Бронебойный подкалиберный стабилизированный отбрасываемый башмак

Бронебойный стабилизированный подкалиберным башмаком ( APFSDS ), длинный дротик-пенетратор или просто дротик-боеприпас — это тип проникающих боеприпасов с кинетической энергией, используемых для поражения современной брони транспортных средств . В качестве вооружения основных боевых танков он пришел на смену бронебойным подкалиберным боеприпасам (APDS), которые до сих пор используются в системах вооружения малого и среднего калибра.

Усовершенствования мощных автомобильных силовых установок и систем подвески после Второй мировой войны позволили современным основным боевым танкам приобретать все более толстую и тяжелую броню, сохраняя при этом значительную маневренность и скорость на поле боя. В результате для достижения глубокого пробития брони артиллерийскими боеприпасами требовались еще более длинные противоброневые снаряды, выпущенные с еще более высокой начальной скоростью, чем можно было достичь с помощью более коротких снарядов APDS.

История

Бронебойно-отбрасывающий подкалиберный подкалибер (АПДС) изначально был основной конструкцией бронебойно-отбрасывающего подкалиберного снаряда (КЭ). Логичным шагом было сделать дробь длиннее и тоньше, чтобы увеличить плотность ее сечения , тем самым концентрируя кинетическую энергию на меньшей площади. Однако длинный и тонкий стержень аэродинамически неустойчив; он имеет тенденцию кувыркаться в полете и менее точен. Традиционно снарядам придавалась гироскопическая устойчивость в полете за счет нарезов ствола орудия, которые придают снаряду вращение. До определенного предела это эффективно, но как только длина снаряда превышает его диаметр более чем в шесть или семь раз, гироскопический эффект, создаваемый нарезами ствола, становится менее эффективным. ^{[ 1 ]} Добавление плавников к основанию патрона, как оперение стрелы , придает патрону устойчивость в полете. ^{[ 2 ]}

Вращение от стандартных нарезов снижает эффективность этих патронов (нарезы увеличивают трение и преобразуют часть линейной кинетической энергии в кинетическую энергию вращения, тем самым уменьшая скорость, дальность и энергию удара патрона). Очень высокое вращение снаряда, стабилизированного оперением, также может увеличить аэродинамическое сопротивление, еще больше снижая скорость удара. По этим причинам снаряды APFSDS обычно стреляют из гладкоствольных орудий, и эта практика была принята для танковых орудий западным и восточным блоками . Тем не менее, на ранних этапах разработки боеприпасов APFSDS использовались существующие пушки с нарезным стволом (и используются до сих пор), такие как 105-мм пушка M68/M68E1, установленная на основном боевом танке M60/A1/A3 , или британская 120-мм пушка. Royal Ordnance L30 танка Challenger 2 . Чтобы уменьшить скорость вращения при использовании нарезного ствола, в него встроен «скользящий затвор» (кольцо затвора ) , который позволяет пороховым газам под высоким давлением уплотняться, но не передавать общую скорость вращения нарезов снаряду. Снаряд по-прежнему выходит из ствола с некоторым остаточным вращением, но с приемлемо низкой скоростью. Кроме того, некоторая скорость вращения полезна для снаряда с оперением, стабилизирующего снаряд, уравновешивая аэродинамический дисбаланс и повышая точность. Даже гладкоствольные снаряды APFSDS имеют плавники, слегка наклоненные для обеспечения некоторой скорости вращения во время полета; и нарезные стволы с очень малым поворотом также были разработаны специально для стрельбы боеприпасами APFSDS.

Дизайн

Современные снаряды 120-мм танковой пушки

Пенетраторы KE для современных резервуаров обычно имеют диаметр 2–3 см (0,787–1,18 дюйма) и длину около 80 см (31,5 дюйма). По мере разработки более конструктивно эффективных конструкций пенетратора-поддона их длина имеет тенденцию увеличиваться, чтобы преодолеть еще большую глубину брони на прямой видимости. Концепция поражения брони длинным стержневым пенетратором представляет собой практическое применение явления гидродинамического пробития. ^{[ 3 ]}

Проникновение жидкости

Несмотря на то, что практические пенетратор и мишенные материалы не являются жидкостями до удара, при достаточно высокой скорости удара даже кристаллические материалы начинают вести себя очень пластично, подобно жидкости, поэтому многие аспекты гидродинамического проникновения действительно применимы. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Снаряды с длинными стержнями пробивают жидкость в буквальном смысле, исходя просто из плотности брони цели, а также плотности и длины проникающего элемента. Пенетратор будет продолжать смещать цель на глубину, равную длине пенетратора, умноженной на квадратный корень пенетратора и плотности цели. Сразу видно, что более длинные и плотные пенетраторы проникают на большую глубину, и это составляет основу для разработки противобронебойных снарядов с длинным стержнем. ^{[ 4 ]}

Таким образом, важными параметрами эффективного пенетратора с длинным стержнем являются очень высокая плотность по отношению к цели, высокая твердость, позволяющая проникать в твердые поверхности цели, очень высокая ударная вязкость (пластичность), поэтому стержень не разрушается при ударе, и очень высокая прочность. выдерживать ускорения при запуске орудия, а также варианты воздействия на цель, такие как попадание под косым углом и выживание средств противодействия, таких как взрывно-реактивная броня. ^{[ 4 ]}

Вольфрам и обедненный уран

Хотя геометрия пенетратора адаптирована к реактивной броне средствам противодействия тяжелый вольфрамовый сплав (WHA) и сплав обедненного урана (DU) , предпочтительными материалами по-прежнему остаются . Оба плотные, твердые, жесткие, пластичные и прочные; все исключительные качества подходят для глубокого бронепробития. Каждый материал обладает уникальными проникающими свойствами, что может сделать его лучшим выбором для конкретного противоброневого применения.

Например, сплав обедненного урана пирофорен ; нагретые осколки пенетратора воспламеняются после удара при контакте с воздухом, вызывая возгорание топлива и/или боеприпасов в целевой машине, что существенно способствует заброневой летальности. Кроме того, пенетраторы из DU демонстрируют значительное образование полос адиабатического сдвига . Распространенным заблуждением является то, что во время удара трещины вдоль этих полос приводят к тому, что кончик пенетратора постоянно теряет материал, сохраняя коническую форму наконечника, тогда как другие материалы, такие как вольфрам без оболочки, имеют тенденцию деформироваться в менее эффективный закругленный профиль - эффект, называемый «грибное дело». Образование полос адиабатического сдвига на самом деле означает, что стороны «гриба» имеют тенденцию отрываться раньше, что приводит к уменьшению головы при ударе, хотя она все равно будет значительно «грибообразной».

Испытания показали, что отверстие, пробуренное снарядом из ДУ, имеет меньший диаметр, чем у аналогичного вольфрамового снаряда. Хотя оба материала имеют почти одинаковую плотность, твердость, ударную вязкость и прочность, из-за этих различий в их деформации обедненный уран имеет тенденцию превосходить эквивалентную длину вольфрамового сплава по стальным мишеням. ^{[ 6 ]} Использование обедненного урана, несмотря на некоторые превосходные эксплуатационные характеристики, вызывает политические и гуманитарные разногласия, но остается предпочтительным материалом для некоторых стран из-за более низкой стоимости и большей доступности, чем вольфрам. Было обнаружено, что вольфрам сам по себе биологически опасен и создает лишь несколько меньшую опасность воздействия, чем обедненный уран.

К279 120-мм снаряд APFSDS-T

В некоторых странах, таких как Южная Корея , применяются специальные процессы термообработки, такие как многоступенчатая циклическая термообработка. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} и контроль микроструктуры применяются к вольфрамовым пенетраторам для тонкого разделения металлических зеренных структур, что значительно улучшает грибовидную деформацию, которая была хронической проблемой для обычных вольфрамовых сплавов, увеличивая проплавление на 8–16% и ударную вязкость на 300%. Это приводит к тому, что вольфрамовый пенетратор из микрочастиц вызывает самозатачивание, эквивалентное поведению пенетратора из DU. ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}

Сабо дизайн

Типичные скорости патронов APFSDS различаются в зависимости от производителя и длины/типа дульного среза. Типичный пример: американского танка General Dynamics KEW-A1 составляет начальная скорость 1740 м/с (5700 футов/с). ^{[ 13 ]} Для сравнения: ~914 м/с (3000 футов/с) для патрона калибра 5,56 мм, выпущенного из винтовки М16. Снаряды APFSDS обычно работают в диапазоне от 1400 до 1800 м/с (от 4593 до 5906 футов/с). При превышении минимальной скорости удара, необходимой для значительного преодоления параметров прочности целевого материала, длина пенетратора более важна, чем скорость удара; примером может служить тот факт, что базовая модель M829 летит почти на 200 м/с (656 футов/с) быстрее, чем более новая модель M829A3, но ее длина составляет лишь половину, что совершенно недостаточно для поражения современной бронетехники. массивы. ^{[ нужна ссылка ]}

Ситуация усложняется тем, что, когда рассматривается зарубежное размещение вооруженных сил или рынки экспортных продаж, поддон, разработанный специально для запуска пенетратора с обедненным ураном, не может быть просто использован для запуска замены пенетратора WHA, даже с точно такой же изготовленной геометрией. Эти два материала ведут себя по-разному под высоким давлением и большими силами ускорения запуска, так что для поддержания структурной целостности ствола требуется совершенно разная геометрия материала башмака (толще или тоньше в некоторых местах, если это вообще возможно). ^{[ нужна ссылка ]}

Часто более серьезной инженерной задачей является создание эффективного башмака для успешного запуска чрезвычайно длинных пенетраторов, длина которых теперь приближается к 80 см (31 дюйм). Башмак, необходимый для заполнения канала ствола пушки при стрельбе длинным и тонким летным снарядом, представляет собой паразитный вес, который вычитает из потенциальной начальной скорости всего снаряда. Поддержание внутриствольной структурной целостности столь длинного летного снаряда при ускорениях в десятки тысяч g не является тривиальной задачей, и это привело к тому, что в начале 1980-х годов при проектировании башмаков использовались легкодоступные недорогие и высокопрочные аэрокосмические снаряды. от алюминия, такого как 6061 и 6066-T6, до высокопрочного и более дорогого алюминия 7075-T6, мартенситностареющей стали и экспериментальной сверхвысокой прочности. 7090-T6, к современному и дорогому пластику, армированному графитовым волокном, чтобы еще больше уменьшить паразитную массу подкалиберного снаряда, которая может составлять почти половину стартовой массы всего снаряда. ^{[ 13 ]}

Выбрасываемые лепестки башмака движутся с такой высокой начальной скоростью, что при отделении они могут продолжать путь на многие сотни футов со скоростью, которая может быть смертельной для войск и повредить легкие транспортные средства. По этой причине танкистам приходится осознавать опасность для близлежащих войск.

Диверсионное стрельце было аналогом APFSDS в винтовочных боеприпасах. Винтовка для стрельбы стрелами Special Purpose Single Weapon находилась в стадии разработки для армии США, но от проекта отказались.

См. также

Ссылки

^ «Проект для контроля летных характеристик снаряда, AMCP 706-242» (PDF) . Командование материальной частью армии США. 1966. Архивировано из оригинала (PDF) 24 февраля 2017 г. Проверено 22 марта 2017 г.
^ «MIL-HDBK-762, Проектирование аэродинамически стабилизированных свободных ракет» . Каждая спец . 1990. Архивировано из оригинала 23 марта 2017 г. Проверено 22 марта 2017 г.
^ Чарльз Э. Андерсон младший; Деннис Орфал; Роланд Р. Франзен; Джеймс Уокер (1998). О гидродинамическом приближении для проникания длинных стержней . Исследовательские ворота (Отчет) . Проверено 23 марта 2017 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Андерсон, Чарльз Э. младший (2016). «Механика проникновения: аналитическое моделирование» (PDF) . ДТИК. Архивировано из оригинала (PDF) 23 марта 2017 г.
^ Зима, ДФ (1969). Проникновение целей длинными стержневыми снарядами (PDF) . АД0595793. Форт Холстед: Королевский центр исследований и разработок вооружений. п. 1.
^ Дж. Б. Стивенс; ЖК Батра. «Полосы адиабатического сдвига в задачах осесимметричного удара и проникновения» . ВТ. Архивировано из оригинала 7 октября 2008 года.
^ Министерство армии США (1997). «Приложение E. Генеральный план армейской науки и технологий Международной стратегии вооружений (ASTMP 1997)» . Федерация американских ученых . Архивировано из оригинала 13 июля 2001 года . Проверено 10 апреля 2023 г.
^ Министерство армии США (1998). «Генеральный план армейской науки и технологий на 1998 год» . Федерация американских ученых . Архивировано из оригинала 29 сентября 2000 года . Проверено 10 апреля 2023 г.
^ «50 лет Агентству оборонного развития» . www.add.re.kr (на корейском языке) . Проверено 26 сентября 2022 г.
^ Агентство оборонного развития (1 августа 2001 г.). «Разработка тяжелого вольфрамового сплава для противотанковых боеприпасов без проблем с загрязнением окружающей среды» (PDF) . Корейская ассоциация оборонной промышленности. Архивировано из оригинала (PDF) 10 апреля 2023 года . Проверено 10 апреля 2023 г.
^ Хо Сон Му (22 ноября 2016 г.). «Проникающая способность и самозатачивание мелкозернистого пенетратора из тяжелого вольфрамового сплава» . Информация Корейского института науки и технологий . Архивировано из оригинала 6 мая 2023 года . Проверено 6 мая 2023 г.
^ Хын Суб Сон; Ын Пё Ким; Кён Джин Пак; Джу Ха Ю (1 октября 2004 г.). «Производство композитов из тяжелых вольфрамовых сплавов для пенетратора с кинетической энергией» (PDF) . Агентство оборонного развития . Архивировано из оригинала (PDF) 17 октября 2021 года . Проверено 17 октября 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Боеприпасы к 120-мм танковой пушке КЭ» . Обновление обороны . 22 ноября 2006 г. Архивировано из оригинала 5 августа 2007 г. Проверено 3 сентября 2007 г.

Дальнейшее чтение

Цай В.Д.; Ли Ю.; Даудинг Р.Дж.; Мохамед Ф.А.; Лаверниа Э.Дж. (1995). «Обзор сплавов на основе вольфрама как материалов, проникающих в кинетическую энергию». Обзоры в разделе «Материалы в виде твердых частиц» . 3 : 71–131.

[1] «Проект для контроля летных характеристик снаряда, AMCP 706-242» (PDF) . Командование материальной частью армии США. 1966. Архивировано из оригинала (PDF) 24 февраля 2017 г. Проверено 22 марта 2017 г.

[2] «MIL-HDBK-762, Проектирование аэродинамически стабилизированных свободных ракет» . Каждая спец . 1990. Архивировано из оригинала 23 марта 2017 г. Проверено 22 марта 2017 г.

[3] Чарльз Э. Андерсон младший; Деннис Орфал; Роланд Р. Франзен; Джеймс Уокер (1998). О гидродинамическом приближении для проникания длинных стержней . Исследовательские ворота (Отчет) . Проверено 23 марта 2017 г.

[Anderson2016-4] Jump up to: ^а ^б ^с Андерсон, Чарльз Э. младший (2016). «Механика проникновения: аналитическое моделирование» (PDF) . ДТИК. Архивировано из оригинала (PDF) 23 марта 2017 г.

[5] Зима, ДФ (1969). Проникновение целей длинными стержневыми снарядами (PDF) . АД0595793. Форт Холстед: Королевский центр исследований и разработок вооружений. п. 1.

[6] Дж. Б. Стивенс; ЖК Батра. «Полосы адиабатического сдвига в задачах осесимметричного удара и проникновения» . ВТ. Архивировано из оригинала 7 октября 2008 года.

[7] Министерство армии США (1997). «Приложение E. Генеральный план армейской науки и технологий Международной стратегии вооружений (ASTMP 1997)» . Федерация американских ученых . Архивировано из оригинала 13 июля 2001 года . Проверено 10 апреля 2023 г.

[8] Министерство армии США (1998). «Генеральный план армейской науки и технологий на 1998 год» . Федерация американских ученых . Архивировано из оригинала 29 сентября 2000 года . Проверено 10 апреля 2023 г.

[ADD-9] «50 лет Агентству оборонного развития» . www.add.re.kr (на корейском языке) . Проверено 26 сентября 2022 г.

[10] Агентство оборонного развития (1 августа 2001 г.). «Разработка тяжелого вольфрамового сплава для противотанковых боеприпасов без проблем с загрязнением окружающей среды» (PDF) . Корейская ассоциация оборонной промышленности. Архивировано из оригинала (PDF) 10 апреля 2023 года . Проверено 10 апреля 2023 г.

[11] Хо Сон Му (22 ноября 2016 г.). «Проникающая способность и самозатачивание мелкозернистого пенетратора из тяжелого вольфрамового сплава» . Информация Корейского института науки и технологий . Архивировано из оригинала 6 мая 2023 года . Проверено 6 мая 2023 г.

[Composite_KE_Penetrator-12] Хын Суб Сон; Ын Пё Ким; Кён Джин Пак; Джу Ха Ю (1 октября 2004 г.). «Производство композитов из тяжелых вольфрамовых сплавов для пенетратора с кинетической энергией» (PDF) . Агентство оборонного развития . Архивировано из оригинала (PDF) 17 октября 2021 года . Проверено 17 октября 2021 г.

[120KE-13] Jump up to: ^а ^б «Боеприпасы к 120-мм танковой пушке КЭ» . Обновление обороны . 22 ноября 2006 г. Архивировано из оригинала 5 августа 2007 г. Проверено 3 сентября 2007 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]