Фугасный противотанковый ( HEAT ) — это эффект кумулятивного взрывчатого вещества, которое использует эффект Манро для пробития тяжелой брони. Боеголовка функционирует за счет того, что взрывной заряд разрушает металлическую оболочку внутри боеголовки в высокоскоростную кумулятивную струю; она способна пробивать стальную броню на глубину, в семь или более раз превышающую диаметр заряда (диаметр заряда, CD). Эффект пробития кумулятивной струей брони имеет чисто кинетический характер; снаряд не оказывает взрывного или зажигательного воздействия на броню.
Поскольку они полагаются на кинетическую энергию кумулятивной струи для своей проникающей способности, кумулятивные боеголовки не должны доставляться с высокой скоростью, как бронебойные снаряды . Таким образом, они могут быть запущены из менее мощного оружия, которое генерирует меньшую отдачу .
Эффективность кумулятивного оружия не имеет ничего общего с термическим воздействием, поскольку HEAT — это просто аббревиатура .
Кумулятивные боеголовки были разработаны во время Второй мировой войны , в результате обширных исследований и разработок в области кумулятивных боеголовок. Кумулятивные боеголовки были популяризированы на международном уровне швейцарским изобретателем Генри Мохауптом , который продемонстрировал это оружие перед Второй мировой войной. До 1939 года Мохаупт продемонстрировал свое изобретение британским и французским органам по вооружениям. Параллельные разработки немецкой группы изобретателей Кранца, Шардина и Томанека привели к первому задокументированному использованию кумулятивных зарядов в военных действиях во время успешного штурма крепости Эбен-Эмаэль 10 мая 1940 года.
Претензии на приоритет изобретения трудно урегулировать из-за последующих исторических толкований, секретности, шпионажа и международных коммерческих интересов. [1]
Первым разработанным и выпущенным британским кумулятивным оружием была винтовочная граната с 63,5-миллиметровым (2,50 дюйма) пусковым устройством на конце ствола винтовки; граната, винтовка № 68 /AT , которая была впервые выпущена в британские вооруженные силы в 1940 году. Некоторые утверждают, что это была первая кумулятивная боеголовка и пусковая установка, которые использовались. Конструкция боеголовки была простой и могла пробить 52 миллиметра (2,0 дюйма) брони. [ 2] Взрыватель гранаты был активирован путем удаления штифта в хвостовой части, что не позволяло ударнику лететь вперед. Простые ребра придавали ей устойчивость в воздухе, и при условии, что граната поражала цель под правильным углом в 90 градусов, заряд был эффективным. Детонация происходила при ударе, когда ударник в хвостовой части гранаты преодолевал сопротивление пружины ползучести и выбрасывался вперед в ударный детонатор .
К середине 1940 года Германия представила первый кумулятивный снаряд для стрельбы из пушки, 7,5 см Gr.38 Hl/A (позднее версии B и C), стрелявший из KwK.37 L/24 танка Panzer IV и самоходной пушки StuG III . В середине 1941 года Германия начала производство кумулятивных винтовочных гранат, сначала выданных парашютистам , а к 1942 году и регулярным армейским частям ( Gewehr-Panzergranate 40 , 46 и 61 ), но, как и британцы, вскоре обратилась к интегрированным системам доставки боеголовок: в 1943 году были представлены Püppchen , Panzerschreck и Panzerfaust .
Panzerfaust и Panzerschreck (танковый кулак и танковый террор соответственно) давали немецкому пехотинцу возможность уничтожать любой танк на поле боя на расстоянии от 50 до 150 метров с относительной простотой использования и обучения (в отличие от британского PIAT ) . Немцы использовали большое количество кумулятивных боеприпасов в переоборудованных 7,5-см орудиях Pak 97/38 с 1942 года, а также изготавливали кумулятивные боеголовки для оружия Mistel . Эти так называемые боеголовки Schwere Hohlladung (тяжелый кумулятивный заряд) предназначались для использования против тяжелобронированных линкоров . Оперативные версии весили почти две тонны и были, возможно, самыми большими кумулятивными боеголовками, когда-либо применявшимися. [3] Также была разработана пятитонная версия под кодовым названием Beethoven .
Между тем, британская винтовочная граната № 68 AT оказалась слишком легкой, чтобы нанести значительный урон, в результате чего ее редко использовали в бою. Из-за этих ограничений потребовалось новое пехотное противотанковое оружие, и в конечном итоге оно появилось в форме «проекторного, пехотного, противотанкового» или PIAT. К 1942 году PIAT был разработан майором Миллисом Джефферисом . Это была комбинация кумулятивной боеголовки с системой подачи миномета с затычным соплом . Несмотря на свою громоздкость, оружие впервые позволило британской пехоте поражать бронетехнику на расстоянии. Более ранние магнитные ручные мины и гранаты требовали от них приближения на опасно близкое расстояние. [4] Во время Второй мировой войны британцы называли эффект Монро «эффектом полости на взрывчатых веществах». [5]
Во время войны французы передали технологию Мохаупта Министерству вооружений США, и его пригласили в США, где он работал консультантом по проекту «Базука» .
Необходимость в большом канале ствола сделала кумулятивные снаряды относительно неэффективными в существующих малокалиберных противотанковых орудиях той эпохи. Германия обошла это с помощью Stielgranate 41 , представив снаряд, который помещался поверх конца снаружи устаревших 37-миллиметровых (1,5 дюйма) противотанковых орудий, чтобы создать низкоскоростное оружие средней дальности.
Адаптация к существующим танковым орудиям была несколько сложнее, хотя все основные силы сделали это к концу войны. Поскольку скорость мало влияет на бронебойную способность снаряда, которая определяется взрывной силой, кумулятивные снаряды были особенно полезны в дальних боях, где более медленная конечная скорость не была проблемой. Немцы снова были теми, кто производил самые эффективные кумулятивные снаряды для стрельбы из пушки, используя ведущий поясок на подшипниках, чтобы позволить им лететь нераскручиваясь из их существующих нарезных танковых орудий. Кумулятивный снаряд был особенно полезен для них, потому что он позволял низкоскоростным крупнокалиберным орудиям, используемым на их многочисленных штурмовых орудиях , также стать полезным противотанковым оружием.
Аналогично, немцы, итальянцы и японцы имели на вооружении много устаревших пехотных орудий , короткоствольных, низкоскоростных артиллерийских орудий, способных вести огонь прямой и непрямой наводкой и предназначенных для поддержки пехоты, по тактической роли схожих с минометами ; обычно пехотный батальон имел батарею из четырех или шести. Осколочно-фугасные противотанковые снаряды для этих старых пехотных орудий делали их полуполезными противотанковыми орудиями, особенно немецкие 150-миллиметровые (5,9 дюйма) орудия (японская 70-мм батальонная пушка Тип 92 и итальянская 65-мм горная пушка также имели кумулятивные снаряды к 1944 году, но они были не очень эффективны).
Фугасные противотанковые снаряды произвели революцию в противотанковой войне, когда они впервые были введены на поздних этапах Второй мировой войны. Один пехотинец мог эффективно уничтожить любой существующий танк с помощью ручного оружия, тем самым кардинально изменив характер мобильных операций. Во время Второй мировой войны оружие, использующее кумулятивные боеголовки, называлось кумулятивными или кумулятивными боеголовками. [5]
Широкая общественность оставалась в неведении относительно кумулятивных боеголовок, даже полагая, что это новое секретное взрывчатое вещество, до начала 1945 года, когда армия США совместно с американским ежемесячным изданием Popular Science опубликовала большую и подробную статью на эту тему под названием «Она заставляет сталь течь как грязь». [6] Именно эта статья раскрыла американской общественности, как на самом деле действует легендарная «Базука» против танков, и что скорость ракеты не имеет значения.
После войны кумулятивные снаряды стали почти универсальными в качестве основного противотанкового оружия. Модели различной эффективности были произведены почти для всех видов оружия, от пехотного оружия, такого как винтовочные гранаты и гранатомет M203 , до более крупных специализированных противотанковых систем, таких как безоткатное ружье Carl Gustav . В сочетании с управляемой по проводам ракетой пехотное оружие могло работать и на больших дистанциях. Противотанковые ракеты изменили характер танковой войны с 1960-х по 1990-е годы; из-за огромной проникающей способности кумулятивных боеприпасов многие основные боевые танки после Второй мировой войны , такие как Leopard 1 и AMX-30 , были намеренно спроектированы так, чтобы нести скромную броню в пользу уменьшения веса и лучшей мобильности. Несмотря на последующие разработки в области брони транспортных средств , кумулятивные боеприпасы остаются эффективными и по сей день.
Струя движется с гиперзвуковой скоростью в твердом материале и поэтому разрушается исключительно в локальной области, где она взаимодействует с материалом брони. Правильная точка детонации боеголовки и интервал имеют решающее значение для оптимального проникновения по двум причинам:
Важным фактором в характеристиках проникновения кумулятивного снаряда является диаметр боеголовки . По мере того, как проникновение продолжается через броню, ширина отверстия уменьшается, что приводит к характерному проникновению кулака в палец , где размер конечного пальца основан на размере исходного кулака . В целом, очень ранние кумулятивные снаряды могли рассчитывать на проникновение в броню толщиной от 150% до 250% от своего диаметра, и эти цифры были типичны для раннего оружия, использовавшегося во время Второй мировой войны. С тех пор проникновение кумулятивных снарядов относительно диаметра снаряда неуклонно увеличивалось в результате улучшения материала гильзы и характеристик металлической струи. Некоторые современные образцы заявляют цифры до 700%. [8]
Как и любое противотанковое оружие, кумулятивный снаряд достигает своей эффективности посредством трех основных механизмов. Наиболее очевидно, что когда он пробивает броню, остаток струи может нанести большой ущерб любым внутренним компонентам, в которые он попадает. И когда струя взаимодействует с броней, даже если она не пробивает внутреннюю часть, она обычно вызывает облако нерегулярных фрагментов материала брони, откалывающихся от внутренней поверхности. Это облако обломков за броней также обычно повреждает все, во что попадают фрагменты. Другим механизмом повреждения является механический удар , возникающий в результате удара и проникновения струи. Удар особенно важен для таких чувствительных компонентов, как электроника .
Боеголовки HEAT менее эффективны, если вращаются, и становятся еще менее эффективными с более быстрым вращением. Это стало проблемой для конструкторов оружия: долгое время вращение снаряда было самым стандартным методом получения хорошей точности, как и в случае с любым нарезным оружием. Центробежная сила вращающегося снаряда рассеивает заряженную струю. [9] Большинство снарядов с кумулятивным зарядом стабилизируются плавником, а не вращением. [10]
В последние годы стало возможным использовать кумулятивные заряды в стабилизируемых спином снарядах, придавая струе противоположное вращение, так что два спина нейтрализуются и приводят к невращающейся струе. Это делается либо с помощью рифленых медных вкладышей, которые имеют приподнятые гребни, либо путем формирования вкладыша таким образом, что он имеет кристаллическую структуру, которая придает вращение струе. [11] [12]
Помимо стабилизации вращением, еще одна проблема любого ствольного оружия (то есть пушки) заключается в том, что снаряд большого диаметра имеет худшую точность, чем снаряд малого диаметра того же веса. Уменьшение точности резко увеличивается с дальностью. Парадоксально, но это приводит к ситуациям, когда кинетический бронебойный снаряд более пригоден для использования на больших дистанциях, чем кумулятивный снаряд, несмотря на то, что последний имеет более высокую бронепробиваемость. Для иллюстрации: неподвижный советский танк Т-62 , стреляющий из (гладкоствольной) пушки на дальности 1000 метров по цели, движущейся со скоростью 19 км/ч, имел оценку вероятности попадания с первого выстрела кинетическим снарядом в 70% . При тех же условиях он мог ожидать 25% при стрельбе кумулятивным снарядом. [13] Это влияет на бой на открытом поле боя с большой линией видимости; тот же Т-62 мог ожидать 70% вероятности попадания с первого выстрела при использовании кумулятивных снарядов по цели на расстоянии 500 метров.
Еще одна проблема заключается в том, что если боеголовка находится внутри ствола, ее диаметр становится чрезмерно ограниченным калибром этого ствола. В непушечных приложениях, когда кумулятивные боеголовки доставляются с ракетами , ракетами , бомбами , гранатами или минометами с краном, размер боеголовки больше не является ограничивающим фактором. В этих случаях кумулятивные боеголовки часто кажутся слишком большими по отношению к корпусу снаряда. Классическими примерами этого являются немецкий Panzerfaust и советский RPG-7 .
Многие ракеты с кумулятивным вооружением сегодня [ когда? ] имеют две (или более) отдельных боеголовки (называемых тандемным зарядом ), чтобы быть более эффективными против реактивной или многослойной брони. Первая, меньшая боеголовка инициирует реактивную броню, в то время как вторая (или другая), большая боеголовка пробивает броню ниже. Этот подход требует очень сложной электроники взрывателя, чтобы привести в действие две боеголовки с правильным интервалом времени, а также специальных барьеров между боеголовками, чтобы предотвратить нежелательные взаимодействия; это делает их производство более дорогим.
Новейшие кумулятивные боеголовки, такие как 3БК-31, имеют тройной заряд: первый пробивает разнесенную броню, второй — реактивную или первые слои брони, а третий завершает пробитие. Общая глубина пробития может достигать 800 миллиметров (31 дюйм). [14]
Некоторые виды противотанкового оружия включают вариант концепции кумулятивного заряда, который в зависимости от источника может называться взрывообразующим пенетратором (EFP), самоформирующимся осколком (SFF), самоформирующимся снарядом (SEFOP), пластинчатым зарядом или зарядом Misnay Schardin (MS). Этот тип боеголовки использует взаимодействие детонационных волн и, в меньшей степени, пропульсивный эффект продуктов детонации, чтобы деформировать тарелку или пластину из металла (железа, тантала и т. д.) в снаряд в форме сердечника с малым отношением длины к диаметру и проецировать его в сторону цели со скоростью около двух километров в секунду.
SFF относительно не подвержен влиянию реактивной брони первого поколения, он также может преодолеть более 1000 диаметров конуса (CD), прежде чем его скорость станет неэффективной для проникновения в броню из-за аэродинамического сопротивления, или поражение цели станет проблемой. Воздействие SFF обычно вызывает отверстие большого диаметра, но относительно мелкое (по сравнению с кумулятивным зарядом) или, в лучшем случае, несколько CD. Если SFF пробивает броню, происходит обширное повреждение за броней (BAD, также называемое эффектом за броней (BAE)). BAD в основном вызвано высокой температурой и скоростью брони и фрагментами пули, которые впрыскиваются во внутреннее пространство, а также избыточным давлением (взрывом), вызванным ударом.
Более современные версии боеголовок SFF, благодаря использованию усовершенствованных режимов инициирования, могут также производить стержневые (удлиненные пули), многопучковые и ребристые снаряды, и это в дополнение к стандартному снаряду с коротким отношением длины к диаметру. Удлиненные пули способны проникать на гораздо большую глубину брони, немного проигрывая BAD. Многопучковые пули лучше поражают легкие или площадные цели, а ребристые снаряды имеют значительно повышенную точность. Использование этого типа боеголовки в основном ограничивается легкобронированными областями ОБТ — например, верхней, нижней и задней бронированными областями. Он хорошо подходит для использования при атаке других менее бронированных боевых машин (ББМ) и для прорыва материальных целей (зданий, бункеров, опор мостов и т. д.). Более новые стержневые снаряды могут быть эффективны против более тяжелобронированных областей ОБТ.
Оружие, использующее принцип SEFOP, уже применялось в бою; этот принцип использовался в интеллектуальных суббоеприпасах кассетной бомбы CBU-97, использовавшейся ВВС и ВМС США в войне в Ираке в 2003 году, а армия США, как сообщается, экспериментирует с высокоточными артиллерийскими снарядами в рамках проекта SADARM (Seek And Destroy Armor). Существуют также различные другие снаряды (BONUS, DM 642) и ракетные суббоеприпасы (Motiv-3M, DM 642) и мины (MIFF, TMRP-6), которые используют принцип SFF.
С уменьшением эффективности выстреливаемых из пушки однозарядных кумулятивных снарядов или даже их полным сведением на нет все более сложными методами бронирования, класс кумулятивных снарядов, называемых фугасными противотанковыми многоцелевыми , или HEAT-MP, стал более популярным. Это кумулятивные снаряды, которые эффективны против старых танков и легкой бронетехники, но обладают улучшенной фрагментацией, взрывом и взрыванием. Это дает снарядам в целом разумную легкую броню, противопехотный и материальный эффект, так что их можно использовать вместо обычных фугасных снарядов против пехоты и других целей на поле боя. Это уменьшает общее количество снарядов, которые необходимо нести для различных задач, что особенно важно для современных танков, таких как M1 Abrams , из-за размера их 120-миллиметровых (4,7 дюйма) снарядов. Танк M1A1/M1A2 может нести только 40 снарядов для своей 120-мм пушки M256 — танк M60A3 Patton (предшественник Abrams) нес 63 снаряда для своей 105-мм (4,1 дюйма) пушки M68. Этот эффект уменьшается более высокой скоростью попадания первого снаряда у Abrams с его улучшенной системой управления огнем по сравнению с M60.
Другой вариант кумулятивных боеголовок имеет боеголовку, окруженную обычным осколочным корпусом, что позволяет более эффективно использовать боеголовку для фугасных и осколочных атак по небронированным целям, оставаясь при этом эффективной в противотанковой роли. Иногда их называют осколочно-фугасными боеголовками двойного назначения (HEDP). В некоторых случаях это просто побочный эффект бронебойной конструкции. В других случаях эта способность двойной роли специально добавляется к конструкции.
Улучшения в броне основных боевых танков снизили полезность боеголовок HEAT, сделав эффективные переносные ракеты HEAT тяжелее, хотя многие армии мира продолжают иметь переносные ракетные установки HEAT для использования против транспортных средств и бункеров. В необычных случаях, как полагают, запускаемые с плеча ракеты HEAT сбивали американские вертолеты в Ираке. [15]
Причиной неэффективности кумулятивных боеприпасов против современных основных боевых танков можно частично объяснить использование новых типов брони. Струя, создаваемая взрывом кумулятивного снаряда, должна находиться на определенном расстоянии от цели и не должна отклоняться. Реактивная броня пытается победить ее направленным наружу взрывом под точкой удара, заставляя струю деформироваться и, таким образом, значительно снижая проникающую способность. В качестве альтернативы, композитная броня с керамикой разрушает струю подкладки быстрее, чем прокатанная гомогенная стальная броня, предпочтительный материал при создании старых бронированных боевых машин .
Разнесенная броня и решетчатая броня также предназначены для защиты от кумулятивных снарядов, защищая транспортные средства, вызывая преждевременную детонацию взрывчатого вещества на относительно безопасном расстоянии от основной брони транспортного средства. Некоторые защитные клетки работают, разрушая механизм кумулятивного снаряда.
Вертолеты несли противотанковые управляемые ракеты (ПТУР) с кумулятивными боеголовками с 1956 года. [ нужна цитата ] Первым примером этого было использование ПТУР Nord SS.11 на вертолете Aérospatiale Alouette II французскими вооруженными силами . После этого такие системы оружия были широко приняты на вооружение другими странами. [ нужна цитата ]
13 апреля 1972 года — во время войны во Вьетнаме — американцы майор Ларри Маккей, капитан Билл Коуси, первый лейтенант Стив Шилдс и старший уорент-офицер Барри Макинтайр стали первым экипажем вертолета, уничтожившим вражескую бронетехнику в бою. Звено из двух вертолетов AH-1 Cobra , отправленное из батареи F, 79-й артиллерийской, 1-й кавалерийской дивизии , было вооружено недавно разработанными 70-миллиметровыми (2,8 дюйма) кумулятивными ракетами M247 , которые еще не были испытаны на театре военных действий. Вертолеты уничтожили три танка Т-54 , которые собирались захватить командный пункт США. Макинтайр и Маккей вступили в бой первыми, уничтожив головной танк. [16] [ нужна страница ]