Введение
Тип боеприпасов, предназначенный для пробития брони.
Боеприпасы бронебойные (ББ) – это тип снаряда, предназначенный для пробития бронезащиты, чаще всего включающей броню кораблей, средств индивидуальной защиты и бронетехники. Первое крупное применение бронебойных снарядов было направлено на преодоление толстой брони многих военных кораблей и нанесение повреждений их слабозащищенным внутренним помещениям. Начиная с 1920-х годов, бронебойные боеприпасы стали необходимы для борьбы с танками. Боеприпасы ББ калибра менее 20 мм предназначены для поражения легкобронированных целей, таких как средства индивидуальной защиты, пуленепробиваемое стекло и легкобронированные транспортные средства. По мере улучшения танковой брони во время Второй мировой войны, противотанковые снаряды начали использовать более компактный, но плотный бронебойный сердечник внутри более крупного снаряда, с очень высокой начальной скоростью. Современные бронебойные подкалиберные снаряды представляют собой длинные стержни из плотных материалов, таких как вольфрам или обедненный уран (ОУ), что дополнительно улучшает их баллистические характеристики при поражении цели.
История
В конце 1850-х годов появились броненосные корабли, оснащенные броней из кованого железа значительной толщины. Эта броня была практически неуязвима как для круглых чугунных ядер, использовавшихся в то время, так и для недавно разработанных взрывных снарядов. Первое решение этой проблемы было найдено майором сэром У. Паллизером, который с помощью снаряда Паллизера разработал метод упрочнения головной части заостренного чугунного снаряда. Заливая металл в форму головной части, ориентированной вниз, и формируя ее в железной форме, горячий металл резко охлаждался и становился чрезвычайно твердым (устойчивым к деформации благодаря мартенситному превращению), в то время как остальная часть формы, отлитая из песка, позволяла металлу остывать медленно, обеспечивая прочность тела снаряда. Кумулятивные боеголовки были продвинуты на международном уровне швейцарским изобретателем Генри Мохауптом, который демонстрировал это оружие перед Второй мировой войной. До 1939 года Мохаупт продемонстрировал свое изобретение британским и французским артиллерийским управлениям. Во время войны французы передали технологию Генри Мохаупта в Управление вооружений США, которое пригласило его в США, где он работал консультантом по проекту "базука". К середине 1940 года Германия представила первый кумулятивный снаряд, стреляющий из пушки – 7,5 см, используемый орудием Kw. K.37 L/24 танка Panzer IV и самоходной артиллерийской установки Stug III (7,5 см Gr.38 Hl/A, более поздние модификации B и C). В середине 1941 года Германия начала производство кумулятивных гранат для винтовок, первоначально для десантников, а к 1942 году – для регулярных армейских частей. В 1943 году были представлены Püppchen, Panzerschreck и Panzerfaust. Panzerfaust и Panzerschreck, или «ужас танков», давали немецкому пехотинцу возможность уничтожать любые танки на поле боя с расстояния 50–150 м с относительной простотой использования и обучения, в отличие от британского PIAT. Первым британским кумулятивным оружием, разработанным и принятым на вооружение, была винтовочная граната с использованием 2,5-дюймового (63,5 мм) пускового устройства на конце ствола – британская граната No. 68 AT, поступившая на вооружение британской армии в 1940 году. К 1943 году был разработан PIAT – сочетание кумулятивной боеголовки и системы запуска, основанной на шпильковом миномете. Несмотря на свою громоздкость, это оружие наконец позволило британской пехоте эффективно поражать бронетехнику на расстоянии; ранее использовавшиеся магнитные мины и гранаты требовали подходить к танкам на самоубийственно близкое расстояние. Во время Второй мировой войны британцы называли эффект Монро эффектом воронки во взрывчатых веществах.
Пробивающие броня твердые выстрелы
Пробивающие брони твердые снаряды для пушек могут быть простыми или композитными, но обычно сочетают в себе как способность пробивать броню, так и зажигательное действие. Зажигательный состав обычно располагается между наконечником и проникающим головным обтекателем, в полости в задней части, или в комбинации обоих вариантов. Если снаряд также оснащен трассером, задняя полость часто используется для размещения трассирующего состава. Для снарядов большего калибра трассер может размещаться в удлинении задней уплотнительной пробки. Распространенные сокращения для твердых (некомпозитных/цельнометаллических) пушечных снарядов: AP, AP T, API и API T, где "T" обозначает "трассер", а "I" – "зажигательный". Более сложные композитные снаряды, содержащие взрывчатые вещества и другие баллистические элементы, обычно называют бронебойными снарядами.
АП
В начале Второй мировой войны безкапсульные бронебойные снаряды (AP), выпущенные из высокоскоростных орудий, могли пробивать броню примерно в два раза больше своего калибра на близком расстоянии (100 м). На больших дистанциях (500–1000 м) эта пробиваемость снижалась до 1,5–1,1 калибра из-за плохой баллистической формы и повышенного сопротивления снарядов малого диаметра ранних моделей. В январе 1942 года Артур Э. Шнелл разработал технологию для 20-мм и 37-мм бронебойных снарядов, заключающуюся в прессовании стального прутка под давлением 500 тонн, что создавало более плавные "линии течения" на коническом наконечнике снаряда и позволяло ему двигаться к броне цели более прямолинейно. Позднее, в ходе конфликта, бронебойные снаряды с баллистическим колпачком (APCBC), выпущенные с близкого расстояния (100 м) из крупнокалиберных высокоскоростных орудий (75–128 мм), могли пробивать значительно большую толщину брони по отношению к своему калибру (в 2,5 раза), а также большую толщину (в 2–1,75 раза) на больших дистанциях (1500–2000 м). Для улучшения аэродинамики бронебойные снаряды стали оснащать баллистическими колпачками, чтобы уменьшить сопротивление и повысить скорость при попадании на средних и больших дистанциях. Полый баллистический колпачок отрывался при ударе снаряда о цель. Такие снаряды классифицировались как бронебойные снаряды с баллистическим колпачком (APBC). Бронебойные снаряды с колпачком были разработаны в начале 1900-х годов и состояли на вооружении британского и немецкого флотов во время Первой мировой войны. Обычно снаряды состояли из корпуса из никелевой стали, содержащего взрывчатое вещество, и оснащались закаленным стальным наконечником, предназначенным для пробивания тяжелой брони. При ударе о закаленную стальную пластину на высокой скорости снаряд испытывал значительное усилие, и стандартные бронебойные снаряды имели тенденцию разрушаться вместо пробития, особенно при наклонном угле попадания. Поэтому конструкторы снарядов добавили мягкую стальную крышку на наконечник снаряда. Более гибкая мягкая сталь деформировалась при ударе, уменьшая ударную нагрузку на корпус снаряда. Конструкция снарядов варьировалась: некоторые оснащались полыми колпачками, а другие – цельными. Поскольку наиболее эффективные пробивающие колпачки не отличались хорошей аэродинамикой, позже был добавлен дополнительный баллистический колпачок для снижения сопротивления. Полученные снаряды классифицировались как бронебойные снаряды с колпачком и баллистическим колпачком (APCBC). Полый баллистический колпачок придавал снарядам более заостренную форму, уменьшая сопротивление и отрываясь при ударе.
SAP
Словарь британских артиллерийских терминов#S. А. P. Полубронебойный (SAP) снаряд – это цельнометаллический снаряд, изготовленный из мягкой стали (в отличие от высокоуглеродистой стали в бронебойных снарядах). Они используются как недорогие боеприпасы с ухудшенными пробивными характеристиками по сравнению с современными высокоуглеродистыми стальными снарядами.
APCR/HVAP
В британской номенклатуре бронебойный пробивной композитный (APCR), в американской номенклатуре высокоскоростной бронебойный пробивной (HVAP), также известный как "снаряд с твердым сердечником" (Hartkernprojektil) или просто "снаряд с сердечником" (kärnprojektil), представляет собой снаряд, имеющий сердечник из высокоплотного твердого материала, такого как карбид вольфрама, окруженный гильзой, охватывающей всю внутреннюю поверхность ствола, изготовленной из более легкого материала (например, алюминиевого сплава). Однако низкая удельная плотность APCR приводила к высокому аэродинамическому сопротивлению. Соединения вольфрама, такие как карбид вольфрама, использовались в небольших количествах в неполнокалиберных снарядах с отбрасываемым поддоном, но этот элемент был в дефиците в большинстве регионов. Большинство снарядов APCR имеют форму стандартного бронебойного снаряда с баллистическим колпачком (APCBC), хотя некоторые немецкие Pzgr. 40 и некоторые советские конструкции напоминают укороченный стреловидный снаряд, но сам снаряд легче: до половины веса стандартного бронебойного снаряда того же калибра. Меньший вес позволяет достичь более высокой начальной скорости. Кинетическая энергия снаряда концентрируется в сердечнике и, следовательно, на меньшей площади удара, что повышает пробивную способность брони цели. Для предотвращения разрушения при ударе между сердечником и внешней баллистической оболочкой, как и в бронебойных снарядах, устанавливается демпфирующий наконечник. Однако, из-за меньшего веса при тех же габаритах, снаряд обладает ухудшенными баллистическими характеристиками и теряет скорость и точность на больших дистанциях. APCR был заменен APDS, который отказывался от внешней оболочки из легкого сплава после покидания ствола. Концепция тяжелого проникателя малого диаметра, заключенного в легкий металл, позже была применена в бронебойных зажигательных и HEIAP-патронах для стрелкового оружия.
ПДВ
Важным достижением в области бронебойных средств стало бронебойное снаряжение с отбрасываемым поддоном (APDS). Ранняя версия была разработана инженерами компании Эдгара Брандта во Франции и поступила на вооружение в двух калибрах (75 мм/57 мм для 75-мм противотанковой пушки Mle1897/33, 37 мм/25 мм для нескольких типов 37-мм пушек) незадолго до Франко-германского перемирия 1940 года. Инженеры Эдгара Брандта, эвакуированные в Соединенное Королевство, присоединились к продолжавшимся разработкам APDS, что привело к существенным улучшениям концепции и ее реализации. Снаряд APDS был дополнительно разработан в Великобритании в период с 1941 по 1944 год Л. Пермуттером и С.В. Коппоком, двумя конструкторами из Отдела исследований вооружений. В середине 1944 года снаряд APDS впервые поступил на вооружение для британской 6-фунтовой противотанковой пушки QF, а затем в сентябре 1944 года – для 17-фунтовой противотанковой пушки QF. Идея заключалась в использовании более прочного и плотного материала меньшего размера и, следовательно, с меньшим сопротивлением, для увеличения скорости удара и пробития брони. Концепция бронепробития требует большей проникающей способности, чем толщина брони цели. Проникающий элемент представляет собой заостренную массу материала высокой плотности, предназначенную для сохранения формы и передачи максимально возможного количества энергии как можно глубже в цель. В целом, проникающая способность бронебойного снаряда увеличивается с кинетической энергией снаряда, а также с концентрацией этой энергии на небольшой площади. Таким образом, эффективным способом повышения проникающей силы является увеличение скорости снаряда. Однако, удар снаряда по броне на более высокой скорости вызывает большую ударную нагрузку. Материалы имеют характерные максимальные пределы ударной вязкости, за пределами которых они могут разрушаться или распадаться. При относительно высоких скоростях удара сталь перестает быть адекватным материалом для бронебойных снарядов. Вольфрам и вольфрамовые сплавы подходят для использования в бронебойных снарядах с еще более высокой скоростью благодаря их очень высокой устойчивости к ударным нагрузкам и разрушению, а также высокой температуре плавления и кипения. Они также обладают очень высокой плотностью. В авиационных и танковых снарядах иногда используется сердечник из обедненного урана. Проникатели из обедненного урана имеют преимущество в виде пирофорности и самозатачивания при ударе, что приводит к интенсивной концентрации тепла и энергии на минимальной площади брони цели. Некоторые снаряды также используют взрывчатые или зажигательные наконечники для облегчения пробития более толстой брони. Высокобронебойные зажигательные/бронебойные боеприпасы сочетают в себе проникатель из карбида вольфрама с зажигательным и взрывчатым наконечником. Энергия концентрируется за счет использования вольфрамового снаряда уменьшенного диаметра, окруженного легким внешним держателем – поддоном (французское слово, означающее деревянную обувь). Эта комбинация позволяет стрелять снарядом меньшего диаметра (следовательно, меньшей массы/аэродинамического сопротивления/сопротивления пробитию) с большей площадью расширяющегося "толкающего" усилия пороха, тем самым обеспечивая большую тягу и, как следствие, кинетическую энергию. После выхода из ствола поддон сбрасывается под действием комбинации центробежной и аэродинамической сил, что снижает сопротивление снаряда в полете. Для данного калибра использование боеприпасов APDS может эффективно удвоить противотанковую эффективность орудия.
СВПДС
Бронебойный подкалиберный снаряд с фиксированными стабилизирующими оперениями (APFSDS) в английской номенклатуре, также называемый "стреловидный снаряд" или "дротиковый снаряд" (Pfeil Geschoss, pilprojektil, pilprosjektil), представляет собой подкалиберный снаряд высокой удельной плотности с отбрасываемым обтекателем, обычно известный как проникатель-стержень (LRP), оснащенный неподвижными оперениями на задней части для баллистической стабилизации (так называемая аэродинамическая стабилизация сопротивлением). Стабилизация оперением позволяет подкалиберным снарядам APFSDS иметь значительно большую длину по отношению к их подкалиберному диаметру, чем аналогичные по конструкции снаряды APDS (бронебойные подкалиберные снаряды с отбрасываемым обтекателем), стабилизированные вращением. Снаряды, использующие стабилизацию вращением (вращение вокруг продольной оси), требуют определенного соотношения массы между длиной и диаметром (калибра) для точной траектории, традиционно соотношение длины к диаметру менее 10 (большее для снарядов с более высокой плотностью). Если снаряд, стабилизированный вращением, сделан слишком длинным, он станет неустойчивым и будет кувыркаться в полете. Это ограничивает длину подкалиберных снарядов APDS по отношению к их подкалиберному диаметру, что, в свою очередь, ограничивает возможность уменьшения толщины подкалиберного снаряда без снижения массы снаряда до величины, недостаточной для обеспечения необходимой кинетической энергии (дальности и пробития), что, в свою очередь, ограничивает аэродинамические характеристики снаряда (меньший калибр означает меньшее сопротивление воздуха), и, следовательно, ограничивает скорость и т.д. Чтобы избежать этого, подкалиберные снаряды APFSDS вместо этого используют аэродинамическую стабилизацию сопротивлением (без вращения вокруг продольной оси) посредством оперения, прикрепленного к основанию подкалиберного снаряда, придавая ему вид большой металлической стрелы. Таким образом, подкалиберные снаряды APFSDS могут достигать гораздо более высоких соотношений длины к диаметру, чем снаряды APDS, что, в свою очередь, позволяет использовать более высокие подкалиберные соотношения (меньший подкалиберный диаметр по отношению к полному калибру), что означает, что снаряды APFSDS могут иметь чрезвычайно малую площадь поперечного сечения для уменьшения сопротивления воздуха, тем самым увеличивая скорость, сохраняя при этом длинный корпус для поддержания большой массы за счет длины, что означает большую кинетическую энергию. Скорость и кинетическая энергия определяют дальность и пробитие снаряда. Эта длинная и тонкая форма также увеличивает удельную плотность, что, в свою очередь, повышает потенциал пробития. Крупнокалиберные (105+ мм) снаряды APFSDS обычно стреляют из гладкоствольных (нерезервированных) орудий, поскольку стабилизация оперением устраняет необходимость в стабилизации вращением посредством нарезов в стволе. Базовые снаряды APFSDS традиционно не могут быть выпущены из нарезных орудий, поскольку интенсивное вращение, создаваемое нарезами, повреждает и разрушает оперение снаряда и т.д. Однако это можно решить с помощью "скользящих ведущих поясов" на обтекателе (ведущие пояса, которые свободно вращаются относительно обтекателя). Такие боеприпасы были введены в 1970-х и 1980-х годах для крупнокалиберных танковых орудий и аналогичных, таких как западная Royal Ordnance L7 и восточная D 10T. Однако, поскольку эти орудия были сняты с вооружения с начала 2000-х годов, нарезные APFSDS в основном существуют для систем оружия малого и среднего калибра (менее 60 мм), поскольку они в основном стреляют обычными снарядами полного калибра и, следовательно, нуждаются в нарезном стволе. Снаряды APFSDS обычно изготавливаются из сплавов металлов высокой плотности, таких как тяжелые сплавы вольфрама (WHA) или обедненный уран (DU); сталь марганцевая использовалась для некоторых ранних советских снарядов. Сплавы обедненного урана дешевле и обладают лучшей пробиваемостью, чем другие, поскольку они более плотные и самозатачивающиеся. Уран также пирофорный и может стать самовоспламеняющимся, особенно когда снаряд скользит по броне, обнажая неокисленный металл, но как фрагменты металла, так и пыль загрязняют поле боя токсичными веществами. Менее токсичные тяжелые сплавы вольфрама предпочтительны в большинстве стран, за исключением США и России.
Аэробомбы
Бомбы, пробивающие броню, сбрасываемые с самолетов, использовались во время Второй мировой войны против линкоров и других бронированных кораблей. Среди бомб, использованных Императорским японским флотом при нападении на Перл-Харбор, были бронебойные бомбы, модифицированные из морских снарядов, которым удалось потопить линкор "Аризона". Бронебойная бомба ПК 1400 Люфтваффе и ее модификация, высокоточная управляемая бомба Fritz X, могли пробивать броню определенной толщины. Люфтваффе также разработала серию ракетных бомб для облегчения пробития брони кораблей и аналогичных целей.
Малые ружья
Бронебойные патроны для винтовок и пистолетов обычно изготавливаются на основе сердечника из закаленной стали, вольфрама или карбида вольфрама, и такие патроны часто называют "пулями с твердым сердечником". Винтовочные бронебойные патроны, как правило, имеют закаленный сердечник, заключенный в медную или медно-никелевую оболочку, аналогичную той, что окружает свинец в обычном снаряде. При ударе о твердую цель медная оболочка разрушается, но сердечник продолжает движение и пробивает цель. Бронебойные патроны для пистолетов также были разработаны и используют конструкцию, аналогичную винтовочным патронам. Некоторые малокалиберные боеприпасы, такие как FN 5,7 мм, изначально способны пробивать броню благодаря малому калибру и очень высокой скорости. Весь снаряд обычно не изготавливается из того же материала, что и сердечник, поскольку физические свойства, делающие сердечник эффективным (то есть, чрезвычайно прочным и твердым металлом), также могут повредить ствол оружия при стрельбе.
Оборона
Большинство современных систем активной защиты (САП) вряд ли смогут перехватить бронебойные подкалиберные снаряды полного калибра, выпущенные из крупнокалиберной противотанковой пушки, из-за большой массы снаряда, его высокой жесткости, небольшой общей длины и толстого корпуса. САП используют осколочные боевые части или бронеплиты, и оба типа предназначены для поражения двух наиболее распространенных типов противотанковых боеприпасов, используемых в настоящее время: кумулятивных и кинетических. Перехват кумулятивных снарядов может быть осуществлен путем повреждения или детонации их взрывчатого вещества, либо повреждения кумулятивной воронки или системы подрыва. Перехват кинетических снарядов может быть осуществлен путем изменения угла атаки или тангажа, либо путем разрушения бронебойного сердечника.