対戦車榴弾

高性能爆薬対戦車弾( HEAT ) は、マンロー効果を利用して重装甲を貫通する成形炸薬爆薬の効果です。弾頭は、炸薬によって弾頭内の金属ライナーが崩壊し、高速の成形炸薬ジェットに変化することで機能します。このジェットは、装甲鋼を炸薬の直径 (炸薬直径、CD) の 7 倍以上の深さまで貫通することができます。成形炸薬ジェットの装甲貫通効果は、純粋に運動学的性質によるもので、弾丸は装甲に対して爆発的または焼夷的な効果はありません。

標準的な徹甲弾とは異なり、HEAT弾頭の貫通性能は発射体の速度に影響を受けないため、反動の少ない低出力の兵器で発射することができます。

HEAT 兵器の性能は熱効果とは何の関係もなく、HEAT は単なる頭字語です。

HEAT弾頭は、成形炸薬弾頭の徹底的な研究開発から第二次世界大戦中に開発された。成形炸薬弾頭は、第二次世界大戦前にこの兵器を展示したスイスの発明家ヘンリー・モハウプトによって国際的に推進された。1939年より前に、モハウプトはイギリスとフランスの兵器当局にこの発明を実演した。ドイツの発明家グループであるクランツ、シャルディン、トーマネクによる同時開発により、1940年5月10日の エバン・エマール要塞への攻撃が成功した際に、成形炸薬が戦争で初めて使用されたことが記録された。

発明の優先権の主張は、その後の歴史的解釈、秘密、スパイ活動、国際的な商業的利益のために解決が困難である。^[1]

イギリスで最初に開発され配備されたHEAT兵器は、ライフル銃身の先端に63.5mm (2.50インチ) のカップランチャーを備えたライフル手榴弾であった。これは、1940年にイギリス軍に最初に配備されたグレネード、ライフルNo. 68 /ATである。これは、使用された最初のHEAT弾頭とランチャーであったと主張する人もいる。弾頭の設計は単純で、52mm (2.0インチ) の装甲を貫通することができた。^[2]グレネードの信管は、撃針が前方に飛ばないように尾部のピンを取り外すことで作動した。単純なフィンは空中での安定性を与え、グレネードが適切な90度の角度で標的に命中すれば、爆薬は効果的であった。爆発は衝撃時に起こり、手榴弾の尾部にあるストライカーがクリープスプリングの抵抗を克服し、突き刺し起爆装置に向かって前方に投げ出されました。

1940年半ばまでに、ドイツは銃で発射される最初のHEAT弾、7.5cm Gr.38 Hl/A（後のバージョンBとC）を導入し、Panzer IV戦車のKwK.37 L/24とStuG III自走砲から発射されました。1941年半ば、ドイツはHEATライフル擲弾の生産を開始し、最初は空挺部隊に配布され、1942年までには正規軍部隊（Gewehr-Panzergranate 40、46、61 ）にも配布されましたが、イギリスと同様にすぐに統合された弾頭運搬システムに目を向けました。1943年には、Püppchen、Panzerschreck、Panzerfaustが導入されました。

パンツァーファウストとパンツァーシュレック（それぞれ戦車拳と戦車恐怖症）により、ドイツ歩兵は比較的容易な使用と訓練で、50～150メートル離れた戦場にあるあらゆる戦車を破壊する能力を得た（イギリスのPIATとは対照的）。ドイツ軍は1942年から、改造された7.5cm Pak 97/38砲に大量のHEAT弾を使用し、ミステル兵器用のHEAT弾頭も製造した。これらのいわゆるSchwere Hohlladung （重成形炸薬）弾頭は、重装甲の戦艦に対して使用することを目的としていた。実用型の重量はほぼ2トンで、おそらくこれまで配備されたHEAT弾頭の中で最大のものだった。^[3]ベートーベンというコードネームの5トン型も開発された。

一方、イギリスのNo. 68 対戦車ライフル擲弾は軽すぎて大きなダメージを与えることができないことが判明し、実戦ではほとんど使用されなくなりました。これらの制限のため、新しい歩兵対戦車兵器が必要となり、最終的に「プロジェクター歩兵対戦車」または PIAT という形で実現しました。1942 年までに、PIAT はミリス ジェフェリス少佐によって開発されました。これは HEAT 弾頭とスピゴット モルタルデリバリー システムを組み合わせたものでした。扱いにくいものの、この兵器によりイギリス歩兵は初めて遠距離から装甲車両と交戦できるようになりました。以前の磁気手榴弾や擲弾では、危険なほど接近する必要がありました。^[4]第二次世界大戦中、イギリスはモンロー効果を「爆発物の空洞効果」と呼んでいました。^[5]

戦争中、フランスはモハウプトの技術を米国兵器省に伝え、彼は米国に招かれ、バズーカ砲プロジェクトのコンサルタントとして働いた。

大口径砲が必要だったため、当時の既存の小口径対戦車砲では HEAT 弾は比較的効果が薄かった。ドイツはこれを回避するためにシュティールグラナーテ 41を開発し、旧式となった 37 ミリ (1.5 インチ) 対戦車砲の外側の端に装着する弾丸を導入して、中距離低速兵器を製造した。

既存の戦車砲への改造はやや困難だったが、戦争の終わりまでにすべての主要部隊が改造していた。爆発力で決まる砲弾の装甲貫通力には速度はほとんど影響しないため、HEAT 弾は終端速度が遅くても問題にならない長距離戦闘で特に有効だった。ドイツは、ベアリングに駆動バンドを使用して既存のライフル戦車砲から回転せずに発射できるようにすることで、最も高性能な砲撃式 HEAT 弾を再び製造した。HEAT 弾は、多くの突撃砲で使用されていた低速の大口径砲を対戦車兵器としても使用できるため、ドイツにとって特に有効だった。

同様に、ドイツ、イタリア、日本は、旧式な歩兵砲を多数使用していた。歩兵支援を目的とした、直接射撃と間接射撃が可能な短砲身の低速砲で、戦術的には迫撃砲に似ており、一般的に歩兵大隊は4門または6門の砲台を持っていた。これらの旧式歩兵砲用の榴弾により、特にドイツの150ミリ (5.9 インチ) 砲は半ば有用な対戦車砲となった (1944年までに日本の70ミリ九二式大隊砲とイタリアの65ミリ山砲にもHEAT弾が使用可能であったが、あまり効果的ではなかった)。

対戦車榴弾は第二次世界大戦後期に初めて導入され、対戦車戦に革命をもたらした。歩兵1人が手持ち武器で既存の戦車を効果的に破壊できるようになり、機動作戦の性質を劇的に変えてしまった。第二次世界大戦中、HEAT弾頭を使用する兵器は中空炸薬弾頭または成形炸薬弾頭と呼ばれていた。^[5]

1945年初頭、アメリカ陸軍が米国の月刊誌「ポピュラーサイエンス」と協力し、「鋼鉄を泥のように流す」と題するこの件に関する長大で詳細な記事を発表するまで、一般大衆は成形炸薬弾頭について何も知らず、それが新しい秘密の爆発物であるとさえ信じていた。^[6]この記事によって、伝説のバズーカ砲が実際に戦車に対してどのように機能するか、そしてロケットの速度は無関係であることがアメリカ国民に明らかにされた。

戦後、HEAT弾は主要な対戦車兵器としてほぼ普遍的になった。ライフル擲弾やM203擲弾発射機などの歩兵兵器から、カール・グスタフ無反動砲などの大型専用対戦車システムまで、ほぼ全ての兵器について、有効性の異なるモデルが製造された。有線誘導ミサイルと組み合わせると、歩兵兵器は長距離でも運用できるようになった。対戦車ミサイルは1960年代から1990年代にかけて戦車戦の性質を変えた。HEAT弾の驚異的な貫通力のため、レオパルド1やAMX-30などの多くの第二次大戦後の主力戦車は、軽量化と機動性の向上を優先して、意図的に控えめな装甲を備えるように設計された。その後の車両装甲の進歩にもかかわらず、HEAT弾は今日まで有効であり続けている。

外部ビデオ
HEAT弾の動作原理のYouTubeアニメーション

ジェットは固体材料中を超音速で移動するため、装甲材料と相互作用する局所領域のみを侵食します。弾頭の正しい爆発点と間隔は、次の 2 つの理由から、最適な貫通のために重要です。

• HEAT 弾頭が標的の表面に近いところで爆発すると、ジェットが完全に形成される時間が足りません。そのため、ほとんどの現代の HEAT 弾頭には、弾頭の前に延長されたノーズ キャップまたはプローブの形をしたスタンドオフと呼ばれるものが装備されています。
• ジェットは飛行中に伸び、分裂し、分散し、効果を低下させます。HEAT弾頭の品質によって異なりますが、低品質の弾頭では装薬直径の約6～8倍、高品質の弾頭では装薬直径の約12～20倍でこれが起こります。^[7]たとえば、新しいBGM-71 TOW (TOW 2)の直径150 mmの弾頭は、直径の6.5倍 (約1 m) で最大貫通力約1000 mm RHAに達し、直径の19倍 (約2.8 m) で最大貫通力約500 mm RHAまで低下します。

HEAT弾の貫通性能を左右する重要な要素は弾頭の直径である。装甲を貫通し続けると、弾頭の穴の幅が狭くなり、拳から指までの貫通特性が現れる。最終的な指のサイズは、元の拳のサイズによって決まる。一般的に、ごく初期のHEAT弾は、その直径の150%から250%の装甲を貫通すると予想されており、この数値は第二次世界大戦中に使用された初期の兵器の典型であった。それ以来、ライナー材料と金属ジェットの性能が向上した結果、弾丸の直径に対するHEAT弾の貫通力は着実に向上している。最近の例では、700%という数値が主張されている。^[8]

あらゆる対装甲兵器と同様に、HEAT 弾は 3 つの主なメカニズムを通じてその効果を発揮します。最も明白なのは、装甲を貫通すると、ジェットの残留物が当たった内部部品に大きな損傷を与える可能性があることです。また、ジェットが装甲と相互作用すると、内部を貫通しなくても、通常は装甲材料の不規則な破片の雲が内側の表面から剥落します。この装甲背後の破片の雲も、破片が当たったものを損傷します。もう 1 つの損傷メカニズムは、ジェットの衝突と貫通によって生じる機械的衝撃です。衝撃は、電子機器などの敏感な部品にとって特に重要です。

回転により弾頭の噴射に遠心力が加わり、噴射が分散して有効性が低下する。これは兵器設計者にとって課題となった。長い間、ライフル銃と同様に、砲弾を回転させることが良い精度を得るための最も標準的な方法であった。^[9]ほとんどの中空弾は、回転安定化ではなく、フィン安定化されている。^[10]

近年、ジェットに反対方向のスピンを与えることで2つのスピンが打ち消され、回転しないジェットとなるようにすることで、スピン安定化弾に成形炸薬を使用することが可能になった。これは、隆起した溝のある銅ライナーを使用するか、ライナーを結晶構造にしてジェットにスピンを与えるように形成することによって行われる。^{[11] [12]}

回転安定化の他に、砲身を持つ兵器（つまり銃）のもう1つの問題は、同じ重量の直径の大きい砲弾は直径の小さい砲弾よりも精度が悪いことです。精度の低下は距離とともに劇的に増加します。逆説的に、これは、装甲貫通力が高いHEAT弾よりも運動エネルギー徹甲弾の方が長距離では使いやすい状況につながります。これを例に挙げると、静止しているソ連のT-62戦車が、1000メートルの距離から時速19kmで移動する目標に対して（滑腔砲）砲を発射した場合、運動エネルギー弾を発射した場合の初撃の確率は70％と評価されました。同じ条件下で、HEAT弾を発射した場合は25％の確率が期待できます。^[13]これは、視界の長い開けた戦場での戦闘に影響します。同じT-62で、500メートル離れた目標にHEAT弾を使用した場合、初撃の確率は70％になると予想されます。

さらに、弾頭が銃身内に収まっている場合、弾頭の直径は銃の口径によって制限されます。銃以外の用途では、HEAT弾頭がミサイル、ロケット、爆弾、手榴弾、またはスピゴット迫撃砲とともに発射される場合、弾頭のサイズはもはや制限要因ではありません。これらの場合、HEAT弾頭は弾丸の本体に対して大きすぎるように見えることがよくあります。この典型的な例としては、ドイツのパンツァーファウストやソ連のRPG-7などがあります。

^今日の多くのHEAT搭載ミサイルは、反応装甲や多層装甲に対してより効果的となるよう、 2つ（またはそれ以上）の別々の弾頭（タンデムチャージと呼ばれる）を備えている^。最初の小型弾頭が反応装甲を作動させ、2つ目（または他の）大型弾頭が下の装甲を貫通する。この方法では、2つの弾頭を適切なタイミングで作動させるための非常に高度な起爆装置と、望ましくない相互作用を防ぐための弾頭間の特別な障壁が必要となる。そのため、製造コストが高くなる。

3BK-31などの最新のHEAT弾頭は3重装甲を特徴としており、最初の装甲は空間装甲を貫通し、2番目は反応装甲または第1層の装甲を貫通し、3番目は貫通を完了します。総貫通値は最大800ミリメートル（31インチ）に達する可能性があります。^[14]

一部の対装甲兵器には、成形炸薬の概念のバリエーションが組み込まれており、出典に応じて、爆発形成貫通弾(EFP)、自己鍛造破片 (SFF)、自己鍛造発射体 (SEFOP)、プレート炸薬、またはミスネイ・シャルディン(MS) 炸薬と呼ばれることがあります。この弾頭タイプは、爆発波の相互作用と、それほどではないものの爆発生成物の推進効果を利用して、金属 (鉄、タンタルなど) の皿またはプレートを、長さ対直径比の小さいスラグ状の発射体に変形させ、これを約 2 km/秒の速度でターゲットに向かって発射します。

SFF は第一世代の反応装甲による影響が比較的少なく、空気抵抗により装甲を貫通する速度が無効になるか、ターゲットへの命中が問題になる前に、1,000 円錐直径 (CD) 以上を移動することもできます。SFF の衝撃では通常、直径は大きいが比較的浅い穴 (成形炸薬と比較して) が開くか、せいぜい数 CD しか開きません。SFF が装甲を貫通すると、装甲背後に広範囲の損傷 (BAD、装甲背後効果 (BAE) とも呼ばれる) が発生します。BAD は主に、内部空間に注入される高温および高速の装甲およびスラグの破片と、衝撃による過圧 (爆風) によって発生します。

より現代的な SFF 弾頭バージョンでは、高度な起爆モードの使用により、標準的な短い L 対 D 比の発射体に加えて、ロッド (伸長スラグ)、マルチスラグ、フィン付き発射体も生成できます。伸長スラグは、BAD をいくらか犠牲にするものの、はるかに深い装甲を貫通できます。マルチスラグは、軽いターゲットやエリア ターゲットの撃破に優れており、フィン付き発射体は精度が大幅に向上しています。このタイプの弾頭の使用は、主に MBT の軽装甲部分 (上部、腹部、後部装甲部分など) に限定されています。装甲がそれほど重くない他の戦闘車両 (AFV) の攻撃や、物質的なターゲット (建物、バンカー、橋の支柱など) の突破に適しています。より新しいロッドの発射体は、MBT のより重装甲の部分に対して効果的である可能性があります。

SEFOP 原理を採用した兵器は既に戦闘で使用されています。2003 年のイラク戦争で米空軍と米海軍が使用した CBU-97 クラスター爆弾のスマート子弾もこの原理を採用しており、米陸軍はSADARM (Seek And Destroy Armor) プロジェクトで精密誘導砲弾の実験を行っていると報じられています。SFF 原理を採用した発射体 (BONUS、DM 642)、ロケット子弾 (Motiv-3M、DM 642)、地雷 (MIFF、TMRP-6) も様々あります。

砲撃による単発HEAT弾の有効性が低下したり、ますます洗練された装甲技術によって無効にされたりしたため、高性能爆薬対戦車多目的弾（HEAT-MP）と呼ばれる種類のHEAT弾の人気が高まっています。これらは、旧式の戦車や軽装甲車両に対して効果的でありながら、破片、爆風、起爆性が向上したHEAT弾です。これにより、砲弾は全体的に適度な軽装甲および対人・対物効果を発揮し、歩兵やその他の戦場の標的に対して従来の高性能爆薬弾の代わりに使用できます。これにより、さまざまな役割のために携行する必要がある弾丸の総数が減り、これは120ミリメートル（4.7インチ）の弾丸のサイズが大きいM1エイブラムスなどの現代の戦車にとって特に重要です。 M1A1/M1A2 戦車は 120 mm M256 砲を 40 発しか搭載できません。M60A3パットン戦車 (エイブラムス戦車の前身) は 105 mm (4.1 インチ) M68 砲を 63 発搭載していました。この影響は、エイブラムス戦車の射撃管制システムが改良され、M60 戦車よりも初弾命中率が高くなったことで軽減されました。

HEAT 弾頭の別のバリエーションでは、弾頭を従来の破片ケースで囲み、非装甲目標に対する有効性を高めながら、対装甲の役割でも効果を維持します。場合によっては、これは装甲貫通設計の副作用に過ぎませんが、他の設計では特にこの二重の役割能力が組み込まれています。

主力戦車の装甲の改良により、携帯式HEATミサイルの重量が増加し、HEAT弾頭の有用性は低下したが、世界の軍隊の多くは車両やバンカーに対する使用のために携帯式HEATロケットランチャーを引き続き保有している。珍しいケースではあるが、肩から発射するHEATロケットがイラクで米軍のヘリコプターを撃墜したと考えられている。^[15]

HEAT 弾が現代の主力戦車に対して効果がない理由の一部は、新しいタイプの装甲の使用によるものです。HEAT 弾の爆発によって生成されるジェットは、ターゲットから一定の距離を保ち、逸らされてはいけません。反応装甲は、着弾点の下で外向きの爆発を起こしてこれを阻止しようとします。これによりジェットが変形し、貫通力が大幅に低下します。また、セラミックを使用した複合装甲は、古い装甲戦闘車両の製造に好まれた材料である圧延均質装甲鋼よりもライナージェットをより速く侵食します。

間隔装甲とスラット装甲も HEAT 弾に対する防御を目的として設計されており、車両の主装甲から比較的安全な距離で爆発物を早期に爆発させることで車両を保護します。一部のケージ防御は HEAT 弾のメカニズムを破壊することで機能します。

ヘリコプターは1956年以来、HEAT弾頭を搭載した対戦車誘導ミサイル（ATGM）を搭載している。^[要出典]その最初の例は、フランス軍がアエロスパシアル・アルエットIIヘリコプターにノールSS.11 ATGMを使用したことである。その後、このような兵器システムは他の国々でも広く採用された。^[要出典]

1972年4月13日、ベトナム戦争中、アメリカ人のラリー・マッケイ少佐、ビル・コージー大尉、スティーブ・シールズ中尉、バリー・マッキンタイア准尉は、戦闘中に敵の装甲車両を破壊した最初のヘリコプター乗組員となった。第1騎兵師団第79砲兵隊F中隊から派遣された2機のAH-1コブラヘリコプターは、戦場ではまだテストされていなかった新開発のM247 70ミリ（2.8インチ）HEATロケット弾を装備していた。ヘリコプターは、米軍司令部を制圧しようとしていた3両のT-54戦車を破壊した。マッキンタイアとマッケイが先に交戦し、先頭の戦車を破壊した。^{[16] [ページが必要]}

• 電気装甲
• 高爆発性スクワッシュヘッド
• 運動エネルギー貫通体
• マヘム
• 反応装甲
• タンデムチャージ