Loading article…
徹甲安定型フィン安定型投射サボ（APFSDS）、ロングダーツ貫通弾、または単にダーツ弾は、現代の車両の装甲を攻撃するために使用される運動エネルギー貫通弾の一種です。主力戦車の兵器として、小口径または中口径の兵器システムで現在も使用されている徹甲安定型投射サボ（APDS）弾の後継です。
第二次世界大戦後の強力な自動車推進システムとサスペンション システムの改良により、現代の主力戦車は戦場でかなりの機動性と速度を維持しながら、次第に厚く重い装甲を組み込むことが可能になりました。その結果、砲弾で深い装甲を貫通するには、短い装甲徹甲弾で達成できるものよりもさらに長い対装甲弾を、さらに高い砲口速度で発射する必要がありました。
歴史
徹甲弾（APDS）は、当初、運動エネルギー（KE）貫通弾の主な設計でした。論理的な流れは、弾丸をより長く、より薄くして断面密度を高め、運動エネルギーをより狭い領域に集中させることでした。しかし、長くて細い棒は空気力学的に不安定で、飛行中に回転しやすく、精度が低下します。伝統的に、砲身のライフリングにより、弾丸は飛行中にジャイロスコープのような安定性が与えられ、弾丸に回転を与えます。これは、ある限度までは効果的ですが、発射体の長さが直径の6〜7倍を超えると、砲身のライフリングによって与えられるジャイロスコープ効果は効果が低くなります。[1]代わりに、矢羽根のように弾丸の基部にフィンを追加することで、飛行中の安定性が高まります。[2]
標準的なライフリングによる回転により、これらの弾丸の性能は低下します (ライフリングにより摩擦が増加し、直線運動エネルギーの一部が回転運動エネルギーに変換されるため、弾丸の速度、射程距離、衝撃エネルギーが低下します)。フィン安定型の発射体が非常に速く回転すると、空気抵抗が増加し、衝撃速度がさらに低下することもあります。これらの理由から、APFSDS 発射体は一般的に滑腔砲から発射され、この方法は西側諸国と東側諸国で戦車砲に採用されています。それでも、APFSDS 弾薬の初期の開発では、M60/A1/A3 主力戦車に搭載された 105 mm M68/M68E1 砲や、チャレンジャー 2戦車のイギリス製 120 mmロイヤル オードナンス L30 砲など、既存のライフル砲身が使用されていました(現在も使用されています)。ライフル銃身を使用する際に回転速度を下げるために、「スリップ オブチュレーター」(スリップ オブチュレーションリング) が組み込まれています。これにより、高圧の推進ガスを密閉しながらも、ライフル銃身の全回転速度が発射体に伝わらないようにすることができます。発射体は、いくらかの残留回転を伴って銃身から出ますが、許容できるほど低い速度です。さらに、ある程度の回転速度は、フィン安定化発射体にとって有益であり、空気力学的不均衡を平均化し、精度を向上させます。滑腔砲身で発射される APFSDS 発射体でも、飛行中にいくらかの回転速度を提供するためにわずかに傾斜したフィンが組み込まれています。また、APFSDS 弾を発射する目的に特化した、非常にねじれの少ないライフル銃身も開発されています。
デザイン
現代の戦車に搭載されるKE貫通弾の直径は一般的に2～3cm（0.787～1.18インチ）で、長さは80cm（31.5インチ）に近づく。より構造的に効率的な貫通弾設計が開発されるにつれて、貫通弾の長さは長くなり、視線上の装甲の厚みをさらに打ち破ることが可能になる。長いロッド貫通弾を使用して装甲を打ち破るという概念は、流体力学的貫通現象の実用的応用である。[3]
液体浸透
実際の貫通体と標的の材料は衝突前には流体ではないが、十分に高い衝突速度では結晶性材料でさえも高度に塑性化した流体のような挙動を示し始めるため、流体力学的貫通の多くの側面が当てはまる。[4] [5]
長い棒状の弾丸は、標的の装甲の密度と貫通体の密度および長さに基づいて、文字通り流体を貫通します。貫通体は、貫通体の長さに貫通体と標的の密度の平方根を掛けた深さまで標的を移動させ続けます。より長く、より密度の高い貫通体はより深い深さまで貫通することがすぐにわかり、これが長い棒状の対装甲弾丸の開発の基礎を形成します。[4]
したがって、効果的な長棒貫通体にとって重要なパラメータは、標的に対して非常に高い密度、硬い標的表面を貫通するための高い硬度、衝撃で棒が砕けないようにするための非常に高い靭性（延性）、そして砲の発射加速だけでなく、斜めの角度で命中したり爆発反応装甲などの対抗手段に耐えたりするなど、標的の衝撃の変動に耐えるための非常に高い強度である。[4]
タングステンと劣化ウラン
貫通体の形状は反応装甲対策に適応していますが、タングステン重合金 (WHA)と劣化ウラン (DU)合金は引き続き好まれる材料です。どちらも密度が高く、硬く、強靭で、延性があり、強度があります。これらはいずれも、装甲を深く貫通するのに適した優れた特性です。各材料は独自の貫通特性を示し、特定の装甲対策アプリケーションに最適な選択肢となる可能性があります。
例えば、劣化ウラン合金は自然発火性である。貫通体の加熱された破片は衝突後に空気と接触して発火し、標的車両の燃料や弾薬に火をつけ、装甲背後の致死率に大きく寄与する。[要出典]さらに、DU 貫通体は顕著な断熱せん断帯の形成を示す。よくある誤解は、衝突時にこれらの帯に沿った亀裂により貫通体の先端が継続的に材料を剥がし、先端の円錐形を維持するのに対し、ジャケットなしのタングステンなどの他の材料は、効果の低い丸い形状に変形する傾向があるというもので、この効果は「キノコ状」と呼ばれる。断熱せん断帯の形成は、実際には「キノコ状」の側面が早く破断する傾向があることを意味し、正面衝突は小さくなるが、それでも「キノコ状」は顕著である。[要出典]
試験により、劣化ウラン弾によって開けられた穴の直径は、同様のタングステン弾の場合よりも狭いことがわかっています。両方の材料は密度、硬度、靭性、強度がほぼ同じですが、変形の違いにより、劣化ウランは鋼鉄の標的に対して同等の長さのタングステン合金よりも貫通する傾向があります。[6]劣化ウランの使用は、いくつかの優れた性能特性にもかかわらず、政治的および人道的な論争を引き起こしますが、タングステンよりも安価で入手しやすいため、一部の国では依然として好ましい材料です。タングステン自体は生物学的に有害であることが判明しており、劣化ウランよりも若干軽度の曝露の危険性しか生じません。
韓国などの一部の国では、多段階サイクリック熱処理[7] [8]や微細組織制御などの特定の熱処理プロセスをタングステン貫通体に適用して金属粒子構造を細かく分離し、従来のタングステン合金の慢性的な問題であったキノコ状変形を大幅に改善し、貫通力を8～16％、衝撃靭性を300％向上させています。その結果、微粒子タングステン貫通体はDU貫通体と同等の自己鋭利化挙動を引き起こします。[9] [10] [11] [12]
サボのデザイン
APFSDS弾の典型的な初速は、製造元や銃口の長さ/種類によって異なります。典型的な例として、アメリカのジェネラル・ダイナミクス KEW-A1の銃口初速は1,740 m/s（5,700 ft/s）です。 [13]これは、M16ライフルから発射された5.56mm弾の約914 m/s（3,000 ft/s）と比較されます。APFSDS弾は通常、1,400～1,800 m/s（4,593～5,906 ft/s）の範囲で作動します。標的の材料強度パラメータを大幅に克服するために必要な最小衝突速度を超えると、衝突速度よりも貫通体の長さの方が重要になります。ベースモデルのM829は新型モデルのM829A3よりも約200メートル/秒（656フィート/秒）速く飛行しますが、長さは約半分しかなく、最先端の装甲アレイを打ち破るのに全く不十分であるという事実によって実証されています。 [引用が必要]
問題を複雑にしているのは、軍隊の海外展開や輸出販売市場を考慮すると、 DU 貫通体発射用に特別に設計されたサボは、たとえ製造された形状がまったく同じであっても、代替の WHA 貫通体発射に単純に使用できないことです。2 つの材料は高圧、高発射加速力下で異なる挙動を示すため、砲身内の構造的完全性を維持するには、まったく異なるサボ材料形状 (可能であれば、場所によって厚くしたり薄くしたり) が必要になります。[要出典]
多くの場合、より大きな技術的課題は、現在では長さが 80 cm (31 インチ) に近づいている非常に長い貫通弾をうまく発射するための効率的なサボを設計することです。細長い飛翔弾を発射するときに大砲の砲身を満たすために必要なサボは、全体の弾頭の潜在的な砲口速度を減じる寄生重量です。数万Gの加速度下で、このように長距離を飛行する発射体の砲身内の構造的完全性を維持することは容易なことではなく、1980年代初頭には6061や6066-T6などの入手しやすい低コストで高強度の航空宇宙グレードのアルミニウムが使用されていたサボの設計から、高強度でより高価な7075-T6アルミニウム、マルエージング鋼、実験的な超高強度7090-T6アルミニウム、そして現在の最先端で高価なグラファイト繊維強化プラスチックへと移行し、発射体全体の発射質量のほぼ半分になる可能性があるサボの寄生質量をさらに削減しています。[13]
投下されるサボ弾は、非常に高い銃口速度で飛び、分離すると数百フィートも飛び続ける可能性があり、兵士にとっては致命的であり、軽車両には損傷を与える可能性があります。このため、戦車の砲手は、近くの兵士に対する危険に注意する必要があります。
サボテッド・フレシェットは、ライフル弾における APFSDS に相当するものである。フレシェットを発射するライフル、つまり特殊目的個人兵器は、アメリカ陸軍向けに開発中であったが、プロジェクトは中止された。
参照
参考文献
- ^ 「弾丸飛行特性の制御設計、AMCP 706-242」(PDF) 。米国陸軍資材司令部。1966年。 2017年2月24日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2017年3月22日閲覧。
- ^ 「MIL-HDBK-762、空力的に安定化された自由ロケットの設計」。Every spec。1990年。2017年3月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年3月22日閲覧。
- ^ Charles E. Anderson Jr; Dennis Orphal; Roland R. Franzen; James Walker (1998). On the Hydrodynamic approximation for Long-Rod Penetration . Research Gate (レポート) . 2017-03-23閲覧。
- ^ abc Anderson, Charles E. Jr. (2016). 「貫通力学: 解析モデル化」(PDF) . DTIC. 2017年3月23日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- ^ Winter, DF (1969). 長棒弾による標的の貫通(PDF) . AD0595793. フォートハルステッド: 王立兵器研究開発施設。p. 1。
- ^ JB Stevens、RC Batra。「軸対称衝撃および貫通問題における断熱せん断バンド」VT。2008年10月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 米国陸軍省(1997)。「付録E. 国際兵器戦略陸軍科学技術マスタープラン (ASTMP 1997)」。アメリカ科学者連盟。2001年7月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年4月10日閲覧。
- ^ 米国陸軍省(1998年)。「1998年陸軍科学技術マスタープラン」。アメリカ科学者連盟。2000年9月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年4月10日閲覧。
- ^ “국방과학연구소 50주년”. www.add.re.kr (韓国語) 。2022-09-26に取得。
- ^ 防衛開発庁(2001 年 8 月 1 日)。 「환경오염 문제가 전혀 없는 대 전차 탄용 텅스텐 중합금 재료 개발」(PDF)。韓国防衛産業協会。2023 年 4 月 10 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2023 年4 月 10 日に取得。
- ^ ホ・ソンム (2016 年 11 月 22 日). 「미세입자 텅스텐 중합금 관통자의 관통 성능과 셀프샤프닝 거동」。韓国科学技術情報研究院。 2023年5月6日のオリジナルからアーカイブ。2023 年5 月 6 日に取得。
- ^ Heung Sub Song; Eun Pyo Kim; Kyung Jin Park; Joo Ha You (2004年10月1日). 「運動エネルギー貫通体用タングステン重合金複合材料の製造」(PDF)。防衛開発庁。 2021年10月17日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2021年10月17日閲覧。
- ^ ab 「120mm戦車砲KE弾薬」。ディフェンス・アップデート。2006年11月22日。2007年8月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年9月3日閲覧。
さらに読む
- Cai WD; Li Y.; Dowding RJ; Mohamed FA; Lavernia EJ (1995)。「運動エネルギー浸透材としてのタングステン系合金のレビュー」。Reviews in Particulate Materials 3 : 71–131。