Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"HEAT" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см ТЕПЛО (значения) .
1: Аэродинамическое покрытие; 2: полость, заполненная воздухом; 3 - коническая гильза; 4: Детонатор; 5: взрывчатое вещество; 6: Пьезоэлектрический спусковой механизм

Осколочно-фугасная противотанковая ( HEAT ) является разновидностью кумулятивного взрывчатого вещества, которое использует эффект Манро для пробивания тяжелой брони. Боеголовка функционирует за счет того, что заряд взрывчатого вещества разрушает металлическую гильзу внутри боеголовки в высокоскоростную сверхпластичную струю; эта сверхпластичная струя способна пробить броневую сталь на глубину, в семь или более раз превышающую диаметр заряда (диаметры заряда, CD). Эффект струи носит чисто кинетический характер; снаряд не оказывает на цель взрывного или зажигательного действия.

Поскольку их проникающая способность зависит от химической энергии боеголовки, а не от кинетической энергии всего снаряда, кумулятивные боеголовки не должны доставляться с высокой скоростью, как это делает бронебойный снаряд . Таким образом, они производят меньше отдачи .

Кумулятивная боеголовка стала менее эффективной против танков и другой бронетехники из-за использования композитной брони , взрыво-реактивной брони и систем активной защиты, которые разрушают кумулятивную боеголовку до того, как она сработает. Хотя унитарные кумулятивные боеголовки могут представлять небольшую угрозу для любого современного танка, [ цитата необходима ] они по-прежнему смертоносны против более легких транспортных средств и самолетов, а несколько боеголовок могут быть объединены в тандемную конфигурацию для поражения некоторых передовых бронетехники.

Вопреки распространенному неправильному пониманию их названия, характеристики кумулятивного оружия не имеют ничего общего с тепловыми эффектами.

История [ править ]

Схема боеприпасов ПИАТ

Кумулятивные боеголовки были разработаны во время Второй мировой войны , от обширных исследований и разработок до кумулятивных боеголовок. Формированные боеголовки были продвинуты на международном уровне швейцарским изобретателем Генри Мохауптом , который выставил оружие перед Второй мировой войной. До 1939 года Мохаупт продемонстрировал свое изобретение британским и французским властям по вооружениям. Параллельная разработка группой 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, использующая чашечную гранату 63,5 мм (2,50 дюйма) на конце ствола винтовки; Grenade, Винтовка № 68 / AT , который был впервые опубликован в британских вооруженных сил в 1940 г. В этом году какие - то претензии, был первым кумулятивной боеголовкой и запуска в использовании. Конструкция боеголовки была простой и могла пробивать 52 миллиметра (2,0 дюйма) брони. [2] взрыватель гранаты был вооружен путем удаления штифта в хвосте, препятствующий ударникот полета вперед. Простые плавники придавали ему устойчивость в воздухе, и при условии, что граната поражала цель под правильным углом в 90 градусов, заряд был эффективным. Детонация произошла при ударе, когда ударник в хвостовой части гранаты преодолел сопротивление ползучести и был брошен вперед в колющий 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), выпущенный KwK.37 L / 24 танка Panzer IV и Stug III самоходка. В середине 1941 года Германия начала производство кумулятивных гранат, сначала выпущенных для десантников, а к 1942 году - для регулярных армейских частей ( Gewehr-Panzergranate 40 , 46 и 61 ), но, как и британцы, вскоре перешла на к интегрированным системам доставки боеголовок: в 1943 году были представлены Püppchen , Panzerschreck и Panzerfaust .

Немецкий Panzerschreck был смертоносным на близком расстоянии от бронетехники.

Panzerfaust и Panzerschreck (танк кулак и танк террор, соответственно) дали немецкому пехотинцу возможность уничтожить любой танк на поле боя от 50-150 метров с относительной простотой использования и обучения ( в отличии от британского PIAT ). Немцы использовали большое количество кумулятивных боеприпасов в переоборудованных орудиях 7,5 cm Pak 97/38 1942 года, а также изготовили кумулятивные боеголовки для оружия Mistel . Эти так называемые боеголовки Schwere Hohlladung (тяжелые кумулятивные заряды) предназначались для использования против тяжело бронированных линкоров . Эксплуатационные версии весили почти две тонны и были, пожалуй, самыми крупными кумулятивными боеголовками из когда-либо развернутых. [3]Также была разработана пятитонная версия под кодовым названием Бетховен .

Между тем, британская винтовочная граната № 68 AT оказалась слишком легкой, чтобы нанести значительный урон, из-за чего она редко использовалась в боевых действиях. Из-за этих ограничений потребовалось новое пехотное противотанковое оружие, и в конечном итоге оно появилось в форме «прожектора, пехоты, противотанкового оружия» или PIAT . К 1942 году PIAT был разработан майором Миллисом Джефферисом . Это была комбинация кумулятивной боевой части с системой доставки минометного патрубка. Несмотря на свою громоздкость, это оружие впервые позволило британской пехоте поражать броню на расстоянии. Более ранние магнитные ручные мины и гранаты требовали от них опасного приближения. [4]Во время Второй мировой войны британцы называли эффект Монро «эффектом каверны на взрывчатых веществах». [5]

Во время войны французы передали технологию Генри Мохопта в Управление вооружений США, и он был приглашен в США, где работал консультантом по проекту « Базука ».

Необходимость в большом стволе делала кумулятивные снаряды относительно неэффективными в существующих малокалиберных противотанковых орудиях той эпохи. Германия решила эту проблему с помощью Stielgranate 41 , представив патрон , который был помещен через конец на внешней стороне устаревших 37-миллиметровых (1,5 дюйма) противотанковых орудий для создания низкоскоростного оружия средней дальности.

Адаптация к существующим танковым орудиям была несколько сложнее, хотя все основные силы сделали это к концу войны. Поскольку скорость мало влияет на бронебойную способность снаряда, которая определяется мощностью взрыва, кумулятивные снаряды были особенно полезны в дальнем бою, где более низкая конечная скорость не была проблемой. Немцы снова были теми, кто произвел самые мощные кумулятивные снаряды, использующие приводную ленту на подшипниках, чтобы они могли лететь без раскрутки их существующих нарезных танковых орудий. Кумулятивный снаряд был для них особенно полезен, потому что он позволил низкоскоростным крупнокалиберным орудиям, используемым на их многочисленных штурмовых орудиях, также стать полезным противотанковым оружием.

Точно так же немцы, итальянцы и японцы имели на вооружении много устаревших пехотных орудий , короткоствольных, низкоскоростных артиллерийских орудий, способных вести прямой и непрямой огонь и предназначенных для поддержки пехоты, схожих по тактической роли с минометами ; Обычно пехотный батальон имел батарею из четырех или шести человек. Осколочно-фугасные противотанковые снаряды для этих старых пехотных орудий сделали их полугодовыми противотанковыми орудиями, в частности, немецкие 150-миллиметровые (5,9 дюйма) орудия (японское 70-мм батальонное орудие Тип 92 и итальянское 65-мм горное орудие также имели кумулятивный огонь. к 1944 году для них были доступны патроны, но они были не очень эффективны).

Осколочно-фугасные противотанковые снаряды произвели революцию в противотанковой войне, когда они были впервые применены на более поздних этапах Второй мировой войны. Один пехотинец мог эффективно уничтожить любой существующий танк из ручного оружия, тем самым резко изменив характер мобильных операций. Во время Второй мировой войны оружие, использующее кумулятивные боеголовки, называлось боеголовками с полым или кумулятивным зарядом . [5]

После Второй мировой войны [ править ]

Советский 125-мм кумулятивный БК-14

Широкая общественность оставалась в неведении относительно боеголовок с формными зарядами, даже полагая, что это было новое секретное взрывное устройство, до начала 1945 года, когда армия США сотрудничала с американским ежемесячным изданием Popular Science над большой и подробной статьей на эту тему под названием «Это делает сталь течет как грязь ». [6] Именно эта статья раскрыла американской публике, как легендарная Базука на самом деле работает против танков и что скорость ракеты не имеет значения.

After the war, HEAT rounds became almost universal as the primary anti-tank weapon. Variants of varying effectiveness were produced for almost all weapons from infantry weapons like rifle grenades and the M203 grenade launcher, to larger dedicated anti-tank systems like the Carl Gustav recoilless rifle. When combined with the wire-guided missile, infantry weapons were able to operate at long-ranges also. Anti-tank missiles altered the nature of tank warfare throughout the 1960s and into the 80s, and remain effective to this day.

Design[edit]

Penetration performance and effects[edit]

Further information: Munroe effect
Cut-away view of a HEAT round; the copper-lined conical shaped area can be clearly seen

The jet moves at hypersonic speeds in solid material and therefore erodes exclusively in the local area where it interacts with armor material. The correct detonation point of the warhead and spacing is critical for optimum penetration, for two reasons:

  1. If the HEAT warhead is detonated too near a target's surface, there is not enough time for the jet to fully form. That is why most modern HEAT warheads have what is called a standoff, in the form of an extended nose cap or probe in front of the warhead.[notes 1]
  2. As the jet travels, it stretches, breaks apart, and disperses, usually well within 2 meters.

An important factor in the penetration performance of a HEAT round is the diameter of the warhead. As the penetration continues through the armor, the width of the hole decreases leading to a characteristic fist to finger penetration, where the size of the eventual finger is based on the size of the original fist. In general, very early HEAT rounds could expect to penetrate armor of 150% to 250% of their diameters, and these numbers were typical of early weapons used during World War II. Since then, the penetration of HEAT rounds relative to projectile diameters has steadily increased as a result of improved liner material and metal jet performance. Some modern examples claim numbers as high as 700%.[7]

As for any antiarmor weapon, a HEAT round achieves its effectiveness through three primary mechanisms. Most obviously, when it perforates the armor, the jet's residual can cause great damage to any interior components it strikes. And as the jet interacts with the armor, even if it does not perforate into the interior, it typically causes a cloud of irregular fragments of armor material to spall from the inside surface. This cloud of behind-armor debris too will typically damage anything that the fragments strike. Another damage mechanism is the mechanical shock that results from the jet's impact and penetration. Shock is particularly important for such sensitive components as electronics.

Stabilization and accuracy[edit]

HEAT warhead damage on an M113 armored personnel carrier

HEAT warheads are less effective if spinning, and grow ever less effective with faster spin. This became a challenge for weapon designers: for a long time, spinning a shell was the most standard method to obtain good accuracy, as with any rifled gun. The centrifugal force of a spinning shell disperses the charged jet.[8] Most hollow charge projectiles are fin-stabilized and not spin-stabilized.[9]

In recent years, it has become possible to use shaped charges in spin-stabilized projectiles by imparting an opposite spin on the jet so that the two spins cancel out and result in a non-spinning jet. This is done either using fluted copper liners, which have raised ridges, or by forming the liner in such a way that it has a crystalline structure which imparts spin to the jet.[10][11]

Besides spin-stabilization, another problem with any barreled weapon (that is, a gun) is that a large-diameter shell has worse accuracy than a small-diameter shell of the same weight. The lessening of accuracy increases dramatically with range. Paradoxically, this leads to situations when a kinetic armor-piercing projectile is more usable at long ranges than a HEAT projectile, despite the latter having a higher armor penetration. To illustrate this: a stationary Soviet T-62 tank, firing a (smoothbore) cannon at a range of 1000 meters against a target moving 19  km/h was rated to have a first-round hit probability of 70% when firing a kinetic projectile. Under the same conditions, it could expect 25% when firing a HEAT round.[12] This affects combat on the open battlefield with long lines of sight; the same T-62 could expect a 70% first-round hit probability using HEAT rounds on target at 500 meters.

A further problem is that, if the warhead is contained inside the barrel, its diameter becomes overly restricted by the caliber of that barrel. In non-gun applications, when HEAT warheads are delivered with missiles, rockets, bombs, grenades, or spigot mortars, the warhead size is no longer a limiting factor. In these cases, HEAT warheads often seem oversized in relation to the round's body. Classic examples of this include the German Panzerfaust and Soviet RPG-7.

Variants[edit]

A Russian 3BK29 HEAT round

Many HEAT-armed missiles today have two (or more) separate warheads (termed a tandem charge) to be more effective against reactive or multi-layered armor. The first, smaller warhead initiates the reactive armor, while the second (or other), larger warhead penetrates the armor below. This approach requires highly sophisticated fuzing electronics to set off the two warheads the correct time apart, and also special barriers between the warheads to stop unwanted interactions; this makes them cost more to produce.

The latest HEAT warheads, such as 3BK-31, feature triple charges: the first penetrates the spaced armor, the second the reactive or first layers of armor, and the third one finishes the penetration. The total penetration value may reach up to 800 millimetres (31 in).[13]

Some anti-armor weapons incorporate a variant on the shaped charge concept that, depending on the source, can be called an explosively formed penetrator (EFP), self-forging fragment (SFF), self-forging projectile (SEFOP), plate charge, or Misznay Schardin (MS) charge. This warhead type uses the interaction of the detonation wave(s), and to a lesser extent the propulsive effect of the detonation products, to deform a dish or plate of metal (iron, tantalum, etc.) into a slug-shaped projectile of low length-to-diameter ratio and project this towards the target at around two kilometres per second.

The SFF is relatively unaffected by first-generation reactive armor, it can also travel more than 1,000 cone diameters (CDs) before its velocity becomes ineffective at penetrating armor due to aerodynamic drag, or hitting the target becomes a problem. The impact of an SFF normally causes a large diameter, but relatively shallow hole (relative to a shaped charge) or, at best, a few CDs. If the SFF perforates the armor, extensive behind-armor damage (BAD, also called behind-armor effect (BAE)) occurs. The BAD is mainly caused by the high temperature and velocity armor and slug fragments being injected into the interior space and also overpressure (blast) caused by the impact.

More modern SFF warhead versions, through the use of advanced initiation modes, can also produce rods (stretched slugs), multi-slugs and finned projectiles, and this in addition to the standard short L to D ratio projectile. The stretched slugs are able to penetrate a much greater depth of armor, at some loss to BAD. Multi-slugs are better at defeating light and/or area targets and the finned projectiles have greatly enhanced accuracy. The use of this warhead type is mainly restricted to lightly armored areas of MBTs—the top, belly and rear armored areas for example. It is well suited for use in the attack of other less heavily armored fighting vehicles (AFVs) and for breaching material targets (buildings, bunkers, bridge supports, etc.). The newer rod projectiles may be effective against the more heavily armored areas of MBTs.

Weapons using the SEFOP principle have already been used in combat; the smart submunitions in the CBU-97 cluster bomb used by the US Air Force and US Navy in the 2003 Iraq war used this principle, and the US Army is reportedly experimenting with precision-guided artillery shells under Project SADARM (Seek And Destroy ARMor). There are also various other projectiles (BONUS, DM 642) and rocket submunitions (Motiv-3M, DM 642) and mines (MIFF, TMRP-6) that use SFF principle.

With the effectiveness of gun-fired single charge HEAT rounds being lessened, or even negated by increasingly sophisticated armoring techniques, a class of HEAT rounds termed high-explosive anti-tank multi-purpose, or HEAT-MP, has become more popular. These are HEAT rounds that are effective against older tanks and light armored vehicles but have improved fragmentation, blast and fuzing. This gives the projectiles an overall reasonable light armor and anti-personnel/material effect so that they can be used in place of conventional high-explosive rounds against infantry and other battlefield targets. This reduces the total number of rounds that need to be carried for different roles, which is particularly important for modern tanks like the M1 Abrams, due to the size of their 120 millimetres (4.7 in) rounds. The M1A1/M1A2 tank can carry only 40 rounds for its 120 mm M256 gun—the M60A3 Patton tank (the Abrams' predecessor), carried 63 rounds for its 105 millimetres (4.1 in) M68 gun. This effect is reduced by the higher first round hit rate of the Abrams with its improved fire control system compared to the M60.

High-explosive dual-purpose[edit]

Schematic of a 40×53mm M430A1 HEDP grenade

Another variant of HEAT warheads has the warhead surrounded with a conventional fragmentation casing, to allow the warhead to be more effectively used for blast and fragmentation attacks on unarmored targets, whilst remaining effective in the anti-armor role. These are sometimes referred to as high-explosive dual-purpose (HEDP) warheads. In some cases, this is merely a side effect of the armor-piercing design. In other cases, this dual role ability is a specific part of the design.

Defense[edit]

Improvements to the armor of main battle tanks have reduced the usefulness of HEAT warheads by making effective man portable HEAT missiles heavier, although many of the world's armies continue to carry man-portable HEAT rocket launchers for use against vehicles and bunkers. In unusual cases, shoulder-launched HEAT rockets are believed to have shot down U.S. helicopters in Iraq.[14]

The reason for the ineffectiveness of HEAT munitions against modern main battle tanks can be attributed in part to the use of new types of armor. The jet created by the explosion of the HEAT round must be a certain distance from the target and must not be deflected. Reactive armor attempts to defeat this with an outward directed explosion under the impact point, causing the jet to deform and so greatly reducing penetrating power. Alternatively, composite armor featuring ceramics erode the liner jet faster than rolled homogeneous armor steel, the preferred material in constructing older armored fighting vehicles.

Spaced armor and slat armor are also designed to defend against HEAT rounds, protecting vehicles by causing premature detonation of the explosive at a relatively safe distance away from the main armor of the vehicle. Some cage defenses work by destroying the mechanism of the HEAT round.

Deployment[edit]

Helicopters have carried anti-tank guided missiles (ATGM) tipped with HEAT warheads since 1956. The first example of this was the use of the Nord SS.11 ATGM on the Aérospatiale Alouette II helicopter by the French Armed Forces. After then, such weapon systems were widely adopted by other nations.

On 13 April 1972—during the Vietnam War—Americans Major Larry McKay, Captain Bill Causey, First Lieutenant Steve Shields, and Chief Warrant Officer Barry McIntyre became the first helicopter crew to destroy enemy armor in combat. A flight of two AH-1 Cobra helicopters, dispatched from Battery F, 79th Artillery, 1st Cavalry Division, were armed with the newly developed M247 70 millimetres (2.8 in) HEAT rockets, which were yet untested in the theatre of war. The helicopters destroyed three T-54 tanks that were about to overrun a U.S. command post. McIntyre and McKay engaged first, destroying the lead tank.[15][page needed]

See also[edit]

  • Dynamic armour
  • High-explosive squash head
  • Kinetic energy penetrator
  • MAHEM
  • Reactive armour
  • Tandem-charge

Explanatory notes[edit]

  1. ^ Both the US TOW and the French-German MILAN wire-guided antitank missiles almost doubled their maximum penetration by the addition of a standoff probe.

References[edit]

  1. ^ Donald R. Kennedy, History of the Shaped Charge Effect: The First 100 Years, D. R. Kennedy & Associates, 1983
  2. ^ R F Eather, BSc & N Griffith, OBE MSc – Some Historical Aspects of the Development of Shaped Charges – Ministry of Defence, Royal Armament Research and Development Establishment – 1984 – page 6 – AD-A144 098
  3. ^ http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA497450, A Brief History of Shaped Charges - Defense Technical Information, pg. 9
  4. ^ Ian Hogg, Grenades and Mortars, Weapons Book #37, 1974, Ballantine Books
  5. ^ a b "The Bazooka's Grandfather". Archived 2016-05-08 at the Wayback Machine Popular Science, February 1945, p. 66, 2nd paragraph.
  6. ^ "It makes steel flow like mud". Popular Science. Archived from the original on 26 October 2015. Retrieved 22 November 2014.
  7. ^ Jane's Ammunition Handbook 1994, pp. 140–141, addresses the reported ≈700 mm penetration of the Swedish 106 3A-HEAT-T and Austrian RAT 700 HEAT projectiles for the 106  mm M40A1 recoilless rifle.
  8. ^ Singh, Sampooran (1960). "Penetration of Rotating Shaped Charges". J. Appl. Phys. American Institute of Physics Publishing. 31: 578-582. doi:10.1063/1.1735631. ISSN 0021-8979.
  9. ^ "Big Bullets for Beginners". Federation of American Scientists. Archived from the original on 2011-05-25. Retrieved 2011-04-24.
  10. ^ Held, Manfred. Spinning Jets from Shaped Charges with Flow Turned Liners. 12th International Symposium on Ballistics, San Antonio, TX, 30 Oct. - 1 Nov. 1990. Bibcode:1990ball.sympR....H.
  11. ^ Held, Manfred (November 2001). "Liners for shaped charges" (PDF). Journal of Battlefield Technology. 4 (3). Archived from the original (PDF) on 2011-08-19. Retrieved 2011-08-21.
  12. ^ Jane's Armour and Artillery 1981–82, p. 55.
  13. ^ Vasiliy Fofanov – 125MM HEAT-FS rounds Archived 2012-11-05 at the Wayback Machine (eng.)
  14. ^ Aviation Week Report[dead link]
  15. ^ Kelley, Michael (2011). Where we were in Vietnam: a comprehensive guide to the firebases and military installations of the Vietnam war. New York: L & R Pub. ISBN 978-1-55571-689-9.