Кумулятивная боевая часть

Кумулятивная боевая часть — это тип боевой части (БЧ) взрывного действия, в которой поражающее действие достигается за счёт формирования направленного кумулятивного потока (кумулятивной струи) из облицовки кумулятивной выемки при детонации взрывчатого вещества (ВВ). Основное назначение кумулятивных БЧ — пробивание толстой брони, бетонных и железобетонных преград, а также других прочных материалов. Принцип действия основан на эффекте кумуляции — фокусировке энергии взрыва в узком направлении, что позволяет создавать давление в миллионы атмосфер и температуру в несколько тысяч градусов Цельсия в точке контакта струи с преградой.

История

Открытие эффекта кумуляции

Явление кумуляции было впервые замечено в XIX веке при проведении взрывных работ. В 1792 году немецкий горный инженер Франц фон Баадер наблюдал, что при взрыве заряда с конической выемкой, направленной в сторону преграды, образуется углубление большего размера, чем при взрыве заряда без выемки. Систематические исследования эффекта начались в конце XIX — начале XX века. В 1888 году американский изобретатель Чарльз Манро запатентовал «кумулятивный заряд» для использования в горном деле. В 1910 году немецкий инженер Эрнст Нойманн независимо описал аналогичный эффект, который впоследствии стал известен как «эффект Манро — Нойманна».

Развитие в военной технике

Первое практическое применение кумулятивных боевых частей в военных целях относится к Второй мировой войне. В 1930-х годах в СССР под руководством инженера М. Я. Сухаревского были разработаны первые кумулятивные гранаты для противотанковых ружей. В 1941 году в Германии был создан реактивный противотанковый гранатомёт «Панцерфауст» (Panzerfaust), оснащённый кумулятивной боевой частью, который стал массово применяться с 1943 года. В СССР в 1942 году поступил на вооружение ручной противотанковый гранатомёт РПГ-1, использовавший кумулятивные гранаты. К концу войны кумулятивные БЧ стали стандартным оснащением противотанковых гранатомётов, авиационных бомб и артиллерийских снарядов.

Послевоенный период

В послевоенные годы кумулятивные боевые части получили широкое распространение в различных видах вооружений: от ручных гранат до управляемых ракет. В 1950–1960-х годах были разработаны тандемные кумулятивные БЧ, способные преодолевать динамическую защиту танков. В 1970-х годах появились кумулятивные БЧ с ядерным взрывчатым веществом (так называемые «ядерные кумулятивные заряды»), однако их применение было ограничено из-за международных договоров. В 1990-х годах началось внедрение кумулятивных БЧ в высокоточные боеприпасы, такие как противотанковые ракетные комплексы (ПТРК) «Корнет», «Джавелин» (FGM-148 Javelin) и другие.

Устройство и принцип действия

Основные элементы

Кумулятивная боевая часть состоит из следующих компонентов:

• Корпус — обычно металлический (сталь, алюминий), обеспечивающий прочность и направление взрыва.
• Заряд взрывчатого вещества — высокобризантное ВВ (например, гексоген, октоген, тротил или их смеси), которое при детонации создаёт ударную волну.
• Кумулятивная выемка — углубление в заряде ВВ, чаще всего конической, параболической или полусферической формы. Внутренняя поверхность выемки покрыта металлической облицовкой (обычно медью, алюминием или сталью).
• Детонатор — устройство, инициирующее взрыв заряда ВВ.

Механизм формирования кумулятивной струи

При подрыве детонатора ударная волна распространяется по заряду ВВ и достигает кумулятивной выемки. Под действием высокого давления (до 10–30 ГПа) металлическая облицовка выемки деформируется и сжимается, образуя две основные части:

• Кумулятивная струя — узкий, высокоскоростной поток металла (скорость до 8–10 км/с), который движется вдоль оси заряда. Струя обладает высокой плотностью и кинетической энергией.
• Пест (или «хвостовая часть») — более массивная, но медленная часть облицовки (скорость до 1–2 км/с), которая следует за струёй и может дополнительно воздействовать на преграду.

Взаимодействие с преградой

При столкновении кумулятивной струи с броней возникает давление порядка 100–200 ГПа, что приводит к пластическому течению материала преграды. Струя «пробивает» отверстие, вытесняя металл в стороны и назад. Глубина проникновения зависит от плотности струи, её скорости, материала преграды и угла встречи. Для типичных кумулятивных БЧ глубина пробития может составлять от 100 до 1000 мм гомогенной брони (в зависимости от калибра и конструкции).

Классификация

По типу заряда

• Кумулятивные БЧ с монолитным зарядом — классическая конструкция, где заряд ВВ имеет одну кумулятивную выемку.
• Тандемные кумулятивные БЧ — состоят из двух последовательно расположенных зарядов: первый (предварительный) пробивает динамическую защиту или экранирующий слой, второй (основной) — основную броню. Применяются в современных ПТРК (например, «Корнет-ЭМ», «Тоу-2» (BGM-71 TOW-2)).
• Кумулятивные БЧ с ядерным взрывчатым веществом — используются в тактическом ядерном оружии (например, в артиллерийских снарядах калибра 155 мм). В РФ такие боеприпасы находятся на вооружении, но их применение ограничено Договором о нераспространении ядерного оружия.

По назначению

• Противотанковые — для поражения бронированной техники (танков, БМП, БТР). Примеры: гранаты к РПГ-7, ракеты ПТРК «Метис», «Фагот».
• Противобункерные — для разрушения бетонных и железобетонных укреплений (бункеров, дотов). Оснащаются кумулятивными БЧ с увеличенной глубиной пробития (до 2–3 м бетона). Пример: авиационная бомба BLU-109 (США) с кумулятивной БЧ.
• Инженерные — для пробития преград в строительстве и горном деле (например, кумулятивные заряды для сноса зданий или вскрытия скальных пород).
• Морские — для пробития корпусов кораблей и подводных лодок (например, в торпедах и противокорабельных ракетах).

По способу доставки

• Ручные гранаты — кумулятивные гранаты (например, РКГ-3, РКГ-3ЕМ).
• Реактивные гранаты — выстрелы к гранатомётам (РПГ-7, РПГ-29).
• Артиллерийские снаряды — кумулятивные снаряды для пушек калибра 100–152 мм (например, снаряд 3БК18 к пушке Д-10).
• Авиационные бомбы — кумулятивные бомбы (например, ОФАБ-500-Ш с кумулятивной БЧ).
• Ракеты — кумулятивные БЧ в зенитных и противотанковых ракетах (например, ракета 9М133 комплекса «Корнет»).

Применение

В военной технике

Кумулятивные боевые части являются основным типом БЧ для противотанкового оружия. В России и других странах они используются в:

• Ручных противотанковых гранатомётах (РПГ) — РПГ-7, РПГ-29, РПГ-32.
• Противотанковых ракетных комплексах (ПТРК) — «Корнет», «Метис», «Хризантема-С».
• Противотанковых управляемых ракетах (ПТУР) — 9М113 «Конкурс», 9М133 «Корнет».
• Авиационных бомбах — КАБ-500Кр (корректируемая авиационная бомба с кумулятивной БЧ).
• Артиллерийских снарядах — 3БК18, 3БК21.

В гражданской сфере

Кумулятивные заряды применяются в промышленности для:

• Разрушения бетонных и железобетонных конструкций при сносе зданий.
• Вскрытия скальных пород в горном деле (кумулятивные перфораторы).
• Резки металлических конструкций (например, подводная резка труб).
• В нефтегазовой отрасли — для перфорации обсадных колонн скважин (кумулятивные перфораторы).

Сравнение с другими типами боевых частей

Кумулятивные БЧ отличаются от бронебойных (кинетических) и фугасных БЧ:

• Бронебойные БЧ (подкалиберные, калиберные) пробивают броню за счёт высокой кинетической энергии снаряда. Они эффективны на больших дистанциях, но требуют высокой начальной скорости и массы.
• Фугасные БЧ действуют за счёт взрывной волны и осколков, не предназначены для пробития толстой брони.
• Кумулятивные БЧ сочетают высокую бронепробиваемость (до 1000 мм) с относительно небольшими габаритами и массой, что делает их удобными для переносного оружия.

Ограничения и недостатки

• Зависимость от расстояния до цели — кумулятивная струя эффективна только на определённом расстоянии (фокусном расстоянии), которое зависит от формы выемки. При слишком близком или далёком расстоянии пробивная способность снижается.
• Уязвимость к динамической защите — современные танки оснащаются динамической защитой (например, «Контакт-5», «Реликт»), которая разрушает кумулятивную струю до контакта с основной бронёй. Для преодоления этого применяются тандемные БЧ.
• Влияние вращения — при вращении снаряда (например, в артиллерийских системах) кумулятивная струя может деформироваться, что снижает эффективность. Для компенсации используются специальные конструкции (например, с деформируемой облицовкой).
• Ограниченная эффективность против многослойной брони — современные композитные брони (например, с керамическими вставками) могут частично рассеивать энергию струи.

Интересные факты

• Первый в мире серийный противотанковый гранатомёт с кумулятивной БЧ — немецкий «Панцерфауст» (Panzerfaust), выпускавшийся с 1943 года.
• В СССР в 1940-х годах была разработана кумулятивная граната РПГ-43, которая могла пробивать броню толщиной до 75 мм.
• Современные кумулятивные БЧ для ПТРК «Корнет» (Россия) способны пробивать до 1000 мм гомогенной брони за динамической защитой.
• В 1991 году во время операции «Буря в пустыне» кумулятивные БЧ американских ПТРК «Тоу-2» (BGM-71 TOW-2) успешно поражали иракские танки Т-72.

Источники

• Бабкин А. В. «Кумулятивные боеприпасы: теория и практика». — М.: Воениздат, 2005.
• Смирнов В. И. «Основы проектирования кумулятивных боевых частей». — СПб.: БГТУ «Военмех», 2010.
• Фёдоров И. Н. «Боеприпасы взрывного действия». — М.: Машиностроение, 2008.
• Руководство по эксплуатации ПТРК «Корнет-ЭМ» (9П163-2М). — Тула: КБП, 2012.
• Официальные данные Министерства обороны РФ о боеприпасах (раздел «Кумулятивные боевые части»).