Кумулятивные боеприпасы – это особый вид снарядов, ракет, мин, ручных гранат и гранат для гранатометов, предназначенный для поражения бронированной техники противника и его железобетонных фортификационных сооружений. Принцип их действия основан на образовании после взрыва тонкой, узконаправленной кумулятивной струи, которая прожигает броню. Кумулятивный эффект достигается за счет особой конструкции боеприпасов.

В настоящее время кумулятивные боеприпасы являются наиболее распространенным и самым эффективным противотанковым средством. Массовое применение подобных боеприпасов началось во время Второй мировой войны.

Широкому распространению кумулятивных боеприпасов способствует их простота, низкая стоимость и необычайно высокая эффективность.

Немного истории

С момента появления танков на поле боя сразу встал вопрос об эффективных средствах борьбы с ними. Идея использовать артиллерийские орудия для уничтожения бронированных монстров появилась практически сразу, пушки начали широко применяться для этой цели еще во время Первой мировой войны. Следует отметить, что идея создать специализированное противотанковое орудие (ПТО) впервые пришла в голову немцам, но сразу реализовать ее на практике они не смогли. До самого окончания Первой мировой войны против танков весьма успешно использовали самые обычные полевые орудия.

В промежутке между двумя мировыми бойнями разработками в области создания специализированной противотанковой артиллерии занимались практически во всех крупнейших военно-промышленных державах. Результатом этих работ стало появление большого количества образцов ПТО, которые довольно успешно поражали танки того времени.

Так как броня первых танков защищала в основном от пуль, то справиться с ней могла даже пушка небольшого калибра или противотанковое ружьё. Однако перед самой войной в разных странах начали появляться машины следующего поколения (английские «Матильды», советские Т-34 и КВ, французские S-35 и Char B1), оснащенные мощным двигателем и противоснарядной броней. Эту защиту ПТО первого поколения пробить уже не могли.

В качестве противодействия новой угрозе конструкторы стал увеличивать калибр ПТО и повышать начальную скорость полета снаряда. Подобные меры в несколько раз увеличили эффективность пробития брони, но имели и значительные побочные эффекты. Орудия стали тяжелее, сложнее, повысилась их стоимость и резко снизилась маневренность. Немцы отнюдь не от хорошей жизни использовали против советских «тридцатьчетверок» и КВ 88-мм зенитные орудия. Но далеко не всегда их можно было применить.

Нужно было искать другой путь, и он был найден. Вместо того, чтобы увеличивать массу и скорость бронебойной болванки, были созданы боеприпасы, которые обеспечивали пробитие брони за счет энергии направленного взрыва. Такие боеприпасы получили название кумулятивных.

Исследования в области направленного взрыва начались еще в середине XIX столетия. На лавры первооткрывателя кумулятивного эффекта претендуют сразу несколько человек в разных странах, которые занимались работами в этом направлении примерно в одно и то же время. Первоначально эффект направленного взрыва достигался за счет использования специальной конусообразной выемки, которую изготавливали в заряде взрывчатого вещества.

Работы проводились во многих странах, однако практического результата первыми добились немцы. Талантливый немецкий конструктор Франц Томанек предложил использовать металлическую облицовку выемки, которая сделала кумулятивный заряд еще более эффективным. В Германии эти работы начались еще в середине 30-х годов, и к началу войны кумулятивный снаряд уже стоял на вооружении германской армии.

В 1940 году по другую сторону Атлантики швейцарский конструктор Генри Мохаупт создал реактивную гранату с кумулятивной боевой частью для армии США.

В начале войны советские танкисты столкнулись с новым видом немецких боеприпасов, которые стали для них весьма неприятным сюрпризом. Немецкие кумулятивные снаряды при попадании прожигали танковую броню и оставляли пробоины с оплавленными краями. Поэтому их и назвали «бронепрожигающими».

Однако уже в 1942 году кумулятивный снаряд БП-350А появился и на вооружении Красной армии. Советские инженеры скопировали немецкие трофейные образцы и создали кумулятивный снаряд для 76-мм пушки и 122-мм гаубицы.

В 1943 году на вооружении Красной армии появились кассетные противотанковые кумулятивные бомбы ПТАБ, которые предназначались для поражения верхней проекции танка, где толщина брони всегда меньше.

Также в 1943 году американцы впервые применили противотанковый гранатомет «Базука». Он был в состоянии пробить 80-мм броню на расстоянии 300 метров. Немцы с большим интересом изучили трофейные образцы «Базук», вскоре на свет появилась целая серия немецких гранатометов, которые у нас традиционно называются «Фаустпатронами». Эффективность их использования против советской бронетехники до сих пор является вопросом весьма дискуссионным: в некоторых источниках «Фаустпатроны» называют чуть ли не настоящим «чудо-оружием», а в других - справедливо указывают на их низкую дальность стрельбы и неудовлетворительную кучность.

Немецкие гранатометы были действительно весьма результативны в условиях городского боя, когда гранатометчик мог вести стрельбу с ближних дистанций. При других обстоятельствах подобраться к танку на расстояние эффективного выстрела у него было не так много шансов.

Также немцами были разработаны специальные противотанковые магнитные кумулятивные мины Hafthohlladung 3. Пользуясь «мертвым пространством» вокруг танка, боец должен был приблизиться к машине и укрепить мину на любую гладкую поверхность. Подобные мины довольно эффективно пробивали танковую броню, но приблизиться к танку вплотную и установить мину было весьма непростым заданием, это требовало от солдата огромной храбрости и выдержки.

В 1943 году в СССР были разработаны несколько ручных кумулятивных гранат, которые предназначались для поражения бронетехники противника на ближних дистанциях боя.

Еще во время войны началась разработка противотанкового гранатомета РПГ-1, который стал родоначальников целого семейства этого оружия. Сегодня гранатометы РПГ – это настоящий мировой бренд, который мало уступает по своей узнаваемости знаменитому АК.

После окончания войны работы по созданию новых кумулятивных боеприпасов были продолжены сразу во многих странах мира, проводились теоретические изыскания в области направленных взрывов. Сегодня кумулятивная боевая часть является традиционной для гранат противотанковых гранатометов, ПТРК, авиационных противотанковых боеприпасов, танковых снарядов, противотанковых мин. Защита бронетехники постоянно улучшается, не отстают и средства поражения. Однако устройство и принцип действия подобных боеприпасов не изменился.

Кумулятивный снаряд: принцип действия

Кумулятивный эффект означает усиление действия какого-либо процесса за счет сложения усилий. Это определение очень точно отображает принцип работы кумулятивного эффекта.

В боевой части заряда делается воронкообразное углубление, которое облицовывается слоем металла толщиной в один или несколько миллиметров. Данная воронка повернута широким краем к мишени.

После детонации, которая происходит у острого края воронки, взрывная волна распространяется к боковым стенкам конуса и схлопывает их к оси боеприпаса. При взрыве создается огромное давление, которое превращает металл облицовки в квазижидость и под огромным давлением перемещает ее вперед вдоль оси снаряда. Таким образом образуется струя металла, которая движется вперед с гиперзвуковой скоростью (10 км/с).

Следует отметить, что при этом металл облицовки не плавится в традиционном понимании этого слова, а деформируется (превращается в жидкость) под огромным давлением.

Когда струя металла входит в броню, прочность последней не имеет никакого значения. Важна ее плотность и толщина. Пробивная способность кумулятивной струи зависит от ее длины, плотности материала облицовки и материала брони. Максимальное проникающее действие возникает при взрыве боеприпаса на определенном расстоянии от брони (оно называется фокусным).

Взаимодействие брони и кумулятивной струи происходит по законам гидродинамики, то есть давление столь велико, что самая крепкая танковая броня при попадании на нее струи ведет себя как жидкость. Обычно кумулятивный боеприпас может пробить броню, толщина которой составляет от пяти до восьми его калибров. При облицовке из обедненного урана бронебойное действие увеличивается до десяти калибров.

Преимущества и недостатки кумулятивных боеприпасов

Подобные боеприпасы имеют как сильные стороны, так и недостатки. К их несомненным достоинствам можно отнести следующее:

• высокая бронебойность;
• бронепробиваемость не зависит от скорости боеприпаса;
• мощное заброневое действие.

У калиберных и подкалиберных снарядов бронепробиваемость напрямую связана с их скоростью, чем она выше, тем лучше. Именно поэтому для их применения используются артиллерийские системы. Для кумулятивных боеприпасов скорость не играет роли: кумулятивная струя образуется при любой скорости столкновения с мишенью. Поэтому кумулятивная боевая часть – идеальное средство для гранатометов, безоткатных орудий и противотанковых ракет, бомб и мин. Более того, слишком высокая скорость снаряда не дает образоваться кумулятивной струе.

Попадание кумулятивного снаряда или гранаты в танк часто приводит к взрыву боекомплекта машины и полностью выводит ее из строя. Экипаж при этом практически не имеет шансов на спасение.

Кумулятивные боеприпасы имеют весьма высокую бронебойность. Некоторые современные ПТРК пробивают гомогенную броню с толщиной более 1000 мм.

Недостатки кумулятивных боеприпасов:

• довольно высокая сложность изготовления;
• сложность применения для артиллерийских систем;
• уязвимость перед динамической защитой.

Снаряды нарезных орудий стабилизируются в полёте за счет вращения. Однако центробежная сила, которая возникает при этом, разрушает кумулятивную струю. Придуманы разные «хитрости», для того чтобы обойти эту проблему. Например, в некоторых французских боеприпасах вращается только корпус снаряда, а его кумулятивная часть устанавливается на подшипниках и остается неподвижной. Но практически все решения этой проблемы значительно усложняют боеприпас.

Боеприпасы для гладкоствольных орудий, наоборот, имеют слишком высокую скорость, которая недостаточна для фокусирования кумулятивной струи.

Именно поэтому боеприпасы с кумулятивные боевые части более характерны для низкоскоростных или неподвижных боеприпасов (противотанковые мины).

Против подобных боеприпасов существует довольно простая защита – кумулятивная струя рассеивается с помощью небольшого контрвзрыва, который происходит на поверхности машины. Это так называемая динамическая защита, сегодня этот способ применяется очень широко.

Чтобы пробить динамическую защиту используется тандемная кумулятивная боевая часть, которая состоит из двух зарядов: первый устраняет динамическую защиту, а второй – пробивает основную броню.

Сегодня существуют кумулятивные боеприпасы с двумя и тремя зарядами.

В 1941 году советские танкисты столкнулись с неприятным сюрпризом — немецкими кумулятивными снарядами, оставлявшими в броне пробоины с оплавленными краями. Их назвали бронепрожигающими (у немцев в ходу был термин Hohlladungsgeschoss, «снаряд с выемкой в заряде»). Впрочем, немецкая монополия длилась недолго, уже в 1942-м на вооружение был принят советский аналог БП-350А, построенный методом «обратного инжиниринга» (разборкой и изучением трофейных немецких снарядов), — «бронепрожигающий» снаряд для 76-мм пушек. Однако на самом деле действие снарядов было связано не с прожиганием брони, а с совершенно иным эффектом.

Споры о приоритетах

Термин «кумуляция» (лат. cumulatio — накопление, суммирование) означает усиление какого-либо действия за счет сложения (накопления). При кумуляции за счет особой конфигурации заряда часть энергии продуктов взрыва сосредоточивается в одном направлении. На приоритет в открытии кумулятивного эффекта претендуют несколько человек, которые обнаружили его независимо друг от друга. В России — военный инженер, генерал-лейтенант Михаил Боресков, применивший в 1864 году заряд с выемкой для саперных работ, и капитан Дмитрий Андриевский, который в 1865 году разработал для детонации динамита заряд-детонатор из наполненной порохом картонной гильзы с углублением, заполненным опилками. В США — химик Чарльз Мунро, который в 1888 году, как гласит легенда, взорвал заряд пироксилина с выдавленными на нем буквами рядом со стальной пластиной, а затем обратил внимание на те же буквы, зеркально «отраженные» на пластине; в Европе — Макс фон Форстер (1883).

В начале XX века кумуляцию исследовали по обе стороны океана — в Великобритании этим занимался Артур Маршалл, автор вышедшей в 1915 году книги, посвященной этому эффекту. В 1920-х изучением зарядов взрывчатых веществ с выемкой (хотя и без металлической облицовки) занимался в СССР известный исследователь взрывчатых веществ профессор М.Я. Сухаревский. Однако поставить кумулятивный эффект на службу военной машине первым удалось немцам, которые начали целенаправленную разработку кумулятивных бронебойных снарядов в середине 1930-х годов под руководством Франца Томанека.

Примерно в то же время тем же занимался в США Генри Мохаупт. Именно он считается на Западе автором идеи металлической облицовки выемки в заряде ВВ. В результате к 1940-м годам у немцев такие снаряды уже стояли на вооружении.

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.

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.

Жидкий снаряд, жидкая броня

Скорость кумулятивной струи существенно превышает скорость распространения звука в материале брони (порядка 4 км/с). Поэтому взаимодействие струи и брони происходит по законам гидродинамики, то есть они ведут себя как жидкости. Теоретически глубина проникновения струи в броню пропорциональна длине струи и квадратному корню из соотношения плотностей материала облицовки и брони. Практически бронепробитие обычно даже выше теоретически рассчитанных значений, так как струя становится длиннее за счет разницы скоростей головной и задней ее частей. Обычно толщина брони, которую способен пробить кумулятивный заряд, составляет 6−8 его калибров, а для зарядов с обкладками из таких материалов, как обедненный уран, это значение может достигать 10. Можно ли увеличить бронепробитие, увеличив длину струи? Да, но зачастую это не имеет особого смысла: струя становится чрезмерно тонкой и снижается ее заброневое действие.

За и против

У кумулятивных боеприпасов есть свои достоинства и недостатки. К достоинствам относится то, что, в отличие от подкалиберных снарядов, их бронепробитие не зависит от скорости самого снаряда: кумулятивными можно стрелять даже из легких орудий, не способных разогнать снаряд до высокой скорости, а также использовать такие заряды в реактивных гранатах.

Кстати, именно «артиллерийское» применение кумуляции сопряжено с трудностями. Дело в том, что большинство снарядов стабилизируется в полете вращением, а оно крайне отрицательно влияет на формирование кумулятивной струи — изгибает и разрушает ее. Конструкторы добиваются снижения эффекта вращения различными способами — например, применяя специальную текстуру облицовки (но при этом и бронепробитие понижено до 2−3 калибров).

Другое решение используется во французских снарядах — вращается только корпус, а кумулятивный заряд, установленный на подшипниках, практически не вращается. Однако такие снаряды сложны в производстве, а к тому же в них не полностью используются возможности калибра (а бронепробитие связано с калибром напрямую).

Собранная нами установка вовсе не выглядит аналогом грозного оружия и смертельного врага танков — кумулятивных бронебойных снарядов. Тем не менее она представляет собой достаточно точную модель кумулятивной струи. Разумеется, в масштабе — и скорость звука в воде меньше скорости детонации, и плотность воды меньше плотности обкладки, да и калибр у настоящих снарядов побольше. Наша установка отлично подходит для демонстрации таких явлений, как фокусировка струи.

Казалось бы, выстреливаемые с высокой скоростью из гладкоствольных пушек снаряды не вращаются — их полет стабилизирует оперение, но и в этом случае есть проблемы: при высоких скоростях встречи снаряда с броней струя не успевает сфокусироваться. Поэтому наиболее эффективны кумулятивные заряды в низкоскоростных или вообще неподвижных боеприпасах: снарядах для легких пушек, реактивных гранатах, ПТУРах, минах.

Еще один недостаток связан с тем, что кумулятивная струя разрушается взрывной динамической защитой, а также при прохождении нескольких сравнительно тонких слоев брони. Для преодоления динамической защиты разработан тандемный боеприпас: первый заряд подрывает ее ВВ, а второй пробивает основную броню.

Вода вместо взрывчатки

Для того чтобы смоделировать кумулятивный эффект, совсем не обязательно применять взрывчатые вещества. Мы использовали для этой цели обычную дистиллированную воду. Вместо взрыва ударную волну будем создавать с помощью высоковольтного разряда в воде. Разрядник мы изготовили из обрезка телевизионного кабеля РК-50 или РК-75 внешним диаметром 10 мм. К оплетке припаяли медную шайбу с отверстием 3 мм (соосно с центральной жилой). Другой конец кабеля зачистили на длину 6−7 см и соединили центральную (высоковольтную) жилу с конденсатором.

В случае хорошей фокусировки струи канал, пробитый в желатине, практически незаметен, а при расфокусированной струе выглядит так, как на фотографии справа. Тем не менее «бронепробитие» и в этом случае составляет около 3−4 калибров. На фотографии — желатиновый брусок толщиной 1 см пробивается кумулятивной струей «навылет».

Роль воронки в нашем эксперименте выполняет мениск — именно такую вогнутую форму поверхность воды принимает в капилляре (тонкой трубке). Желательна большая глубина «воронки», а это значит, что стенки трубки должны хорошо смачиваться. Стеклянная не подойдет — гидравлический удар при разряде разрушает ее. Полимерные трубки плохо смачиваются, но мы решили эту проблему, использовав вкладыш из бумаги.

Вода из-под крана не годится — она хорошо проводит ток, который пройдет по всему объему. Воспользуемся дистиллированной водой (например, из ампул для инъекций), в которой нет растворенных солей. При этом вся энергия разряда выделится в области пробоя. Напряжение — около 7 кВ, энергия разряда — порядка 10 Дж.

Желатиновая броня

Соединим разрядник и капилляр отрезком эластичной трубки. Наливать внутрь воду следует с помощью шприца: в капилляре не должно быть пузырьков — они исказят картину «схлопывания». Убедившись, что мениск образовался на расстоянии около 1 см от разрядника, зарядим конденсатор и замкнем контур привязанным к изолирующей штанге проводником. В области пробоя разовьется большое давление, образуется ударная волна (УВ), которая «побежит» к мениску и «схлопнет» его.

Обнаружить кумулятивную струю можно по ее тычку в ладонь, протянутую на высоте в полметра-метр над установкой, или по расплывающимся каплям воды на потолке. Увидеть же тонкую и быструю кумулятивную струю невооруженным глазом очень сложно, поэтому мы вооружились специальной техникой, а именно камерой CASIO Exilim Pro EX-F1. Эта камера очень удобна для съемки быстропротекающих процессов — она позволяет снимать видео со скоростью до 1200 кадров в секунду. Первые пробные съемки показали, что заснять формирование самой струи почти невозможно — искра разряда «слепит» камеру.

Зато можно заснять «бронепробитие». Пробить фольгу не получится — скорость водяной струи маловата для ожижения алюминия. Поэтому в качестве брони мы решили использовать желатин. При диаметре капилляра в 8 мм нам удалось добиться «бронепробития» более 30 мм, то есть 4 калибра. Скорее всего, немного поэкспериментировав с фокусировкой струи, мы смогли бы добиться большего и даже, возможно, пробить двухслойную желатиновую броню. Так что в следующий раз, когда на редакцию нападет армия желатиновых танков, мы будем готовы дать достойный отпор.

Благодарим представительство компании CASIO за предоставленную для съемки эксперимента камеру CASIO Exilim Pro EX-F1

Представляем вашему вниманию очередной материал любителя-эксперта аналитической группы «Истиглал» по бронетехнике Эльдара Ахундова на тему кумулятивных боеприпасов. Уверены, что читатели узнают для себе много интересного и полезного, как это часто бывает в нашем разделе появященном вооружениям.

В настоящее время почти все кто интересуется военной техникой знают о существовании так называемых кумулятивных снарядов, ракет, мин и т.д. Но мало кто вникает в принцип действия и другие подобные детали. В этой статье мы попытаемся изложить в более — менее простой и понятной форме принципы действия и факторы, которые определяют эффективность кумулятивных боеприпасов. Вся имеющаяся информация по кумулятивным снарядам заняла бы размер нескольких книг, поэтому эта статья является упрощенной.

Впервые возможность создания кумулятивного заряда предположил в 1792 году немецкий горный инженер Франц фон Баадер. Предположение было в том, что энергию взрыва можно сконцентрировать преимущественно в одном направлении и на небольшой площади при особой форме заряда с выемкой внутри. Этот потенциальный эффект планировалось использовать для пробития глубоких дыр в твердых скальных породах. Однако в своих экспериментах Баадер использовал чёрный порох, который просто не обладал необходимыми свойствами (мощность, скорость детонационной волны и т.д.). Как результат, эти эксперименты не увенчались успехом.

Продемонстрировать эффект применения кумулятивного заряда удалось только после изобретения т.н. высокобризантных взрывчатых веществ, таких как тротил или гексоген, у которых высокая скорость детонационной волны. На Западе это впервые сделал в 1883 году немецкий военный инженер, изобретатель и предприниматель Макс фон Фёрстер. По некоторым данным русский военный инженер генерал Михаил Матвеевич Боресков открыл кумулятивный эффект раньше, и еще в 1864 году впервые применил заряд с выемкой для проведения саперных работ.

Повторно кумулятивный эффект был открыт, исследован и достаточно подробно описан в 1888 году американцем Чарльзом Монро, и с тех пор кумулятивный эффект так и прозвали в научных кругах — эффектом Монро.

Первые патенты на бронебойные кумулятивные боеприпасы были выданы в 1910 году в Германии и в 1911 году в Англии.

Вторая Мировая Война положила начало широкому применению различных видов нового и до тех пор неизвестного смертоносного вооружения. Кумулятивные боеприпасы не стали исключением. И хотя, как мы уже знаем, они и были созданы задолго до Второй Мировой, именно в ней они начали широко применяться на полях сражений — вполне логиччно ввиду роли и места бронетехники на полях сражений от Сталинграда до Арденн.

Первое и весьма успешное применение кумулятивного заряда состоялось в мае 1940 года при штурме немецкими десантниками бельгийского укрепленного форта Эбен-Эмаэль. Мощные бетонные огневые точки форта уничтожались специальными саперными кумулятивными зарядами. Фактор внезапности, отлично проведенная разведка, превосходная подготовка немецких парашютистов, и конечно же новые кумулятивные заряды (как и применение воздушных планеров для высадки десанта) привели к тому что, гарнизон крепости капитулировал через сутки после начала штурма. Кстати несмотря на численное превосходство в несколько раз.

Слева: Бетонный купол разрушенный взрывом кумулятивного заряда. Форт Эбен-Эмаэль. В центре взрывной воронки виден пролом, пробитый кумулятивной струей. Точная масса примененного заряда неизвестна. Источник (Википедия). Справа: С аперный кумулятивный заряд весом 13.5 кг. Существовали как легкие, так и более тяжелые версии этого заряда в 50 кг. Видны складывающиеся ножки для установки. Так же ножки нужны для выдерживания расстояния от заряда до пробиваемой преграды (т.н. фокусное расстояние). Подробнее об этом позже. Источники: Википедия, Handbook of German Military Forces.

Наиболее важное значение кумулятивный заряд приобрел с разработкой легкого переносного противотанкового гранатомета. И если раньше кумулятивный заряд применялся лишь в саперных и артиллерийских снарядах, а также в авиабомбах, то его переработка в пехотный вариант открыла новую эру в развитии противотанкового оружия. Это значительно сместило баланс борьбы «броня — снаряд» в сторону снаряда так как практически любой обученный мальчишка, вооруженный простым и неприхотливым гранатометом уже представлял собой серьезную опасность для танка.

Первым таким серийным ручным противотанковым гранатометом был американский многоразовый гранатомет Базука (Bazooka). Базука являлся результатом работ по созданию противотанкового ракетного оружия в США, которые начались еще в 1930-х годах. Он начал применяться армией США против немецких танков с 1942 года в боях в Северной Африке.

М1 Базука (США). Рядом два типа боеприпасов: кумулятивный и осколочно-фугасный. Источник: Википедия.

Германия разработала свой гранатомет под названием Фаустпатрон (Faustpatron) в 1942 году, и впервые применила его в 1943 году на Восточном фронте. По некоторым данным, немцы остались под впечатлением от американских Базук и решили разработать свой гранатомет. По другим данным, что более вероятно, гранатомет был создан независимо от американской разработки так как в Германии уже долгое время шли работы над противотанковым пехотным вооружением, и к началу войны уже были определенные теоретические и практические наработки. В пользу этого говорит еще то что в отличие от Базуки, Фаустпатрон одноразовый и имеет другую и значительно более простую конструкцию. Он был проще в применении, не требовал специально обученного расчета. За время Второй Мировой войны Германия выпустила больше 8 миллионов одноразовых гранатометов всех моделей.

Семейство одноразовых противотанковых гранатометов производства Германии в годы Второй Мировой войны. Panzerfaust Klein изначально и назывался Фаустпатроном. Одним из его недостатков была возможность рикошета от наклонной брони. В следующих моделях этот недостаток был устранен благодаря тупоголовой форме головной части. Цифровой номер показывал прицельную дистанцию. Панцерфауст 150 представлял собой опытную версию гранатомета и не производился серийно. Кстати советские солдаты, не разбираясь в тонкостях моделей, называли все подобные гранатометы просто Фаустпатронами.

Противотанковая авиационная бомба ПТАБ, 1942 год (СССР). 1 – взрывчатое вещество; 2 – кумулятивная облицовка. Истоник: Topwar.ru.

Дальнейшее развитие подобного оружия привело к созданию противотанковых управляемых ракет (ПТУР) выстреливаемых из противотанковых ракетных комплексов (ПТРК). Первые эксперементы в этом направлении были проведены опять же немцами в 1943 — 1944 годах. После Второй Мировой войны подобные ракеты появились практически на всех возможных носителях вооружений, начиная от бронемашин и заканчивая современными легкими ударными беспилотниками и вертолетами. В наше время кумулятивные боеприпасы являются основным средством борьбы с бронетехникой.

Каков принцип действия кумулятивного снаряда? В кумулятивном снаряде взрывчатое вещество размещено вокруг пустого металлического конуса, называемого так же воронкой или облицовкой.

Устройство кумулятивного снаряда: 1 - аэродинамический обтекатель. 2 - воздушная полость. 3 - облицовка. 4 - детонатор. 5 - заряд взрывчатого вещество (залитый расплав или пластичный). 6 - взрыватель. Источник: Википедия.

Детонация начинается от вершины конуса к его основанию. Огромное давление взрыва начинает деформировать (обжимать ) металлическую облицовку с большой скоростью по направлению к центральной оси заряда. Части металлической облицовки конуса сталкиваются в центре конуса. Из-за огромного давления, в разы превышающего все возможные пределы прочности и текучести металла облицовки, он теряет свои прочностные связи в структуре и просто «течет» как жидкость в виде длинной и тонкой струи, которая и называется кумулятивной струей. Т.е., фактически материал облицовки в этот момент ведет себя как жидкость, при этом сам по себе жидкостью не являясь. Называется такое состояние вещества квазижидкостью.

Металл облицовки, кстати, при этом не плавится, ибо в среднем температура кумулятивной металлической струи около 300-500 градусов. Струя растягивается в полете с дальнейшим уменьшением ее диаметра. Происходит это потому что головная часть струи имеет скорость около 8 — 12 км/сек, а хвостовая около 2 км/сек и соответственно отстает при полете. Большая часть масссы облицовки переходит в хвостовую часть (пест).

В пробитии участвует головная часть, а низкоскоростной пест этом случае практически не оказывает влияние. При длине струи больше чем 5 — 8 диаметров воронки (в зависимости от характеристик и конструкции заряда) струя теряет стабильность и начинает распадаться на отдельные фрагменты.

Схематическое изображение процесса образования кумулятивной струи. Подрыв - начало обжатия воронки — образование струи (выдавливание материала воронки наружу) — растягивание струи - головная тонкая высокоскоростная часть отделилась от хвостовой части и ушла вперед (10 — 12 км/сек) - видна хвостовая более толстая часть (пест), но двигается она с низкой скоростью (около 2 км/сек). Источник: P opmech. ru.

Кумулятивная струя обладает огромной кинетической энергией, и большая ее часть расходуется на пробитие брони. Контактное давление в точке ударения струи по броне огромно и создает нагрузки во много раз выше чем все возможные пределы прочности в металле брони. Металл брони в точке попадания ведет себя так же, как и металл облицовки, о чем уже написано выше. Он «течет« . Привычные характеристики металлов известные нам в статическом (спокойном) состоянии, такие как твердость, гибкость или механическая прочность просто перестают иметь значение в подобных условиях. Металл брони не прожигается и не плавится, как ошибочно кажется, а просто «вымывается» («расплескивается») в стороны от точки попадания. По этой причине края отверстия в броне имеют оплавленный внешний вид.

Кстати, по этой же причине одно из старых и ошибочных названий кумулятивного снаряда «бронепрожигающий».

Импульсный рентгеновский снимок момента подрыва кумулятивного заряда.

Слева — до подрыва. Справа — момент подрыва. 1 – броня. 2 – кумулятивный заряд. 3 – кумулятивная выемка (воронка) с металлической облицовкой. 4 – газообразные продукты детонации заряда и ударная волна. 5 – хвостовая низкоскоростная часть- пест. 6 – головная высокоскоростная часть струи, пробившая броню. 7 – вынос материала брони в стороны из точки попадания струи.

Схематичное изображение момента попадания и пробития металлической преграды кумулятивной струей. 1 — Струя в полете и броня до контакта. 2 — попадание струи в броню, видно, как бы «расплескивание» материала струи и брони в стороны и наружу. 3 — процесс продолжается, струя уже короче по длине так как расходуется на преодоление сопротивления преграды, то есть передают часть своей энергии броне. 4 — видно отверстие, пробитое струей. Мощности заряда в этом примере недостаточно для сквозного пробития преграды, поэтому вся струя просто израсходовалась на пробитие углубления. Остатки материала кумулятивной струи «размазаны» на внутренней поверхности пробитого отверстия. Источник: Otvaga2004.ru.

Использование заряда с кумулятивной выемкой, но без металлической облицовки значительно снижает кумулятивный эффект и пробиваемость. Причина этого кроется в том, что вместо металлической струи высокой плотности действует струя газообразных продуктов взрыва (газовая кумулятивная струя), которая быстро рассеивается в окружающем пространстве.

Главными факторами от которых зависит эффективность кумулятивного боеприпаса являются:

Параметры взрывчатого вещества. Вот, например, данные экспериментов с черным порохом и ТНТ, о которых было написано в начале статьи:

Таблица свойств некоторых взрывчатых веществ для кумулятивных зарядов. Верхняя таблица для чистых веществ. Как видно из таблицы CL20 — самое мощное взрывчатое вещество… и самое дорогое. В кумулятивных зарядах, как правило, применяются смеси различных взрывчатых веществ с примесью других ингредиентов в разнообразных порциях.

На заре практического использования кумулятивных боеприпасов, в годы Второй мировой войны, их вполне официально именовали «бронепрожигающими», поскольку в те времена физика кумулятивного эффекта была неясна. И хотя в послевоенный период было точно установлено, что кумулятивный эффект никакого отношения к «прожиганию» не имеет, отголоски этого мифа встречаются до сих пор в обывательской среде. Но в целом можно считать, что «бронепрожигающий миф» благополучно скончался. Однако «свято место пусто не бывает» и на смену одному мифу в отношении кумулятивных боеприпасов немедленно явился другой…

На этот раз «на поток» было поставлено производство фантазий о действии кумулятивных боеприпасов по экипажам бронеобъектов. Основные постулаты фантазёров таковы :
— экипажи танков якобы убивает избыточным давлением, создаваемым внутри бронеобъекта кумулятивным боеприпасом после пробития брони;
— экипажи, которые держат люки открытыми, якобы остаются в живых благодаря «свободному выходу» для избыточного давления.

Вот образчики таких высказываний с разных форумов, сайтов «знатоков» и печатных изданий (орфография оригиналов сохранена, среди цитируемых есть весьма авторитетные печатные издания):

«- Вопрос знатокам. При поражении танка кумулятивным боеприпасом, какие поражающие факторы действуют на экипаж?
— Избыточное давление в первую очередь. Все остальные факторы сопутствующие»;

«Полагая, что сама по себе кумулятивная струя и фрагменты пробитой брони, редко поражают более чем одного члена экипажа, я бы сказал, что основным поражающим фактором было избыточное давление…, вызванное кумулятивной струей…»;

«Так же следует заметить, что высокая поражающая мощь кумулятивных зарядов объясняется тем, что при прожигании струёй корпуса, танка или иной машины, струя устремляется внутрь, где она заполняет всё пространство (на пример в танке) и вызывает сильнейшие поражения людей…»;

«Командир танка сержант В.Руснак вспоминал: «Это очень страшно, когда кумулятивный снаряд попадает в танк. «Прожигает» броню в любом месте. Если люки в башне открыты, то огромная сила давления выбрасывает людей из танка…»

«…меньший объем наших танков не позволяет снизить воздействие ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (фактор ударной волны не рассматривается) на экипаж, и что именно повышение давления его убивает…»

«На что расчет сделан, из-за чего фактическая смерть должна наступить, если каплями не убило допустим, пожар не возник, а давление избыточное или же рвет просто на куски в замкнутом пространстве, или черепушка изнутри лопнет. Там вот что-то хитрое именно с этим избыточным давлением связанно. Из-за чего и люк открытым держали»;

«Люк открытый иногда спасает тем, что через него может выкинуть танкиста взрывная волна. Кумулятивная струя может просто пролететь сквозь тело человека это во-первых, а во вторых когда за очень малое время давление очень сильно возрастает + нагревается все вокруг выжить очень маловероятно. Из рассказов очевидцев у танкистов рвет башню, глаза вылетают из глазниц»;

«При поражении бронеобъекта кумулятивной гранатой поражающими экипаж факторами являются избыточное давление, осколки брони и кумулятивная струя. Но с учётом принятия экипажами мер, исключающих образование избыточного давления внутри машины, таких, как приоткрытие люков и бойниц, поражающими личный состав факторами остаются осколки брони и кумулятивная струя» .

Наверное, достаточно «ужасов войны» в изложении как граждан, интересующихся военным делом, так и самих военнослужащих. Переходим к делу – к опровержению этих заблуждений. Сначала рассмотрим, возможно ли в принципе появление якобы «убойного давления» внутри бронеобъектов от воздействия кумулятивных боеприпасов. Прошу извинения у знающих читателей за теоретическую часть, они могут её пропустить.

ФИЗИКА КУМУЛЯТИВНОГО ЭФФЕКТА

Принцип действия кумулятивных боеприпасов основан на физическом эффекте накопления (кумуляции) энергии в сходящихся детонационных волнах, образующихся при подрыве заряда ВВ, имеющего выемку в форме воронки. В результате в направлении фокуса выемки образуется высокоскоростной поток продуктов взрыва – кумулятивная струя. Увеличение бронебойного действия снаряда при наличии выемки в разрывном заряде было отмечено ещё в XIX веке (эффект Монро, 1888 г.), а в 1914 году получен первый патент на бронебойный кумулятивный снаряд.

Рис. 1. Тандемный кумулятивный боеприпас немецкого РПГ «Panzerfaust» 3-IT600. 1 – наконечник; 2 – предзаряд; 3 – головной взрыватель; 4 – телескопическая штанга; 5 – основной заряд с фокусирующей линзой; 6 – донный взрыватель .

Рис. 2. Импульсный рентгеновский снимок детонации кумулятивного заряда. 1 – броневая преграда; 2 – кумулятивный заряд; 3 – кумулятивная выемка (воронка) с металлической облицовкой; 4 – продукты детонации заряда; 5 – пест; 6 – головная часть струи; 7 – вынос материала преграды .

Металлическая облицовка выемки в заряде ВВ позволяет сформировать из материала облицовки кумулятивную струю высокой плотности. Из наружных слоёв облицовки формируется так называемый пест (хвостовая часть кумулятивной струи). Внутренние слои облицовки образуют головную часть струи. Облицовка из тяжелых пластичных металлов (например, меди), образует сплошную кумулятивную струю с плотностью 85-90% от плотности материала, способную сохранять целостность при большом удлинении (до 10 диаметров воронки).

Скорость металлической кумулятивной струи достигает в её головной части 10-12 км/с. При этом скорость движения частей кумулятивной струи вдоль оси симметрии неодинакова и составляет до 2 км/с в хвостовой части (т.н. градиент скорости). Под действием градиента скорости струя в свободном полете растягивается в осевом направлении с одновременным уменьшением поперечного сечения. На удалении более 10-12 диаметров воронки кумулятивного заряда струя начинает распадаться на фрагменты и её пробивное действие резко снижается.

Опыты по улавливанию кумулятивной струи пористым материалом без её разрушения показали отсутствие эффекта перекристаллизации, т.е. температура металла не достигает точки плавления, она даже ниже точки первой перекристаллизации. Таким образом, кумулятивная струя представляет собой металл в жидком состоянии, нагретый до относительно низких температур. Температура металла в кумулятивной струе не превышает 200-400° градусов (некоторые эксперты верхнюю границу оценивают в 600°).

При встрече с преградой (бронёй) кумулятивная струя тормозится и передает давление преграде. Материал струи растекается в направлении, обратном её вектору скорости. На границе материалов струи и преграды возникает давление, величина которого (до 12-15 т/кв.см) обычно на один-два порядка превосходит предел прочности материала преграды. Поэтому материал преграды выносится («вымывается») из зоны высокого давления в радиальном направлении.

Эти процессы на макроуровне описываются гидродинамической теорией, в частности для них справедливо уравнение Бернулли, а также полученное Лаврентьевым М.А. уравнение гидродинамики для кумулятивных зарядов. Вместе с тем, расчётная глубина пробития преграды не всегда согласуется с экспериментальными данными. Поэтому в последние десятилетия физика взаимодействия кумулятивной струи с преградой изучается на субмикроуровне, на основе сравнения кинетической энергии удара с энергией разрыва межатомных и молекулярных связей вещества. Полученные результаты используются в разработке новых типов как кумулятивных боеприпасов, так и броневых преград.

Заброневое действие кумулятивного боеприпаса обеспечивается высокоскоростной кумулятивной струей, проникшей сквозь преграду, и вторичными осколками брони. Температуры струи достаточно для воспламенения пороховых зарядов, паров ГСМ и гидравлических жидкостей. Поражающее действие кумулятивной струи, количество вторичных осколков уменьшаются с увеличением толщины брони.

ФУГАСНОЕ ДЕЙСТВИЕ КУМУЛЯТИВНОГО БОЕПРИПАСА

Теперь подробнее по избыточному давлению и ударной волне. Сама по себе кумулятивная струя никакой значимой ударной волны не создаёт в силу своей небольшой массы. Ударную волну создаёт подрыв заряда ВВ боеприпаса (фугасное действие). Ударная волна НЕ МОЖЕТ проникнуть за толстобронную преграду через отверстие, пробитое кумулятивной струей, потому что диаметр такого отверстия ничтожен, какого-либо значимого импульса через него передать невозможно. Соответственно, не может создаваться избыточное давление внутри бронеобъекта.

Рис. 3. Входные (А) и выходные (Б) отверстия, пробитые кумулятивной струёй в толстобронной преграде. Источник:

Образующиеся при взрыве кумулятивного заряда газообразные продукты находятся под давлением 200-250 тыс. атмосфер и нагреты до температуры 3500-4000°. Продукты взрыва, расширяясь со скоростью 7-9 км/с, наносят удар по окружающей среде, сжимая и среду, и находящиеся в ней объекты. Прилегающий к заряду слой среды (например, воздух) мгновенно сжимается. Стремясь расшириться, этот сжатый слой интенсивно сжимает следующий слой, и так далее. Процесс этот распространяется по упругой среде в виде так называемой УДАРНОЙ ВОЛНЫ.

Граница, отделяющая последний сжатый слой от обычной среды, называется фронтом ударной волны. На фронте ударной волны происходит резкое повышение давления. В начальный момент формирования ударной волны давление на её фронте достигает 800-900 атмосфер. Когда ударная волна отрывается от теряющих способность к расширению продуктов детонации, она продолжает самостоятельное распространение по среде. Обычно отрыв происходит на удалении 10-12 приведённых радиусов заряда.

Фугасное действие заряда по человеку обеспечивается давлением во фронте ударной волны и удельным импульсом. Удельный импульс равен количеству движения, которое несёт в себе ударная волна, отнесённому к единице площади фронта волны. Человеческое тело за краткое время действия ударной волны поражается давлением в её фронте и получает импульс движения, что приводит к контузиям, повреждениям наружных покровов, внутренних органов и скелета.

Механизм формирования ударной волны при подрыве заряда ВВ на поверхностях отличается тем, что дополнительно к основной ударной волне формируется отражённая от поверхности ударная волна, совмещающаяся с основной. При этом давление в совмещённом фронте ударной волны в некоторых случаях почти удваивается. Например, при подрыве на стальной поверхности давление на фронте ударной волны составит 1,8-1,9 по сравнению с детонацией такого же заряда в воздухе. Именно такой эффект происходит при детонации кумулятивных зарядов противотанковых средств на броне танков и другой техники.

Рис. 4. Пример зоны поражения фугасным действием кумулятивного боеприпаса приведённой массой 2 кг при попадании в центр правой боковой проекции башни. Красным цветом показана зона летального поражения, жёлтым – зона травматического поражения. Расчёт проведён согласно общепринятой методике (без учёта эффектов затекания ударной волны в проёмы люков).

Рис. 5. Показано взаимодействие фронта ударной волны с манекеном в каске при подрыве 1,5 кг заряда С4 на удалении трёх метров. Красным цветом отмечены зоны с избыточным давлением свыше 3,5 атмосфер. Источник: NRL’s Laboratory for Computational Physics and Fluid Dynamics

В силу небольших габаритов танков и других бронеобъектов, а также детонации кумулятивных зарядов на поверхности брони, фугасное действие на экипаж в случае ОТКРЫТЫХ ЛЮКОВ машины обеспечивается сравнительно небольшими зарядами кумулятивных боеприпасов. Например, при попадании в центр бортовой проекции башни танка путь ударной волны от точки детонации до проёма люка составит около метра, при попадании в лобовую часть башни менее 2 м, в кормовую часть – менее метра.

В случае попадания кумулятивной струи в элементы динамической защиты возникают вторичные детонационные и ударные волны, способные нанести дополнительные повреждения экипажу через проёмы открытых люков.

Рис. 6. Поражающее действие кумулятивного боеприпаса РПГ «Panzerfaust» 3-IT600 в многоцелевом варианте при стрельбе по зданиям (сооружениям). Источник: Dynamit Nobel GmbH

Рис. 7. БТР М113, уничтоженный попаданием ПТУР «Хеллфайр».

Давление на фронте ударной волны в локальных точках может как снижаться, так и увеличиваться при взаимодействии с различными объектами. Взаимодействие ударной волны даже с объектами небольших размеров, например с головой человека в каске, приводит к кратным локальным изменениям давления . Обычно такое явление отмечается при наличии преграды на пути ударной волны и проникновении (как говорят – «затекании») ударной волны внутрь объектов через открытые проёмы.

Таким образом, теория не подтверждает гипотезу об уничтожающем действии избыточного давления кумулятивного боеприпаса внутри танка. Ударная волна кумулятивного боеприпаса образуется при взрыве заряда ВВ и может проникнуть внутрь танка только через отверстия люков. Поэтому люки СЛЕДУЕТ ДЕРЖАТЬ ЗАКРЫТЫМИ. Кто этого не делает, рискует получить сильную контузию, а то и погибнуть от фугасного действия при подрыве кумулятивного заряда.

В каких обстоятельствах возможно опасное повышение давления внутри закрытых объектов? Только в тех случаях, когда кумулятивным и фугасным действием заряда ВВ в преграде пробивается отверстие, достаточное для затекания продуктов взрыва и создания внутри ударной волны. Синергетический эффект достигается сочетанием кумулятивной струи и фугасного действия заряда на тонкобронных и непрочных преградах, что приводит к конструкционному разрушению материала, обеспечивая затекание продуктов взрыва за преграду. Например, боеприпас немецкого гранатомёта «Panzerfaust» 3-IT600 в многоцелевом варианте при пробитии железобетонной стены создаёт в помещении избыточное давление 2-3 бар.

Тяжёлые ПТУР (типа 9М120, «Хеллфайр») при попадании в ББМ лёгкого класса с противопульной защитой своим синергетическим действием могут уничтожить не только экипаж, но и частично или полностью разрушить машины. С другой стороны, воздействие большинства носимых ПТС на ББМ не столь печально – здесь наблюдается обычный эффект заброневого действия кумулятивной струи, а поражения экипажа избыточным давлением не происходит.

ПРАКТИКА

Приходилось стрелять из 115-мм и 125-мм танковых пушек кумулятивным снарядом, из кумулятивной гранатой по разным целям, в том числе каменно-бетонному ДОТу, самоходной установке ИСУ-152 и бронетранспортёру БТР-152. Старенький бронетранспортёр, дырявый как решето, был разрушен фугасным действием снаряда, в остальных случаях никакого якобы «сокрушающего действия ударной волны» внутри целей не обнаружено.

Несколько раз осматривал подбитые танки и БМП, в основном поражённые из РПГ и СПГ. Если нет подрыва топлива или боеприпасов, воздействия ударной волны также незаметно. Кроме того, не отмечалось контузии у выживших экипажей, машины которых пострадали от РПГ. Были ранения осколками, глубокие ожоги брызгами металла, но контузий от избыточного давления – не было.

Рис. 8. Три попадания кумулятивных выстрелов РПГ в БМП. Несмотря на плотную группировку пробоин, проломов не наблюдается.

Кумулятивный эффект направленного взрыва стал известен ещё в 19-м веке, вскоре после начала массового производства бризантных взрывчатых веществ. Первая же научная работа, посвященная этому вопросу, была опубликована в 1915 году в Великобритании.

Этот эффект достигается приданием специальной формы зарядам взрывчатых веществ. Обычно для этой цели заряды изготовляют с выемкой в противоположной от его детонатора части. При инициировании взрыва сходящийся поток продуктов детонации формируется в высокоскоростную кумулятивную струю, причём кумулятивный эффект увеличивается при облицовке выемки слоем металла (толщиной 1-2 мм). Скорость струи металла достигает 10 км/с. По сравнению с расширяющимися продуктами детонации обычных зарядов в сходящемся потоке продуктов кумулятивного заряда давление и плотности вещества и энергии значительно выше, что обеспечивает направленное действие взрыва и высокую пробивную силу кумулятивной струи.

При схлопывании конической оболочки скорости отдельных частей струи оказываются несколько различными, в результате струя в полёте растягивается. Поэтому небольшое увеличение промежутка между зарядом и мишенью увеличивает глубину пробивания из-за удлинения струи. Толщина брони, пробиваемой кумулятивными снарядами, не зависит от дальности стрельбы и примерно равна их калибру. При значительных расстояниях между зарядом и мишенью струя разрывается на части, и эффект пробития снижается.

В 30-е годы XX века произошло массовое насыщение войск танками и бронемашинами. Помимо традиционных средств борьбы с ними, в довоенное время в некоторых странах велись разработки кумулятивных снарядов.
Особенно заманчивым было то, что бронепробиваемость таких боеприпасов не зависела от скорости встречи с бронёй. Это позволяло с успехом их применять для поражения танков в артиллерийских системах изначально для этого не предназначенных, а также создать высокоэффективные противотанковые мины и гранаты. Больше всего в создании кумулятивных противотанковых боеприпасов продвинулась Германия, к моменту нападения на СССР там были созданы и приняты на вооружение кумулятивные артиллерийские снаряды калибра 75-105-мм.

К сожалению, в Советском Союзе до войны этому направлению должного внимания не уделялось. В нашей стране совершенствование противотанковых средств шло путём наращивания калибров противотанковых пушек и увеличения начальных скоростей бронебойных снарядов. Справедливости ради стоит сказать, что в СССР в конце 30-х была выпущена и испытана стрельбой опытная партия 76-мм кумулятивных снарядов. Во время испытаний выяснилось, что кумулятивные снаряды, оснащённые штатными взрывателями от осколочных снарядов, как правило, броню не пробивают и дают рикошеты. Очевидно, что дело было во взрывателях, однако военные, и без того не проявлявшие особого интереса к таким снарядам, после неудачных стрельб окончательно от них отказались.

В это же время в СССР было изготовлено значительное количество безоткатных (динамореактивных) пушек Курчевского.

76-мм безоткатное орудие Курчевского на шасси грузовика

Достоинством подобных систем является небольшой вес и меньшая стоимость по сравнению с «классическими» орудиями. Безоткатки в сочетании с кумулятивными снарядами вполне успешно могли бы проявить себя в качестве противотанкового .

С началом боевых действий с фронтов стали поступать сообщения о том, что немецкая артиллерия применяет неизвестные ранее так называемые «бронепрожигающие» снаряды, эффективно поражающие танки. При осмотре подбитых танков обратили внимание, на характерный вид пробоин с оплавленными краями. Поначалу было высказана версия, что в неизвестных снарядах используется «быстрогорящий термит», ускоряемый пороховыми газами. Однако экспериментальным путём это предположение вскоре было опровергнуто. Было установлено, что процессы горения термитных зажигательных составов и взаимодействия струи шлаков с металлом брони танка протекают слишком медленно и не могут быть реализованы за очень короткое время пробития брони снарядом. В это время с фронта были доставлены образцы захваченных у немцев «бронепрожигающих» снарядов. Оказалось, что их конструкция основана на использовании кумулятивного эффекта взрыва.

В начале 1942 года, конструкторы М.Я. Васильев, З.В. Владимирова и Н.С. Житких спроектировали 76-мм кумулятивный снаряд с конусной кумулятивной выемкой, облицованной стальной оболочкой. Был использован корпус артиллерийского снаряда с донным снаряжением, камера которого дополнительно растачивалась на конус в головной ее части. В снаряде применили мощное взрывчатое вещество - сплав тротила с гексогеном. Донное отверстие и пробка служили для установки дополнительного детонатора и лучевого капсюля-детонатора. Большой проблемой стало отсутствие в производстве подходящего взрывателя. После ряда экспериментов был выбран авиационный взрыватель мгновенного действия АМ-6.

Кумулятивные снаряды, имевшие бронепробиваемость порядка 70-75 мм, появились в боекомплекте полковых орудий с 1943 года, и изготовлялись серийно в течение всей войны.

Полковое 76-мм орудие обр. 1927 г.

Промышленность поставила фронту около 1,1 млн. 76-мм кумулятивных противотанковых снарядов. К сожалению, использовать их в танковых и дивизионных 76-мм орудиях из-за ненадёжной работы взрывателя и опасности взрыва в стволе было запрещено. Взрыватели для кумулятивных артиллерийских снарядов, удовлетворяющие требованиям безопасности при стрельбе из длинноствольных орудий, были созданы только в конце 1944 года.

В 1942 году группой конструкторов в составе И.П. Дзюбы, Н.П. Казейкина, И.П. Кучеренко, В.Я. Матюшкина и А.А. Гринберга были разработаны кумулятивные противотанковые снаряды к 122-мм гаубицам.

122-мм кумулятивный снаряд к гаубице образца 1938 г. имел корпус из сталистого чугуна, снаряжался эффективным взрывчатым составом на основе гексогена и мощным тэновым детонатором. 122-мм кумулятивный снаряд комплектовали взрывателем мгновенного действия В-229, который был разработан в очень сжатые сроки в ЦКБ-22, руководимом А.Я. Карповым.

122-мм гаубица М-30 обр. 1938 г.

Снаряд был принят на вооружение, запущен в массовое производство в начале 1943 года, и успел принять участие в Курской битве. До конца войны было произведено более 100 тыс. 122-мм кумулятивных снарядов. Снаряд пробивал броню толщиной до 150 мм по нормали, обеспечивая поражение тяжелых немецких танков «Тигр» и «Пантера». Однако эффективная дальность стрельбы из гаубиц по маневрирующим танкам была самоубийственной - 400 метров.

Создание кумулятивных снарядов открыло большие возможности для использования артиллерийских орудий с относительно небольшими начальными скоростями - 76-мм полковых пушек образцов 1927 и 1943 гг. и 122-мм гаубиц образца 1938 г., которые в больших количествах имелись в армии. Наличие кумулятивных снарядов в боекомплектах этих орудий значительно повысило эффективность их противотанкового огня. Это значительно усилило противотанковую оборону советских стрелковых дивизий.

Одной из основных задач принятого на вооружение в начале 1941 года бронированного штурмовика Ил-2 была борьба с бронетехникой.
Однако имеющееся на вооружении штурмовиков пушечное вооружение позволяло эффективно поражать только легкобронированную технику.
Реактивные 82-132-мм снаряды не обладали требуемой точностью стрельбы. Тем не менее, для вооружения Ил-2 в 1942 году были разработаны кумулятивные РБСК-82.

Головная часть реактивного снаряда РБСК-82 состояла из стального цилиндра с толщиной стенок 8 мм. В переднюю часть цилиндра закатывался конус из листового железа, создающий выемку во взрывчатом веществе, залитого в цилиндр головки снаряда. По центру цилиндра проходила трубка, которая служила «для передачи луча огня от накольного капсюля к капсюлю-детонатору ТАТ-1». Снаряды испытывались в двух вариантах снаряжения ВВ: тротил и сплав 70/30 (тротил с гексогеном). Снаряды с тротилом имели очко под взрыватель АМ-А, а снаряды со сплавом 70/30 - взрыватель М-50. Взрыватели имели капсюль накольного действия типа АПУВ. Ракетная часть РБСК-82 - штатная, от ракетных снарядов М-8, снаряженных пироксилиновым порохом.

В общей сложности в ходе испытаний было израсходовано 40 штук РБСК-82, из них 18 - стрельбой в воздухе, остальные - на земле. Обстреливались трофейные немецкие танки Pz. III, StuG III и чешский танк Pz.38(t) с усиленным бронированием. Стрельба в воздухе велась по танку StuG III с пикирования под углом 30° залпами по 2-4 снаряда в одном заходе. Дистанция стрельбы 200 м. Снаряды показали хорошую устойчивость на траектории полета, но ни одного опадания в танк получить не удалось.

Реактивный бронебойный снаряд кумулятивного действия РБСК-82, снаряженный сплавом 70/30, пробивал броню толщиной 30 мм под любыми углами встречи, а броню толщиной 50 мм пробивал под прямым углом, но не пробивает под углом встречи 30°. Видимо, низкая бронепробиваемость является следствием запаздывания в срабатывании взрывателя «от рикошета и кумулятивная струя формируется при деформированном конусе».

Снаряды РБСК-82 в тротиловом снаряжении пробивали броню толщиной 30 мм лишь под углами встречи не менее 30°, а броню 50 мм - не пробивали ни при каких условиях попадания. Отверстия, получаемые при сквозном пробитии брони, имели диаметр до 35 мм. В большинстве случаев пробитие брони сопровождалось отколом металла вокруг выходного отверстия.

На вооружение кумулятивные РСы не принимались ввиду отсутствия явного преимущества перед штатными реактивными снарядами. На подходе уже было новое, гораздо более сильное оружие - ПТАБы.

Приоритет в разработке мелких авиационных бомб кумулятивного действия принадлежит отечественным ученым и конструкторам. В середине 1942 года известный разработчик взрывателей И.А. Ларионов, предложил конструкцию легкой противотанковой авиабомбы кумулятивного действия. Командование ВВС проявило заинтересованность в реализации предложения. ЦКБ-22 быстро провело проектировочные работы и испытания новой бомбы начались в конце 1942 года. Окончательный вариант представлял собой ПТАБ-2,5-1,5, т.е. противотанковую авиационную бомбу кумулятивного действия массой 1,5 кг в габаритах 2,5-кг авиационной осколочной бомбы. ГКО в срочном порядке решил принять на вооружение ПТАБ-2,5-1,5 и организовать ее массовое производство.

У первых ПТАБ-2,5-1,5 корпуса и клепаные стабилизаторы перисто-цилиндрической формы изготовляли из листовой стали толщиной 0,6 мм. Для увеличения осколочного действия на цилиндрическую часть бомбы дополнительно надевали стальную 1,5-мм рубашку. Боевой заряд ПТАБ состоял из смесевого BB типа ТГА, снаряженного через донное очко. Для предохранения крыльчатки взрывателя АД-А от самопроизвольного свертывания на стабилизатор бомбы надевали специальный предохранитель из жестяной пластины квадратной формы с закрепленной на ней вилкой из двух проволочных усов, проходящих между лопастями. После сбрасывания ПТАБ с самолета его срывало с бомбы встречным потоком воздуха.

При ударе о броню танка срабатывал взрыватель, который через тетриловую детонаторную шашку вызывал детонацию заряда взрывчатого вещества. При детонации заряда, благодаря наличию кумулятивной воронки и металлического конуса в ней, создавалась кумулятивная струя, которая, как показали полигонные испытания, пробивала броню толщиной до 60 мм при угле встречи 30° с последующим разрушающим действием за броней: поражение экипажа танка, инициирование детонации боеприпасов, а также воспламенение горючего или его паров.

В бомбовую зарядку самолета Ил-2 входило до 192 авиабомб ПТАБ-2,5-1,5 в 4-х кассетах мелких бомб (по 48 штук в каждой) или до 220 штук при их рациональном размещении навалом в 4-х бомбоотсеках.

Принятие на вооружение ПТАБ какое-то время держалось в секрете, их применение без разрешения верховного командования было запрещено. Это позволило использовать эффект внезапности и эффективно применить новое оружие в сражении под Курском.

Массовое применение ПТАБ имело ошеломляющий эффект тактической неожиданности и оказало сильное моральное воздействие на противника. Немецкие танкисты, впрочем, как и советские, к третьему году войны уже привыкли к относительно низкой эффективности бомбоштурмовых ударов авиации. На начальном этапе сражения немцы совершенно не применяли рассредоточенные походные и предбоевые порядки, то есть на маршрутах движения в составе колонн, в местах сосредоточения и на исходных позициях, за что и были жестоко наказаны - полоса разлета ПТАБ перекрывала 2-3 танка, удаленных один от другого на 60-75 м, вследствие чего последние несли ощутимые потери, даже в условиях отсутствия массированного применения Ил-2. Один Ил-2 с высоты 75-100 метров мог накрыть площадь 15х75 метров, уничтожив на ней всю вражескую технику.
В среднем во время войны безвозвратные потери танков от действий авиации не превышали 5%, после применения ПТАБ на отдельных участках фронта это показатель превысил 20%.

Оправившись от шока, немецкие танкисты вскоре перешли исключительно к рассредоточенным походным и предбоевым порядкам. Естественно, это сильно затруднило управление танковыми частями и подразделениями, увеличило сроки их развертывания, сосредоточения и передислокации, усложнило взаимодействие между ними. На стоянках немецкие танкисты стали располагать свои машины под деревьями, легкими сеточными навесами и устанавливать над крышей башни и корпуса легкие металлические сетки. Эффективность ударов Ил-2 с применением ПТАБ снизилась примерно в 4-4,5 раза, оставаясь, тем не менее, в среднем в 2-3 раза выше, чем при использовании фугасных и осколочно-фугасных авиабомб.

В 1944 году на вооружение была принята более мощная противотанковая бомба ПТАБ-10-2,5, в габаритах 10-кг авиационной бомбы. Она обеспечивала пробитие брони толщиной до 160 мм. По принципу действия и назначению основных узлов и элементов ПТАБ-10-2,5 была аналогична ПТАБ-2,5-1,5 и отличалась от нее только формой и габаритами.

На вооружении РККА в 1920-1930-е годы состоял дульнозарядный «гранатомет Дьяконова», созданный еще в конце Первой мировой войны и впоследствии модернизированный.

Он представлял собой мортирку калибра 41-мм, которая надевалась на ствол винтовки, фиксируясь на мушке вырезом. Накануне Великой Отечественной войны гранатомет имелся в каждом стрелковом и кавалерийском отделении. Тогда же встал вопрос о придании ружейному гранатомету «противотанковых» свойств.

В ходе Второй мировой войны, в 1944 году на вооружение РККА поступила кумулятивная граната ВКГ-40. Выстреливалась граната специальным холостым патроном с 2,75 г пороха марки ВП или П-45. Уменьшенный заряд холостого патрона позволял стрелять гранатой прямой наводкой с упором приклада в плечо, на дальность до 150 метров.

Винтовочная кумулятивная граната предназначена для борьбы с легкобронированной техникой и с подвижными средствами противника, не защищенными броней, а также с огневыми точками. Использовалась ВКГ-40 весьма ограниченно, что объясняется низкой кучностью стрельбы и слабой бронепробиваемостью.

Во время войны в СССР было выпущено значительное количество ручных противотанковых гранат. Первоначально это были гранаты фугасного действия, по мере увеличения толщины брони увеличивался и вес противотанковых гранат. Однако это всё равно не обеспечивало пробития брони средних танков, так граната РПГ-41 при весе взрывчатого вещества 1400 г могла пробить 25-мм броню.

Излишне говорить, какую опасность представляло это противотанковое средство для того, кто её применял.

В середине 1943 года на вооружение Красной Армии принимается принципиально новая граната кумулятивного действия РПГ-43, разработанная Н.П. Беляковым. Это была первая кумулятивная ручная граната, разработанная в СССР.

Ручная кумулятивная граната РПГ-43 в разрезе

РПГ-43 имела корпус с плоским дном и конической крышкой, деревянную рукоятку с предохранительным механизмом, ленточный стабилизатор и ударно-воспламеняющий механизм с запалом. Внутри корпуса помещается разрывной заряд с кумулятивной выемкой конической формы, облицованной тонким слоем металла, и стаканчик с закрепленными в его дне предохранительной пружиной и жалом.

На ее переднем конце рукоятки закреплена металлическая втулка, внутри которой находятся держатель запала и удерживающая его в крайнем заднем положении шпилька. Снаружи на втулку надета пружина и уложены матерчатые ленты, крепящиеся к колпаку стабилизатора. Предохранительный механизм состоит из откидной планки и чеки. Откидная планка служит для удержания колпака стабилизатора на ручке гранаты до ее броска, не позволяя ему сползать или проворачиваться на месте.

Во время броска гранаты откидная планка отделяется и освобождает колпачок стабилизатора, который под действием пружины сползает с рукоятки и вытягивает за собой ленты. Предохранительная шпилька выпадает под собственным весом, освобождая держатель запала. Благодаря наличию стабилизатора полет гранаты происходил головной частью вперед, что необходимо для оптимального использования энергии кумулятивного заряда гранаты. При ударе гранаты о преграду дном корпуса запал, преодолевая сопротивление предохранительной пружины, накалывается на жало капсюлем-детонатором, что вызывает подрыв разрывного заряда. Кумулятивный заряд РПГ-43 пробивал броню толщиной до 75 мм.

С появлением на поле боя немецких тяжелых танков потребовалась ручная противотанковая граната с большей бронепробиваемостью. Группа конструкторов в составе М.З. Полеванова, Л.Б. Иоффе и Н.С. Житких разработала кумулятивную гранату РПГ-6. В октябре 1943 года гранату приняли на вооружение Красной Армии. Граната РПГ-6 во многом сходна с германской PWM-1.

Немецкая ручная противотанковая граната PWM-1

РПГ-6 имела каплевидный корпус с зарядом и дополнительным детонатором и рукоятку с инерционным взрывателем, капсюлем-детонатором и ленточным стабилизатором.

Ударник взрывателя блокировался чекой. Ленты стабилизатора укладывались в рукоятке и удерживались предохранительной планкой. Предохранительный шплинт вынимался перед броском. После броска отлетала предохранительная планка, вытягивался стабилизатор, выдергивалась чека ударника - запал взводился.

Таким образом, система предохранения РПГ-6 была трехступенчатой (у РПГ-43 - двухступенчатая). В плане технологии существенной особенностью РЛГ- 6 было отсутствие точеных и резьбовых деталей, широкое применение штамповки и накатки. По сравнению с РПГ-43, РПГ-6 была технологичнее в производстве и несколько безопаснее в обращении. Метались РПГ-43 и РПГ-6 на 15-20 м, после броска бойцу следовало укрыться.

За годы войны в СССР так и не были созданы ручные противотанковые гранатометы, хотя работы в этом направлении велись. Основными противотанковыми средствами пехоты по-прежнему оставались ПТР и ручные противотанковые гранаты. Отчасти это компенсировалось значительным увеличением во второй половине войны количества противотанковой артиллерии. Но в наступлении противотанковые орудия не всегда могли сопровождать пехоту, и в случае внезапного появления танков противника это зачастую вело к большим и неоправданным потерям.