков. После смерти в 1917 г. Чарльза Джонсона Брука новым раджой Саравака стал его сын Чарльз Вайнер Брук. Во время его правления по экономике страны был нанесен серьезный удар: экономический кризис начала 1930-х гг. привел к падению цен на каучук и перец, что привело к двукратному падению государственных доходов. Разоренные даяки подняли в 1931 г. восстание в бассейне рек Кановити Энтабай, которое было подавлено лишь в декабре 1932 г. Вторая мировая война принесла повышение спроса на нефть, каучук, лес и продовольствие. Раджа Брук в 1940 г. сделал Великобритании два «подарка» стоимостью 1,5 млн малайских долларов как вклад Саравака в военные усилия метрополии. В сентябре 1941 г. в Кучинге было торжественно отпраздновано столетие власти династии Бруков в Сараваке. Была издана «консти-

1 доллар Саравак. 1935. Третий Белый раджа Чарльз Вайнер Брук

58

naukatehnika.com

туция», которая в туманных выражениях намекала на возможность получения в будущем «коренным населением» самоуправления. После вступления Японии во Вторую мировую войну в ходе Борнейской операции японские войска высадились у Кучинга 24 декабря 1941 г. После недолгой перестрелки оборонявшийся там пенджабский батальон отступил к аэродром и в течение следующего дня держался там, отправив раненых и семьи европейцев в Голландскую ОстИндию. Ночью было решено отвести туда и боевые подразделения. 31 декабря остатки английских войск и беженцы прибыли в Сингкаванг. Чарльз Вайнер Брук отбыл в Сидней, где и оставался до конца войны. Изначально никакого сопротивления японцам со стороны местного населения в Сараваке не было; его вызвали сами оккупанты, которые начали сгонять местных жителей на принудительные работы, отбирать рис и продовольствие. Среди китайцев Саравака были сильные проанглийские настроения, и когда с 1943 г. в Сараваке начали появляться британские разведчики, они встретили там благожелательный прием. И англичане перешли к тактике партизанской войны против японских оккупантов, апеллируя к давним воинским традициям даяков. Для этого британским военным пришлось пойти на возрождение страшного обычая «охоты за головами». За голову каждого японского военнослужащего охотник-даяк получал десять долларов. После этого даяки открыли «сезон охоты» на японские патрули. Вооруженные «сумпитанами» — духовыми ружьями с ядовитыми стрелами, — даяки выслеживали японцев в джунглях и убивали их солдат. Одновременно даякские деревни в дневное время суток демонстрировали полное миролюбие и лояльность японцам, ничем не выдавая истинного характера занятий своих мужчин с наступлением ночи. После того как японское военное командование установило недобрую тенденцию пропажи солдат, отправлявшихся в патрули, оно решило усилить состав патрульных групп.

Чарльз Вайнер Брук, третий Белый раджа — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

ИСТОРИЯ и АРХЕОЛОГИЯ

После этого нападения прекратились, и все же одно время даяки пытались охотиться на китайских колонистов, надеясь обмануть британских офицеров и выдать отрезанные головы мирных фермеров — китайцев за головы японских солдат. Естественно, что британскому командованию пришлось немедленно отменить плату за головы и предпринять меры к оповещению даяков о прекращении «охоты». В 1945 г. Саравак был освобожден австралийскими войсками в ходе упорных боев, так как размещенные там японские войска продолжали сопротивляться и после капитуляции Японии. Австралийцы смогли войти в Кучинг лишь 11 сентября 1945 г.

15 апреля 1946 г. Чарльз Вайнер Брук вернулся в Сараваки временно остался там королем , а 1 июля 1946 г. передал Саравак в состав Британской империи, получив за это пенсию от британских властей для себя и своих троих дочерей. На этом правление династии Белых раджей завершилось. Это решение, принятое без учета мнения местного населения, привело к мощному движению протеста. Так династия «Белых раджей» правила в Сараваке до 1946 г. Чарльз Вайнер Брук умер в Лондоне 9 мая 1963 г., не дожив четырех месяцев до вхождения Саравака в состав Малайской федерации. В 1962–1966 гг. на территорию Саравака активно претендовала Индонезия, намеревавшаяся установить контроль над всем Калимантаном. Индонезийские спецслужбы стояли за спиной партизанкоммунистов, действовавших в джунглях Саравака против британских и малайских войск. Однако развить гражданскую войну в Сараваке хотя бы до масштабов Малайской войны у индонезийцев не получилось. Тем не менее деятельность индонезийских спецслужб и присутствие в регионе коммунистических партизан сказались на политической стабильности в Сараваке. Начались междоусобные столкновения между даякскими племенами, между даяками и малайцами, китайцами и коренными жителями. Против коммунистических партизан были вынуждены направить войсковые подразделения не только власти Малайи, но и Великобритания и Австралия. 30 марта 1964 г. в калимантанских джун-

глях группа студентов-китайцев во главе с Япн ЧжуЧуном и Вэнь Мин Чжуаном создала организацию «Народные партизаны Саравака», в состав которой вошло около 800 человек — преимущественно китайцев по национальности. Военную подготовку коммунистических партизан осуществляли индонезийские коммунисты при поддержке индонезийского военного командования, а руководящий состав также прошел подготовку в Китае. В восточной части Саравака 26 октября 1965 г. была создана Народная армия Северного Калимантана — также во главе с китайцем по имени Бонг Ки Чок. Руками коммунистов индонезийские спецслужбы хотели дестабилизировать ситуацию в Сараваке и добиться отделения штата от Малайзии и присоединения его к Индонезии. Однако после того, как в 1965 г. пал режим Сукарно и к власти пришел «правый» генерал Сухарто, Индонезия отказалась от поддержки коммунистов. Впрочем, партизаны продолжали действовать и даже 30 марта 1970 г. объединились в Коммунистическую партию Северного Калимантана, которая вела боевые действия против малазийских властей на протяжении двадцати лет — до ноября 1990 г. Сегодня Саравак представляет собой провинцию Малайзии. На его территории проживает 28 различных народов и этнических групп. Большинство среди них составляют представители индонезийских народов. 30 процентов населения Саравака — это ибаны, один из даякских народов. Кроме них, здесь проживают малайцы, составляющие около 25 процентов населения, и китайцы, также составляющие 25 процентов населения. Оставшееся количество жителей приходится на представителей бидайу, меланау и других коренных этносов Калимантана. В религиозном отношении население Саравака также отличается пестротой. Здесь проживают мусульмане (малайцы и часть даяков), буддисты и даосы (китайцы), христиане (часть китайцев и даяков), последователи местных традиционных культов (даяки). Даяков — последователей традиционных верований в Индонезии официально считают индуистами. В экономическом отношении Саравак является достаточно процветающим штатом Малайзии. Во-первых, здесь развита нефтедобыча, что обеспечивает относительно высокий уровень благосостояния местного населения. Во-вторых, штат также экспортирует древесину и мебель, в том числе дорогостоящую. Постепенно развивается и туристическая отрасль. Энтони Уолтер Дайрелл Брук,племянник и законный наследник престола, в 1951 г. отказался от каких-либо претензий на восстановление независимости Саравака. Проживал в Суссексе и Шотландии вплоть до 1987 г., когда вместе со второй супругой переехал в Новую Зеландию. Умер 2 марта 2011 г. в возрасте 99 лет. Он был путешественником и преподавателем, основателем фонда «Мир через единство».

Орден Звезды Саравака. Учередил раджа Чарльз Вайнер Брук, 26 сентября 1928 г. Орден предназначен для награждения граждан страны и иностранцев за исключительные заслуги в различных областях деятельности — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

naukatehnika.com

59

НАУКА И ЖИЗНЬ

ЧЕЛОВЕК

КАК ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ. САМ СЕБЕ БАТАРЕЙКА

Физиологические процессы, такие как метаболизм, дыхание, движение и кровообращение, генерируют различные формы энергии локально и глобально в организме человека. Методы сбора энергии преобразуют механические, тепловые, биоэлектрические и биохимические источники энергии в электрическую энергию. Несмотря на то, что за последнее десятилетие были достигнуты значительные успехи, эти энергетические методы обычно позволяют достичь низкой плотности мощности <0,1 мкВт/мм2 и попрежнему требуют дальнейшего совершенствования для удовлетворения основных требований к микроприборам.

Г

енерация дополнительной энергии из организма человека, становится жизненно необходима для питания, повышения надежности и срока службы имплантируемых сборщиков энергии. Пьезоэлектрические материалы осуществляют обратимое прео-

бразование механической энергии в электрическую за счет линейного взаимодействия между их электрическим и механическим состояниями кристалла. Материалы для сбора энергии включают цирконат титанат свинца и бессвинцовые альтернативы, такие как BaTiO3 , Na0,5Bi0,5TiO3 и K0,5 Bi0,5TiO3 из-за их нетоксично-

сти и высокого пьезоэлектрического коэффициента. Минимизация механического несоответствия между устройством сбора энергии и мягкими движущимися тканями имеет решающее значение для производительности и безопасности. Основываясь на ранних работах с пьезоэлектрическими пучками,

Автор — Николай Макаренко 60

naukatehnika.com

— № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

НАУКА И ЖИЗНЬ

были продемонстрированы гибкие пьезоэлектрические устройства сбора с использованием гибких подложек, покрытых пьезоэлектрическими нанопроволочками или тонкими пленками. Проверенные концепции устройства, размещенные на поверхности сердца у крупных животных, дают мощность 1,2 мкВт/см2, достаточную для стимуляции сердца с помощью гибкого имплантата сантиметрового масштаба, хотя все еще необходима долгосрочная оценка. Температурные градиенты, создаваемые нормальным метаболизмом, также используются для питания устройств. Преобразование зависит от термоэлектрического эффекта, а производительность устройств зависит от градиента температуры, свойств материалов и конфигурации модулей. Большая часть разработок была сосредоточена на носимых устройствах, чтобы использовать большой температурный градиент между телом и окружающей средой, который может генерировать примерно 100 мкВт/см2 в домашних условиях. Низкий температурный градиент физиологической среды на микромасштабе в настоящее время ограничивает использование термоэлектриков для миниатюрных устройств. Электрохимические потенциалы (биопотенциалы), поддерживаемые телом, также могут приводить в действие устройства в определенных анатомических областях. Наибольший потенциал постоянного тока у млекопитающих — это эндокохлеарный потенциал (70–100 мВ), поддержива-

емый внутренним ухом. Используя устройство размером 1 см2, на животных было продемонстрировано извлечение 1,12 нВт, которого достаточно для передачи беспроводного сигнала с интервалом в несколько минут. Биопотенциалы поддерживаются во многих других органах, включая сердце, мозг и сетчатку, а также на клеточном уровне через клеточные мембраны, и остаются в значительной степени неизученными для обеспечения питания микроустройств. Биотопливные элементы вырабатывают электрическую энергию в результате каталитической реакции биохимических топлив, таких как глюкоза, которые легко доступны в организме человека. Химическая энергия глюкозы может быть собрана для питания биоэлектронных устройств посредством каталитического окисления глюкозы на аноде и восстановления кислорода на катоде.

ИМПЛАНТИРУЕМЫЕ СБОРЩИКИ ЭНЕРГИИ Собирая энергию внутренних органов от сердцебиения, дыхания либо химическую энергию окислительновосстановительной реакции глюкозы, имплантируемые сборщики энергии (IEH) используются в качестве источника питания имплантируемой медицинской электроники. Сегодня во всем мире ежегодно имплантируется более полутора миллионов кардиостимуляторов. Технология их применения хорошо зарекомен-

довала себя и обеспечивает эффективное лечение. Современные кардиостимуляторы (КС) оснащены сложными механизмами для автономной регистрации и контроля сердечной деятельности. Однако поскольку они полагаются на внутреннюю первичную батарею с определенной емкостью, у них ограниченный период работы. Следовательно, до полного истощения батареи необходимо заменить КС при хирургическом вмешательстве, что увеличивает риск осложнений и приводит к дополнительным затратам. Замена КС по причине разряда батареи является обычным явлением и составляет около 25 % всех процедур имплантации. Кроме того, батареи обычно занимают более половины достаточно большого объема кардиостимуляторов, из-за чего их необходимо размещать на удаленном участке грудной имплантации в подкожном кармане. А значит, для передачи электрических сигналов сердцу необходимы длинные провода. Увы, но серьезные нежелательные явления, связанные с электродом для стимуляции и карманом, составляют около 11 и 8 % соответственно. Для недопущения сбоев системы, связанных с проводами, были созданы безвыводные внутрисердечные КС. Согласно руководству производителя, они имеют расчетную автономность от 8 до 10 лет и потребляемую мощность ~ 4 мкВт при 100 %-й частоте кардиостимуляции 60 ударов в минуту. Несмотря на революцию в мире КС, зависимость безвыводных систем от аккумуляторов является серьезной проблемой: как только эти устройства зарастают тканью, их больше нельзя эксплантировать. Кроме того, размер батареи и, следовательно, ее емкость сильно ограничены.

СОВРЕМЕННЫЕ УСТРОЙСТВА ПИТАНИЯ МИКРОУСТРОЙСТВ

Демонстрация сбора энергии в устройствах сантиметрового масштаба:

A — заменяемое устройство (диаметр 10 мм × × длина 30 мм) с питанием от гальванического элемента в желудке свиньи.

B — сбор пьезоэлектрической энергии желудочнокишечного тракта свиней. Размеры устройства 25 мм × 20 мм × 0,08 мм.

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

C — сбор трибоэлектрической энергии дыхательных путей в диафрагме крысы с помощью устройства 12 мм × 12 мм.

D — схема сбора термоэлектрической энергии.

E — микроустройство с питанием от эндокохлеарного потенциала.

F — сбор энергии из жидкости тела крысы с помощью биотопливного элемента

Большинство медицинских устройств сегодня питаются от батарей, которые используются для питания кардиостимуляторов с 1960-х гг. и продолжают широко использоваться благодаря своей безопасности и надежности. Однако технологические ограничения в характеристиках накопления энергии в настоящее время требуют батарей с сантиметровыми размерами для обеспечения питания биоэлектронных устройств в течение длительного времени. Большинство демонстраций микроустройств naukatehnika.com

61

НАУКА И ЖИЗНЬ

до сих пор обходят эти ограничения, используя методы передачи энергии устройству, заряжая его, через биологическую ткань. Микроустройства размером менее одного миллиметра в настоящее время могут получать питание под кожей с использованием различных методов. Однако в более глубоких частях тела размеры устройства и надежность питания ограничиваются производительностью системы передачи энергии. Радиационные и акустические методы были продемонстрированы для питания микроустройств с точностью до сантиметра и более, но ни один метод передачи пока не может надежно питать микроустройства в произвольных физиологических областях.

ничено физическими свойствами ткани, что может привести к нагреванию, неспецифической стимуляции или другим неблагоприятным эффектам, превышающим пороговые значения безопасности. Акустические методы обычно работают на ультразвуковых частотах из-за их безопасности, способности фокусироваться и клинической распро-

страненности для визуализации. Электромагнитные методы передачи энергии варьируются от квазистатических до микроволновых частот, которые взаимодействуют с тканью и устройством посредством различных механизмов. При этом остаются серьезные проблемы с эффективностью. Свет, поступающий в ткань, может быть преобразован в электриче-

ХРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ Доминирующие технологии для имплантируемых батарей в настоящее время основаны на химии лития (Li-ion) из-за его высокого напряжения и удельной энергии. Обычные аккумуляторные батареи сложно миниатюризировать, поскольку они состоят из композитных электродов и жидких электролитов, непригодных для процессов микротехнологии. Технологии миниатюрных аккумуляторов (микробатареи) основаны на твердотельных электролитах с толщиной, уменьшенной до нескольких микрон, в них используется тонкопленочная или трехмерная архитектура для преодоления низкой ионной проводимости. Коммерческие микробатареи в настоящее время могут частично приближаться к микромасштабам (например, 1,75 × 2,15 × 0,02 мм) и обеспечивать производительность, достаточную для нескольких применений, включая имплантируемую ортодонтическую систему. Однако плотность энергии очень мала (~10 мкАч), что обычно позволяет работать всего несколько часов. Для продления срока их работы необходимы системы для передачи энергии или сбора непосредственно в организме.

ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ ДИСТАНЦИОННО Методы передачи энергии основаны на передаче электромагнитной или механической энергии через биологическую ткань без ее повреждения. Количество энергии, которое может быть передано, огра62

naukatehnika.com

Искусственная сетчатка глаза представляет собой набор из множества микроскопических единичных кремниевых пластинок, объединяющих в себе светочувствительный элемент, генератор электричества, а также некоторые другие элементы. Для работы этой сетчатки необходимы специальные очки со встроенной видеокамерой и карманный компьютер, обрабатывающий изображение — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

НАУКА И ЖИЗНЬ

скую энергию за счет фотоэлектрического эффекта. Лазеры или светодиоды можно использовать для освещения тканей и интегрировать в потенциально пригодные для носки устройства. Свет, распространяясь через ткань, рассеивается и поглощается, т. е. происходит ограничение глубины проникновения. Видимый свет, например, имеет максимальную глубину проникновения 5 мм. Длины волн в биологическом «окне» ближнего инфракрасного диапазона (800–1000 нм) обеспечивают примерно на порядок меньшее поглощение, хотя глубина проникновения остается ограниченной примерно сантиметром. Для питания протезов сетчатки используются фотоэлектрические методы и нейронные устройства с плотностью мощности около 10 мВт/см2 на глубине нескольких миллиметров. Поддержание уровней мощности ниже пороговых значений для минимизации нагрева тканей имеет важное значение: общие правила техники безопасности ограничивают повышение температуры с 1 °C в глазу до 2 °C на коже. Подходы с оптической передачей энергии в настоящее время могут приводить в действие биоэлектронные микроустройства в масштабе нескольких сотен микрон, но ограничиваются устройствами на глубине нескольких миллиметров в теле или в оптически прозрачных областях, таких как глаз. Акустические волны на ультразвуковых частотах (> 20 кГц) широко исследуются для передачи энергии из-за их безопасности и низкого затухания в тканях. Короткая длина волны ультразвука позволяет фокусироваться на областях миллиметрового размера для повышения эффективности и микромасштабных резонансных преобразователей для гене-

рации и приема звука. Уровни мощности ограничены порогами кавитации и теплового воздействия. Большое внимание было уделено использованию магнитных полей для передачи энергии методом магнитоквазистатического переноса. Пары катушек, связанных посредством магнитной индукции, использовались для беспроводного питания имплантируемых медицинских устройств с начала 1960-х гг., а сегодня широко используются в клинических устройствах, таких как кохлеарные импланты (медицинское устройство, разработанное для того, чтобы помочь людям с тяжелой и полной потерей слуха). При радиационной передаче энергии используют электромагнитные волны. Волнообразный характер электромагнитных полей становится значительным, когда длина волны меньше, чем масштаб человеческого тела, как правило, когда рабочая частота превышает примерно 500 МГц. Гальванические элементы используют электрохимические реакции растворения электродов в физиологической жидкости. Большая часть работ была сосредоточена на обеспечении питания потребляемых устройств, в которых растворяющийся металлический анод подвергается окислению, катод возвращает электроны раствору, а желудочный сок действует как электролит. Наиболее изученными анодными материалами являются Mg и Zn из-за их технологичности и диетической роли. Срок службы устройства зависит от количества материала электрода. Zn-электроды площадью около 10 мм2 генерировали мощность 0,1–1 мкВт/мм2 в желудке свиньи в течение недели, достаточную для импульсной передачи беспроводных сигналов от капсулы сантиметрового размера.

ПРОРЫВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. ПОЛУЧЕНИЕ ЭНЕРГИИ ДЛЯ СЕРДЦА — ОТ СЕРДЦА Перспективным является использование эндокардиальной энергии от движения желудочков сердца, получаемой с помощью миниатюрного электромагнитного устройства. Его работа основана на несбалансированной массе, соединенной с микрогенератором. Одним из основных критериев проектирования было то, что корпус устройства не должен превышать размеры и форму современных безвыводных кардиостимуляторов, чтобы гарантировать имплантацию на основе катетера и минимизировать риск побочных эффектов из-за вмешательства в физиологическое поведение сердца.

СЕРДЦЕ САМО ЗАРЯЖАЕТ БАТАРЕЮ КАРДИОСТИМУЛЯТОРА Исследователями было проведено моделирование для оценки выходной мощности in silico, и на основании этого был построен прототип, который всесторонне протестирован на испытательном стенде и в экспериментах in vivo. Исследователи разработали новый генератор, который посредством электромагнитной индукции преобразует механическую энергию сердца в электрическую. Была введена математическая модель для определения конструктивных параметров, значительно связанных с эффективностью преобразования энергии движений сердца и соответствующих геометрическим ограничениям для миниатюрного транскатетерного развертываемого устройства. Реализованный окончательный дизайн был про-

Схематическое изображение принципа преобразования энергии: движение сердца во время сердечного цикла (a) заставляет неуравновешенный полуцилиндрический груз колебаться (b) и индуцирует электрический сигнал в катушке генератора, связанной с его осью вращения (c) — 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

naukatehnika.com

63

НАУКА И ЖИЗНЬ

тестирован на стенде и в естественных условиях. Результаты: математическая модель подтвердила точный метод оценки собранной энергии. Для трех ранее записанных движений сердца модель предсказывала среднюю выходную мощность 14,5, 41,9 и 16,9 мкВт. Во время эксперимента на животных имплантированное устройство получило среднюю выходную мощность 0,78 и 1,7 мкВт при частоте сердечных сокращений 84 и 160 ударов в минуту соответственно. Таким образом, получение кинетической энергии от движений эндокарда представляется возможным. Имплантированные в энергетически выгодном месте такие системы могут стать желанной альтернативой для продления срока службы имплантируемого в сердце электронного устройства. Разработанная концепция сбора эндокардиальной энергии может превратить кардиостимуляторы в системы с батарейным питанием и без проводов и тем самым устранить основные недостатки современных систем.

МАЛ ЗОЛОТНИК, НО ДОРОГ Представленное устройство сбора энергии основано на принципе электромагнитной индукции. Оно использует дисбаланс масс в качестве ротора, чтобы преобразовать колебания сердца во вращение. Постоянные магниты, размещенные на роторе, индуцируют ток в катушке, расположенной на статоре. Устройство состоит из осциллирующего груза, напрямую соединенного с микрогенератором MG4.0 от KINETRON. Чтобы определить размер и материал груза, были проведены эксперименты in-silico (термин, обозначающий компьютерное моделирование/ симуляцию биологического эксперимента) с изменением формы и веса несбалансированной массы. Харвестер был разработан для имплантации так же, как и современные безвыводные эндокардиальные кардиостимуляторы, — с помощью транскатетерной имплантации. Таким образом, внешние размеры устройства были ограничены максимальной длиной 30 мм и диаметром 7 мм. Использование размеров, аналогичных коммерчески доступным эндокардиальным кардиостимуляторам, снижает риск возникновения нежелательных побочных эффектов из-за размещения в сердце.

64

naukatehnika.com

МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕРДЕЧНЫХ ДВИЖЕНИЙ НА ПЛАТФОРМЕ СТЮАРТА (ГЕКСАПОДЕ)

Схема свободного тела системы сбора энергии, представляющая сечение неуравновешенного груза. Внешняя сила F ext , вызванная поступательным и вращательным ускорениями, вызывает колебательное движение груза вдоль оси вращения (а)

Чтобы исследовать, как размеры колеблющегося груза влияют на выходную мощность, механизм был численно описан и проанализирован в MATLAB и Simulink (Mathworks Inc., США).

Гексапод, также известный как платформа Стюарта, представляет собой сделанный на заказ робот, используемый для имитации сердечных движений. Он предоставляет воспроизводимые сценарии движения сердца для тестирования устройства для сбора энергии на стенде и, таким образом, сокращает количество необходимых испытаний на животных. Робот состоит из платформы, которая приводится в движение шестью электродвигателями. Платформа гексапода может перемещаться и наклоняться с шестью степенями свободы, что позволяет роботу перемещать прототип по ранее полученным траекториям движения сердца. Таким образом, влияние ускорения сердца на колеблющуюся массу может быть подтверждено экспериментально. Точность воспроизводимой траектории движения всегда зависит от траектории, используемой в качестве входных данных для гексапода, а средняя ошибка позиционирования и ориентации платформы для всех траекторий составляла 0,26 мм (IQR 0,12– 0,4 мм) и 0,23 ° (IQR 0,11–0,35 °) соответственно.

ПРОТОТИП ИМПЛАНТАТА Опытный образец был спроектирован в виде двух основных агрегатов: силового и колебательного. Оба агрегата были объединены в трубчатый корпус. Прототип капсулы имеет длину 30 мм, диаметр 7 мм, объем 1,15 см3 и общую массу 8,01 г. Осциллирующий груз представляет собой полуцилиндр из платины Pt960 диаметром 5,8 мм и длиной 16 мм. Через его центр проходит стальной вал диаметром 1,5 мм, который подвешен в радиальном и осевом направлениях на двух высокоточных шарикоподшипниках. На конце вала находится ротор электрогенератора — магнит с семью радиально намагниченными диполями. Магнит является частью генератора электромагнитных полюсов, который преобразует кинетическую энергию в электрическую.

Гексапод имеет шесть шарнирных рычагов, которые соединяют двигатели с платформой концевого эффектора (а). Платформа концевого эффектора удерживает сборщик энергии, который можно наклонять, чтобы исследовать влияние различных углов (b) (c) (d) — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

НАУКА И ЖИЗНЬ

ИССЛЕДОВАНИЕ IN VIVO Эксперимент in vivo проводился на домашней свинье весом 60 кг. Электрод для стимуляции был помещен в нижнюю часть правого предсердия для стимуляции предсердий и в тракт оттока правого желудочка (RVOT) для стимуляции желудочков. Прототип был успешно имплантирован в желаемом месте — в апикоперегородке правого желудочка. Средняя выходная мощность 2,6 мкВт была измерена во время испытания на животных. Средняя мощность составила 2,85 мкВт и 2,79 мкВт при выполнении предсердной и желудочковой стимуляции соответственно. По оценкам, прототип устройства сбора энергии генерировал выходную мощность 7,2 мкВт. Устройство было уменьшено до объема 1,2 см3, что способствует имплантации катетера в правый желудочек. Это было успешно продемонстрировано во время испытания концепции in vivo. Стендовые эксперименты показали, что прототип может собирать значительное количество энергии. Важно отметить, что выходная мощность превышает целевое значение 4,2 мкВт для всех ориентаций, произведенных в этом исследовании. Это указывает на то, что представленный механизм надежно обеспечивает достаточную энергию для питания будущего кардиостимулятора эндокарда для широкого диапазона углов.

Рентгеновское изображение прототипа сбора энергии внутри сердца свиньи во время эксперимента in vivo

ВЗГЛЯД НА БУДУЩЕЕ Получение энергии от движения сердца может устранить ограничение срока службы современных эндокардиальных кардиостимуляторов, чтобы избежать многократных повторных имплантаций. Исследователи продемонстрировали возможность получения энергии в том же диапазоне, что и минимальное энергопотребление современных эндокардиальных кардиостимуляторов (~ 4,2 мкВт) с прототипом имплантируемой формы и размера. Теперь необходимо производить дальнейшие исследования по оптимизации геометрии, механизма электромагнитного преобразователя, а также разработку индивидуальной схемы выпрямления для питания кардиостимулятора.

— 2020 НАУКА и ТЕХНИКА № 11 —

Доказательная интеграция микромасштабных накопителей энергии:

A — фотография микробатареи, интегрированной в пьезоэлектрическую систему, которая была имплантирована в легкое крупного рогатого скота.

B —фотографии сверхмалого интегрированного трехмерного микросуперконденсатора: (i) наверху; (ii) зад; (iii) вставка одиночного устройства (верхняя сторона); (iv) вставка одиночного устройства (задняя сторона) naukatehnika.com

65

НАУКА И ЖИЗНЬ

ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ Несмотря на широкое разнообразие разрабатываемых методов питания, биоэлектронные микроустройства в настоящее время могут получать питание только при ограниченных обстоятельствах. Кратковременная активная работа возможна с батареями, суперконденсаторами и, в специфических условиях желудка, гальваническими элементами. В настоящее время более длительная работа микроустройств может быть достигнута в определенных конфигурациях с использованием подходов к передаче энергии. На несколько миллиметров ниже поверхности кожи ближний инфракрасный свет и магнитная индукция могут передавать полезные уровни мощности на микроустройства. Радиус действия можно безопасно расширить примерно до 5 см с помощью радиационных подходов, которые фокусируют электромагнитное поле внутри тела. Передача энергии ультразвуком обещает возможность передавать более высокие плотности мощности, и доказательство концепции было продемонстрировано на мелких животных, но переход к демонстрациям в человеческом масштабе потребует преодоления проблем с рассредоточением и надежностью. Разработка систем, которые могут адаптивно изменять распределение поля внутри тела в ответ на физиологические изменения, а также которые удобно носить на теле, представляет собой важное направление исследований для улучшения характеристик передачи энергии и надежности. Несмотря на то, что в методах сбора энергии имеются значительные успехи, достигнутые до сих пор удельные мощности слишком малы для питания микроустройства. Дальнейший прогресс в области маломощной биоэлектроники может также позволить снизить требования к питанию: ключевой проблемой является связь с внешними устройствами, которая остается энергоемкой по сравнению с другими функциями. Продемонстрированные до сих пор проверенные концепции микроустройства имеют масштаб в один миллиметр. Миниатюризация до масштаба 100 мкм, которая позволяет делать инъекции иглой и избегать иммунного ответа, остается основной целью. Из-за относительной простоты имплантации применение микроприборов может отличаться от традиционного использования медицинских 66

naukatehnika.com

Имплантаты, расположенные прямо в полости сердца, — миниатюрные безвыводные кардиостимуляторы. Их размер ориентируется на внутривенное введение, т. е. диаметр меньше 6 мм для установки в катетер

устройств. Микроустройства, вероятно, сначала будут использоваться в приложениях, где они могут получать питание по запросу, а не постоянно, например, для временной стимуляции или считывания показаний датчиков. Такие приложения хорошо подходят для питания с использованием методов передачи энергии, поскольку внешний источник может быть удален после использования. Активное взаимодействие между пациен-

том и устройством, например с современными беспроводными программируемыми стимуляторами, может быть обычным способом использования. Кроме того, может быть имплантировано несколько устройств, так что отказ одного устройства не снижает эффективности. Новые материалы могут также позволить микроприборам временно функционировать в организме и рассасываться без необходимости извлечения.

Текущая система стимуляции (i) по сравнению с предполагаемым безвыводным кардиостимулятором (ii)

Существующий кардиостимулятор по сравнению с предлагаемым безвыводным кардиостимулятором — № 11 НАУКА и ТЕХНИКА 2020 —

Журнал зарегистрирован Министерством юстиции Украины (Св-во КВ № 12091-962ПР от 13.12.2006) УЧРЕДИТЕЛЬ: Поляков А.В. ИЗДАТЕЛЬ: ЧПФ «Возрождение»

ТИРАЖ: 10 000 экз. ЦЕНА свободная. ДАТА выхода в свет — 10.11.2020 г.

ТЕЛЕФОНЫ: +38 067-131-95-84, +38 050-614-36-13, +38 095-380-87-79 (для авторов) ОÒÏÅЧÀÒÀÍÎ: ООО «ПАЛП МИЛЛ ПРИНТ», 02094, г. Киев, ул. Мурманская, 7. Тел. (044) 461-84-64

Экипаж 161-го Гвардейского Черкасского ордена Богдана Хмельницкого бомбардировочного полка у своей «Пешки». С лета 1942 г. полк и его 8-я Гвардейская БАД в составе 2-го Гвардейского бомбардировочного авиакорпуса резерва Ставки Верховного Главнокомандования освобождали Молдавию, а затем громили фашистов в Румынии. Фото: архив В.П. Печнева, предоставил В. Богатов

«Пресса России» — 80974 «Почта России» — П7034

«Укрпошта» — 95083

«Белпошта» — 80974 (Беларусь)