運動エネルギー貫通体

運動エネルギー貫通体( KEP )は、長棒貫通体( LRP )とも呼ばれ、フレシェット弾のような高断面密度の発射体を使用して車両の装甲を貫通するように設計された弾薬の一種です。弾丸や運動エネルギー兵器と同様に、このタイプの弾薬には爆発性のペイロードが含まれておらず、純粋に運動エネルギーを使用してターゲットを貫通します。現代の KEP 弾薬は、通常、徹甲フィン安定型廃棄サボ( APFSDS ) タイプ です。

初期の大砲は運動エネルギー弾を発射したが、これは最初は加工した石の重い球で構成され、後に高密度の金属が使用された。最初から、高い砲口エネルギーと発射体の重量および硬度を組み合わせることが、このような兵器の設計における最重要要素であった。同様に、このような兵器の主目的は一般に、装甲車両やその他の防御構造物の防御殻、石の壁、帆船の木材、現代の戦車の装甲を破壊することであった。運動エネルギー弾は、そのさまざまな形で、高度に集中した終端弾道のため、一貫してこれらの兵器に選択されてきた。

現代の KE 貫通弾の開発は、砲兵設計の 2 つの側面、すなわち高砲口速度と集中力を組み合わせたものです。高砲口速度は、質量が小さく、砲身内での底面積が大きい発射体を使用することで達成されます。サボと呼ばれる軽量の外殻に包まれた小径の発射体を発射すると、砲口速度が上がります。砲弾が砲身を通過すると、サボは不要になり、破片となって落下します。これにより、標的までの飛行中に、断面積が小さくなり、空気抵抗が低減した状態で高速で飛行する発射体になります (外部弾道学と終端弾道学を参照)。ドイツは、第二次世界大戦中に対空砲の高度を上げるために、「トライプシュピーゲル」(「スラストミラー」)という名前で現代のサボを開発しました。これ以前には、原始的な木製のサボが何世紀にもわたって使用されており、砲身内の砲弾に木製の栓を取り付けたり、砲身内の砲弾の前に装填したりして、発射薬と砲弾の間に配置されていた。「サボ」（英語では/ ˈ s æ b oʊ / SAB -ohと発音）^[1]という名前は、フランス語で木靴（ヨーロッパの一部の国で伝統的に履かれていた木靴）を意味する。

当初、より狭い範囲への力の集中は、単一の金属（通常は鋼）の弾丸を、より軽い金属の外殻の内側にある重い芯（タングステンがベース）の2つの金属を使用した複合弾に置き換えることによって達成されました。これらの設計は、イギリスでは複合徹甲硬質弾（APCR）、アメリカでは高速度徹甲弾（HVAP）、ドイツではハートケルン（ハードコア）と呼ばれていました。衝撃を受けると、同じ重量とサイズの普通の金属弾よりも芯がはるかに集中した効果がありました。空気抵抗やその他の効果は、同一サイズの砲弾の場合と同じでした。高速度徹甲弾（HVAP）は主にアメリカ陸軍の戦車駆逐艦で使用され、タングステン芯が高価で他の用途に優先されたため、比較的まれでした。

1941年から1943年にかけて、イギリス軍は2つの技術を徹甲弾（APDS）に組み合わせた。この弾頭はAPCRの外側の金属殻に取って代わった。砲身内にある間は、発射薬による加速を最大限にするため弾頭の底面積は広く、砲弾の外に出ると弾頭は外れ、断面積の小さい重い弾頭が現れる。APDS弾は冷戦初期、ほとんどの戦車の主要な運動エネルギー兵器として使われたが、命中精度が低いという欠点があった。この問題は1970年代に徹甲弾のフィン安定型投下サボ（APFSDS）弾が導入されることで解決された。この弾頭は貫通弾に安定フィンを追加し、命中精度を大幅に向上させた。^[2]

運動エネルギー貫通弾の原理は、質量と速度の関数である運動エネルギーを使用して装甲を突き破ることです。装甲が破壊されると、装甲を貫通する貫通弾によって発生する熱と破砕（粒子の飛散）、および発生する圧力波によって、理想的には目標が破壊されます。^[3]

現代の運動エネルギー兵器は、以下の方法でターゲットに与えられる ストレス（運動エネルギーを衝撃面積で割った値）を最大化します。

• 質量を最大化すること、つまり、実用上最も密度の高い金属を使用することです。これが劣化ウランやタングステンカーバイドがよく使用される理由の1つです。また、運動エネルギーは質量mと弾丸の速度vの2乗に比例するため、弾丸の砲口速度も最大化します。${\displaystyle (mv^{2}/2).}$
• 幅を最小にするのは、発射体が転がらなければ正面から標的に当たるからである。現代の発射体のほとんどは円形の断面積を持っているので、その衝突面積は半径rの2乗に比例する（衝突面積は）${\displaystyle \pi r^{2}}$

貫通体の長さは、最終的な貫通深度を決定する上で大きな役割を果たします。一般的に、貫通体は衝撃と穿孔の応力によって消滅するため、自身の長さより深く貫通することはできません。^{[4]このため、現在の長い金属の}矢に似た設計になっています。

単一の材料で作られたモノブロック貫通体の場合、ウィリ・オデルマットとW・ランツが考案した貫通式によってAPFSDS弾の貫通深度を計算することができる。^[5]

1982年、ガス力学の概念と標的貫通に関する実験に基づいた分析調査^{[6] [矛盾する情報源]}により、従来とは異なる3次元形状を使用することで、より深く貫通できるという衝撃装置の効率に関する結論が導き出されました^{[7] 。 [8]}

KE 貫通弾の反対の方法は、化学エネルギー貫通弾を使用する方法です。このような砲弾には、対戦車用高性能爆薬(HEAT) とスクワッシュヘッド(HESH) の 2 種類が使用されています。これらは過去に装甲に対して広く使用されており、現在でも役割を果たしていますが、今日の主力戦車で使用されているチョバムなどの現代の複合装甲に対してはそれほど効果的ではありません。主力戦車は通常 KE 貫通弾を使用しますが、HEAT は主に肩から発射されるミサイル システムや車両に搭載されるミサイル システムに見られ、HESH は通常、要塞の破壊に好まれます。