środa, 17 lipca 2019

O mobilności wojskowych pojazdów kołowych w terenie


Teoria

Jednym z bardzo ważnych, lecz często zapominanych wśród inżynierów parametrów niezbędnych przy opracowaniu wojskowych pojazdów terenowych jest ich mobilność w terenie. Kluczowa jest pod tym względem zdolność pokonywania przez pojazdy kołowe terenów o drobnoziarnistej strukturze gleby i jej znacznym spulchnieniu, czego przykładem są na przykład pola uprawne licznie występujące na terenie Europy. Czasem też brana jest pod uwagę zdolność do pokonywania terenów piaszczystych, których wzorcowym przedstawicielem są ergi. 

Zdolność do pokonywania takich terenów wyznacza się poprzez obliczenie nacisków powierzchniowych kół badanych pojazdów i odniesienie ich do nośności gruntów, po jakich mają poruszać się te pojazdu. W naszym kraju stosuje się dwie najbardziej podstawowe metody obliczania nacisków - są to pochodząca ze Stanów Zjednoczonych metoda Vehicle Cone Index (VCI) oraz wywodząca się z Wielkiej Brytanii metoda Mean Maximum Pressure (MMP).

W tym artykule zostaną przedstawione wartości obliczone metodą MMP.

Mean Maximum Pressure

Metoda obliczania nacisków powierzchniowych przy użyciu formuły MMP jest wyrażona za pomocą następującego wzoru:




Jeśli chodzi o wyniki obliczeń, to kryteria są następujące:

- do 200 kPa - bardzo dobra mobilność w terenie
- powyżej 200 kPa - skłonność do zakopywania się pojazdu w gruncie
- powyżej 300 kPa - ograniczona mobilność w terenie
- powyżej 400 kPa - pojazd kołowy nie powinien opuszczać utwardzonych dróg

Oznaczenia:

- m - masa pojazdu
- g - przyspieszenie grawitacyjne
- n - ilość osi w pojeździe
- d - średnica zewnętrzna opony
- b - szerokość opony
δ / h - stosunek ugięcia opony do wysokości jej profilu
- K - stała zależna od ilości osi oraz osi napędowych w pojeździe

Jeśli natomiast chodzi o stałą K, to poniższa tabela pozwoli wyjaśnić, jakie wartości przyjmuje ta stała



Wystarczy teorii, pora przejść do benchmarka.

Benchmark opon wojskowych

Oto zestawienie wymiarów dla poszczególnych opon przy założeniach, że:

- stosunek wartości ugięcia opony do wysokości jej profilu wynosi 35% (najwyższa wartość w pojazdach wojskowych z możliwością regulowania ciśnienia opon)
- docelowa wartość nacisków powierzchniowych to 300 kPa
- podłożem jest suchy grunt rolny o drobnoziarnistej strukturze, sporej pulchności i wysokiej nasiąkliwości wody





Benchmark wojskowych pojazdów kołowych stosowanych w Wojsku Polskim lub dla niego proponowanych


Rodzina kołowych transporterów opancerzonych Rosomak
Rodzina kołowych transporterów opancerzonych SKOT
Rodzina wojskowych samochodów terenowych Honker
Samochody ciężarowe opracowane w Starachowicach
Wojskowe samochody ciężarowe opracowane w Laskowicach


Pojazdy kołowe opracowane przez AMZ-Kutno

Pojazdy kołowe opracowane przez Concept z Bielska-Białej
Pojazdy kołowe opracowane w Stanach Zjednoczonych
Pojazdy kołowe opracowane w Związku Sowieckim

Dodatkowa bibliografia

- Agnieszka Dąbrowska, Marian Łopatka, "Ocena zdolności pokonywania terenu o niskiej nośności przez pojazdy o dopuszczalnej masie całkowitej 14 ton", Logistyka 3/2015, s. 916-921

- M. Saarilahti, Modelling of the wheel and tyre. 1. Tyre and soil contact, Soil Interaction Model. Appendix Report No. 5, s. 24-29

Uwagi

Nie wszystkie pojazdy posiadają układy regulacji ciśnienia w oponach, więc podane wyniki niekoniecznie mogą być zgodne z rzeczywistością.

poniedziałek, 25 czerwca 2018

Polskie pancerze specjalne, cz. IV - CAWA-1/2

Przyszła najwyższa pora na teoretycznie ostatni artykuł z tej serii. Był BDD, była ERAWA w dwóch odsłonach, była CERAWA, a został teraz do omówienia chyba najmniej znany pancerz z całego zestawienia.

Myślałem o tym, aby podzielić ten artykuł na dwie części, jednak wiele kwestii jest tak powiązanych ze sobą, że muszę ten temat omówić w całości tutaj. Głównym bohaterem tego artykułu będzie rodzina pancerzy ceramicznych CAWA, która podobnie jak poprzedni bohaterowie, została stworzona w latach 90. w Wojskowym Instytucie Techniki Uzbrojenia. 
 

CAWA-1

Pierwszym typem opracowanego pancerza ceramicznego jest CAWA-1. Był on stworzony z pojedynczej warstwy płytek ceramicznego z podkładem w postaci stali pancernej, bądź też tkaniny aramidowej, pełniącej rolę spall linera. Zadaniem tego pancerza miała być ochrona pojazdów lekko opancerzonych przed przeciwpancerną amunicją karabinową. Żeby jednak ustalić, jaki materiał najlepiej się na pancerz dla pojazdów lekko opancerzonych, postanowiono ze sobą porównać następujące materiały ceramiczne w roli opancerzenia:

- tlenek glinu (Al2O3; znany również pod nazwami korund i alumina; gęstość 3,73 g/cm^3), 
- węglik krzemu (SiC; karborund; 3,2 g/cm^3), 
- węglik boru (B4C; borokarbid; 2,39 g/cm^3),
- węglik tytanowo-krzemowy (Ti3SiC2; 4,46 g/cm^3),

Wymagania, jakie postawiono przed CAWA-1, to były:

- ochrona obiektu przed amunicją karabinową o kalibrze do 14,5 mm włącznie (w zależności od grubości) podczas ostrzału z odległości minimum 100-200 metrów
- ochrona pojazdu przed działaniem środków zapalających
- możliwość montażu dodatkowej warstwy pancerza na ceramice, w tym i pancerza reaktywnego ERAWA
- możliwość nałożenia absorbera mikrofalowego wraz z farbą
- wysoka przyczepność płytek do pancerza zasadniczego w uniknięcia wyrwania w wyniku otarć
- łatwość w produkcji, montażu i eksploatacji
- zachowanie jego parametrów wytrzymałościowych w minimum 97% przypadków przy:

1) wilgotności powietrza do 98% 
2) temperaturze powietrza od -60 do +70° C
3) oddziaływaniu obniżonego ciśnienia atmosferycznego, pojedynczych udarów mechanicznych, pola magnetycznego, elektrycznego, promieniowania elektromagnetycznego, elektryczności statycznej oraz wyładowań atmosferycznych,
4) pod wodą na głębokości do 5 metrów przez minimum godzinę
5) na okres eksploatacyjny wynoszący minimum 15 lat przy zabezpieczeniu przed wodą oraz korozją

Testy, jakie przeprowadzono na danych typach ceramiki, składały się z kilku etapów, w których dla jak najbardziej wiarygodnych wyników strzelano do każdej próbki od 3 do 10 razy. 

W pierwszej kolejności sprawdzono możliwości ochronne przed pociskiem przeciwpancernym B-32 kalibru 7,62 mm z wykorzystaniem płyty wykonanej ze stali pancernej o grubości 10 mm jako podłoża dla ceramiki. 

Wyniki wykazały, że najlepszą ochronę zapewniały płytki wykonane z Al2O3 o grubości 8 mm oraz z Ti3SiC2 o grubości 7 mm - dla porównania testowane również płytki SiC osiągają zakładane możliwości przy grubości 12 - 20 mm. Biorąc pod uwagę ich gęstość, relacja masy do powierzchni wyniosła:

- 29,84 kg/m^2 dla Al2O3, 
- 31,36 kg/m^2 dla Ti3SiC2
- 38,4 - 64 kg/m^2 dla SiC

Teoretycznie rzecz ujmąc, najlepszy wynik został wykazany dla tlenku glinu, lecz dla tego testu wartości dla węgliku tytanowo-krzemowego okazały się niewiele gorsze (grubość pancerza mniejsza o 12,5% przy większej masie o 5,1%). 

Kolejny test był bardzo podobny, lecz jedyną różnicą była ochrona pancerza przed amunicją przeciwpancerną kal. 12,7 mm. Tam możliwości porównawcze uzupełnione o wspomniany na samym początku borokarbid. Wyniki znowu okazały się najlepsze dla Al2O3 - płytka ceramiczna wykonanego z tego tlenku zapewniała ochronę przed tymi pociskami już przy 10 - 12 mm grubości. Dla porównania dla SiC i Ti3SiC2 było to 20 mm, a dla B4C - aż 24 mm.

Przy amunicji 14,5 mm testy ograniczono wyłącznie do płytek wykonanych z Al2O3 i wyniki pokazały, że całkowitą ochronę przed tymi pociskami zapewnia pancerz o grubości co najmniej 18 mm. Współczynnik gabarytowy wyniósł 1,7, zaś masowy - 3,44. Również przy okazji amunicji tego kalibru sprawdzono wpływ grubości podłoża (stalowego pancerza zasadniczego) na możliwości ochronne ceramiki. I wykazano, że podłoże znacząco wpływa na możliwości ochronne - dla płyty o grubości 13,5 mm wystarczy 8 mm ceramiki w celu uniknięcia całkowitej penetracji, a dla płyty 8 mm potrzeba już 15 mm Al2O3. Ponadto biorąc pod uwagę zastosowanie płytek o grubości 15 mm, dla płyty RHA o grubości:

8 mm - dochodzi dopiero do uniknięcia perforacji pancerza,
- 10,5 mm - głębokość krateru po pocisku wynosi 5 mm
- 13,5 mm - głębokość krateru wynosi 1 mm

Za to dla pancerza pochylonego pod kątem 60 stopni można uniknąć perforacji przy płytkach o grubości 4 mm (h = 10,5 i 13,5 mm) lub 6 mm (h = 8 mm), a dla płytek o grubości 8 mm, dla płyty RHA o grubości:

- 8 mm - głębokość krateru wynosi 7 mm
- 10,5 mm - wynosi 2 mm
- 13,5 mm - wynosi 1,5 mm

Z tego wynika, że minimalna grubość pancerza stalowego, przy której ceramika zaczyna spełniać dobrze swoje zadanie, powinna wynosić 10 mm.

Podsumowując CAWA-1, wykazano, że współczynniki efektywności masowej i grubości wyniosły odpowiednio 2,6 i 1,25 dla Al2O3 oraz 1,95 i 1,12 dla Ti3SiC2. Oznacza to tyle, że pancerz ceramiczny (wykonany w tym przypadku z tlenku glinu) jest 2,6 razy lżejszy oraz 1,25 razy cieńszy od pancerza wykonanego ze stali pancernej przy analogicznym poziomie ochrony. W przypadku ochrony przed amunicją kalibru 12,7 mm współczynniki dla tlenku glinu wyniosły odpowiednio nawet 4 i 2.

CAWA-2

Kolejnym aspektem ceramiki pełniącej roli opancerzenia była ochrona czołgów podstawowych przed amunicją przeciwpancerną, zarówno kinetyczną, jak i wybuchową. 

Ówcześnie (tak samo jak teraz) podstawą naszych wojsk pancernych był czołg T-72, w którym jako wkłady specjalne stosowano tekstolit szklany oraz wkładu z tlenku krzemu (kwarcu). Tekstolit szklany jest kompozytem laminarnym, który jest uzyskiwany poprzez prasowanie w wysokiej temperaturze warstw włókna szklanego nasączonych żywicą (prawdopodobnie fenolową). W latach 60. ten materiał jako element opancerzenia był całkowitym novum, ale z powodu słabych charakterystyk włókna szklanego oraz postępu inżynierii materiałowej w zastosowaniu materiałów nieżelaznych w pancerzach ten materiał szybko stał się mało efektywny. I z tego powodu obiektem badań stał się wielowarstwowy pancerz ceramiczny, znany pod nazwą CAWA-2.

Dostępna wtedy literatura zalecała stosowanie w grubych pancerzach ceramicznych modeli dwuwarstwowych, składających albo z dwóch warstw SiC, albo warstwy tlenku glinu i znajdującej się za nią warstwy tlenku cyrkonu, amortyzowanych przez warstwę polimeru lub tkaniny aramidowej, której zadaniem było wychwytywanie odłamków powstałych w wyniku kruszenia płytek ceramicznych. Inną możliwością miało być stosowanie układów wielowarstwowych, gdzie pierwszą warstwę stanowił tlenek glinu, a kolejne zawierały inne ceramiki.

Jednak na podstawie prac nad CAWA-2 można wywnioskować, że zdecydowano się na obranie trochę innej drogi. Nie można bowiem wykluczyć tego, że zastosowano w niej kilkukrotną przekładkę z dwóch warstw różnych materiałów ceramicznych, przy czym pierwszą warstwę musiała stanowić ceramika o wysokiej twardości, a drugą - ceramika miękka (tj. o niskiej twardości).

Ale dlaczego pancerz musiał być tak wykonany?

Otóż założono, że zadaniem pierwszej warstwy, wykonanej z twardej ceramiki, miało być zniszczenie pocisku penetrującego pancerz, zaś druga warstwa (ceramika miękka) miała służyć do zatrzymania zdeformowanego już pocisku. Z tego powodu za swojego rodzaju "opus magnum" uznano połączenie zalet tlenku glinu i węglika krzemu lub tlenku cyrkonu. W trakcie badań inny równie dobry materiał z miękkiej ceramiki uznano węglik tytanowo-krzemowy (Ti3SiC2), lecz ten nie jest póki co produkowany w ilościach pozwalających na jego zastosowanie w innym celu niż testy w laboratorium. Lecz czy ktoś nie wymyśli nowej, znacznie skuteczniejszej kompozycji warstwowego pancerza ceramicznego? Przekonamy się...


Istota pancerza ceramicznego - warstwowego i gradientowego

Wracając do tematu, innym ważnym aspektem jest wartość impedancji falowej zastosowanych materiałów, bowiem im większe różnice występują pod tym względem między materiałami, tym penetrator ma większą skłonność do wytracania energii kinetycznej podczas przechodzenia między warstwami pancerza, co można zaobserwować poprzez zaobserwowanie "grzybków" w kraterze penetracyjnym. Dlatego też ważne jest naprzemienne stosowanie różnych materiałów w pancerzu warstwowym. 

Ponadto w trakcie badań wykazano, że warstwowy pancerz ceramiczny znacznie słabiej się nagrzewa oraz lepiej się chłodzi od pancerza monolitycznego - stalowego czy również ceramicznego. A to odgrywa bardzo dużą rolę w ochronie pancerza przed wielokrotnymi trafieniami, gdzie wysoka temperatura pracującego pancerza wpływa pozytywnie na przebijalność pocisku przeciwpancernego (czyli niekorzystnie dla obrońcy). Jednak swoją drogą nie jest tajemnicą, że ceramika jest dobrym izolatorem cieplnym, co WITU wykorzystało w pancerzu reaktywnym ERAWA. Dzięki temu polski pancerz w przeciwieństwie do rozwiązań radzieckich, rosyjskich i ukraińskich jest znacznie mniej wrażliwy na działanie prekursorów tandemowych głowic kumulacyjnych, jak również na część pocisków odłamkowo-burzących.

CAWA-2 została zaprojektowana specjalnie z pełnieniem roli wkładu specjalnego w pancerzach zasadniczych czołgów podstawowych - w tym przypadku było to związane z planowanym wtedy przez Zakłady Mechaniczne Łabędy opracowaniem czołgu PT-97, mającego być ostateczną modernizacją czołgów Twardy, jak również do wdrożenia w polskim projekcie MBT III generacji noszącego nazwy Goryl i Gepard (nie mylić z późniejszym 35-tonowcem). 

W tym celu postawiono przed CAWA-2 poza analogicznymi do CAWA-1 wymaganiami dodatkowy wymóg ochrony czołgu przed kinetycznymi pociskami przeciwpancernymi o przebijalności do 550-600 mm RHA (amunicja kal. 105 - 125 mm) i przed amunicją HEAT o przebijalności do 1000 mm RHA. Z drugiej strony określono, że przy montażu CAWA-2 jako pancerz zasadniczego MBT pierwsza warstwa stalowa powinna mieć twardość min. 500 HB, zaś grodzie, w których miałby być umieszczony pancerz ceramiczny, powinny mieć twardość ok. 300 HB.


Koncepcja warstwowego pancerza ceramicznego autorstwa Adama Wiśniewskiego, 1992
Płytki ceramiczne w kilku warstwach miały się znaleźć w kasetach spawanych (a) lub odlewanych (b) w celu usztywnienia pancerza.
 Jest bardzo prawdopodobne, że tak została skonstruowana (przynajmniej początkowo) CAWA-2


W wyniku dalszych prac ustalono, że część ceramiczna ma się składać z kilku warstw płytek o grubości 20 mm. Dlaczego miały być tak cienkie? 

Otóż tutaj główną rolę odgrywa sposób działania pancerza ceramicznego. W momencie, gdy pocisk nawiązuje kontakt z ceramiką pancerną, płytki zaczynają pękać. Lecz pękanie nie jest wbrew pozorom natychmiastowe - czas pomiędzy rozpoczęciem procesu penetracji a rozpoczęciem procesu pękania jest liczony w mikrosekundach. Jak zostało wykazane doświadczalnie, w momencie, gdy ceramika zaczyna pękać, jej właściwości ochronne zaczynają drastycznie maleć wraz z czasem. Dlatego też celem technologów jest opracowanie takich płytek, które nie zaczną się kruszyć przed ich całkowitą penetracją przez pocisk lub do całkowitej penetracji może dojść w niewielkim odstępie czasie od rozpoczęcia kruszenia płytki ceramicznej. Żeby można było się dowiedzieć, w którym momencie płytka zacznie pękać, trzeba znać trzy główne składowe za to odpowiedzialne:

- rozmiar płytki ceramicznej (najważniejsza jest mniejsza wartość długości lub szerokości płytki)
- wartość prędkości dźwięku w materiale płytki ceramicznej
- prędkość, z jaką pocisk uderza w płytkę ceramiczną

Problemem jest optymalizacja rozmiaru płytki ceramicznej. Zbyt mała płytka zacznie się zbyt szybko kruszeć w wyniku trafienia pocisku. Zbyt duża płytka będzie za to będzie osłaniała zbyt dużą powierzchnię, podczas gdy jej zdolności ochronne zostaną natychmiast osłabione po pierwszym trafieniu. A jedno i drugie wpływa negatywnie na możliwości pancerza ceramicznego. Jak zostało wykazane podczas testów w roku 2005, to o ile płytka o wymiarach 50 x 50 mm wykazuje średnią efektywność grubości na poziomie 1,565, o tyle płytka o wymiarach 100 x 100 mm o tej samej grubości (tj. 10 mm) zapewnia efektywność na poziomie 1,679, co oznacza wzrost o 7,3%. Drugim mierzonym parametrem była głębokość wybrzuszenia płyty stalowej, będącej podłożem dla kostek ceramicznych - w płytkach 50 x 50 średnia wartość wyniosła 4,08 mm, zaś dla płytek 100 x 100 było to 0,59 mm. Jednocześnie przy płytkach 50 x 50 w 6 na 22 testowanych kostkach doszło do perforacji pancerza, co oznaczało niespełnienie wymaganych zadań - dla porównania w przypadku płytek 100 x 100 zdarzył się tylko jeden taki przypadek (na 21 testowanych kostek), dokładnie w płytce wykonanej z materiału o najgorszych parametrach.

Dodatkowo ważne jest ułożenie poszczególnych warstw płytek ceramicznych "na zakładkę". W przypadku ułożenia liniowego w pancerzu pojawiłyby się miejsca osłabione w przestrzeniach pomiędzy płytkami ceramicznymi, a w takich miejscach zdolności ochronne pancerza mogą spaść nawet o 30%

Lecz CAWA-2 nie musi być stosowana wyłącznie jako wkład specjalny w pancerzu zasadniczym MBT, ale mogła być użyta również (podobnie jak CAWA-1) jako łatwo demontowany pancerz dodatkowy. A opatentowane zostały aż trzy różne pomysły dotyczące budowy kaset pancerza dodatkowego, jakim mogła być CAWA-2

Pierwszym pomysłem jest patent PL 181177 B1 z 10 września 1996, który został zgłoszony przez WITU. 




W jego ramach pancerz miał stanowić jedną kasetę, ściśle przylegającą do pancerza, która składała się z pięciu warstw. Pierwszą i ostatnią warstwę pancerza stanowiła stalowa obudowa kasety, wewnątrz której znajdowały się dwie warstwy ceramiki, zaś przestrzeń między obudową a pierwszą warstwą ceramiki została wypełniona materiałem, będącym mieszanką drobnych elementów ceramicznych, betonu o dużej wytrzymałości oraz kleju. Ten materiał został zastosowany w pancerzu po to, aby wypełnić luki, a co za tym idzie - usztywnić strukturę pancerza, uniemożliwiając możliwość przesuwania się warstw ceramiki, poprawiając przy tym odporność kaset na trafienia pociskami. Natomiast nie rozwiązano do końca kwestii łączenia kaset z pancerza zasadniczego wozu bojowym w celu dobrego przylegania powierzchni zewnętrznych kaset i pancerza do siebie - autorzy bowiem w tej kwestii zaproponowali aż cztery rozwiązania:

- pierwszym było łączenie kaset za pomocą teowników, pełniących rolę prowadnic. 
- drugim było użycie do tego płyty perforowanej, znajdującej się między kasetą a pancerzem zasadniczym i łączeniu kaset z płytą za pomocą śrub
- trzecim był docisk kaset z wykorzystaniem kątowników
- czwartym było zastosowanie zaczepów przymocowanych do kaset i pancerza zasadniczego

Drugim pomysłem jest za to patent PL 183721 B1 z 26 września 1997, który został zgłoszony przez Akademię Górniczo-Hutniczą. W tym przypadku zdecydowano się na pomysł stworzenia kaset, które były pod kątem budowy zbliżone do omówionego już wcześniej w serii pancerza reaktywnego ERAWA.


W porównaniu z poprzednią opcją ogromną zaletą jest ułatwienie procesu produkcyjnego kaset poprzez powielenie konstrukcji pancerza ERAWA. Żeby kaseta CAWA-2 była wymiarowo i konstrukcyjnie maksymalnie zbliżona do swojego wybuchowego odpowiednika, obudowa musiałaby mieć identyczny rozmiar i konstrukcję (wymiary 150 x 150 x 46 mm; zbudowana z płyt stalowych o grubości 5 mm i twardości 500 HB) oraz powinna być mocowana do pancerza zasadniczego za pomocą identycznych ceowników w odległości 30 - 50 mm od powierzchni. Jednocześnie, żeby można było obniżyć koszty produkcji również elementów ceramicznych, to wskazane byłoby wykorzystanie warstw ceramiki o grubości zbliżonej do tych użytych w CAWA-1 oraz CAWA-2 pełniącej rolę wkładu specjalnego pancerza zasadniczego. Z tego powodu zalecaną przez konstruktorów grubością pojedynczej warstwy płytek ceramicznych była wartość od 8 do 20 mm.

Jednak można na rysunku zauważyć, że kaseta CAWA-2 jest znacznie większa od ERAWA-2 - jej prawdopodobne wymiary wg grafiki to 250 x 250 x 33 mm, zaś warstwa ceramiki ma łącznie 20 mm grubości. Jednak z racji tego, że to jest tylko rysunek poglądowy, który ma opisać wyłącznie budowę kasety, nie byłoby problemem stworzyć kasety o wymiarach zarówno 150 x 150 x 46 mm, jak i większej o wymiarach ~300 x ~300 x 46 mm po to, aby nie istniały problemy z ich zastosowaniem w miejsce pancerza ERAWA. Dodatkową zaletą CAWA-2 w formie kasetowej jest możliwość łączenia ich warstwami (autorzy przewidywali możliwość zastosowania maksymalnie trzech warstw kaset), jak i montowania na nich pancerza reaktywnego. Dzięki temu CAWA-2 mogła drastycznie zwiększyć możliwości ochronne wozu opancerzonego, przy czym ograniczenia leżały wyłącznie po stronie nośnika pancerza dodatkowego. Nie można też wykluczyć tego, że już wtedy proponowano użycie znacznie większych modułów opancerzenia, tak jak się obecnie stosuje we współczesnych wozach bojowych

Trzeci pomysł pochodzi z patentu PL 178940 B1 i on akurat jest ściśle związany z pancerzem reaktywno-kompozytowym CERAWA-1.


Kasetę tego typu w przeciwieństwie do pozostałych można uznać za modułową, gdyż była zaprojektowana do możliwości montażu w niej zamiennie kostek ERAWA, CERAWA, jak również i CAWA. Dodatkowo, jak możecie zauważyć, była inaczej mocowana do pancerza zasadniczego niż klasyczne kostki, dzięki czemu możliwe było pochylenie pancerza dodatkowego, a przy tym zwiększenie jego grubości efektywnej, nawet na pionowej płycie pancernej. 

Przechodząc dalej, tradycyjnym elementem prac nad pancerzem były jego próby wytrzymałościowe w temacie ochrony przed amunicją APFSDS. Wymóg zakładał ochronę przed pociskiem 125 mm o przebijalności 550 mm RHA i prawdopodobnie w tym celu wykorzystano izraelski M711 (produkowany później w niewielkiej partii w Polsce i znany również pod nazwami Pronit i Ryś). 

Testy te przeprowadzono na pancerzu CAWA-2 między 1994 i 1997 rokiem. Do nich przygotowano trzy modele pancerza o wymiarach 1000 x 700 x 230 mm, gdzie wierzchnia warstwa stalowa została przykręcona do reszty modelu 10 śrubami M20. Skład tych modeli jest oficjalnie nieznany, lecz na podstawie szczątkowych danych można wywnioskować, że użyto kompozycji składającej się odpowiednio (od wierzchu) z 60 mm RHA, sześciu warstw ceramiki o grubości 20 mm każdy, przy czym naprzemiennie wykorzystano tlenek glinu i węglik krzemu, zaś ostatnią warstwę stanowiła płyta RHA o grubości 50 mm. Dodatkowo te modele zostały posadzone na płycie-świadku wykonanej z RHA o wymiarach 1000 x 1000 x 100 mm. Całość została pochylona pod kątem 60°.

Wyniki znajdują się poniżej:



Skąd wynika taka różnica w pomiarach pomiędzy modelem 1 a modelami 2 i 3? 

Otóż model nr 1 był inaczej skonstruowany od pozostałych dwóch modeli poprzez zastosowanie spoin grzbietowych do łączenia płyt pancernych, a nie spoin pachwinowych, jak to miało miejsce w modelach nr 2 i 3. 

Wyniki testów pancerza CAWA-2 nie odzwierciedlają jednak w 100% możliwości, jakie mógłby dać dla T-72. Jest to spowodowane prawdopodobnie inną kompozycją pancerza w porównaniu do tego, co trafiłoby do MBT, jak również tym, że dla uwiarygodnienia testów modele były pochylone pod kątem 60°, a nie 68°, jak to ma miejsce w radzieckich czołgach. Ponadto testowane modele pancerza CAWA-2 nie nadawały się do natychmiastowego zastosowania w opancerzeniu czołgu. Żeby to było możliwe, konieczne było dostosowanie pancerza do rozmiarów, zdolności do ochrony przed wielokrotnymi trafieniami oraz kwestii bezpieczeństwa załogi wewnątrz pojazdu.

Ale z drugiej strony na podstawie testów można wyznaczyć teoretyczne możliwości ochronne CAWA-2 w wersji pancerza dodatkowego (odmiana kasetowa). Biorąc pod uwagę wspomniane wcześniej współczynniki masowe i gabarytowe oraz zakładając przy tym, że zakładana przeze mnie kompozycja pancerza jest prawdziwa, oznacza, że sam dwuwarstwowy wkład pancerza ceramicznego może zapewniać ochronę o równowartości ok. 105 mm RHA przy nachyleniu pancerza pod kątem 60°. A biorąc pod uwagę wpływ pochylenia pancerza na przebijalność pocisku, może to odpowiadać 65 mm RHA pod kątem prostym lub 130 mm RHA pod kątem 68°, co jest przyzwoitą wartością.

PT-91M Pendekar

W roku 1998 (najpóźniej) ujawniono propozycję zastosowania pancerza CAWA-2 w ramach późniejszej modernizacji czołgów PT-91 Twardy. Początkowo wymiana pancerza miała dotyczyć wyłącznie kadłuba, gdzie w miejsce 2 warstw tekstolitu proponowano zastosowanie aż 5 warstw pancerza ceramicznego. Z racji tego, że nie proponowano problemu wymiany wkładów w odlewanej wieży (co i tak nie jest technicznie możliwe), prawdopodobnie nie zastosowano pancerza CAWA-2 w polskich egzemplarzach czołgu PT-91 Twardy, choć nie ma na to 100% pewności.

Z drugiej strony nieoficjalne źródła wskazują na to, że prawie na pewno ten pancerz został wykorzystany przy produkcji nowych egzemplarzy Twardego dla armii malezyjskiej, znanych również pod nazwą PT-91M Pendekar. Twardy z takim samym opancerzeniem był również oferowany co najmniej dla Peru i Kolumbii prawie 10 lat temu. Oficjalnie nie ujawniono, z czego jest wykonany pancerz przedni kadłuba oraz wieży Pendekara, lecz na podstawie dostępnych informacji dot. zarówno CAWA-2, jak i T-72M1 można podejrzewać, że na 100% pancerz ceramiczny trafił do kadłuba "Malaja", ale nie ma takiej pewności co do jego wieży, gdzie według większość źródeł zachowano wkłady piaskowe.

Na podstawie dostępnych informacji można oszacować, że efektywna grubość pancerza przedniego kadłuba T-72 z wkładami CAWA-2 może wynosić między 600 a 700 mm RHA przeciwko amunicji APFSDS, przy czym najbardziej prawdopodobną (aczkolwiek moim zdaniem trochę zawyżoną) wartością jest 670 mm RHA. To są jednak tylko moje przypuszczenia na podstawie danych, które były źródłem dla tego artykułu, więc nie wykluczałbym, że mimo wszystko będą one nieprawdziwe.

Z drugiej strony jednak trzeba żałować tego, że w 1989 nie kupiliśmy od Sowietów licencji na T-72S (eksportową odmianę T-72B), którą nam proponowali. Potencjał modernizacyjny Obiektu 172M-E8 jest bowiem znacznie większy od tego, co proponuje Obiekt 172M-E5, z racji tego, że wkłady pancerza specjalnego wieży są zalewane staliwem podczas procesu odlewania wieży, podczas gdy w T-72S wkłady te są dospawane do już odlanej wieży. Skutek jest taki, że jeśli się chce wymienić wkłady pancerza w T-72M1, to konieczna jest wymiana całej wieży, podczas gdy w T-72S wystarczy usunąć spawy łączące wkłady z resztą wieży.

Podsumowanie

Można zauważyć, że cała część inżynierii materiałowej, zajmująca się opracowaniem pancerzy nieżelaznych, pracuje nad rozwiązaniami, których zastosowanie nie ograniczałoby się wyłącznie do opancerzenia czołgów podstawowych, lecz również efekty tej pracy może użyte również do ochrony lżejszych pojazdów wojskowych, umocnień stałych, jak nawet ochrony osobistej żołnierzy. Ceramika, którą tutaj omówiłem, idealnie nadaje się wszystkich wymienionych rozwiązań i czasem może przejąć od stopów żelaza większą część odpowiedzialności za ochronę danego obiektu. 

I to właśnie pokazuje CAWA. Jej rozwój został ukierunkowany w trzy strony - ochrona pojazdów lekko i średnio opancerzonych jako pancerz dodatkowy, ochrona pojazdów nieopancerzonych przy podobnej budowie oraz ochrona pojazdów ciężko opancerzonych zarówno jako główny składnik, jak i dodatkowy element opancerzenia. Dzięki temu płytki ceramiczne mogły służyć zarówno jako opancerzenie PT-91M, jak i pojazdów opancerzonych piechoty (BWP-1, KTO Rosomak, KTO Ryś i inne), czy nieopancerzonych (śmigłowce).

Problemem jest jednak to, że badania nad rozwojem materiałów pod zastosowania obronne powinny ciągłe trwać i generować przy tym jakiekolwiek efekty. Tymczasem środki na badania i rozwój są często niewystarczające, przez co badania albo mogą stać się zarzucone w związku z niedofinansowaniem projektu (przykładem jest projekt polskiego ASOP), a efekty dotychczasowych prac mogą zostać przy tym zaprzepaszczone lub badania mogą zostać na tyle spowolnione, że zagraniczna konkurencja zaczyna od nas "uciekać" z rozwojem technologicznym produktu. A na końcu zostaje albo szydera z krajowego produktu, albo całkowite zapomnienie. 

Obecnie trzeba jednak kibicować innemu polskiemu pancerzowi kompozytowemu, który zawiera między innymi elementy ceramiczne i który na 99% będzie stanowił główny element opancerzenia bojowych wozów piechoty Borsuk. Ale o nim będzie mowa w innym artykule.

Bibliografia

- Adam Wiśniewski, Pancerze: budowa, projektowanie i badanie., Warszawa 2001
- Adam Wiśniewski, Tworzywa ceramiczne w warstwach ochronnych, Zielonka 1998
- Wojciech Łukasik, Właściwości ochronne wielkogabarytowej ceramiki korundowej: rozprawa doktorska, Kraków 2005
- Michał Łopaciński, Jerzy Lis, Ceramiczne warstwowe materiały gradientowe do zastosowań antybalistycznych, Polska Ceramika 2002: materiały II międzynarodowej konferencji Spała 20-22 maja 2002, s. 342-349, Kraków 2002
- Adam Wiśniewski, Pancerz ceramiczny jednowarstwowy i wielowarstwowy, Polski Biuletyn Ceramiczny nr 3, s. 255-261, Kraków 1992

sobota, 19 maja 2018

O artylerii cz. III: Przeciwlotniczy pocisk rakietowy Błyskawica

Dzisiaj omówię temat zapomnianego (i to całkiem szybko) programu stworzenia przeciwlotniczego pocisku rakietowego krótkiego zasięgu o nazwie Błyskawica. W swoich założeniach Błyskawica miała być niskokosztowym i prostym w budowie pociskiem przeciwlotniczym, który miał stanowić podstawą krajowej obrony przeciwlotniczej, dlatego też miał być on opracowany i produkowany samodzielnie przez polski przemysł.


Demonstrator rakietowego pocisku przeciwlotniczego Błyskawica

Omówienie i budowa Błyskawicy

Zgodnie z założeniami Błyskawica miała być krajowym odpowiednikiem rosyjskich zestawów przeciwlotniczych Tunguska i Pancyr. Z tego powodu budowa pocisku rakietowego była podobna do używanych w Rosji rakiet 9M311 i 57E6.

Podobnie jak w rosyjskich odpowiednikach rakietowy pocisk przeciwlotniczy jest dwustopniowy. Stopniem startowym jest booster o średnicy 171 mm, średnim ciągu 28,78 kN oraz impulsowi całkowitemu 69,07 kNs, który rozpędza pocisk przeciwlotniczy do prędkości 1280 m/s w czasie 2,4 sekundy. Po osiągnięciu zakładanej prędkości dochodzi do odłączenia boostera i dalszy lot jest kontynuowany przez stopień marszowy, który nie posiada własnego napędu. Z tego powodu jego zdolności do manewrowania się uzależnione wyłącznie od powierzchni nośnych stateczników, dlatego też rozpiętość stateczników drugiego stopnia wynosi aż 314 mm przy średnicy wynoszącej 91 mm i dodatkowo powierzchnie nośne były w układzie kaczki. Na podstawie dostępnych informacji można również ustalić, że masa całkowita pocisku wynosiła 69 kg, z czego:

- stopień marszowy miał ważyć około 25 kg
- paliwa w stopniu startowym ważyło 29,76 kg
- pusty stopień startowy ważył prawdopodobnie około 14 kg

Nieznana jest za to masa docelowa głowicy bojowej, która miała się znajdować w stopniu marszowym, jednak ze względu na wczesne zarzucenie prac nad Błyskawicą (poziom IV / V) prawdopodobnie sami konstruktorzy mogą nie znać tej wartości.



W celu obniżenia kosztów produkcji pocisku Błyskawica nie posiadała własnej głowicy samonaprowadzającej i przez to naprowadzanie odbywało się za pomocą komend radiowych pochodzących z wyrzutni, a poprawki w locie rakiety były wnoszone na podstawie odczytów z radaru kierowania ogniem, wchodzącego w skład naziemnej wyrzutni. Zaletą takiego pocisku - poza ceną - była możliwość zwalczania szybko poruszających się celów przy braku ryzyka wcześniejszego wykrycia pocisku. Ale z drugiej strony wadą było to, że jak się nie wykryło nadlatującego pocisku, to można było wykryć wyrzutnię z powodu pracującego radaru kierowania ogniem. A to sprawiało, że działanie Błyskawicy (jako zestawu rakietowego) w ramach bliskiej obrony przeciwlotniczej pododdziałów lądowych mogło być ryzykowne.

A Błyskawica właśnie miała zgodnie z planami służyć jako podstawowy pocisk przeciwlotniczy dla pododdziałów przeciwlotniczych szczebla brygady. Dzięki swoim parametrom miał to być ogromny skok względem tego, co obecnie oferuje tandem Grom + ZU-23-2, a jednocześnie brygady Wojsk Lądowych otrzymałyby w końcu dobry środek do obrony przed śmigłowcami i samolotami lecącymi na średnich wysokościach (w tym i szturmowymi). Dodatkowo ważną informacją, o czym się nie wspomina, jest to, że Błyskawica mogła teoretycznie służyć za uzupełnienie Patriotów w zadaniach punktowej obrony przeciwrakietowej. Niestety jednak parametry rakiety uniemożliwiały lub bardzo utrudniały zwalczanie celów lecących na niskiej lub bardzo niskiej wysokości (wysokość minimalna lotu Błyskawicy wynosiła 230 m), jak również na dużej (pułap 10800 m). Mimo wszystko mogło to wystarczać do obrony lotnisk i punktów dowodzenia przed amunicją szybującą i pociskami manewrującymi. Co więcej, w zależności od parametrów radaru kierowania ogniem Błyskawica mogła służyć również do obrony przed pociskami rakietowymi mniejszego kalibru, w tym i do samoobrony przed pociskami przeciwradiolokacyjnymi.

Pierwotnie zakładano, że Błyskawica będzie stanowiła element modernizacji rakietowych zestawów obrony przeciwlotniczych 9K33 Osa. Pocisk ten bowiem charakteryzował się znacznie mniejszą masą od 9M33M3 przy jednocześnie wyższych parametrach zwalczania celów i większym zasięgu. Dodatkowo Błyskawica, podobnie jak Osa, była naprowadzana radiokomendowo, dzięki czemu nie trzeba było wprowadzać poważnych zmian w konstrukcji wyrzutni.


Porównanie parametrów Błyskawicy z 9M33 Osa i ukraińskim pociskiem T-382, proponowanym w ramach własnej modernizacji wyrzutni typu Osa

Mimo wszystko do Błyskawicy musiałby zostać i tak opracowany docelowy nośnik. Konstruktorzy prawdopodobnie nie chcieli się wykazać zbytnią kreatywnością, przez co Samobieżny Zestaw Rakiet Przeciwlotniczych "Błyskawica" za bardzo przypominał rosyjskiego Pancyra. Różnica była jednak taka, że planowano go osadzić na podwoziu Hipopotama, a nie samochodu ciężarowego oraz wieża miała być uzbrojona wyłącznie w wyrzutnie pocisków rakietowych w liczbie 8 sztuk. Wadą takiego rozwiązania było duże pole martwe, które rosyjscy konstruktorzy wyeliminowali w swoich projektach poprzez dodanie armat automatycznych, które miały służyć jako uzupełnienie rakiet. 


Nie można wykluczyć modułowości wieży, co oznaczałoby, że gdyby projekt byłby kontynuowany, to Błyskawica pojawiłaby się również na podwoziu gąsienicowym (docelowo PK9) w tandemie z Loarą (tak, ona jeszcze żyje) lub właśnie na podwoziu samochodu ciężarowego o dużej ładowności. Ponadto na potrzeby ochrony lotnisk i innych ważnych obiektów opłacalnym rozwiązaniem mogło być opracowanie półstacjonarnej wyrzutni, osadzonej na przyczepie, wzorem szwedzkiego RBS-23 BAMSE.

Najważniejszym pytaniem jest to, czy konstruktorzy zakładali, czy Błyskawica mogła podobno jak swój pierwowzór prowadzić ogień z wykorzystaniem wyłącznie środków optoelektronicznych. Skutkowałoby to co prawda pogorszeniem możliwości w ilości zwalczanych celów (ograniczyłoby to do eliminacji pojedynczych celów wobec 2 do 4 celów przy pracującym radarze), ale w zamian w określonych sytuacjach istniałaby możliwość całkowitej pasywizacji wyrzutni w zamian za zwiększenie poziomu bezpieczeństwa jej pracy.

Mimo wszystko jednak prace nad Błyskawicą zarzucono po 4 latach od ich rozpoczęcia. Było to spowodowane planowym zakończeniem pracy rozwojowej, która była finansowana w ramach NCBiR. Nie można też wykluczyć, że mogło to być też spowodowane zarówno zmianą koncepcji obrony przeciwlotniczej (w międzyczasie rozpoczęto program Narew) - Błyskawica była bowiem tworzona pod stanowiący już alternatywną historię system Tarczy Polski, gdzie miała uzupełniać 12 baterii Patriotów, które wtedy były nam proponowane przez Niemców. Ze względu na obecną sytuację z programem Wisła ówczesna rezygnacja z pomysłu kupna tych wyrzutni z niemieckiego demobilu oraz ich modernizację do ówczesnego standardu za łączną kwotę ok. 5 mld PLN* okazuje się być ogromnym błędem. A tak w innym wypadku Patrioty już znajdowałyby się na wyposażeniu Wojsk Obrony Przeciwlotniczej, zaś temat Wisły (o ile by nadal istniał) ograniczałby się ewentualnie do dalszego upgrade'u rakietowego systemu obrony przeciwlotniczej średniego zasięgu. Zarzucenie Błyskawicy mogło być również spowodowane zmianą oczekiwań wobec samego pocisku przy ograniczonych środkach finansowych. Demonstrator bowiem osiągał donośność ok. 16,5 km i pułap 10,8 km przy ówczesnych założeniach 12 km donośności i 6 km pułapu. Po zmianie wymagań Błyskawica miała osiągać dystans 20 km przy pułapie 10 km, a to przy dotychczasowym boosterze i paliwie nie było możliwe do wykonania.

 Ostatecznie, jeśli chodzi o próby, to udało się przetestować jedynie stopień startowy z makietą stopnia marszowego. A to oznacza, że nie opracowano prototypu stopnia marszowego, ani nie przetestowano systemu naprowadzania pociskiem. Lecz to drugie polski przemysł i tak nie był i nie jest w stanie opracować samemu.

Jak mógł się potoczyć program badawczo-rozwojowy?

A teraz przyjmijmy temat historii alternatywnej, czyli jakby się potoczył temat Błyskawicy, gdyby została reaktywowana lub program trwałby dalej. Gdyby udało się zachować wymagania zgodne z rzeczywistymi parametrami pocisku, to na pewno ruszyły prace nad prototypem części marszowej. Teoretycznie to ona byłaby mniej kłopotliwa do skonstruowania od boostera, ale jedno poważne "ale". Problem jest bowiem taki, że polski przemysł nigdy nie produkował pocisku przeciwlotniczego naprowadzanego radiokomendowo, a to oznacza, że konieczne byłoby w tym wypadku zawiązanie współpracy z UkrOboronoPromem ws. tematu naprowadzania.


Koncepcja Samobieżnego Zestawu Rakiet Przeciwlotniczych "Błyskawica"

Po opracowaniu pierwszej docelowej odmiany Błyskawicy (którą omówiłem wcześniej) temat rozwoju polskich przeciwlotniczych pocisków rakietowych można było teoretycznie pociągnąć w dwie strony. Błyskawica bowiem z racji swojej budowy mogła się charakteryzować bardzo dużą podatnością modernizacyjną, która zakładałaby wymianę boostera lub właściwego pocisku. Dzięki temu koszty modyfikacji całego pocisku byłyby znacznie mniejsze od tego, co daje pocisk jednostopniowy.

Pierwszy kierunek, rozwijający koncept Błyskawicy, zakładałby poprawę parametrów pocisku lub zastosowanie naprowadzania track-via-missile w pocisku. 

W przypadku tego pierwszego najbardziej prawdopodobna byłaby wymiana boostera lub wykorzystanie w nim lepszego paliwa rakietowego. Ze względu na rozmiary całego pocisku, booster mógł jedynie "utyć" (maksymalnie do średnicy 210 mm) po to, żeby nie mogło to wpłynąć na możliwość przenoszenia pocisków na wyrzutniach 9K33. 

Dzięki temu można teoretycznie skrócić booster o około 0,5 metra, dzięki czemu długość całego pocisku zmniejszyłaby się do około 2,65 m. Z drugiej strony nie można jednak wykluczyć, że ze względu na zmienioną aerodynamikę konieczne byłoby zwiększenie ciągu silnika startowego, co pociągnęłoby za sobą wiele zmian w konstrukcji pierwszego stopnia. Inną opcją byłoby zachowanie dotychczasowej długości stopnia startowego, co skutkowałoby zwiększeniem ilości paliwa o połowę, jak i zwiększeniem masy samego pocisku. Podobnie jak przy skróceniu konieczna byłaby zmiana w konstrukcji pierwszego stopnia, ale w zamian efektem byłaby większa donośność i pułap rakiety. 


RBS-23 BAMSE
Szwedzki odpowiednik Pancyra

Dodatkowo niezależnie od kierunku zmian w konstrukcji boostera taki pocisk jak Błyskawica może osiągać większe prędkości startowe, co automatycznie będzie się przekładał na możliwość przechwytywania szybszych obiektów latających. Pomimo obecnych niedomagań teoretycznie to właśnie szybkie rakiety przeciwlotnicze z beznapędowym stopniem marszowym będą mieć w najbliższym czasie technicznie największe szanse na zwalczanie hipersonicznych pocisków manewrujących (tj. poruszających się z prędkością powyżej 1700 m/s) i nie można wykluczyć, że to w tym kierunku może być skierowany rozwój konwencjonalnej obrony przeciwrakietowej.

W przypadku tego drugiego mówimy za to o wymianie stopnia marszowego, bowiem przy naprowadzaniu track-via-missile wymagana jest obecność odbiornika radiolokacyjnego w nosie rakiety. Taki pocisk charakteryzowałby się większą celnością przy zwalczaniu celów latających, dzięki czemu zapalnik zbliżeniowy, który miał się znajdować razem z zapalnikiem kontaktowym w oryginalnej Błyskawicy, nie byłby już koniecznością. Dodatkowo zmiany w stopniu marszowym polegałyby prawdopodobnie również na usunięciu części głowicy bojowej, która miała odpowiadać za rażenie zwalczanego celu odłamkami. Skutkiem takiej modyfikacji byłoby stworzenie droższego, ale smuklejszego członu marszowego, który rozmiarem byłby porównywalny do jednostopniowego pocisku typu Grom / Piorun. Lecz mimo wszystko do opracowania takiego pocisku wciąż niezbędna byłaby pomoc przemysłu ukraińskiego (i to znacznie większa niż przy naprowadzaniu radiokomendowym), gdyż polski przemysł nigdy nie pracował nad rakietami przeciwlotniczymi naprowadzanymi półaktywnie (SARH).

Drugi, bardziej korzystny dla nas sposób, to byłoby stworzenie klasycznego, dwustopniowego pocisku przeciwlotniczego naprowadzanego termicznie o donośności co najmniej 20 km. 

Z racji tego, że doświadczenie MESKO w produkcji przeciwlotniczych pocisków samonaprowadzających ograniczało się jedynie do produkcji amunicji naprowadzanej termicznie (9M31, 9M32M, R-3S i Grom), to taki pocisk mógłby być opracowany w znacznej mierze samodzielnie przez polski przemysł. Co więcej, taki pocisk mógłby mieć funkcją LOAL, dzięki czemu możliwa byłaby pasywizacja wyrzutni rakietowej (w tym i możliwość jej osadzenia nawet na zwykłej ciężarówce). Dodatkowo przy takim pocisku konieczne byłoby zastosowanie silnika również w stopniu marszowym, dzięki czemu mógłby wzrosnąć zasięg i pułap zwalczania celów za pomocą tego pocisku. Z drugiej strony jednak faktycznie taki pocisk powinien zostać opracowany od zera w celu minimalizacji strefy martwej, a dodatkowo konieczne byłoby opracowanie nowego seekera IR na bazie istniejącego w Gromie, bowiem obecnie używany byłby bezużyteczny wobec temperatury generowanej przez opór powietrza wobec pocisku lecącego ze znacznie większą prędkością od Groma.

Podsumowanie

Wracając do zakończenia, Błyskawica szybko dokonała swojego żywota, jak to wiele innych projektów finansowanych przez MNiSW. MESKO nie byłoby w stanie samemu opracować pocisku naprowadzanego radiokomendowo, dlatego tutaj w dalszych pracach była niezbędna pomoc Ukraińców. 

Ze względu na te trudności odpowiedzią przemysłu było opracowaniu koncepcji pocisku o nazwie PK-6. Taki pocisk polski przemysł byłby w stanie stworzyć samemu, lecz to już byłby odpowiednik szwedzkiego RBS-70 lub rosyjskiego 9M337 Sosna - krótszego, ale o mniejszym zasięgu i mniejszej prędkości startowej. Z drugiej strony niezrozumiałe jest to, dlaczego TELESYSTEM nie opracował wcześniej produktu postlicencyjnego, bazującego na pocisku 9M31 / 9M31M Strzała-1, który w ramach licencji był produkowany w Skarżysku tak, jak to zrobił z Gromem, który bazował przecież na licencji pocisku 9M39 Igła-1E, uzyskanej przez ZM Skarżysko w połowie lat 80. Taki pocisk nie byłby co prawda naszym spełnieniem marzeń, ale mógłby być dalej rozwijany w celu zwiększania jego możliwości. Oraz właśnie taki pocisk najprawdopodobniej stanowiłby jeden z elementów uzbrojenia systemu Poprad (obok Groma / Pioruna) i stanowiłby realne uzupełnienie obecnie stosowanych systemów VSHORAD.


Koncepcja rakietowego pocisku przeciwlotniczego PK-6

Niestety Błyskawica jest przykładem, że pewne rzeczy trzeba rozwijać dalej, niż przewiduje to okres realizacji pracy rozwojowej. I nie leży w tym wina NCBiR-u, ani podmiotów odpowiedzialnych za opracowanie danych produktów. Po prostu czasem brakuje długofalowej wizji rozwoju przemysłu, swego rodzaju "mapy drogowej" według której PPO mógłby stawać się co raz bardziej konkurencyjny. Czasem brakuje też woli finansowej, nawet jeśli pieniądze leżą na stole i czekają na ich wzięcie w zamian za sprzedaż własnego produktu. A to wszystko sprawia, że PR otaczający polską zbrojeniówkę jest taki, a nie inny. I ten PR nie jest generowany przez osoby postronne, tylko przez osoby znajdujące się wewnątrz przemysłu. Takich przykładów jest mnóstwo, aczkolwiek wiele z nich jest też winą wojskowych lub polityków, wobec których przemysł próbuje się dostosować.

Ale jest to artykuł o Błyskawicy. Historię alternatywną jej potencjalnego rozwoju starałem się jak najlepiej opisać, choć w temacie rakietowej OPL jestem laikiem. A w sumie gdyby Błyskawica zaistniała (i nie tylko ona), została wdrożona jej produkcja, to PGZ miałby niepowtarzalną okazję oferowania elementów kompleksowej obrony przeciwlotniczej pododdziałów lądowych, prawdopodobnie wpiętych w jeden, wspólny system. Ale to może opiszę w innym artykule.

Uwagi

(*) Cena dotyczyła tylko zakupu wyrzutni, radarów i części pocisków (ponad 300 sztuk) w Niemczech oraz ich modernizację przez amerykańskiego Lockheeda Martina z pomocą polskiego przemysłu.

Bibliografia

- Tomasz Szulc, Nowa polska rakieta przeciwlotnicza, NTW 10/2012, s. 30-31
- T. Rasztabiga, K. Motyl, B. Zygmunt, R. Kaźmierczak, Koncepcja konstrukcji dwustopniowego naddźwiękowego pocisku rakietowego, Problemy Mechatroniki Uzbrojenie Lotnictwo Inżynieria Bezpieczeństwa 3/2014, s. 51-68
- Mirosław Gyurosi, Osa wciąż młoda, NTW 12/2008, s. 22-28
- Andrzej Kiński, Niemieckie Patrioty oferowane Polsce, NTW 3/2011, s. 30-31

czwartek, 19 kwietnia 2018

O artylerii, cz. II: Casus amunicji do RPG-7

Na blogu udało mi się już napisać kilka artykułów na temat fatalnej sytuacji w uzbrojeniu przeciwpancernym piechoty. Omawiałem już jednorazówki, działa bezodrzutowe i granaty nasadkowe, jednak w tej kwestii chcę zrobić mały restart. Postaram się mniej gdybać, a bardziej skupię się na suchych danych.

Na pierwszy ogień idzie zatem osławiona kwestia nowoczesnej amunicji do granatników przeciwpancernych RPG-7.

Jak zapewne dobrze wiecie, obecnie stosowane granaty przeciwpancerne PG-7 / PG-7W są fatalnym, wręcz tragicznym środkiem do zwalczania broni pancernej. A jest tak z dwóch powodów. Po pierwsze PG-7 odznacza się słabą przebijalnością pancerza, na poziomie 260 do 330 mm RHA. Skutek jest taki, że celowniczy rgppanc. nie ma szans na skuteczne porażenie współczesnego czołgu (nawet tak starego jak T-72M) z wyłączeniem osłabionych stref. Po drugie amunicja stosowana w granatnikach jest przeterminowana, co sprawia, że jest ona potencjalnie niebezpieczna zarówno dla samego użytkownika, jak i dla logistyka odpowiedzialnego za przewóz amunicji.




Jednak trzeba zwrócić uwagę, że od momentu wdrożenia radziecko-sowieckich granatników o kalibrze 40 mm z nadkalibrową amunicją (RPG-2; rok 1949) sposób wykorzystania rgppanc. znacząco się zmienił. Wtedy RPG służyły jako podstawowy środek przeciwpancerny piechoty, który uzupełniał klasyczne armaty przeciwpancerne na bliskich odległościach. Obecnie w zasadzie niemożliwe jest podejście na mniej niż 300 metrów do pojazdu przeciwnika w warunkach innych niż miejskich (w przestrzeni zabudowanej). Z tego też powodu granatniki przeciwpancerne stały się bardziej wszechstronnymi środkami wsparcia piechoty i co więcej zwalczanie pojazdów opancerzonych, zwłaszcza w obronie, stało się wręcz marginalnym zadaniem dla broni tego typu.

Ale też warto mieć pod ręką dobry granat przeciwpancerny.

Początkowo planowano zakupić w tym celu szwedzkie granatniki przeciwpancerne Carl Gustaf M3 (w roku 1997 nawet kupiono 38 sztuk tej broni), jednak wojskowych odstraszyła wysoka cena tego systemu oraz większe skomplikowanie w porównaniu do RPG-7. Dlatego też uznano, że bardziej opłacalne będzie opracowanie nowej amunicji do tych granatników.

Propozycja bułgarska

Z racji tego naglącego problemu w roku 2003 Zakłady Metalowe DEZAMET S.A. zawiązały współpracę z bułgarskim Arsenałem w sprawie opracowania nowej amunicji do granatników RPG-7. Ponieważ wtedy (jak i obecnie) żołnierze mieli do dyspozycji głównie granaty przeciwpancerne PG-7W oraz PG-7WM, a nie każdy miał szczęście posiadać "kredkę" (jak potocznie jest nazywany OG-7), zdecydowano się na opracowanie aż sześciu typów amunicji bojowej. 


Od góry - granaty PG-7MT, OG-7ME, PG-7KO i PG-7TB

Były to mianowicie:

- nabój przeciwpancerny z tandemową głowicą kumulacyjną (oznaczony jako PG-7MT)
- nabój przeciwpancerny z pojedynczą głowicą kumulacyjną (PG-7M)
nabój przeciwpancerno-odłamkowy z głowicą HEDP (PG-7KO)
- nabój z głowicą odłamkowo-burzącą (PG-7OD)
- nabój odłamkowy z elektronicznym zapalnikiem czasowo-uderzeniowym (OG-7ME)
- nabój z głowicą termobaryczną (PG-7TB)

Po opracowanych powyższej amunicji przyszła pora na testy, które odbyły się 22 kwietnia 2004. Skuteczność granatu termobarycznego została sprawdzona na stanowisku ogniowym zbudowanym na drewnianym szkielecie wzmocnionym workami z piaskiem, zaś granaty odłamkowe i przeciwpancerno-odłamkowe sprawdzono pod kątem osiągnięciem maksymalnego zasięgu przy strzale pośrednim. Jeśli zaś o granat PG-7MT, to osiągnięto przebijalność na poziomie niewiele powyżej 300 mm RHA przy pancerzu osłoniętym dodatkowo przez ERAWA-2 (dla porównania producent deklarował penetrację 500 mm RHA za ERA).

W moim mniemaniu liczba zaprojektowanych typów amunicji była zbyt duża, ale z drugiej strony współpraca z Bułgarami prawdopodobnie przyniosłaby dla nas ogromne korzyści nie tylko poprzez produkcję lepszych granatów do RPG-7, ale również innej nowocześniejszej amunicji do broni przeciwpancernej proweniencji wschodniej (np. SPG-9 lub Konkursów). Niestety Bułgarzy bardzo mocno naciskali na stworzenie joint venture z Dezametem i co więcej rozmowy z nami z biegiem czasu traciły u nich na znaczeniu.

Propozycja polsko-niemiecka

Niestety w związku z utratą zainteresowania ze strony Arsenału DEZAMET był zmuszony do samodzielnego opracowania amunicji do RPG-7. Skupiono się zatem na dwóch najbardziej perspektywicznych typach amunicji, czyli dotychczasowym PG-7MT oraz PG-7KO. Dodatkowo zakład z Nowej Dęby zdecydował się na opracowanie naboju dymnego do granatnika. O ile pocisk przeciwpancerno-odłamkowy, jak i dymny zostały opracowane samodzielnie przez polski przemysł, o tyle w kwestii pocisku tandemowego z pomocną dłonią przyszedł do nas niemiecki Dynamit Nobel Defence.


Od góry - granaty PG-7MT1, KO-7M i DG-7M

Koncern ten już na przełomie wieków oferował dla Wojska Polskiego granatniki przeciwpancerne PzF 3 z możliwością ich licencyjnej produkcji w kraju. Niestety wtedy testy poligonowe granatnika poszły niepomyślnie za Niemców (o czym częściowo przeczytacie tutaj), przez co zrezygnowali z dalszej oferty. Jednak w 2006 pojawili się jeszcze z ofertą sprzedaży zarówno wspomnianych wcześniej PzF 3, jak i jednorazowych granatników PzF 90 (znanych bardziej pod nazwą RGW 90).


I właśnie od tych jednorazówek została wykorzystana głowica kumulacyjna tandemowa do granatu przeciwpancernego, oznaczonego już jako PG-7MT1. Sporą ciekawostkę w kwestii głowicy było jednak to, że prekursor mógł być chowany do właściwej głowicy, przez co amunicja stawała się łatwiejsza w transporcie (w tej pozycji pocisk był krótszy o ok. 9 centymetrów).

Drugim opracowanym pociskiem był kumulacyjno-odłamkowy KO-7M. W przeciwieństwie do PG-7MT1 KO jest przeznaczony do zwalczania lekko opancerzonych pojazdów i siły żywej. Wybór tego pocisku chyba najlepiej odzwierciedla chęć konstruktorów do stworzenia jak najmniejszej gamy pocisków do możliwie jak największego wachlarza zadań. Pocisk HEDP bowiem jest znacznie skuteczniejszy w zwalczaniu pojazdów opancerzonych i lekko umocnionych pozycji w porównaniu z pociskiem odłamkowym, odłamkowo-burzącym, czy termobarycznym, a jednocześnie nie ustępuje powyższym typom amunicji pod kątem eliminacji piechoty.

W kwestii tej amunicji próby poligonowe zostały przeprowadzone aż dwukrotnie: w kwietniu 2006 i w czerwcu 2007 roku. Za pierwszym razem testom poddano co najmniej 7 granatów typu PG-7MT1, co najmniej jeden typu KO-7M i co najmniej jeden typu DG-7M. 

Wyniki:

- w przypadku głowicy tandemowej testy pokazały, że rzeczywiste osiągi są bardzo zbliżone do deklarowanych (tj. 500 mm RHA za ERA) i to przy pokryciu pancerza za pomocą ERAWA-2.
- dla głowicy kumulacyjno-odłamkowej rzeczywiste osiągi okazały się znacznie lepsze od deklarowanych (pocisk przebił ok. 240 mm RHA wobec oficjalnych 200 mm RHA) przy jednoczesnym gęstym pokryciu pola ponad 1500 odłamkami w pobliżu trafienia pociskiem w cel.


Głowica bojowa od granatu przeciwpancernego PG-7MT1 na stanowisku testowym

Przy późniejszych podejściach testowano jedynie KO-7M i DG-7M. W ich przypadku udało mi się dotrzeć do bardziej szczegółowych danych. 

Dla KO-7M ustalono, że całkowicie spełnia swoje zadanie, umożliwiając przebicie pancerza o grubości do 120 mm RHA przy jednoczesnym rażeniu otoczenia odłamkami. Dodatkowo ustalono odległość, na jaką można prowadzić ostrzał tymi granatami - pocisk uzbraja się po przebyciu 15 metrów, zaś odległość maksymalna, na jaką dolatuje pocisk, wynosi ~1488 metrów. Ze względu jednak na obecność samolikwidatora w zapalniku, ustawionego na 14 sekund, donośność pocisku została zmniejszona do ok. 1400 metrów.

Jeśli zaś chodzi o DG-7M, to informacje o nim pochodzą ze znacznie starszego okresu, kiedy to pojawiły się pierwsze propozycje stworzenia krajowej amunicji do RPG-7. Granat miał kaliber 80 mm oraz masę ok. 3 kg, a jego głównym elementem były dwa ładunki dymotwórcze, które zapewniały dymienie w czasie od 2 do 4 minut zarówno w paśmie widzialnym, jak i podczerwieni. Dla pierwszego pasma granat gwarantował postawienie zasłony dymnej o minimalnych wymiarach 80 x 10 x 3 m, zaś dla podczerwieni (8 - 14 um) zasłona mogła wynosić co najmniej 15 x 8 x 2,5 m, dzięki czemu można było skutecznie ukryć pojazd z użyciem pojedynczego granatu, a osłabienie promieniowania laserowego przekraczało 75%.

Amunicja zapalająca do RPG-7

Słowem dygresji chciałbym również wspomnieć o wcześniejszym projekcie związanym z amunicją do rgppanc-7. 

W związku z wypadkiem, jaki wydarzył się w 1996 w wyniku eksploatacji plecakowego miotacza płomieni LPo-50, Wojsko Polskie zdecydowało się na ich wycofanie ze służby liniowej. Był to jedyny typ broni zapalającej, jaki wtedy posiadali saperzy i z tego powodu WITU zdecydowało się na opracowanie granatów zapalających do popularnego granatnika przeciwpancernego, które byłyby uzupełnieniem opracowanych już wtedy granatów OG-7M i DG-7. Granaty te opracowano bardzo szybko, gdyż najpóźniej w roku 1998 zostały potwierdzone ich testy poligonowe. Nosiły one oznaczenia ZG-7 i ZG-7P.


Granaty zapalające ZG-7 (u góry) i ZG-7P (na dole)

Obydwa typy granatów były podobnej konstrukcji i używały tej samej mieszaniny zapalającej (o oznaczeniu SM-1). Różnica pomiędzy tymi granatami polegała na tym, że ZG-7 posiadał wyłącznie głowicę zapalającą, zaś ZG-7P poza głowicą zapalającą posiadał również głowicę kumulacyjną - dzięki temu był on znacznie skuteczniejszy przy zwalczaniu siły żywej ukrytej za opancerzeniem.

Wymogi, jakie zostały postawione przed granatami, dotyczyły ochrony przed rozszczelnieniem oraz zachowania parametrów w temperaturach od -55 do +55° C, przy wystąpieniu pojedynczych udarów mechanicznych oraz w przypadku upadku na twarde podłoże z wysokości 2 metrów (w skrzyni) lub 70 cm (bez zabezpieczenia). Granaty miały również zapewniać możliwość wywołania strumienia palącej się mieszaniny w promieniu do 7 metrów na odległość od 10 do 1000 metrów, nawet po przebiciu 3-milimetrowej warstwy stali i 50-milimetrowej warstwy drewna. W przypadku ZG-7P wymogi rozszerzono o samolikwidację zapalnika (WP-7M) w czasie maksymalnie 15 sekund oraz możliwość zapłonu mieszaniny również po przebiciu płyty pancernej. W trakcie przeprowadzonych testów spełniono większość stawianych wymogów (jedynie odległość uzbrajania głowicy wynosiła 13, a nie 10 metrów).

Obydwa granaty miały kaliber 71,5 mm (były to najmniejsze po OG-7 granaty do RPG-7), masę od 3,86 do 4,28 kg (ZG-7) lub od 3,83 do 4,44 kg (ZG-7P), zaś donośność pocisków wynosiła 1240 m (ZG-7) lub ~1100 m (ZG-7P). Dodatkowo przebijalność ZG-7P wynosiła 65 mm RHA, zaś po przebiciu 10-milimetrowej płyty pancernej granat zachowywał swoje właściwości zapalające.

Brak dalszych informacji o tych granatach wskazuje na to, że prace nad nimi zakończono po testach poligonowych. Niestety szkoda jest tego, ponieważ inaczej saperzy otrzymaliby na wyposażenie broń zapalającą, zaś know-how przy pracach nad granatami poszedłby w dwie strony. Z jednej strony konstruktorzy zakładali możliwość stworzenia lżejszej mieszanki zapalającej, dzięki której masa granatów spadłaby o 800 g, dzięki czemu wzrosłaby donośność pocisków, a z drugiej strony kaliber głowic pozwoliłby na stworzenie analogicznych pocisków przeznaczonych do SPG-9 i 2A28. 

Ponadto nie można wykluczyć tego, że przemysł chciał opracować nowy granat przeciwpancerny w oparciu o wkładkę kumulacyjną z opracowywanego w latach 90. przeciwpancernego pocisku moździerzowego (PPM) Rad-1 (przebijalność 400 mm RHA), jak również mógł mieć w planach stworzenie własnej głowicy tandemowej na tej samej bazie.

Dane techniczne (tylko amunicja opracowana samodzielnie w PL)




Czasy się zmieniają, ale PG-7W zawsze jest na poligonach.

Oficjalnie zaplanowano rozpoczęcie produkcji pocisków w Nowej Dębie na rok 2008. No ale Niemcy nie chcieli się zgodzić na produkcję głowic w Polsce, co oznaczałoby, że kluczowy element PG-7MT1 musiałby być importowany. Taka sytuacja mogła wynikać z tego, że do polskiego granatu przeciwpancernego użyto nowoczesnej głowicy kumulacyjnej pochodzącej z nowszej odmiany PzF 3-IT600, która charakteryzowała się wyższą prędkością strumienia kumulacyjnego (powyżej 10 km/s) i co za tym idzie - lepszą skutecznością w przebijaniu pancerzy pokrytych ERA. Z drugiej strony nie można wykluczyć tego, że gdyby DEZAMET lub MON zdecydowali się na negocjacje z DND, to ostatecznie do PG-7MT1 trafiła wariacja starszej odmiany głowicy do PzF 3, która była testowana w kraju w roku 2000. Ta głowica pewnie byłaby produkowana w kraju, ale byłaby mniej skuteczna w zwalczaniu lepszych ERA (jak np. ERAWA). No ale nie zdecydowano się na produkcję nowych granatów do RPG-7, a reszta stała się historią alternatywną.

Niestety po 10 latach problem stał się jeszcze poważniejszy, ponieważ kończące się resursy "rg-rur" oraz sprzedaż ostatnich 25 tysięcy jednorazowych RPG-76 w końcu zmuszą MON do zakupu nowych granatników przeciwpancernych. A dodatkowo tą decyzję może potwierdzić fakt, że do obecnych rgppanc. ta amunicja nie będzie kupowana.

Mimo wszystko jednak polski przemysł starał się zarówno w latach 90., jak i na początku XXI wieku stworzyć z RPG-7 uniwersalny środek wsparcia piechoty na szczeblu drużyny lub plutonu, który miał gwarantować skuteczne rażenie szerokiego spektrum celów. Dzięki temu granatnik miał się stać na rynku konkurencją dla równie wszechstronnego szwedzkiego granatnika Carl Gustaf. Niestety zarówno brak środków, jak i niezrozumiała niechęć do stworzenia podstawowego składnika tego systemu - czyli własnej kopii granatnika wielorazowego przez polski przemysł obronny - sprawiły, że ten całkiem dobry pomysł marketingowy został zaniechany.

Jeśli chodzi o przyszłość, to nie chcę osobiście faworyzować żadnego z oferowanych dla nas granatników przeciwpancernych wielokrotnego użytku. Niemniej w przypadku wyboru PSRL-1 lub Mk 777 (nielicencyjnych kopii RPG-7) oferowanych przez Airtronic USA za pośrednictwem katowickiego Works 11 trzeba podejrzewać, że początkowo używałyby wciąż w celach szkoleniowych granatów przeciwpancernych typu PG-7W i PG-7WM, gdyż wciąż może pochowanych w składach amunicyjnych tysiące granatów tego typu. Niestety, ale takie uroki (skutki) licencyjnej produkcji amunicji za czasów PRL...


Bibliografia

- Andrzej Kiński, Nowa amunicja do RPG-7 z DEZAMETu, Nowa Technika Wojskowa 10/2004, s. 12-13
- Andrzej Kiński, Nowe życie RPG-7, Nowa Technika Wojskowa 05/2006, s. 23-27
- Andrzej Kiński, Ostre strzelanie Dezametu, Nowa Technika Wojskowa 08/2007, s. 30-31
- Bogdan Piątek, Grzegorz Kowalik, Analiza wyników badań strzelaniem pocisku KO-7M, Problemy Techniki Uzbrojenia R. 36 z. 102, s. 105-114
- Adam Wiśniewski, Krzysztof Majewski, Zbigniew Wertejuk, Arkadiusz Mazierski, Naboje zapalające ZG-7 do ręcznego granatnika przeciwpancernego RPG-7, Problemy Techniki Uzbrojenia i Radiolokacji R.28 z. 70, s. 77-90
- Adam Wiśniewski, Krzysztof Majewski, Zbigniew Wertejuk, Arkadiusz Mazierski, Naboje przebijająco-zapalające ZG-7P do ręcznego granatnika przeciwpancernego RPG-7, Problemy Techniki Uzbrojenia i Radiolokacji R.28 z. 70, s. 91-104
- Ewa Daniluk, Adam Wiśniewski, Grzegorz Nyszko, Nowa generacja nabojów dymnych DG-7M do ręcznego przeciwpancernego granatnika RPG-7, Problemy Techniki Uzbrojenia i Radiolokacji R. 28 z. 71, s. 89-101