Советские кумулятивные противотанковые боеприпасы в годы войны

Артиллерийские боеприпасы являются средствами вооружения, входящими в состав огневых комплексов ракетно-артиллерийского воо­ружения (РАВ) и в значительной степени определяющими бо­евые возможности и эффективность огневого поражения противника, включая решение ряда специальных задач обес­печения действий войск.
Они могут применяться для поражения живой силы и техни­ки, разрушения сооружений военного и гражданского назна­чения, а также для выполнения специальных задач: задымле­ния, маскировки маневров своих войск, воспрещения раз­вертывания войск противника, освещения участка местности или подсветки целей в темное время суток и т.д.

Артиллерийские снаряды относятся к ос­новным видам материальных средств ведения войны. Обес­печенность высокоэффектив­ными боеприпасами в необхо­димом количестве играло и играет ключевую роль в дости­жении победы. С развитием техники и средств защиты не­измеримо возрастает расход боеприпасов в ходе боевых действий. Так, в 1760 г. при взятии Берлина русская ар­тиллерия израсходовала 1200 снарядов, а советская артил­лерия при штурме Берлина в 1945 г. израсходовала 7226 вагонов снарядов и мин.

На современном этапе развития военного искусства вы­полнение боевых задач должно обеспечиваться с наимень­шими затратами материальных средств. Это требует широко­го применения высокоэффективных боеприпасов.

В зависимости от специфики решаемых огневых задач в со­став боевых комплектов артиллерийских комплексов включа­ется, как правило, несколько типов боеприпасов.

ОСКОЛОЧНО-ФУГАСНЫЕ АРТИЛЛЕРИЙСКИЕ СНАРЯДЫ

Основу боекомплектов ствольной и реактивной артиллерии Сухопутных войск составляют осколочно-фугасные (ОФ) бое­припасы. Это обусловливается тем, что ОФ боеприпасами поражаются до 60% всех целей на поле боя. Данный вид артиллерийских снарядов позволяет эффективно бороться практически со всеми типами целей: открыто расположенная и находящаяся в укрытиях живая сила, фортификационные сооружения по­левого типа, БМП, БТР, артиллерийские орудия и минометы как на огневых позициях, так и на марше, НП, РЛС и т.д. При­чем современные артиллерийские средства доставки позво­ляют поражать цели на удалении более 50 км от линии боево­го соприкосновения.

Совершенствование боеприпасов ствольной и реактивной артиллерии Сухопутных войск в настоящее время идет по пу­ти повышения дальности стрельбы, могущества действия у цели, снижения технического рассеивания. Повышение даль­ности стрельбы ведется в основном как за счет модерниза­ции средств доставки, так и улучшения конструкции выстрела (аэродинамической формы корпуса снаряда, конструкции метательного заряда), применения в конструкции снаряда га­зогенераторов, донной выемки и применения новых высоко­энергетических порохов, а также использования активно-ре­активных снарядов.

Повышение эффективности боеприпасов осуществляется применением новых взрывчатых веществ, осветительных и дымовых составов, легированных снарядных сталей, приме­нением конструкции корпуса с организованным дроблением. При проектировании новых боеприпасов в настоящее время особое внимание уделяется безопасности их боевого ис­пользования на протяжении всего жизненного цикла.

Смертельная воронка

Как работает кумулятивный эффект? Идея очень проста. В головной части боеприпаса имеется выемка в виде облицованной миллиметровым (или около того) слоем металла воронки с острым углом при вершине (раструбом к мишени). Детонация взрывчатого вещества начинается со стороны, ближайшей к вершине воронки. Детонационная волна «схлопывает» воронку к оси снаряда, а поскольку давление продуктов взрыва (почти полмиллиона атмосфер) превышает предел пластической деформации обкладки, последняя начинает вести себя как квазижидкость. Такой процесс не имеет ничего общего с плавлением, это именно «холодное» течение материала. Из схлопывающейся воронки выдавливается очень быстрая кумулятивная струя, а остальная часть (пест) летит от точки взрыва медленнее. Распределение энергии между струей и пестом зависит от угла при вершине воронки: при угле меньше 90 градусов энергия струи выше, при угле больше 90 градусов выше энергия песта. Разумеется, это очень упрощенное объяснение — механизм формирования струи зависит от применяемого взрывчатого вещества (ВВ), от формы и толщины обкладки.

Ударное ядро Одна из разновидностей кумулятивного эффекта. Для образования ударного ядра кумулятивная выемка имеет тупой угол при вершине (или сферическую форму). При воздействии детонационной волны за счет формы и переменной толщины стенок (к краю толще) происходит не «схлопывание» облицовки, а ее выворачивание «наизнанку». Полученный снаряд диаметром в четверть и длиной в один калибр (первоначальный диаметр выемки) разгоняется до 2,5 км/с. Бронепробитие ядра меньше, чем у кумулятивной струи, но зато сохраняется на протяжении почти тысячи диаметров выемки. В отличие от кумулятивной струи, которая «отнимает» у песта лишь 15% его массы, ударное ядро образуется из всей облицовки.

При схлопывании воронки тонкая (сравнимая с толщиной оболочки) струя разгоняется до скоростей порядка скорости детонации ВВ (а иногда и выше), то есть около 10 км/с и более. Эта струя не прожигает броню, а проникает в нее, подобно тому как струя воды под давлением размывает песок. Однако в процессе формирования струи разные ее части приобретают разную скорость (задние — меньшую), поэтому далеко кумулятивная струя полететь не может — она начинает растягиваться и распадаться, теряя способность к бронепробитию. Максимальный эффект действия струи достигается на некотором расстоянии от заряда (его называют фокусным). Конструктивно оптимальный режим бронепробития обеспечивается промежутком между выемкой в заряде и головкой снаряда.

КАССЕТНЫЕ АРТИЛЛЕРИЙСКИЕ БОЕПРИПАСЫ

В целях повышения эффективности поражения площадных объектов созданы кассетные боеприпасы с осколочными бо­евыми элементами. Снаряды такого типа применяются в ствольной артиллерии калибров 120, 152 и 203 мм, миноме­тах калибра 240 мм, в РСЗО калибров 220 и 300 мм, а так­же в боевых частях ТР и ОТР. За счет множества точек раз­рывов боевых элементов (БЭ) площадь осколочного поражения по сравнению с обычным боеприпасом того же калибра возрастает во много раз. Кассетные бое­припасы особенно эффек­тивны при стрельбе по от­крыто расположенным и на­ходящимся в фортификаци­онных сооружениях открыто­го типа живой силе, неброни­рованной и легкоброниро­ванной технике.

БЕТОНОБОЙНЫЕ СНАРЯДЫ

С появлением фортификационных сооружений типа ДОТ, в которых находящийся внутри личный состав укрыт бетонным колпаком, не пробиваемым обычными ОФ снарядами, возни­кла необходимость создания боеприпасов, способных эффе­ктивно бороться с этими целями. Для этого были созданы бетонобойные снаряды. В них сочетаются два вида действия: ударное (за счет кинетической энергии) и фугасное от сраба­тывания разрывного заряда. В связи с необходимостью дос­тижения большой кинетической энергии бетонобойные сна­ряды применяются только в орудиях крупных калибров — 152 и 203 мм. Поражение личного состава внутри фортификаци­онного сооружения происходит за счет фугасного действия или за счет осколков бетонного колпака, образующихся при ударе снаряда.

ВЫСОКОТОЧНЫЕ АРТИЛЛЕРИЙСКИЕ БОЕПРИПАСЫ

В 80-х годах прошлого века на вооружении артиллерии по­явились высокоточные боеприпасы. Так стали называть бое­припасы, которые, подобно самонаводящимся ракетам, име­ют на борту устройства, обнаруживающие цель и наводящие боеприпас на нее вплоть до прямого попадания. Первые оте­чественные образцы таких боеприпасов — 240-мм корректи­руемая фугасная мина «Смельчак» и 152-мм управляемый ос­колочно-фугасный снаряд «Краснополь» — поражали цели, подсвечиваемые излучением лазерного целеуказателя. Этот тип систем наведения называют полуактивными лазерными системами наведения.

В 90-х годах появился новый тип высокоточных боеприпа­сов, способных автономно, без участия человека, обнаружи­вать бронированные цели по их тепловому излучению. Пер­вый подобный образец — 300-мм кассетный снаряд с само­прицеливающимися боевыми элементами (СПБЭ) для РСЗО «Смерч» был создан в России. Основными составными частя­ми СПБЭ являются датчик цели — оптико-электронный обна­ружитель с узким полем зрения — и сопряженная с ним боевая часть типа «ударное ядро». Такая боевая часть подобна куму­лятивной, но имеет облицовку в виде сферического сегмента малой кривизны. При подрыве из облицовки формируется высокоскоростной компактный поражающий элемент кинети­ческого действия, попадающий в область, наблюдаемую дат­чиком цели.

Дальнейшее развитие высокоточных артиллерийских боеприпасов идет в направлениях:

• создания самонаводящихся снарядов и боевых элемен­тов с головками самонаведения автономных типов;
• повышения помехозащищенности автономных датчиков цели и головок самонаведения за счет увеличения числа обнаружительных каналов разной физической природы — види­мого диапазона, тепловых, радиометрических и радиолока­ционных, лазерных локационных и т.д.;
• создания комбинированных полуактивно-пассивных сис­тем наведения, способных наводить боеприпасы на подсве­ченные лазером цели и переходить в процессе наведения в автономный (пассивный) режим или работать только в одном из режимов;
• оснащения дальнобойных высокоточных снарядов системами управления на среднем участке траектории, работаю­щими по данным космических радионавигационных систем.

О кумулятивах

Впервые подобные боеприпасы были использованы нацистской Германией в 1941 году. Тогда в СССР не ожидали использования подобных снарядов, так как их принцип действия хоть и был известным, но на вооружении их еще не было. Ключевой особенностью подобных снарядов было то, что они обладали высокой бронепробиваемостью за счет наличия взрывателей мгновенного действия и кумулятивной выемкой. Проблема, с которой столкнулись впервые, заключалась в том, что снаряд по время полета вращался. Это приводило к рассеиванию кумулятивной стрелы и, как следствие, пониженной бронепробиваемости. Чтобы исключить негативный эффект, было предложено применять гладкоствольные пушки.

ПРОТИВОТАНКОВЫЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ РАКЕТЫ (ПТУР)

Особое место в системе ракетно-артиллерийского воору­жения занимают противотанковые ракетные комплексы. ПТРК продолжают оставаться наиболее эффективным сред­ством частей и подразделений Сухопутных войск в противо­борстве с танками и боевыми бронированными машинами.

В конце 60-х годов на замену ПТРК первого поколения с ручной системой управления «Малютка» были разработаны ПТРК «Фагот» и «Метис» с полуавтоматической системой уп­равления, в которой задачей оператора является наведение и удержание на цели марки прицела. Наведение же ракеты осу­ществляется автоматически с помощью пеленгатора, распо­ложенного в наземной аппаратуре управления.

Дальнейшее развитие носимых ПТРК шло по пути обеспе­чения стрельбы ночью без подсвета цели, увеличения бронепробиваемости и снижения массогабаритных характеристик.

На основании опыта многочисленных локальных войн, воо­руженных конфликтов и тактических учений уже ПТРК перво­го поколения и их усовершенствованные варианты с полуав­томатической системой управления — отечественные комп­лексы «Фаланга-М» («Фаланга-П»), «Малютка-М» («Малютка-П») — были приняты на вооружение в составе вертолетов соответственно Ми-24 и Ми-8, которые являлись для танков наиболее опасным противником ввиду своей высокой манев­ренности и неприспособленности танковых СУО для борьбы с воздушными целями.

Основными направлениями совершенствования ПТРК яв­ляются:

• расширение диапазона условий боевого применения (ночь, осадки, туман);
• повышение дальности стрельбы и обеспечение стрельбы с закрытых огневых позиций;
• увеличение боевой скорострельности комплексов;
• повышение помехозащищенности;
• использование нетрадиционных траекторий подлета ПТУР к цели и способов ее поражения;
• разработка многоцелевых комплексов.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ АРТИЛЛЕРИЙСКИЕ БОЕПРИПАСЫ

В ходе боевых действий помимо уничтожения или подавле­ния объектов противника возникают и другие задачи, не свя­занные непосредственно с поражением личного состава и техники. Для выполнения таких задач служат боеприпасы специального назначения: дымовые, дымокурящие, освети­тельные и др.

Дымовые и дымокурящие снаряды (мины) служат для мас­кировки маневров своих войск либо для ослепления войск противника. Такие боеприпасы применяются в системах прак­тически всех калибров артиллерии Сухопутных войск: от 82 до 152 мм. Особенно эффективны эти снаряды (мины) в безвет­ренную погоду, когда дымовое облако долго не рассеивается.

При ведении боевых действий в темное время суток для под­светки целей противника применяются осветительные боепри­пасы. Они, как и дымовые, разработаны и приняты на воору­жение к артиллерийским системам калибра от 82 до 152 мм.

Время горения факела осветительного боеприпаса, спускаю­щегося на парашюте, составляет от 25 до 90 секунд, а при пос­ледовательном «навешивании» их артиллерией зона освеще­ния может сохраняться в течение всего времени выполнения боевой задачи. Кроме того, массовое применение осветитель­ных боеприпасов в ночное время оказывает сильное психологи­ческое воздействие на личный состав противника.

Механизм действия кумулятивного заряда

Кумулятивная струя

После взрыва капсюля-детонатора заряда, возникает детонационная волна, которая перемещается вдоль оси заряда.

Волна, распространяясь к облицовке поверхности конуса, схлопывает её в радиальном направлении, при этом в результате соударения частей облицовки давление в ней резко возрастает. Давление продуктов взрыва, достигающее порядка 1010Па (105 кгс/см²), значительно превосходит предел текучести металла, поэтому движение металлической облицовки под действием продуктов взрыва подобно течению жидкости, которое, однако, обусловлено не плавлением, а пластической деформацией.

Аналогично жидкости, металл облицовки формирует две зоны: большой по массе (порядка 70—90 %) медленно двигающийся «пест» и меньшую по массе (порядка 10—30 %) тонкую (порядка толщины облицовки) гиперзвуковую металлическую струю, перемещающуюся вдоль оси симметрии заряда, скорость которой зависит от скорости детонации взрывчатого вещества и геометрии воронки. При использовании воронок с малыми углами при вершине возможно получить крайне высокие скорости, но при этом возрастают требования к качеству изготовления облицовки, так как повышается вероятность преждевременного разрушения струи. В современных боеприпасах используются воронки со сложной геометрией (экспоненциальные, ступенчатые и др.) с углами в диапазоне от 30 до 60°; скорость кумулятивной струи при этом достигает 10 км/с.

Поскольку при встрече кумулятивной струи с бронёй развивается очень высокое давление, на один-два порядка превосходящее предел прочности металлов, то струя взаимодействует с бронёй в соответствии с законами гидродинамики, то есть при соударении они ведут себя как идеальные жидкости. Прочность брони в её традиционном понимании в этом случае практически не играет роли, а на первое место выходят показатели плотности и толщины бронирования.

Теоретическая пробивная способность кумулятивных снарядов пропорциональна длине кумулятивной струи и квадратному корню отношения плотности облицовки конуса (воронки) к плотности брони. Практическая глубина проникновения кумулятивной струи в монолитную броню у существующих боеприпасов варьируется в диапазоне от 1,5 до 4 калибров.

При схлопывании конической оболочки скорости отдельных частей струи оказываются различными, и струя в полёте растягивается. Поэтому небольшое увеличение промежутка между зарядом и мишенью увеличивает глубину пробивания за счёт удлинения струи. Однако при значительных расстояниях между зарядом и мишенью непрерывность струи нарушается, что снижает бронебойный эффект. Наибольший эффект достигается на так называемом «фокусном расстоянии», на котором струя максимально растянута, но ещё не разорвана на отдельные фрагменты. Для выдерживания этой дистанции используют различные типы наконечников соответствующей длины.

При перемещении в твёрдой среде градиентно разорванная кумулятивная струя самоцентрируется, а диаметр трека по мере удаления от точки фокуса уменьшается. При движении разорванной на фрагменты кумулятивной струи в жидкостях и газах каждый фрагмент перемещается по собственной траектории, а диаметр трека по мере удаления от точки фокуса увеличивается. Этим объясняется резкое снижение пробивной способности высокоградиентных кумулятивных струй при использовании противокумулятивных экранов.

Использование заряда с кумулятивной выемкой без металлической облицовки снижает кумулятивный эффект, так как вместо металлической струи действует струя газообразных продуктов взрыва; однако при этом достигается значительно более сильное заброневое действие.

Ударное ядро

Основная статья: Ударное ядро

Ударное ядро

— компактная металлическая форма, напоминающая пест, образующаяся в результате сжатия металлической облицовки кумулятивного заряда продуктами его детонации.

Для образования ударного ядра кумулятивная выемка имеет тупой угол при вершине или форму сферического сегмента переменной толщины (у краёв толще, чем в центре). Под влиянием ударной волны происходит не схлопывание конуса, а выворачивание его «наизнанку». Полученный снаряд диаметром в четверть и длиной в один калибр (первоначальный диаметр выемки) разгоняется до скорости 2,5 км/с. Бронебойное действие ядра ниже, чем у кумулятивной струи, но зато сохраняется на расстоянии до 1000 калибров. В отличие от кумулятивной струи, состоящей лишь из 15 % массы облицовки, ударное ядро образуется из 100 % её массы.

БОЕПРИПАСЫ ДЛЯ ТАНКОВЫХ ПУШЕК

Как известно, основой ударной силы общевойсковых час­тей и соединений являются подразделения и части, в состав которых входит бронетанковая техника. Боекомплект основ­ного вооружения современных российских танков (125-мм пушка Д-81) включает следующие типы боеприпасов: броне­бойные подкалиберные, кумулятивные и осколочно-фугас­ные выстрелы, танковые управляемые ракеты.

Для 125-мм пушек используются выстрелы раздельно-гиль­зового заряжания. Основной метательный заряд является еди­ным для всех типов снарядов, что обеспечивает унификацию механизмов заряжания танков и безопасность при выстреле.

Бронебойные подкалиберные снаряды (БПС) являются од­ним из основных средств поражения высокозащищенных объ­ектов. При всем разнообразии способов разгона снаряда принцип поражения бронированной цели остается пока неиз­менным — пробитие брони и образование в заброневом про­странстве поражающих осколков за счет механического удара тела высокой плотности при высокой скорости соударения. Динамика увеличения бронепробиваемости БПС практически соответствовала росту стойкости защиты танков. Повышение бронебойного действия БПС в основном было связано с уве­личением габаритно-массовых характеристик и совершенст­вованием конструкции снарядов: использование сердечников и корпусов из материалов с повышенными физико-механиче­скими свойствами, переход на длиннокорпусные снаряды.

Действие кумулятивных снарядов основано на пробитии внешней защиты — цели — за счет кумулятивного эффекта и поражении осколочным потоком запреградных уязвимых эле­ментов. Постоянное противоборство между увеличением бронепробиваемости кумулятивных средств поражения с по­вышением защищенности целей сформировало облик совре­менного кумулятивного боеприпаса как высокотехнологично­го изделия, имеющего тандемную схему построения. Исполь­зование новых конструкторских решений позволило поднять основную характеристику кумулятивных боеприпасов (броне-пробиваемость) до уровня пробития гомогенной брони свы­ше одного метра.

Эффективное использование

Кумулятивные снаряды могут использоваться любым видом войск, но их использование в некоторых случаях, не позволяет раскрыть полный потенциал выпущенного боеприпаса. Например, снаряды для нарезных пушек, способны быть стабильными в полёте. Но при этом возникающая при этом сила, не даёт выпустить кумулятивную струю.

Военные инженеры придумали способ обхода этой проблемы. Когда например в полёте, вращается только корпус боеприпаса, а кумулятивная часть устанавливаемая на подшипниках, остаётся полностью неподвижной. Но подобные решения неэффективны, т.к. усложняют процесс изготовления.

Снаряды, используемые гладкоствольными пушками, развивают слишком высокую скорость, которая не даёт фокусировано выпустить кумулятивную струю для уничтожения броневого листа указанной цели.

Наибольшая эффективность использования проявляется, когда кумулятивные заряды устанавливают на неподвижных и низкоскоростных боеприпасах, таких как мины.

Существует относительно простой способ защиты техники – рассеивание струи направленным взрывом. Специальный прибор, устанавливаемый на броневых листах (танка, БМП, БТРа) выпускает боевой заряд, который взрывается, когда струя подлетает на опасное расстояние. Это называется динамической защитой. Сейчас такая защита распространена на всей современной военной технике.

Но устанавливаемая динамическая защита не гарантирует полную защиту. Напротив, инженеры изобрели контрмеры – установление в снаряде особой боевой части. Она состоит из нескольких зарядов. Один из которых пробивает защиту, а другой пробивает защитный слой броневого листа цели.

Интересный факт! На данный момент, разработаны и успешно испытаны боеприпасы кумулятивного действия, с 2-3 зарядами.