Фугасное противотанковое средство ( HEAT ) — это эффект кумулятивного взрывчатого вещества, использующего эффект Манро для пробития тяжелой брони. Боеголовка функционирует за счет того, что заряд взрывчатого вещества схлопывает металлическую гильзу внутри боеголовки, образуя высокоскоростную струю кумулятивного заряда; он способен пробивать броневую сталь на глубину, в семь и более раз превышающую диаметр заряда (диаметр заряда, CD). Эффект бронепробития кумулятивной струи носит чисто кинетический характер; снаряд не оказывает фугасного или зажигательного воздействия на броню.
Поскольку их проникающая способность зависит от кинетической энергии струи кумулятивного заряда, кумулятивные боеголовки не должны доставляться с высокой скоростью, как это происходит с бронебойными снарядами . Таким образом, из них можно стрелять из оружия меньшей мощности, которое создает меньшую отдачу .
Характеристики кумулятивного оружия не имеют ничего общего с тепловым эффектом, поскольку кумулятивное оружие — это просто аббревиатура .
Боеголовки HEAT были разработаны во время Второй мировой войны в результате обширных исследований и разработок кумулятивных боеголовок. Боеголовки с кумулятивными зарядами продвигались на международном уровне благодаря швейцарскому изобретателю Генри Мохаупту , который представил это оружие перед Второй мировой войной. До 1939 года Мохаупт продемонстрировал свое изобретение британским и французским ведомствам по вооружению. Одновременная разработка группы немецких изобретателей Кранца, Шардина и Томанека привела к первому задокументированному использованию кумулятивных зарядов в войне во время успешного штурма крепости Эбен Эмаэль 10 мая 1940 года.
Претензии на приоритет изобретения трудно разрешить из-за последующих исторических интерпретаций, секретности, шпионажа и международного коммерческого интереса. [1]
Первым британским кумулятивным оружием, которое было разработано и выпущено, была винтовочная граната с чашеобразным пусковым устройством диаметром 63,5 мм (2,50 дюйма) на конце ствола винтовки; Граната , винтовка № 68 /AT , которая была впервые выпущена на вооружение британских вооруженных сил в 1940 году. Некоторые утверждают, что это была первая использовавшаяся кумулятивная боеголовка и пусковая установка. Конструкция боеголовки была простой и могла пробить броню толщиной 52 миллиметра (2,0 дюйма). [2] Взрыватель гранаты приводился в действие путем удаления штифта в хвостовой части, который не позволял ударнику вылететь вперед. Простые плавники придавали ей устойчивость в воздухе, и при условии попадания гранаты в цель под правильным углом в 90 градусов заряд был бы эффективным. Детонация происходила при ударе, когда ударник в хвостовой части гранаты преодолевал сопротивление ползучей пружины и отбрасывался вперед в ударный детонатор .
К середине 1940 года Германия представила первый кумулятивный снаряд для стрельбы из пушки - 7,5 cm Gr.38 Hl/A (более поздние версии B и C), стрелявший из KwK.37 L/24 танка Panzer IV и Самоходная артиллерийская установка StuG III . В середине 1941 года Германия начала производство винтовочных гранат HEAT, сначала выпускавшихся для парашютистов , а к 1942 году и для частей регулярной армии ( Gewehr-Panzergranate 40 , 46 и 61 ), но, как и англичане, вскоре превратилась в 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 уничтожить любой танк на поле боя с 50–150 метров при относительной простоте использования и обучения (в отличие от британского PIAT ). Немцы использовали большое количество кумулятивных боеприпасов в переоборудованных 7,5-см пушках Pak 97/38 с 1942 года, а также изготавливали кумулятивные боеголовки для оружия Mistel . Эти так называемые Schwere Hohlladung (тяжелые кумулятивные заряды) предназначались для использования против тяжелобронированных линкоров . Боевые версии весили почти две тонны и были, пожалуй, самыми большими кумулятивными боеголовками, когда-либо развернутыми. [3] Также была разработана пятитонная версия под кодовым названием «Бетховен» .
Между тем, британская противотанковая граната № 68 оказалась слишком легкой, чтобы нанести значительный урон, в результате чего ее редко использовали в боевых действиях. Из-за этих ограничений потребовалось новое пехотное противотанковое оружие, и в конечном итоге оно появилось в форме «Прожектора, пехоты, противотанка» или PIAT. К 1942 году PIAT был разработан майором Миллисом Джефферисом . Это была комбинация кумулятивной боеголовки и патрубковой системы доставки минометов . Несмотря на свою громоздкость, это оружие впервые позволило британской пехоте поражать броню на расстоянии. Более ранние магнитные ручные мины и гранаты требовали от них приближения на опасное 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 он был приглашен в США, где работал консультантом по проекту «Базука» .
Потребность в большом канале ствола делала кумулятивные снаряды относительно неэффективными в существующих противотанковых орудиях малого калибра того времени. Германия поработала над этим, создав Stielgranate 41 , представив снаряд, который помещался на конце снаружи устаревших 37-миллиметровых (1,5 дюйма) противотанковых орудий, чтобы создать низкоскоростное оружие средней дальности.
Несколько сложнее было адаптировать существующие танковые орудия, хотя к концу войны это сделали все основные силы. Поскольку скорость мало влияет на бронебойную способность снаряда, которая определяется взрывной силой, кумулятивные снаряды были особенно полезны в бою на дальних дистанциях, где более низкая конечная скорость не была проблемой. Немцы снова стали теми, кто произвел самые мощные кумулятивные снаряды для артиллерийского огня, используя приводную ленту на подшипниках, позволяющую им летать без вращения из существующих нарезных танковых орудий. Кумулятивный снаряд был для них особенно полезен, поскольку позволял низкоскоростным крупнокалиберным орудиям, используемым в их многочисленных штурмовых орудиях , также стать полезным противотанковым оружием.
Точно так же немцы, итальянцы и японцы имели на вооружении множество устаревших пехотных орудий , короткоствольных тихоходных артиллерийских орудий, способных вести огонь прямой и непрямой наводкой и предназначенных для поддержки пехоты, сходных по тактической роли с минометами ; обычно пехотный батальон имел батарею из четырех или шести человек. Фугасные противотанковые снаряды для этих старых пехотных орудий делали их полуполезными противотанковыми пушками, особенно немецкими 150-миллиметровыми (5,9 дюйма) орудиями (японская 70-мм батальонная пушка Тип 92 и итальянская 65-мм горная пушка также имели кумулятивную систему). патроны, доступные для них к 1944 году, но они были не очень эффективны).
Фугасные противотанковые снаряды произвели революцию в противотанковой войне, когда они были впервые применены на поздних этапах Второй мировой войны. Один пехотинец мог эффективно уничтожить любой существующий танк с помощью ручного оружия, тем самым кардинально меняя 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 в сотрудничестве с американским ежемесячным изданием Popular Science опубликовала большую и подробную статью на эту тему под названием «Это делает сталь течет, как грязь». [6] Именно эта статья открыла американской публике, как легендарная «Базука» на самом деле работает против танков и что скорость ракеты не имеет значения.
После войны кумулятивные снаряды стали практически универсальными в качестве основного противотанкового оружия. Модели различной эффективности выпускались почти для всех видов оружия: от пехотного оружия, такого как винтовочные гранаты и гранатомет М203 , до более крупных специализированных противотанковых систем, таких как безоткатное ружье Карла Густава . В сочетании с ракетами с проводным наведением пехотное оружие могло действовать и на больших дистанциях. Противотанковые ракеты изменили характер танковой войны с 1960-х по 1990-е годы; из-за огромной пробиваемости 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 том месте, где она взаимодействует с материалом брони. Правильная точка детонации боеголовки и расстояние между ней имеют решающее значение для оптимального проникновения по двум причинам:
Важным фактором проникающей способности кумулятивного снаряда является диаметр боеголовки . По мере продолжения проникновения через броню ширина отверстия уменьшается, что приводит к характерному проникновению кулака в палец , при этом размер конечного пальца зависит от размера исходного кулака . В целом, очень ранние кумулятивные снаряды могли пробить броню на 150–250% своего диаметра, и эти цифры были типичными для раннего оружия, использовавшегося во время Второй мировой войны. С тех пор проникающая способность кумулятивных снарядов в зависимости от диаметра снаряда постоянно увеличивалась в результате улучшения материала гильзы и характеристик металлической струи. Некоторые современные примеры заявляют, что цифры достигают 700%. [7]
Как и любое противотанковое оружие, кумулятивный снаряд достигает своей эффективности за счет трех основных механизмов. Совершенно очевидно, что при пробитии брони остатки струи могут нанести серьезный ущерб любым внутренним компонентам, в которые она попадает. А поскольку струя взаимодействует с броней, даже если она не проникает внутрь, она обычно вызывает откалывание облака неправильных фрагментов материала брони с внутренней поверхности. Это облако обломков за броней также обычно повреждает все, во что попадают осколки. Другим механизмом повреждения является механический удар , возникающий в результате удара и проникновения струи. Удары особенно важны для таких чувствительных компонентов, как электроника .
Боеголовки HEAT менее эффективны при вращении и становятся все менее эффективными при более быстром вращении. Это стало проблемой для конструкторов оружия: долгое время вращение снаряда было наиболее стандартным методом достижения хорошей точности, как и в любом нарезном оружии. Центробежная сила вращающейся оболочки рассеивает заряженную струю. [8] Большинство кумулятивных снарядов стабилизированы оперением, а не стабилизированы вращением. [9]
В последние годы стало возможным использовать кумулятивные заряды в снарядах со стабилизированным вращением путем придания струе противоположного вращения, так что два вращения уравновешиваются, что приводит к невращающейся струе. Это делается либо с использованием рифленых медных вкладышей с приподнятыми выступами, либо путем формирования вкладышей таким образом, чтобы они имели кристаллическую структуру, придающую вращение струе. [10] [11]
Помимо стабилизации вращения, 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. Снижение точности резко возрастает с увеличением дальности. 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: стационарный советский танк Т-62 , стреляющий из (гладкоствольной) пушки на дальность 1000 метров по цели, движущейся со скоростью 19 км/ч, имел вероятность попадания с первого выстрела 70% при стрельбе кинетическим снарядом . . В тех же условиях он мог рассчитывать на 25% при стрельбе кумулятивным снарядом. [12] Это влияет на бой на открытом поле боя с длинной линией обзора; тот же Т-62 мог рассчитывать на 70% вероятность попадания с первого выстрела кумулятивными снарядами в цель на 500 метров.
Еще одна проблема заключается в том, что, если боеголовка находится внутри ствола, ее диаметр становится чрезмерно ограничен калибром этого ствола. В неартиллерийских применениях, когда кумулятивные боеголовки доставляются вместе с ракетами , ракетами , бомбами , гранатами или минометами с патрубком, размер боеголовки больше не является ограничивающим фактором. В этих случаях кумулятивные боеголовки часто кажутся слишком большими по сравнению с корпусом снаряда. Классическими примерами этого являются немецкий Panzerfaust и советский РПГ-7 .
Сегодня много ракет с кумулятивным вооружением [ когда? ] иметь две (или более) отдельные боеголовки (называемые тандемным зарядом ), чтобы быть более эффективными против реактивной или многослойной брони. Первая, меньшая боеголовка инициирует реактивную броню, а вторая (или другая), более крупная боеголовка, пробивает броню ниже. Этот подход требует сложной электроники взрывателя, чтобы активировать две боеголовки с разницей в нужное время, а также специальных барьеров между боеголовками, чтобы предотвратить нежелательные взаимодействия; из-за этого их производство обходится дороже.
Новейшие кумулятивные боевые части, такие как 3БК-31, имеют тройные заряды: первый пробивает разнесенную броню, второй — реактивную или первые слои брони, третий — завершает пробитие. Общая величина проникновения может достигать 800 миллиметров (31 дюйм). [13]
Некоторые противотанковые вооружения включают в себя вариант концепции кумулятивного заряда, который, в зависимости от источника, можно назвать пенетратором взрывчатого действия (EFP), самоковующимся осколком (SFF), самоковающимся снарядом (SEFOP), пластинчатым зарядом, или сбор Мисэ Шардена (MS). Этот тип боеголовки использует взаимодействие детонационных волн и, в меньшей степени, толкающее действие продуктов детонации для деформации тарелки или пластины из металла (железа, тантала и т. д.) в пуленеобразный снаряд небольшой длины. к диаметру и спроецируйте его на цель со скоростью около двух километров в секунду.
SFF относительно не подвержен влиянию реактивной брони первого поколения, он также может преодолевать расстояние более 1000 диаметров конуса (CD), прежде чем его скорость станет неэффективной для пробития брони из-за аэродинамического сопротивления или попадание в цель станет проблемой. При ударе СФФ обычно образуется дырка большого диаметра, но относительно неглубокая (относительно кумулятивного заряда) или, в лучшем случае, несколько компакт-дисков. Если SFF пробивает броню, происходит обширное повреждение брони (BAD, также называемое эффектом брони (BAE)). Причиной ПАР в основном является высокая температура и скорость попадания осколков брони и пули во внутреннее пространство, а также избыточное давление (взрывная волна), вызванное ударом.
Более современные версии боеголовок SFF, за счет использования усовершенствованных режимов инициирования, также могут производить стержневые (вытянутые пули), многопулевые и ребристые снаряды, и это в дополнение к стандартным снарядам с коротким соотношением L и D. Растянутые пули способны пробить броню на гораздо большую глубину, с некоторым ущербом для БАД. Многозарядные пули лучше поражают легкие или площадные цели, а оперенные снаряды значительно повышают точность. Применение этого типа боеголовки в основном ограничивается легкобронированными участками ОБТ — например, верхней, нижней и задней броневой частью. Он хорошо подходит для использования при атаке других, менее тяжелобронированных боевых машин (ББМ), а также для прорыва материальных целей (зданий, бункеров, опор мостов и т. д.). Новые стержневые снаряды могут быть эффективны против более тяжелобронированных участков ОБТ.
Оружие, использующее принцип SEFOP, уже применялось в бою; интеллектуальные суббоеприпасы в кассетной бомбе CBU-97, использовавшейся ВВС и ВМС США в войне в Ираке в 2003 году, использовали этот принцип, и, как сообщается, армия США экспериментирует с высокоточными артиллерийскими снарядами в рамках проекта SADARM (Seek And Destroy Armor). . Существуют также различные другие снаряды (БОНУС, ДМ 642), реактивные суббоеприпасы (Мотив-3М, ДМ 642) и мины (МИФФ, ТМРП-6), использующие принцип SFF.
Поскольку эффективность однозарядных кумулятивных снарядов снижается или даже сводится на нет из-за все более сложных методов бронирования, класс кумулятивных снарядов, называемый многоцелевыми осколочно-фугасными противотанковыми снарядами , или HEAT-MP, стал более популярным. Это кумулятивные снаряды, которые эффективны против старых танков и легкой бронетехники, но имеют улучшенную осколочную, фугасную и взрывающую способность. Это придает снарядам в целом разумную легкую броню, а также противопехотный и материальный эффект, поэтому их можно использовать вместо обычных осколочно-фугасных снарядов против пехоты и других целей на поле боя. Это уменьшает общее количество патронов, которые необходимо носить с собой для различных целей, что особенно важно для современных танков, таких как M1 Abrams , из-за размера их снарядов 120 миллиметров (4,7 дюйма). 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-миллиметровой (4,1 дюйма) пушки M68. Этот эффект снижается за счет более высокой точности первого выстрела у «Абрамса» с его улучшенной системой управления огнем по сравнению с М60.
Другой вариант кумулятивных боеголовок имеет боеголовку, окруженную обычным осколочным кожухом, что позволяет более эффективно использовать боеголовку для взрывных и осколочных атак по небронированным целям, сохраняя при этом свою эффективность в противотанковой роли. Иногда их называют осколочно-фугасными боеголовками двойного назначения (HEDP). В некоторых случаях это всего лишь побочный эффект бронебойной конструкции. В других случаях эта способность двойной роли специально добавляется в дизайн.
Усовершенствования брони основных боевых танков снизили полезность кумулятивных боеголовок, сделав эффективные переносные кумулятивные ракеты более тяжелыми, хотя многие армии мира продолжают иметь переносные кумулятивные ракетные установки для использования против транспортных средств и бункеров. Считается, что в исключительных случаях кумулятивные ракеты, запускаемые с плеча, сбивали американские вертолеты в Ираке. [14]
Причину неэффективности кумулятивных боеприпасов против современных основных боевых танков можно частично объяснить использованием новых типов брони. Струя, создаваемая взрывом кумулятивного снаряда, должна находиться на определенном расстоянии от цели и не должна отклоняться. Реактивная броня пытается преодолеть это с помощью направленного наружу взрыва под точкой удара, вызывая деформацию струи и, таким образом, значительно снижая проникающую способность. Альтернативно, композитная броня с керамикой разрушает струю гильзы быстрее, чем катаная гомогенная броневая сталь, предпочтительный материал при строительстве старых боевых бронированных 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 механизмы клетки работают, разрушая механизм кумулятивного снаряда.
Вертолеты несут противотанковые управляемые ракеты (ПТУР) с кумулятивными боеголовками с 1956 года. Первым примером этого стало использование ПТУР Nord SS.11 на вертолете Aérospatiale Alouette II французскими вооруженными силами . После этого подобные системы вооружения получили широкое распространение и в других странах. [ нужна цитата ]
13 апреля 1972 года, во время войны во Вьетнаме , американцы майор Ларри Маккей, капитан Билл Кози, старший лейтенант Стив Шилдс и старший уорент-офицер Барри Макинтайр стали первым экипажем вертолета, уничтожившим бронетехнику противника в бою. Группа из двух вертолетов AH-1 Cobra , отправленная из батареи F 79-й артиллерийской 1-й кавалерийской дивизии , была вооружена недавно разработанными 70-миллиметровыми (2,8 дюйма) кумулятивными ракетами M247 , которые еще не испытывались 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. [15] [ нужна страница ]