Przebijające pancerz saboty odrzutowe ze stabilizowaną płetwą

Penetratory KE do nowoczesnych czołgów mają zwykle średnicę 2-3 cm, a ich długość może zbliżać się do 80 cm; w miarę opracowywania bardziej efektywnych konstrukcyjnie projektów penetratorów-sabot, ich długość ma tendencję do zwiększania się, w celu pokonania jeszcze większej głębokości pancerza na linii wzroku. Koncepcja pokonania pancerza za pomocą penetratora z długim prętem jest praktycznym zastosowaniem zjawiska penetracji hydrodynamicznej, (patrz hydrodynamika).

Penetracja płynówEdit

Mimo, że praktyczny penetrator i materiały docelowe nie są płynami przed uderzeniem, przy wystarczająco dużej prędkości uderzenia nawet materiały krystaliczne zaczynają zachowywać się w sposób przypominający płyn o wysokiej plastyczności, więc wiele aspektów penetracji hydrodynamicznej ma zastosowanie.

Długie pociski prętowe penetrują płyn w dosłownym tego słowa znaczeniu, w oparciu po prostu o gęstość pancerza celu i gęstości i długości penetratora. Penetrator będzie kontynuował przemieszczanie celu na głębokość równą długości penetratora razy pierwiastek kwadratowy z gęstości penetratora i celu. Od razu zauważa się, że dłuższe, gęstsze penetratory będą penetrować na większe głębokości, co stanowi podstawę do opracowania pocisków przeciwpancernych o długiej lufie.

Ważnymi parametrami skutecznego penetratora długopociskowego są zatem: bardzo duża gęstość w stosunku do celu, duża twardość umożliwiająca penetrację twardych powierzchni celu, bardzo duża ciągliwość (plastyczność), aby pręt nie roztrzaskał się przy uderzeniu, oraz bardzo duża wytrzymałość umożliwiająca przetrwanie przyspieszeń przy wystrzeliwaniu z działa, jak również zmienności uderzeń w cel, takich jak uderzenie pod skosem i przetrwanie środków zaradczych, takich jak pancerz reagujący na materiał wybuchowy.

Wolfram i uranEdit

Rozwój ciężkich form pancerza reaktywnego (takich jak radziecki, później rosyjski, Kontakt-5), które są przeznaczone do ścinania i odbijania penetratorów z długimi prętami, spowodował rozwój bardziej złożonych projektów penetratorów energii kinetycznej, szczególnie w najnowszych amerykańskich pociskach przeciwpancernych.amerykańskich pocisków przeciwpancernych. Niemniej jednak, chociaż geometrię penetratora można dostosować do środków przeciwdziałania pancerzom reaktywnym, materiałami z wyboru dla głęboko penetrujących pocisków z długim prętem energii kinetycznej pozostają ciężki stop wolframu (WA) i zubożony stop uranu (DU). Oba materiały są bardzo gęste, twarde, wytrzymałe, ciągliwe i bardzo mocne; wszystkie te wyjątkowe cechy nadają się do głębokiej penetracji pancerza. Niemniej jednak, każdy materiał wykazuje swoje unikalne właściwości penetracyjne, które mogą, lub nie, być najlepszym wyborem dla danego zastosowania przeciwpancernego.

Na przykład, zubożony stop uranu jest piroforyczny; rozgrzane fragmenty penetratora zapalają się po uderzeniu w kontakcie z powietrzem, podpalając paliwo i / lub amunicję w pojeździe docelowym, przyczyniając się znacząco do śmiertelności za pancerzem. Dodatkowo, penetratory DU wykazują znaczne adiabatyczne tworzenie się pasm ścinania. Powszechnym błędnym przekonaniem jest to, że podczas uderzenia, pęknięcia wzdłuż tych pasm powodują, że końcówka penetratora stale pozbywa się materiału, utrzymując stożkowy kształt końcówki, podczas gdy inne materiały, takie jak nieosłonięty wolfram, mają tendencję do deformowania się do mniej efektywnego zaokrąglonego profilu, co jest efektem zwanym „grzybkowaniem”. W rzeczywistości, tworzenie się adiabatycznych pasm ścinania oznacza, że boki „grzybka” mają tendencję do wcześniejszego oderwania się, co prowadzi do mniejszej głowy przy uderzeniu, choć nadal będzie ona znacznie „zgrzybiała”.

Testy wykazały, że otwór wywiercony przez pocisk DU ma węższą średnicę niż w przypadku podobnego pocisku wolframowego; i chociaż oba materiały mają prawie taką samą gęstość, twardość, ciągliwość i wytrzymałość, z powodu tych różnic w ich procesie deformacji, zubożony uran ma tendencję do przebicia równoważnej długości stopu wolframu przeciwko celom stalowym. Niemniej jednak, wykorzystanie zubożonego uranu, pomimo pewnych lepszych cech wydajności, nie jest pozbawione kontrowersji politycznych i humanitarnych, ale pozostaje materiałem z wyboru dla niektórych krajów ze względu na względy kosztowe i dostępność strategiczną w porównaniu z wolframem.

Konstrukcja sabotuEdit

Komplikując sprawy, gdy rozważane jest rozmieszczenie sił wojskowych za granicą lub rynki sprzedaży eksportowej, sabot zaprojektowany specjalnie do wystrzelenia penetratora DU nie może być po prostu użyty do wystrzelenia penetratora WA, nawet o dokładnie takiej samej geometrii. Te dwa materiały zachowują się znacząco inaczej pod wysokim ciśnieniem, przy wysokich siłach przyspieszenia wystrzelenia, tak że całkowicie różne geometrie materiału sabotu, (grubsze lub cieńsze w niektórych miejscach, jeśli to w ogóle możliwe), są wymagane do utrzymania integralności strukturalnej w otworze.

Typowe prędkości pocisków APFSDS różnią się w zależności od producenta i długości/typu kagańca. Jako typowy przykład, amerykański pocisk General Dynamics KEW-A1 ma prędkość wylotową 1,740 m/s (5,700 ft/s). Dla porównania, typowy nabój karabinowy (do broni strzeleckiej) ma prędkość 914 m/s (3000 ft/s). Pociski APFSDS generalnie działają w zakresie od 1,400 do 1,800 m/s. Powyżej pewnej minimalnej prędkości uderzenia niezbędnej do znacznego pokonania parametrów wytrzymałościowych materiału celu, długość penetratora jest ważniejsza niż prędkość uderzenia; czego przykładem jest fakt, że podstawowy model M829 leci o prawie 200 metrów/s szybciej niż nowszy model M829A3, ale ma tylko o połowę mniejszą długość, całkowicie nieodpowiednią do pokonania najnowocześniejszych pancerzy.

Często większym wyzwaniem inżynieryjnym jest zaprojektowanie skutecznej szabli, aby z powodzeniem wystrzelić niezwykle długie penetratory, obecnie zbliżające się do 800 mm (2 ft 7 in) długości. Sabot, niezbędny do wypełnienia otworu armaty podczas wystrzeliwania długich, smukłych pocisków, stanowi pasożytniczą masę, która odejmuje potencjalną prędkość całego pocisku. Utrzymanie integralności strukturalnej w otworze tak długiego pocisku w warunkach przyspieszeń rzędu dziesiątek tysięcy g nie jest trywialnym przedsięwzięciem i spowodowało, że we wczesnych latach 80-tych w projektowaniu sabotów zaczęto stosować tanie, wysokowytrzymałe aluminium klasy lotniczej, takie jak 6061 i 6066-T6, do wysokowytrzymałego i droższego aluminium 7075-T6, stali maraging i eksperymentalnego ultra wysokowytrzymałego aluminium 7090-T6, do obecnie najnowocześniejszych i niewiarygodnie drogich tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami grafitowymi, w celu dalszej redukcji pasożytniczej masy sabotu, która może stanowić prawie połowę masy startowej całego pocisku.

Płatki odrzucające sabotu poruszają się z tak dużą prędkością, że po oddzieleniu się od pocisku mogą kontynuować podróż przez wiele setek metrów z prędkością, która może być śmiertelna dla żołnierzy i szkodliwa dla lekkich pojazdów. Z tego powodu, nawet w walce, artylerzyści czołgowi muszą być świadomi zagrożenia dla pobliskich żołnierzy.

Szabrowana flechetta była odpowiednikiem APFSDS w amunicji karabinowej. Dla armii amerykańskiej opracowywano karabin do strzelania pchełkami, Special Purpose Individual Weapon, ale projekt ten został zarzucony.