Giáp phản ứng

Giáp phản ứng - Reactive armour là một loại giáp phương tiện được sử dụng để bảo vệ các phương tiện, đặc biệt là xe tăng hiện đại, chống lại các loại đạn xuyên giáp chống phương tiện.

Giáp phản ứng hiệu quả nhất đối với các đạn có lượng nổ lõm (shaped charges) và các đầu đạn năng lượng động học cứng. Khi một đạn hình nón va chạm vào tấm giáp, chất nổ bên trong tấm giáp phát nổ, tạo ra lực tác động làm giảm sát thương mà xe tăng có thể chịu được.

Loại phổ biến nhất là giáp phản ứng nổ (ERA – Explosive Reactive Armour), nhưng còn có các biến thể như giáp phản ứng nổ tự giới hạn (SLERA – Self-Limiting Explosive Reactive Armour), giáp phản ứng không năng lượng (NERA – Non-Energetic Reactive Armour), giáp phản ứng không nổ (NxRA – Non-Explosive Reactive Armour) và giáp điện (Electric Armour). Các mô-đun NERA và NxRA có thể chịu được nhiều lần trúng đạn, khác với ERA và SLERA.

Giáp phản ứng có thể bị đánh bại nếu nhiều lần trúng cùng một vị trí, thường được thực hiện bằng vũ khí có đầu đạn kép (tandem-charge), bắn hai hoặc nhiều đạn hình nón liên tiếp.

Lịch sử

Thế chiến II 
Úc là quốc gia đầu tiên được ghi nhận đã khái niệm hóa và phát triển các phương pháp làm gián đoạn và phân tán luồng năng lượng của đạn hình nón (hollow charge shell) nhằm giảm khả năng xuyên giáp của nó. Trong một báo cáo tháng 6 năm 1944 từ Phòng Thí nghiệm Thực hành Sản xuất Chất nổ của Nhà máy Chất nổ Quốc phòng Maribyrnong, một yêu cầu đã được đặt ra nhằm chống lại các quả đạn mang lượng nổ lõm cỡ 75 mm của Nhật Bản được sử dụng để bắn xe tăng Đồng minh ở Thái Bình Dương. 

Tác động phá hủy của đạn hình nón được xác định là do một luồng năng lượng di chuyển với vận tốc cao, bao gồm các hạt vật chất từ lớp lót (liner). Hai phương pháp được phát triển là: phá hủy luồng năng lượng bằng cách buộc nó đi qua một lớp chất nổ, làm gián đoạn luồng năng lượng, và buộc nó đi qua một lớp chất oxy hóa, phá hủy luồng năng lượng bằng cách đốt cháy với các tác nhân oxy hóa.

Các thử nghiệm đầu tiên được thực hiện với các lượng nổ nhỏ có khả năng xuyên 2 inch thép, nhưng có thể bị đánh bại bằng một lớp chất nổ (Baratol, R.D.X., Cordite, v.v.) hoặc một môi trường oxy hóa mạnh. Các thử nghiệm tiếp theo được tiến hành với lựu đạn Anh No.68 và Mỹ M9A1. Chỉ một số lượng hạn chế các thử nghiệm được thực hiện, dẫn đến kết quả khác nhau.

Hỗn hợp chất nổ từ nitrate natri (Sodium Nitrate) và nitrate kali (Potassium Nitrate) được xem là phương án thực tế nhất nhờ các đặc tính dễ đúc của chúng. Hỗn hợp này hoạt động như một chất oxy hóa, có thể phát nổ khi bị phân tán và nung nóng. Phòng Thí nghiệm Thực hành Sản xuất Chất nổ đã chọn kết hợp các khái niệm giáp hóa học và giáp phản ứng nổ nhằm chống lại mối đe dọa từ đạn hình nón.

Chiến tranh lạnh 
Ý tưởng về phản nổ (tiếng Nga: kontrvzryv) trong giáp đã được đề xuất tại Liên Xô vào năm 1949 bởi Viện Nghiên cứu Khoa học Thép (NII Stali) do Viện sĩ Bogdan Vjacheslavovich Voitsekhovsky đề xuất. Các mẫu tiền sản xuất đầu tiên được chế tạo vào những năm 1960. Tuy nhiên, do phân tích lý thuyết chưa đầy đủ trong một lần thử nghiệm, tất cả các bộ phận nguyên mẫu đã bị kích nổ. Vì nhiều lý do, bao gồm cả tai nạn nêu trên và niềm tin rằng xe tăng Liên Xô đã có giáp đủ mạnh, nghiên cứu đã bị dừng lại. Không có nghiên cứu nào được tiến hành cho đến năm 1974, khi Bộ Công nghiệp Quốc phòng công bố một cuộc thi nhằm tìm giải pháp bảo vệ xe tăng tốt nhất.

Picatinny Arsenal, một cơ sở nghiên cứu quân sự của Hoa Kỳ, đã thử nghiệm các loại thuốc nổ cắt tuyến tính (linear cutting charges) chống lại đạn chống tăng vào những năm 1950. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng loại thuốc nổ này có thể hiệu quả nếu có cơ chế cảm biến và kích nổ phù hợp, nhưng lưu ý rằng “có những hạn chế về chiến thuật”; báo cáo này được giải mật vào năm 1980.

Một nhà nghiên cứu Tây Đức, Manfred Held, đã thực hiện công việc tương tự với Quân đội Israel (IDF) trong giai đoạn 1967–1969. Giáp phản ứng được phát triển dựa trên nghiên cứu chung này lần đầu tiên được lắp đặt trên các xe tăng Israel trong Chiến tranh Lebanon năm 1982 và được đánh giá là rất hiệu quả.

Giáp phản ứng nổ 

Một phần tử của giáp phản ứng nổ (ERA) được tạo thành từ một tấm hoặc phiến chất nổ mạnh được kẹp giữa hai tấm kim loại, hoặc nhiều thanh hình “chuối” chứa chất nổ mạnh, được gọi là lượng nổ lõm (shaped charges). Khi bị tấn công bởi một vũ khí xuyên giáp, chất nổ phát nổ, ép hai tấm kim loại tách ra để làm hỏng đầu đạn xuyên. Ngược lại, các đạn hình nón mỗi cái nổ riêng lẻ, bắn ra một tấm kim loại hình gai, nhằm lệch hướng, kích nổ hoặc cắt đầu đạn tới.

Hiệu ứng gián đoạn được giải thích bằng hai cơ chế. Thứ nhất, các tấm kim loại chuyển động làm thay đổi vận tốc và góc va chạm thực tế của luồng năng lượng từ đạn hình nón, giảm góc va chạm và tăng vận tốc tương đối của luồng so với phần tử tấm kim loại. Thứ hai, vì các tấm kim loại được đặt nghiêng so với hướng va chạm thông thường của đầu đạn hình nón, khi các tấm này di chuyển ra ngoài, điểm va chạm trên tấm thay đổi theo thời gian, buộc luồng năng lượng phải cắt qua các tấm kim loại mới. Hiệu ứng thứ hai này làm tăng đáng kể độ dày hiệu dụng của tấm kim loại trong quá trình va chạm.

Để có hiệu quả trước các đầu đạn động năng, giáp phản ứng nổ (ERA) phải sử dụng các tấm kim loại dày và nặng hơn nhiều, cùng với lớp thuốc nổ tương ứng cũng dày hơn. Những loại ERA nặng như Kontakt-5, do Liên Xô phát triển có thể làm gãy thanh xuyên dài hơn độ dày của chính khối ERA, từ đó làm giảm khả năng xuyên giáp. Tuy nhiên, loại ERA này lại không hiệu quả trước các đầu đạn xuyên giáp ổn định bằng cánh đuôi tách vỏ (APFSDS) hiện đại, do chúng được chế tạo từ uranium nghèo.

Một yếu tố quan trọng của ERA là độ brisance (tốc độ nổ) của thành phần thuốc nổ. Thuốc nổ có độ brisance cao hơn và vận tốc chuyển động của tấm kim loại lớn hơn sẽ khiến nhiều vật liệu của tấm được đưa vào đường đi của luồng xuyên tới, qua đó làm tăng đáng kể độ dày hiệu dụng của tấm. Hiệu ứng này đặc biệt rõ rệt ở tấm phía sau, khi nó chuyển động lùi khỏi luồng xuyên, có thể làm độ dày hiệu dụng tăng gấp ba lần khi vận tốc tăng gấp đôi.

Giáp phản ứng nổ (ERA) cũng có khả năng chống lại các đầu đạn hình nón tạo lực nổ (explosively forged projectiles), như được tạo ra bởi lượng nổ hình nón. Phản nổ phải làm gián đoạn đầu đạn đến, sao cho động lượng của nó phân tán ra mọi hướng thay vì hướng về mục tiêu, từ đó làm giảm đáng kể hiệu quả của nó.

Giáp phản ứng nổ đã được Liên Xô và các quốc gia thành phần nay đã độc lập đánh giá cao từ những năm 1980, và gần như mọi xe tăng trong kho quân sự Đông Âu ngày nay đều được chế tạo để sử dụng ERA hoặc đã được gắn thêm các tấm ERA, bao gồm cả xe tăng T-55 và T-62 được chế tạo cách đây 40–50 năm nhưng vẫn được sử dụng bởi các đơn vị dự bị. Quân đội Hoa Kỳ sử dụng giáp phản ứng trên các xe tăng Abrams như một phần của gói TUSK (Tank Urban Survivability Kit) và trên các xe Bradley, trong khi Israel thường xuyên sử dụng nó trên các xe tăng M60 sản xuất tại Mỹ.

Các tấm ERA được dùng như giáp bổ sung (add-on hoặc appliqué) cho những phần của xe chiến đấu bọc thép có khả năng bị trúng cao nhất, thường là phía trước (glacis) của thân xe và phía trước cùng hai bên tháp pháo. Việc sử dụng chúng yêu cầu xe phải có giáp tương đối dày để bảo vệ bản thân và tổ lái khỏi vụ nổ của ERA.

Một vấn đề phức tạp khác khi sử dụng ERA là nguy cơ đối với những người ở gần xe tăng khi một tấm nổ, mặc dù vụ nổ của đầu đạn chống tăng có thuốc nổ mạnh (HEAT) cũng đã gây nguy hiểm lớn cho những người xung quanh. Mặc dù các tấm ERA được thiết kế chỉ phồng lên sau khi nổ, năng lượng tổng hợp của chất nổ ERA, kết hợp với năng lượng động hoặc nổ của đầu đạn, thường khiến tấm này phát nổ, tạo ra mảnh văng có nguy cơ gây thương tích hoặc tử vong cho người xung quanh. Do đó, bộ binh phải hoạt động ở một khoảng cách nhất định so với các phương tiện được bảo vệ bằng ERA trong các hoạt động tác chiến hỗn hợp.

Độ nhạy nổ 
Giáp phản ứng nổ (ERA) không nhạy cảm với va chạm của các đầu đạn động năng có cỡ nòng lên đến 30 mm. Một viên đạn APIT 20 mm từ pháo tự động có thể xuyên qua một mẫu ERA của Serbia nhưng không kích nổ nó. Tuy nhiên, các mô phỏng trên máy tính cho thấy một đầu đạn HEAT cỡ nhỏ (30 mm) sẽ kích nổ ERA, cũng như các đạn hình nón lớn hơn và các đầu đạn APFSDS.

Giáp phản ứng không nổ và không năng lượng 
Giáp phản ứng không nổ và không năng lượng hoạt động tương tự như giáp phản ứng nổ, nhưng không có lớp lót thuốc nổ. Hai tấm kim loại kẹp một lớp lót trơ, chẳng hạn như cao su. Khi bị luồng kim loại của đầu đạn hình nón tác động, một phần năng lượng va chạm được phân tán vào lớp lót trơ, và áp suất cao tạo ra làm tấm kim loại tại vùng va chạm bị uốn cong hoặc phồng lên cục bộ. Khi các tấm phồng lên, điểm tác động của luồng kim loại thay đổi theo sự phồng, làm tăng độ dày hiệu dụng của giáp. Cơ chế này gần như giống cơ chế thứ hai mà giáp phản ứng nổ sử dụng, nhưng năng lượng đến từ luồng kim loại của đạn hình nón thay vì từ thuốc nổ.

Vì lớp lót bên trong không nổ, sự phồng lên ít năng lượng hơn so với giáp phản ứng nổ, do đó khả năng bảo vệ thấp hơn so với ERA cùng kích thước. Tuy nhiên, NERA và NxRA nhẹ hơn, an toàn khi xử lý và an toàn hơn cho bộ binh xung quanh; về lý thuyết có thể được đặt ở bất kỳ phần nào của xe; và có thể đóng gói thành nhiều lớp cách nhau nếu cần. Một lợi thế quan trọng của loại giáp này là nó không thể bị đánh bại bởi các đầu đạn hình nón tandem, vốn sử dụng một đầu đạn nhỏ phía trước để kích nổ ERA trước khi đầu đạn chính bắn ra.

Giáp điện tử 
Giáp điện hay giáp điện từ (Electric armour / electromagnetic armour) là một công nghệ giáp phản ứng được đề xuất. Nó bao gồm hai hoặc nhiều tấm dẫn điện, được ngăn cách bằng một khe không khí hoặc bằng vật liệu cách điện, tạo thành một tụ điện công suất cao. Trong quá trình hoạt động, một nguồn điện áp cao sạc giáp. Khi một vật thể tấn công xuyên qua các tấm, mạch điện được đóng lại để xả tụ điện, truyền năng lượng vào đầu đạn xuyên, có thể làm bay hơi nó hoặc thậm chí biến nó thành plasma, phân tán cuộc tấn công. Hiện chưa có thông tin công khai liệu công nghệ này được thiết kế để chống cả đầu đạn động năng lẫn luồng năng lượng từ đạn hình nón, hay chỉ chống riêng loại sau. Tính đến năm 2005, công nghệ này vẫn chưa được triển khai trên bất kỳ nền tảng tác chiến nào được biết đến.

Xem thêm 

 Composite armour
 Gurney equations

Tham khảo

Tham khảo 

 Manfred Held: "Brassey's Essential Guide to Explosive Reactive Armour and Shaped Charges", Brassey 1999,

Link ngoài 

 Defense Update: Reactive Armour Suits
 Defense Update: Advanced Protection for Modern Armoured Vehicles
 Defence Science and Technology Laboratory: Electric Armour - The threat of RPGs