БОПС— бронебойные оперенные подкалиберные снаряды

1. Преимущества бронебойных оперенных подкалиберных снарядов перед кумулятивными боеприпасами

Бронебойные оперенные подкалиберные снаряды, сегодня, являются основным средством поражения танков и другой бронированной техники противника

По сравнению с кумулятивными боеприпасами БОПС имеют следующие преимущества:

• Слабая чувствительность БОПС (по сравнению с кумулятивными боеприпасами) к различного рода деструктивным воздействиям броневой защиты (многослойность, разнесенность, наличие ДЗ
• Более мощное заброневое действие по сравнению с кумулятивной струей.
• Слабая зависимость срабатывающихся моноблочных сердечников от углов встречи с броней, вплоть до углов 50 градусов

Снижение бронепробития современных оперенных подкалиберных снарядов, на многослойных структурах, в 3-5 раз меньше, чем у кумулятивных боеприпасов.

Известны случаи, когда в ходе чеченской войны, танки получали по 10 и более пробитий кумулятивными боеприпасами, но продолжали вести бой.

В то же время при испытании БОПС 3БМ22 (1976 г.) на запреградное действие, снаряд дал около 300 мелких осколков (пробитие 6 мм алюминиевой плиты) с углом разлета 100 градусов. Крупных осколков (пробитие 30-мм алюминиевой плиты) – 20 шт. с углом разлета в 24 градуса

В 1983 г при аналогичных испытаниях снаряда 3БМ26 было получено около трехсот мелких осколков с пробиваемостью в 6 мм алюминия и с углом разлета уже в 120 градусов. Крупных осколков, пробивающих 30 мм алюминия — 37 штук с углом разлета в 32 градуса.

Длина траектории бронебойного оперенного подкалиберного снаряда в броне, при взаимодействии под углом (толщина брони по ходу снаряда) практически равна длине траектории при пробитии по нормали.  А учитывая, что в пробитую толщину, входит и высота выбиваемой с тыльной стороны преграды пробки, может на несколько десятков миллиметров превышать длину траектории по нормали.

Эти факторы и обеспечили данному типу боеприпасов преимущественное использование для поражения бронецелей противника. 

2. Устройство бронебойных оперенных противотанковых снарядов (БОПС)

При всем разнообразии конструкций БОПС все они являются попыткой сфокусировать энергию взрывчатого вещества на минимально возможной площади поверхности преграды. Этим и определяются общие принципы их конструктивного построения

В некоторых конструкциях могут присутствовать все нижеперечисленные элементы снаряда, в других некоторые из них оказываются излишними.

Все элементы БОПС, вылетевшие из створа, за исключением отделяемого ведущего устройства, называются активной частью снаряда и непосредственно участвуют в поражении цели.

В нее входят:

Корпус снаряда — основная поражающая часть, иногда изготавливается из мартенситностареющей стали (60ХНМ, 35Х3НМ, 03Н17К10В10МТ).

В его головной части находится оживальная или резьбовая головная часть, для крепления бронебойного наконечника. В хвостовой части резьба для крепления стабилизатора. В средней части корпуса снаряда расположены кольцевые проточки или гребенчатое зацепление для крепления секторов ведущего устройства.

Высокая твердость корпуса достигается термообработкой и уменьшается от головной к хвостовой части.

Корпус может быть как сплошным, так и трубчатым с расположенным в нем бронебойным сердечником.  Корпуса некоторых снарядов изготавливаются моноблочными из вольфрамовых или урановых сплавов (3БМ32 «Вант»)

Демпфер —локализатор (бронебойный наконечник) – выполняет следующие функции или действия:

• частично разрушает внешний слой брони,
• уменьшает рикошетирование
• способствует нормализации снаряда 
• уменьшает напряжение в головной части корпуса на начальной стадии проникания,
• предохраняет головную часть корпуса/сердечника  от разрушения.

Его твердость не должна превышать твердость бронебойного сердечника

Демпфер-локализатор изготавливается из стали 30ХГСА или из тяжелого сплава вольфрама (ВНЖ-90МТ и т.п.) и крепится к корпусу с помощью специального припоя или эпоксидного связующего

Баллистический наконечник — необходим для улучшения баллистических характеристик снарядов и крепится к демпферу локализатору закаткой.

Как правило изготавливается из мягкой листовой стали марок 08кп и 10кп

Бронебойный сердечник — служит для увеличения поражающего действия активной части БОПС.

Ранее изготавливался из твердых сплавов типа ВН-6, ВН-8, ВН-10 (карбид вольфрама на никелевой связке). Сегодня – из тяжелого вольфрамового сплава типа ВНЖ-90 или уранового сплава УЦН. 

Сердечники из твердого сплава имели длину порядка 2-3 диаметров. Сердечники из ВНЖ и УЦН могут изготавливаться длиной 30 и более диаметров.

Как было сказано выше, корпус снаряда может быть выполнен моноблочным, тогда естественно никакие сердечники не нужны

Стабилизатор — с одной стороны обеспечивает устойчивость снаряда на траектории, с другой для центрирования снаряда в гильзе и при движении по каналу ствола. Внутри корпуса, гайкой закреплен трассер, предназначенный для визуального контроля полета снаряда.

Стабилизатор изготавливается из стали 40ХФА и крепится к корпусу при помощи резьбы. На лопастях стабилизатора выполнены скосы, необходимые для поддержания вращения снаряда на траектории за счет воздействия боковой составляющей силы сопротивления воздуха. Снаряд вращается с небольшой угловой скоростью (порядка 20 об/с)

В каждую лопасть запрессован медный штифт, незначительно выступающий над его поверхностью. Это сделано для того, чтобы уменьшить площадь контакта стабилизатора с поверхностью канала ствола и уменьшить его весьма значительный износ.

Ведущее устройство (ВУ) — предназначено для разгона и центрирования бронебойно-подкалиберного снаряда в канале ствола.  Ведущее устройство является необходимой, но паразитной частью БОПС, так как в бронепробитии не участвует.

На первых советских БОПС использовалось стальное ВУ «разжимного» типа ведущее кольцо. Состоит из 3 секторов с углом раствора 120⁰ каждый.

В канавке боковой поверхности секторов закреплен обтюрирующий поясок, который кроме обтюрации скрепляет кольцо. На внутренней стороне секторов сделаны выступы в виде кольцевой гребенки для соединения их с корпусом снаряда.

Детали ведущего кольца первоначально изготавливались из стали 35Х3НМ или 40ХФА, позднее из алюминиевых сплавов В95, В96Ц, композитов.

Масса ведущего кольца у 125-мм снарядов составляет 2-2,2 кг.

Для обеспечения устойчивости при метании снарядов с удлинением 20 и более диаметров, были разработаны секторные ведущие устройства «прижимного типа» с задней частью в виде обратного конуса большой длины. Конструкция обеспечила надежный контакт ВУ вдоль большой длины корпуса снаряда за счет давления пороховых газов на сектора в канале ствола.

Такая схема позволила выполнить гребенчатое зацепление с малым шагом (зубья меньшей высоты) что в свою очередь повысило прочность корпуса снаряда при метании и взаимодействии с преградой, уменьшила его сопротивление в полете.

Выполнение обтюрирующего пояска из полиамида снизило потери на трение в канале ствола и уменьшило его износ, увеличило скорость метания.

Применение дополнительной опоры в виде призматических выступов (пилонов) позволяет увеличить длину ВУ, относительное удлинение активной части снаряда и уменьшить возмущение снаряда при выстреле Такая схема была применена, например, при разработке БОПС «Свинец-2»

После вылета снаряда из канала ствола, под действием центробежной силы и встречного потока воздуха, сектора разрушают обтюрирующий поясок и на расстоянии в 4,5-5 метров отделяются от корпуса снаряда. Они разлетаются под углом не более 4 градусов от направления стрельбы и могут лететь на дальность до 700 метров, представляя опасность не только для живой силы, но и легкобронированной техники.

Наличие отделяющихся секторов позволило создать снаряды с массой активной части, достигающей 80% массы всего снаряда

Снижение веса ВУ повышает бронепробиваемость БОПС. Применение для изготовления ведущих устройств снарядов индекса М829 эпоксидного углепластика (предел текучести 1050 МПа) позволило снизить массу ВУ на 35%.

3. Основные различия между отечественными и зарубежными БОПС

Для зарубежных БОПС характерно использование двухбазовых ведущих устройств катушечного типа, что позволяет устанавливать на снарядах подкалиберные стабилизаторы.

Передняя часть такого ВУ воспринимает давление пороховых газов, заполняющих полость между кольцами за счет наличия в нижней части кольца газодинамических отверстий, через которые пороховые газы из заснарядного пространства истекают в эту полость

Задняя, а иногда передняя часть секторов скрепляется обтюрирующим пояском.

Для уменьшения нутационных колебаний снаряда при выстреле, необходимо плоскость, проходящую через центр масс ведущего устройства, совмещать с центром масс снаряда.

 Отделение секторов ВУ за дульным срезом орудия, оказывает влияние на возмущение снаряда и отклонения его траектории от точки прицеливания.  Для обеспечения надежного одновременного отделения секторов в их передней части выполняют воздухозаборники.

На протяжении многих лет в отечественных снарядах использовались ведущие устройства с одной центрирующей поверхностью. В качестве второй, использовался калиберный стабилизатор (медные штифты)

Такой вариант позволяет максимально облегчить ВУ и обеспечить высокую начальную скорость

Ведущее устройство в виде колец имеет меньшую массу чем ведущее устройство катушечного типа, поэтому начальная скорость таких БОПС на 50-150 м/с выше, чем у аналогичных снарядов с ВУ катушечного типа.

Однако, из-за большого размера калиберного стабилизатора, потеря скорости у таких снарядов, при полете на дальность 2 км больше (180-200 м/с) чем у снарядов с подкалиберным стабилизатором (70-95 м/с).

С учетом этого фактора скорость взаимодействия с броней на дальности 2000 метров, у снарядов с калиберным стабилизатором на 50-100 м/с ниже.

В данном случае опыт локальных конфликтов подтвердил правильность западного подхода.

Первым отечественным БОПС с подкалиберным стабилизатором стал БОПС 3БМ46 «Свинец», принятый на вооружение в 1991 году.

В остальном, каких-либо принципиальных различий между российскими и западными бронебойными оперенными подкалиберными снарядами нет.

4. Повышение эффективности действия БОПС

Совершенствование БОПС связанно с реализацией концепции поражения танков противника с первого выстрела на дальностях 3 и в перспективе до 6 километров.  Для этого необходимо уменьшить время полета снаряда, обеспечить минимальные ошибки при подготовке к стрельбе, повысить поражающую способность БОПС по многослойной броне с ДЗ.

В самом общем (упрощенном) случае бронепробитие прямо пропорционально произведению массы активной части снаряда на квадрат скорости взаимодействия с преградой и обратно пропорциональна площади контакта активной части с преградой.

Действительно, высокая бронепробиваемость подкалиберных снарядов (любых) достигается, с одной стороны, за счет увеличения их скорости до более 1500 м/с, в первую очередь за счет снижения массы снаряда. С другой повышением концентрации энергии удара за счет использования подкалиберных сердечников.

Отсюда следует, что для увеличения кинетического действия боеприпаса необходимо увеличить массу снаряда, его скорость (за счет более высокой начальной и уменьшения потерь на траектории) и сократить площадь контакта. При этом оптимизировать параметры между собой. Отметим, что скорость в квадрате и увеличение этого параметра приведет к наибольшему улучшению характеристик боеприпаса.

Увеличение плотности материала сердечника (или моноблочной активной части) путь бесперспективный.  Тяжелый сплав типа ВНЖ-90 имеет плотность 17,1. Путем увеличения содержания вольфрама можно довести его плотность до 18,8 или даже более. При этом произойдет значительное снижение механических характеристик.

Урановые сплавы имеют плотность в пределах 18,1-18,6 и ее увеличение так же ведет к снижению прочностных и прочих параметров

Следующий по плотности металл – рений рассматривать было бы странным и не только из-за стоимости, а ввиду его малого содержания в земной коре

Возможно, применения вольфрама и обедненного урана в сплавах повышенной плотности при разработке, например мелкокалиберных боеприпасов для поражения гомогенной брони, но ни экономического ни военного смысла в этом нет.

Гораздо более перспективным является повышения физико-механических характеристик существующих вольфрамовых и урановых сплавов за счет термомеханической обработки и технологии получения изделий из них.

Увеличение скорости взаимодействия с преградой достигается как увеличением начальной скорости метания снаряда, так и уменьшением ее потерь на траектории.

Увеличение скорости метания за счет улучшения метательных зарядов и внутренней баллистики в калибрах 120-125 мм достигло предела.

У отечественного танкового орудия 2А46М5 (на вооружении с 2005 г.) начальная скорость снаряда достигает 1850 м/с

Для перспективного орудия 2А82 заявлена начальная скорость снаряда 2030 м/с

Увеличение калибра танковых орудий до 140 мм и более может увеличить дульную энергию в 2 раза.  Недостатком таких орудий является существенное снижение возимого боекомплекта.

Повысить начальную скорость также возможно перейдя на жидкие метательные вещества (ЖМВ). При их использовании достигнута начальная скорость 3200 м/с, кроме того, обеспечивается увеличение возимого боекомплекта

Электромагнитные пушки (рельсовые и катушечные) или легкогазовые, не смотря на обнадеживающие результаты, не вышли за пределы экспериментальной отработки и для их внедрения необходимо решить множество технических проблем

Потеря дульной скорости на траектории, для снарядов индекса М829 на дистанции 2000 метров не превышает 73,6 м/с а для некоторых «особо вылизанных» немецких снарядов – 55 м/с.  Тут уж действительно борьба идет за каждый метр.

Так выполнение корпусов снарядов с головными насадками звездообразной формы снижает лобовое аэродинамическое сопротивление на 5-10%. Можно вспомнить, что для подкалиберных снарядов, стабилизируемых вращением этот показатель составлял порядка 180 м/с, а для первых отечественных БОПС до 200 м/с и более.

Важным является тот факт, что увеличение скорости взаимодействия с преградой эффективно только в определенных пределах.  Существует такое понятие как максимальная скорость взаимодействия с преградой. Если она будет превышена, то снаряд просто разрушится, что приведет к увеличению площади кратера, но не его глубины.

Максимальная скорость взаимодействия зависит от материала и структуры как снаряда, так и преграды и сегодня лежит в пределах 2000-2500 м/с.

Увеличение поперечной нагрузки активной части снаряда самый надежный способ сосредоточения максима кинетической энергии на минимальной площади контакта активной части снаряда и преграды.

Осуществляется увеличением удлинения (отношение длины к диаметру) корпуса (или сердечника) Ограничениями являются: конструкция орудия и автомата заряжания, физико-механические свойства материала корпуса (сердечника)

Удлинение современных БОПС составляет 30-35, а перспективных 40 и более. Основная проблема такого решения – сложность метания снаряда большого удлинения без потери его устойчивости и прочности в стволе орудия.

Сердечники с удлинением 30 и более склонны к изгибным деформациям при ведении по каналу ствола и после отделения ведущего устройства, а также к разрушению при взаимодействии с многопреградной и разнесенной броней.  Для отечественных танков требуется и изменение конструкции автомата заряжания.

Данные проблемы можно решить за счет применения специальных ВУ тянуще-толкающего типа, что создает контакт с корпусом удлиненного снаряда на большой (80-100%) части его длины.

Возможный вариант решения – создание снаряда с телескопической формой корпуса, при этом длина снаряда может быть увеличена в два и более раза.

Существует также множество других конструкторско-технологических решения. 

Например, изготовление корпуса (сердечника) из вольфрамовых волокон, изготовление корпуса из концентрических оболочек материалов, отличающихся по вязкости и ударной прочности, наматывание ленты гафния на бронебойный сердечник и т.п. 

Придание сердечникам дифференциальных по длине свойств (большая твердость в передней части) обеспечивает более рациональное расходование массы сердечника при пробитии броневых преград.

Часть разработчиков считает перспективным использование для изготовления корпусов БОПС композиционных материалов, в том числе углепластика. Обладая малой плотностью, такие бронебойные снаряды способны приобретать более высокие начальные скорости, чем стальные или тяжелосплавные. Имея более высокую прочность, они прекратят срабатываться (разрушаться) при более высоких скоростях взаимодействия, что приведет к увеличению бронепробиваемости на 10-20%

5. Тактико-технические характеристики российских и зарубежных бронебойных оперенных подкалиберных снарядов (БОПС)

Если в описаниях (пусть и рекламных) западных снарядов существует определенная преемственность, то в части отечественных картина несколько иная. И дело тут совсем не в режимных вопросах.

Типичный пример «Манго-М» и «Лекало»

Как правило существует множество разнообразных цифр по поводу ТТХ практически каждого изделия и бронебойные оперенные подкалиберные снаряды отнюдь не исключение. Я бы даже сказал —наоборот.

Вероятно, следует обратиться к учебной литературе

Ниже приведены основные тактико-технические характеристики основные типов зарубежных бронебойных оперенных подкалиберных снарядов.