Бронебойный подкалиберный башмак со стабилизированным плавником ( APFSDS ), длинный дротик или просто дротик - это тип боеприпасов с кинетической энергией, используемых для поражения брони современных транспортных средств . В качестве вооружения для основных боевых танков он заменяет боеприпасы с бронебойным подкалибером (APDS), которые до сих пор используются в системах вооружения малого и среднего калибра.
Улучшения в мощных автомобильных силовых установках и системах подвески после Второй мировой войны позволили современным основным боевым танкам включать в себя все более толстые и тяжелые системы броневой защиты, сохраняя при этом значительную маневренность и скорость на поле боя. В результате для достижения глубокого бронепробиваемости с помощью артиллерийских боеприпасов потребовались даже более длинные противотанковые снаряды, выпущенные с даже более высокой начальной скоростью, чем можно было бы достичь с помощью более коротких снарядов APDS.
История [ править ]
Бронебойный подрывной башмак (APDS) изначально был основной конструкцией кинетической энергии (KE) пенетратора. Логично было сделать выстрел длиннее и тоньше, чтобы сконцентрировать кинетическую энергию на меньшей площади. Однако длинный и тонкий стержень аэродинамически нестабилен; он имеет тенденцию кувыркаться в полете и менее точен. Традиционно пулеметам придавалась устойчивость в полете за счет нарезов ствола орудия, которые придают патрону вращение. До определенного предела это эффективно, но как только длина снаряда превышает его диаметр более чем в шесть или семь раз, нарезка становится менее эффективной. [1] Добавление плавников, как оперение стрелы к основанию, придает круглой устойчивости. [2]
Вращение от стандартных нарезов снижает эффективность этих снарядов (нарезка отвлекает часть линейной кинетической энергии на кинетическую энергию вращения, таким образом уменьшая скорость снаряда и энергию удара), а очень сильное вращение снаряда с плавниковой стабилизацией может значительно увеличить аэродинамическое сопротивление , что еще больше снижает скорость удара. По этим причинам снаряды APFSDS обычно стреляют из гладкоствольных орудий, и эта практика была принята в отношении танковых орудий в Китае, Индии, Израиле, Италии, Японии, Франции, Германии, Пакистане, Турции, России и США. Тем не менее, на ранних этапах разработки боеприпасов APFSDS использовались существующие нарезные ствольные пушки (и используются до сих пор), например, 105-мм пушка M68, установленная на основном боевом танке M60A3.или британский 120 мм Royal Ordnance L30 от Challenger 2 танка. Для того, чтобы уменьшить скорость вращения при использовании нарезного ствола, а «скольжение обтуратора», (скольжения обтурациикольцо), что позволяет газам высокого давления герметизировать, но не передает общую скорость вращения нарезов в снаряд. Снаряд все еще выходит из ствола с некоторым остаточным вращением, но с приемлемо низкой скоростью. Кроме того, некоторая скорость вращения полезна для снаряда со стабилизированным плавником, усредняя аэродинамический дисбаланс и повышая точность. Даже у гладкоствольных снарядов APFSDS есть плавники, которые слегка наклонены для обеспечения некоторой скорости вращения во время полета; а также нарезные стволы с очень низким крутящим моментом были также разработаны специально для стрельбы боеприпасами APFSDS.
Еще одна причина для использования гладкоствольного и очень низких пушек скорости закручивания в том , что наиболее эффективные высокоточные формы заряда конструкции, HEAT боеприпасы, теряют броню проникая производительность при повороте слишком быстро. Эти глубоко проникающие кумулятивные заряды также требуют стабилизации ребра (хотя могут быть спроектированы менее точные и менее эффективные кумулятивные заряды с «компенсацией вращения» для правильного функционирования в снаряде со стабилизированным вращением).
Дизайн [ править ]
Пенетраторы KE для современных танков обычно имеют диаметр 2–3 см и длину до 80 см; По мере разработки более эффективных конструктивно эффективных конструкций пенетратор-подрывник их длина имеет тенденцию к увеличению, чтобы преодолеть еще большую глубину брони на прямой видимости. Концепция поражения брони с использованием длинного стержневого пенетратора представляет собой практическое применение явления гидродинамического пробивания (см. Гидродинамику ). [3]
Проникновение жидкости [ править ]
Несмотря на то, что практические материалы пенетратора и мишени не являются жидкостью до удара, при достаточно высокой скорости удара даже кристаллические материалы начинают вести себя очень пластично, подобно жидкости, поэтому применимы многие аспекты гидродинамического проникновения. [4]
Снаряды с длинными стержнями проникают сквозь жидкость в буквальном смысле, основываясь просто на плотности брони цели, а также плотности и длине пенетратора. Пенетратор будет продолжать перемещать цель на глубину, равную длине пенетратора, умноженной на квадратный корень из пенетратора к плотности цели. Сразу видно, что более длинные и более плотные пенетраторы будут проникать на большую глубину, и это составляет основу для разработки длинностержневых противотанковых снарядов. [4]
Поэтому важными параметрами для эффективного пенетратора с длинным стержнем являются очень высокая плотность по отношению к цели, высокая твердость для проникновения в твердые поверхности цели, очень высокая ударная вязкость (пластичность), позволяющая избежать разрушения стержня при ударе, и очень высокая прочность. чтобы выдержать ускорение запуска орудия, а также изменчивость поражения цели, например, попадание под косым углом и выжившие контрмеры, такие как взрыво-реактивная броня. [4]
Вольфрам и уран [ править ]
Разработка тяжелых форм реактивной брони (таких как советская, а затем российская, Контакт-5 ), которые предназначены для срезания и отклонения длинных стержневых пенетраторов, побудила к разработке более сложных конструкций пенетраторов с кинетической энергией, особенно в новейших США. - встроенные противотанковые снаряды. Тем не менее, хотя геометрия пенетратора может адаптироваться к мерам противодействия реактивной броне, предпочтительными материалами для глубокопроникающих снарядов кинетической энергии с длинными стержнями остаются тяжелый вольфрамовый сплав (WA) и обедненный уран.Сплав (ДУ). Оба материала очень плотные, твердые, вязкие, пластичные и очень прочные; все исключительные качества подходят для глубокого пробивания брони. Тем не менее, каждый материал демонстрирует свои уникальные проникающие свойства, которые могут быть, а могут и не быть лучшим выбором для любого конкретного применения против брони.
Например, сплав с обедненным ураном пирофорен ; нагретые фрагменты пенетратора воспламеняются после удара при контакте с воздухом, поджигая топливо и / или боеприпасы в автомобиле-мишени, что значительно увеличивает летальность за броней. Кроме того, пенетраторы из DU обладают значительной полосой адиабатического сдвига.формирование. Распространенное заблуждение состоит в том, что во время удара трещины вдоль этих полос заставляют наконечник пенетратора непрерывно сбрасывать материал, сохраняя коническую форму наконечника, в то время как другие материалы, такие как вольфрам без оболочки, имеют тенденцию деформироваться в менее эффективный округлый профиль, эффект называется "грибовидный". Фактически, образование полос адиабатического сдвига означает, что стороны «гриба» имеют тенденцию отламываться раньше, что приводит к уменьшению головки при ударе, хотя он все равно будет значительно «грибовидным».
Испытания показали, что отверстие, пробиваемое снарядом ДУ, имеет меньший диаметр, чем у аналогичного вольфрамового снаряда; и хотя оба материала имеют почти одинаковую плотность, твердость, ударную вязкость и прочность, из-за этих различий в их процессе деформации обедненный уран имеет тенденцию проникать сквозь стальные мишени на эквивалентную длину вольфрамового сплава. [5] Тем не менее, использование обедненного урана, несмотря на некоторые превосходные эксплуатационные характеристики, не обходится без политических и гуманитарных противоречий, но остается предпочтительным материалом для некоторых стран из-за соображений стоимости и стратегической доступности по сравнению с вольфрамом.
Дизайн сабо [ править ]
Ситуация усложняется тем, что когда рассматривается размещение вооруженных сил за рубежом или экспортные рынки сбыта, подрывник, разработанный специально для запуска пенетратора с обедненным ураном, не может просто использоваться для запуска заменяющего пенетратора WA даже с точно такой же изготовленной геометрией. Эти два материала ведут себя существенно по-разному под высоким давлением и высокими ускоряющими силами, так что для поддержания структурной целостности в стволе ствола требуются совершенно разные геометрические формы материала башмака (в некоторых местах толще или тоньше, если это вообще возможно). [ необходима цитата ]
Типичная скорость снарядов APFSDS варьируется в зависимости от производителя и длины / типа дульного среза. В качестве типичного примера, американский General Dynamics KEW-A1 имеет начальную скорость 1740 м / с (5700 футов / с). [6] Это сопоставимо с 914 м / с (3000 фут / с) для обычного патрона для винтовки (стрелкового оружия). Снаряды APFSDS обычно действуют в диапазоне от 1400 до 1800 м / с. При превышении определенной минимальной скорости удара, необходимой для значительного превышения параметров прочности материала мишени, длина пенетратора более важна, чем скорость удара; Примером может служить то, что базовая модель M829летит почти на 200 метров в секунду быстрее, чем новая модель M829A3, но его длина составляет лишь половину длины, что совершенно недостаточно для победы над современными системами брони. [ необходима цитата ]
Часто более серьезной инженерной задачей является разработка эффективного саботажа для успешного запуска сверхдлинных пенетраторов, которые теперь достигают длины 800 мм (2 футов 7 дюймов). Башмак, необходимый для заполнения канала ствола пушки при стрельбе длинным и тонким летным снарядом, представляет собой паразитный груз, который вычитается из потенциальной начальной скорости всего снаряда. Сохранение структурной целостности внутри ствола такого дальнобойного снаряда при ускорениях в десятки тысяч g.не является тривиальным мероприятием, и в конструкции башмаков в начале 1980-х гг. использовались легкодоступные недорогие высокопрочные алюминиевые алюминиевые сплавы для аэрокосмической промышленности, такие как 6061 и 6066-T6, к высокопрочному и более дорогому алюминию 7075-T6. мартенситностареющая сталь и экспериментальный сверхвысокопрочный алюминий 7090-T6 с современными и невероятно дорогими пластиками, армированными графитовым волокном, чтобы еще больше снизить массу паразитного башмака, которая может составлять почти половину стартовой массы всего снаряда. [6]
Выбрасываемые лепестки башмака движутся с такой высокой начальной скоростью, что при разделении они могут двигаться на многие сотни метров со скоростью, которая может быть смертельной для войск и наносить ущерб легковой технике. По этой причине даже в бою танкисты должны осознавать опасность для ближайших войск.
Saboted Flechette был аналогом APFSDS в винтовочных патронов. Винтовка для стрельбы из стрелкового оружия Special Purpose Individual Weapon находилась в разработке для армии США, но от проекта отказались.
См. Также [ править ]
- Компактная ракета с кинетической энергией
- Глубина удара
- Кинетическая бомбардировка
- MGM-166 LOSAT
Ссылки [ править ]
- ^ "Дизайн управления летными характеристиками снаряда, AMCP 706-242, Командование материальной частью армии США, 1966" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 24 февраля 2017 года . Проверено 22 марта 2017 .
- ^ "MIL-HDBK-762, Дизайн аэродинамически стабилизированных свободных ракет, 1990" . Архивировано 23 марта 2017 года . Проверено 22 марта 2017 .
- ^ Андерсон, Orphal, Фрэнзен, Walker (1998). О гидродинамическом приближении для проникновения длинного стержня (доклад). Юго-Западный научно-исследовательский институт. Архивировано 1 февраля 2021 года . Проверено 23 марта 2017 .CS1 maint: uses authors parameter (link)
- ^ a b c Андерсон, Чарльз Э. мл. (2016). «Механика проникновения: аналитическое моделирование» (PDF) . [ мертвая ссылка ]
- ^ JB Стивенс и RC Batra. "Адиабатическое полосатость сдвига в задачах осесимметричного удара и проникновения" . Архивировано из оригинального 7 -го октября 2008 года.CS1 maint: uses authors parameter (link)
- ^ a b "Боеприпасы 120-мм танковой пушки KE" . Обновление защиты. 22 ноября 2006 года Архивировано из оригинала 5 августа 2007 года . Проверено 3 сентября 2007 года .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Cai WD; Li Y .; Dowding RJ; Мохамед Ф.А.; Лаверния EJ (1995). «Обзор сплавов на основе вольфрама в качестве материалов для проникновения кинетической энергии». Обзоры в твердых частицах . 3 : 71–131.
