W kontekście zakupów nowego sprzętu wojskowego dla Sił Zbrojnych Rzeczpospolitej Polskiej mówi się i pisze o tym, aby zamówione i dostarczone uzbrojenie powinno być adekwatne do zagrożenia ze strony rosyjskiego sprzętu wojskowego po obecnej wojnie rosyjsko-ukraińskiej. Jednym z tematów z tym związanych jest zakup bojowych wozów piechoty, które w naszych jednostkach zmechanizowanych zastąpią przestarzałe już BWP-1. Rok temu przedstawiłem Wam na łamach blogu, jakie możliwości kryje w sobie opracowany przez Hutę Stalowa Wola pływający bojowy wóz piechoty Borsuk, co miało na celu weryfikację wszystkich informacji, które wcześniej trafiały do opinii publicznej.
Niestety w związku z rozpoczęciem pełnoskalowej inwazji rosyjskiej na Ukrainę oraz związanych z nią dostaw polskiego sprzętu wojskowego stronie ukraińskiej pojawiła się w naszym MON-ie gorączka zakupowa, która często była niestety pozbawiona logiki i większego sensu. O ile temat zakupu armatohaubic samobieżnych K9A1 czy domówienia dodatkowych czołgów M1 Abrams może mieć sens, o tyle najbardziej kontrowersyjnym tematem była propozycja zakupu koreańskich bojowych wozów piechoty AS-21 / PL-21, które oficjalnie miałyby współdziałać z Borsukami. Ten temat na szczęście jest już nieaktualny, a w zamian polski przemysł zbrojeniowy otrzymał jeszcze jedną szansę wykazania swoich możliwości.
Do tego jeszcze dochodzi akademicka dyskusja odnośnie tego, jak powinien być opancerzony bojowy wóz piechoty i jak w związku z tym powinien być ukształtowany kadłub takiego bewupa. Pomimo tego iż w materiale o Borsuku przedstawiłem zalety pancerza przedniego składającego się z jednej ściany o ograniczonym pochyleniu, to jednak widać w dyskusji, iż mamy niestety do czynienia z osobami, które tak naprawdę nie interesują się tematem zbrojeniem. prawdopodobnie te osoby nie przeczytały mojego wcześniejszego opracowania odnośnie Borsuka, jak i nie przeczytają tego, co tutaj napisałem.
A poniższy materiał, w którym przedstawię pierwsze bardziej szczegółowe informacje na temat rosyjskiego podkalibrowego pocisku przeciwpancernego 3UBR11, pokaże Wam, dlaczego próba wdrażania lub kopiowania zachodnich rozwiązań bez jakiejkolwiek analizy nie zawsze może być opłacalna.
Zaznaczę przy tym z góry, iż pomimo badań amunicja typu 3UBR11 nie weszła na wyposażenie rosyjskich sił zbrojnych. Według nieoficjalnych informacji problem był identyczny jak w przypadku amunicji 3UBR8, czyli hamulce wylotowe w armatach szybkostrzelnych nie współpracowały z odrzucanymi sabotami amunicji podkalibrowej. Dodatkowo armaty 2A72, które działają na zasadzie długiego odrzutu lufy, mogły mieć problem z automatycznym przeładowaniem tego rodzaju amunicji, co wynikało z niskiej masy pocisku typu APFSDS. Z takimi problemami spotkało się bowiem norweskie NAMMO podczas prac nad amunicją podkalibrową 30 mm x 165 na potrzeby fińskich sił zbrojnych.
Rosyjski podkalibrowy pocisk przeciwpancerny typu 3UBR11
Dlaczego Rosjanom był potrzebny 3UBR11?
W momencie wdrożenia armaty szybkostrzelnej 2A42, która używała amunicji 30 x 165 mm, podstawowym nabojem przeciwpancernej do niej stał się 3UBR6. 3UBR6 wykorzystuje pełnokalibrowy penetrator stalowy, który jest zdolny do przebijania z odległości 700 metrów pochylonych pod kątem 60° 20-milimetrowych płyt pancernych, bądź pionowego pancerza stalowego o grubości 35 milimetrów. Taka przebijalność była wystarczająca do pokonywania pancerzy większości opancerzonych wozów piechoty NATO (szczególnie transporterów opancerzonych M113), których korpusy były w tym czasie z reguły wytwarzane ze stopów aluminium.
Jednak już na starcie 3BR6 mógł się okazać nieskuteczny przeciwko lepiej opancerzonym bojowym wozom piechoty, które zostały opracowane w krajach niemieckojęzycznych. Zarówno Marder jak i szwajcarski Tornado były jedynymi NATO-wskim bwp-ami, które przez cały czas używały jednolitych osłon stalowych, dzięki czemu były one dobrze chronione przed amunicją przeciwpancerną kal. 14,5 mm. Główną zaletą było jednak zastosowanie płyty stalowej o grubości aż 32 mm jako pancerza przedniego dolnego. Jej dodatkowe pochylenie pod kątem 23° (w Marderze) lub 30° (w Tornado) zapewniało pełną ochronę przed trafieniami pociskami BS-41 (57-BZ-562), zawierającymi rdzeń węglikowy. Dodatkowo tak gruby pancerz zapewniał 50-procentową ochronę przed trafieniami pociskami APCR (typu DM43) kal. 20 mm z odległości 800 metrów.
Przekrój pancerza przedniego bojowego wozu piechoty Marder 1A3
Wzmianka o DM43 jest tutaj szczególnie ważna, ponieważ ten pocisk odznacza się większą przebijalnością pionowego pancerza stalowego od rosyjskiego 3BR6. To natomiast
oznacza, iż już na starcie ten pocisk był nieskuteczny przeciwko części europejskich pancernych wozów piechoty. Problem ten natomiast nie występował w przypadku amerykańskich M2 / M2A1 Bradley oraz YPR-765, gdzie podstawowym kryterium ochrony (i to niecałkowicie spełnionym) była ochrona przed trafieniami stalowymi pociskami B-32 kal. 14,5 mm z odległości 300 metrów.
Takowe obawy (bądź przezorność) sprawiły, iż na przełomie lat 80. i 90. opracowano nabój 3UBR8, zawierający podkalibrowy pocisk przeciwpancerny typu APDS z rdzeniem
wolframowym, który był już potencjalnie skuteczny przeciwko pancerzowi SPz Marder 1A1 i 1A2. NATO wiedziało o pracach nad tym pociskiem, przez co pojawiły się pakiety modernizacyjne dla Bradleyów, Warriorów i Marderów, które zawierały w sobie elementy dodatkowego pancerza stalowego, zaprojektowanego z myślą o ochronie przed tą amunicją. Jednakże oznaczenie "3UBR" / "3BR" stosowane w ZSRR i Rosji przy pełnokalibrowej amunicji przeciwpancernej mogło mylić w kwestii realnych możliwości tego pocisku. Na podstawie dostępnych informacji z tamtych czasów można wywnioskować, iż na Zachodzie pod oznaczeniem 3UBR8 spodziewano się naboju zawierającego pełnokalibrowy pocisk przeciwpancerny typu APCR. Obawiano się wdrożenia takowej amunicji na wyposażenie Armii Radzieckiej od dłuższego czasu, dlatego przy pracach nad Leopardem 2 i XM1 pojawiło się kryterium całkowitej ochrony przed takową amunicją (z wyłączeniem przedziału napędowego), co było weryfikowane właśnie poprzez stosowanie amunicji DM43. Takowy nabój rzeczywiście powstał za wschodnią granicą, ale jego prawdopodobnym oznaczeniem jest 3UBR9. Ta amunicja zostanie opisana w innym tekście.
Schemat niemieckiego pocisku przeciwpancernego DM43 kal. 20 mm. W USA jest znany pod oznaczeniem M602.
Wracając do tematu, ta pomyłka sprawiła, iż Marder 1A3 i M2A2 Bradley co prawda są w pełni chronione przed stalowymi pociskami 3BR6, ale nie są aż tak dobrze chronione przed amunicją podkalibrową z rdzeniem wolframowym. W przypadku obydwóch bwp szacowana minimalna bezpieczna odległość wynosi około 700 do 1000 metrów. Z perspektywy wojny rosyjsko-ukraińskiej pocieszeniem jest jednak to, iż Rosjanie przez blisko 30 lat nie rozwiązali problemu bezpiecznego odrzucania sabotu w posiadających hamulec wylotowy armatach kalibru 30 mm. W efekcie spodziewany zasięg skuteczny tej amunicji spada z ~2000 metrów do raptem 100 metrów, a przez to ta amunicja nie jest stosowana przez Rosjan na pierwszej linii frontu.
Zachodni analitycy mogli mieć jednak szansę na rehabilitację, ponieważ na fali jelcynowskiej odwilży ujawniono w 1994 konstrukcję naboju 3UBR8, przez co Rosjanie nie mieli już jakichkolwiek tajemnic do ukrycia. W tym czasie jednak w NATO pojawiły się pierwsze pociski APFSDS do małokalibrowych armat szybkostrzelnych. Mowa tutaj o amerykańskim M919 oraz szwajcarskim PMB 090 do armat kalibru 25 mm oraz PMC 287 do armaty Mauser MK30 kalibru 30 mm. To sprawiło, iż Rosjanie z powrotem stali się zapóźnieni pod kątem rozwoju średniokalibrowej amunicji artyleryjskiej względem państw NATO. Dodatkowo w roku 1999 w NATO wdrożono normę STANAG 4569, której najwyższy wtedy poziom ochrony (poziom 5) zakładał ochronę przed amunicją APDS kalibru 25 mm, która odznaczała się wtedy porównywalną skutecznością do rosyjskiego naboju 3UBR8. Te dwie kwestie mogły być powodem, dlaczego fakt istnienia amunicji przeciwpancernej typu 3UBR11 został po raz pierwszy ujawniony w roku 2004.
Charakterystyka i krytyka 3UBR11
Zacznijmy najpierw odbudowy podkalibrowego pocisku przeciwpancernego typu 3BR11.
Wizualizacja 3D podkalibrowego pocisku przeciwpancernego 3BR11 w oparciu o dostępne zdjęcia i grafiki
Penetrator tego pocisku składa się tak naprawdę z trzech członów. Z przodu mamy do czynienia z dwoma walcami - jednym o średnicy całego penetratora (czyli 10 mm) oraz drugiego, mniejszego o średnicy 6 mm. najważniejsze jest to, iż mówimy tutaj o walcach. Penetratory o kształcie walca bowiem są zoptymalizowane pod kątem przebijania pochylonych osłon pancernych. Wynika to z tego, jak eroduje pocisk przeciwpancerny podczas przebijania pancerza stalowego w zależności od tego, czy ten jest pochylony, czy też nie jest pochylony. W wyniku tarcia penetratora o ścianki krateru dochodzi do zmiany kształtu czubka, dążąc ostatecznie do zaokrąglonego kształtu czubka penetratora. Na podstawie badań przeprowadzonych na penetratorów ze stopu U-0.75Ti i wolframu (prawdopodobnie 91%) wykazano, iż penetrator z płaskim czubkiem potrzebuje o 6,5% mniejszą prędkość od penetratora z czubkiem w kształcie ściętego stożka oraz o 20% mniejszą prędkość od penetratora ze stożkowatym czubkiem do przebicia pancerza stalowego pochylonego pod kątem 70°. Natomiast w przypadku pancerza niepochylonego penetrator z płaskim czubkiem potrzebuje odpowiednio o 4% i o 11% większą prędkość od penetratorów z czubkiem w kształcie ściętego oraz pełnego stożka. Ta różnica w wymaganych prędkościach wynika właśnie z procesu erozji penetratora podczas przebijania pancerza.
Dla porównania podstawowy w NATO pocisk przeciwpancerny kal. 30 mm, czyli amerykańsko-norweski NM225 / Mk 258 posiada czubek w kształcie ściętego stożka, dzięki czemu skuteczniej przebija pancerze niepochylone. W późniejszej wersji rozważano zastosowanie czubka z węglika wolframu, co jednoznacznie wskazuje na co najmniej próbę ewolucji pocisku w kierunku zwalczania niepochylonych osłon kompozytowych, zawierających ceramikę.
Penetratory wolframowe do pocisków APFSDS typu PMC 287, fot. Rheinmetall AG
Szczególnie interesujące jest zastosowanie czubka z walcem o mniejszej średnicy. W 3UBR11 zastosowanie takiego członu wynika bezpośrednio ze skopiowania konstrukcji szwajcarskiego podkalibrowego pocisku przeciwpancernego PMC287, który został opracowany przez Oerlikon Contraves (obecnie Rheinmetall Waffe Munition) dla armaty szybkostrzelnej Mauser MK30.
Pierwotnie koncepcja zastosowania takiego czubka pojawiła się w pocisku podkalibrowym DM23 kalibru 105 mm (znanym bardziej pod nazwą M111). Celem stosowania dodatkowych wolframowych cylindrów było bowiem ograniczenie procesu rykoszetowania pocisku w trakcie przebijania pochylonych pancerzy stalowych. O ile samo rykoszetowanie nie jest aż tak problematyczne jak w przypadku pełnokalibrowej amunicji przeciwpancernej, o tyle możliwość wygięcia penetratora podczas penetratora rodziła sporo komplikacji, co było szczególnie widoczne podczas przebijania stalowych pancerzy grodziowych. Jednakże luźne umocowane cylindry w M111 nie rozwiązały w ogóle tego problemu, ponieważ podczas przebijania pochylonego pancerza i zniszczenia aluminiowego czepca balistycznego na samym początku penetracji dochodziło do odbicia tych cylindrów o powierzchnię samego pancerza. W efekcie te nie odgrywały jakiejkolwiek roli w procesie penetracji. Koncepcja sama w sobie była jednak słuszna i ostatecznie została ona poprawiona w pocisku podkalibrowego DM33, ale kalibru 120 mm. Trzy luźne cylindry obecne w M111 zostały zastąpione wydłużonym czubkiem o zmniejszonej średnicy, który był na stałe połączony z resztą penetratora.
Niemiecki podkalibrowy pocisk przeciwpancerny typu DM33 kal. 120 mm
Kluczowe było jednak to, żeby pomiędzy czubkiem a adekwatną częścią penetratora się znajdował niewielki obszar o zmniejszonej średnicy, który pełni rolę karbu. Naprężenia działające na sam penetrator podczas penetracji powinny bowiem sprawić, iż czubek oddzieli się od reszty pocisku, rykoszetując jednocześnie na powierzchni pancerza. Sam krater powstały po rykoszecie natomiast sprawia, iż reszta penetratora gładko wchodzi w pancerz bez ryzyka jego wyboczenia.
Umiejętne zastosowanie karbów w pocisku podkalibrowym pozwala na optymalizację procesu niszczenia penetratora, co ma wpływ na penetrację pancerzy kompozytowych
W przypadku 3UBR11 – a przynajmniej jego oryginalnej wersji – obecności karbu nie widzimy. Zamiast tego mamy do czynienia ze zwykłym zwężeniem przedniej części penetratora, które może funkcjonować tak samo jak w przypadku obecności karbu, ale aż takiej gwarancji tego już nie ma. Swoją drogą zdjęcia penetratorów stosowanych w PMC 287 wskazują na to, iż pomimo takiego niedopatrzenia to wciąż wygląda na bezpośrednie skopiowanie rozwiązania opracowanego przez Oerlikona. W efekcie szczególną rolę w skuteczności rosyjskiego pocisku podkalibrowego odgrywa odpowiedni proces obróbki cieplnej stopu wolframu. jeżeli ten nie został odpowiednio dobrany, to podczas przebicia pancerza pochylonego może dochodzić do wygięcia lub choćby skruszenia penetratora.
Przejdźmy na samym końcu do bardziej suchych danych.
Informacje, które znalazłem na temat 3UBR11, wskazują na to, iż charakteryzuje się on możliwością przebicia pochylonej pod kątem 60° płyty pancernej o grubości 45 mm z odległości 1000 metrów. Jest to dużo gorszy wynik w porównaniu do NATO-wskich pocisków APFSDS o tym samym kalibrze, które dla porównania są w stanie przebić z tej samej odległości pochylone pod tym samym kątem płyty pancerne o grubości 52 – 55 mm. To jednocześnie wskazuje na to, iż prędkość wylotowa pocisku 3BR11 wynosi około 1250 m/s. Dla porównania prędkość wylotowa NM225 i PMC 287 to 1405 – 1410 m/s. Ta różnica wynika po prostu z ograniczeń naboju 30 mm x 165 względem NATO-wskiego naboju 30 mm x 173, czego efektem jest możliwość osiągnięcia znacznie mniejszej energii kinetycznej od amunicji zachodniej.
Kontynuując, w oparciu o wzór opracowany przez dwóch pracowników szwajcarskiego RUAG Land Systems, Waltera Lanza i Williego Odermatta, możliwe jest pobieżne oszacowanie maksymalnej przebijalności tegoż pocisku. Sam wynik może być raczej nieprecyzyjny ze względu na kształt penetratora, ale wartość, jaką można uzyskać, wynosi odpowiednio dla stali pancernej o twardości 270 HB:
- 50 mm przy pochyleniu pod kątem 60° (czyli 100 mm)
- 77 mm przy pochyleniu pod kątem 30° (czyli 89 mm)
- 86 mm przy braku pochylenia
W przypadku zastosowania stali pancernej o podwyższonej twardości (420 HB) otrzymane wartości wynoszą odpowiednio:
- 42 mm przy pochyleniu pod kątem 60° (czyli 84 mm)
- 65 mm przy pochyleniu pod kątem 30° (czyli 75 mm)
- 72 mm przy braku pochylenia
Biorąc pod uwagę tendencje Rosjan w projektowaniu pocisków przeciwpancernych z penetratorami ze stopów metali ciężkich można jednoznacznie wskazać, iż w pocisku 3BR11 użyto stopu WNŻ-90, który zawiera 90% wolframu, 7% niklu i 3% żelaza. Jest to stop opracowany jeszcze w Związku Sowieckim, przez co jest niższej jakości od zachodnich stopów wolframu, które wcześniej mogły być importowane przez Rosjan. Nie można jednak też wykluczyć zastosowania nowszego stopu WNŻ-10, który posiada zbliżony skład chemiczny, ale dzięki zmodyfikowanej obróbce odznacza się dużo większą wytrzymałością mechaniczną. Dodatkowo, na podstawie odwzorowania kształtu całego pocisku można wskazać, iż całkowita masa pocisku (bez sabotu) wynosi 147 gramów, z czego 140 gramów to masa samego penetratora.
Wnioski dla nas
W świetle tego wszystkiego u nas jest obecna od dłuższego czasu dyskusja na temat ciężej opancerzonego bojowego wozu piechoty. Biorąc pod uwagę, jaka jest tendencja rozwojowa osłon pasywnych bojowych wozów piechoty można dojść do wniosku, iż wymóg ochrony cięższego bojowego wozu piechoty będzie mógł dotyczyć odporności właśnie przed amunicją przeciwpancerną typu 3UBR11.
Porównanie informacji szeroko dostępnych w Internecie z tymi, które mieliście okazję tutaj przeczytać, wskazują jednocześnie na to, iż przebijalność pocisku 3BR11 może być przeszacowana i ponadto błędnie może być wskazany rodowód samej amunicji rosyjskiej. Wbrew utartemu mniemaniu 3UBR11 powstał na bazie szwajcarskiego PMC 287 do armat używających amunicji 30 mm x 173, a nie belgijskiego M929, który używa tego samego naboju. Sam M929 – opracowany przez MECAR (obecnie Nexter Arrowtech) – powstał na bazie naboju M928 od tego samego producenta i w roku 2019 dopiero był testowany przez Słowaków. Nie ma zatem szans, aby pocisk, który powstał najpóźniej w roku 2004, bazował na pocisku testowanym dopiero w roku 2019. Dla nas jest to o tyle korzystne, ponieważ amunicję typu PMC 287 wykorzystano do testowania opancerzenia niemieckiego bojowego wozu piechoty Puma. A to też oznacza, iż Puma jest odporna na trafienia pociskami 3BR11 i to ze sporym naddatkiem.
Amunicja przeciwpancerna typu M929 na testach na Słowacji, fot. Miroslav Gyurosi
Jednocześnie analiza konstrukcji amunicji 3UBR11 wskazuje na to, iż zalecaną konstrukcją pancerza specjalnego może być brak lub niewielkie pochylenie tegoż pancerza przy jednoczesnym wykorzystaniu warstw ceramicznych oraz elementów pancerza grodziowego. Jak już wskazałem, penetrator w kształcie walca potrzebuje prędkości o ~11% większej od penetratora ze stożkowatym czubkiem, co przekłada się na różnicę w energii kinetycznej wynoszącą aż 23%. Potencjalnie niska wytrzymałość mechaniczna zastosowanego stopu wolframu może sprawić, iż penetrator może być wrażliwy na stosowanie warstw stalowych w układzie przestrzennym, a to w połączeniu z niską prędkością początkową pocisku sprawia, iż 3UBR11 może być wyjątkowo nieskuteczny przeciwko osłonom ceramicznym.
Dzięki swobodnego podejścia Rosjan do OPSEC możemy się dowiedzieć sporo o konstrukcji rosyjskich pocisków przeciwpancernych, co zademonstrowałem Wam na przykładzie 3UBR11. Co więcej, od krótkiego czasu istnieje również możliwość objaśnienia konstrukcji innego nowego pocisku przeciwpancernego. Chodzi bowiem o amunicję typu 3UBM22 do armat szybkostrzelnych S-60 i S-68 kal. 57 mm, które w najnowszym wydaniu zostały zademonstrowane na samobieżnej armacie przeciwlotniczej 2S38 oraz ciężkim bojowym wozie piechoty BMP-T-15. I myślę, iż to mógłby być na kolejny, choć krótszy tekst.
Bibliografia
- MIL-STD-662F, Department of Defense. Test method standard. V50 ballistic test for armor, 18.12.1997
- patent RU 40461 U1, Унитарный малокалиберный патрон, W.W. Amanow, B.M. Butajew, A.I. Kosichin, A.S. Korobkow, O.T. Cziżewskij, W.O. Czmytienko, ogłoszony i przyznany 10.09.2004
- patent RU 2265791 C1, Стреловидный бронебойный снаряд, W.W. Amanow, B.M. Butajew, R.U. Esijew, A.I. Kosichin, A.S. Korobkow, O.T. Cziżewskij, W.O. Czmytienko, ogłoszony 20.10.2005, przyznany 10.12.2005
- Miroslav Gyurosi, Mecar's M929 APFSDS-T ammunition undergoes trials in Slovakia, 17.05.2019
- Wendy Leonard, The effect of nose shape on depleted uranium (DU) long-rod penetrators, U.S. Army Research Laboratory, ARL-TR-1505, wrzesień 1997
