czwartek, 30 grudnia 2021

Inżynieria pancerzy cz. 1 - Jak chroniony jest bojowy wóz piechoty Borsuk?

Przez dłuższy czas nie zajmowałem się pisaniem jakichkolwiek artykułów na swoim blogu. Było to spowodowane zarówno moim życiem prywatnym, jak również zaangażowaniem w pisanie tekstów na potrzeby innych mediów. Obecnie planuję wrócić do pisania artykułów tutaj, przy czym zamiast ogólnych tekstów opiniotwórczych chciałbym się skupić bardziej na mojej specjalizacji, czyli temacie pancerzy specjalnych oraz ich zastosowania w wozach bojowych. W tych artykułach chciałbym wykorzystać zarówno bardziej lub mniej dostępną teorię odnośnie projektowania opancerzenia, dostępne informacje na temat opancerzenia poszczególnych pojazdów, jak i w miarę możliwości moje dotychczasowe doświadczenia związane z projektowaniem elementów opancerzenia.

Zastrzegam jednak to, że wszystkie informacje, które będą podawane w tych artykułach, zostały zdobyte samodzielnie przeze mnie i nie są źródłem jakiegokolwiek przecieku. Więc jeśli kiedykolwiek pojawią się narzekania na temat zawartości moich artykułów, to przepraszam, ale w takiej sytuacji trzeba lepiej chronić jakiekolwiek wrażliwe informacje. Jednocześnie też zaznaczam, że wszelkie spekulacje mogą być nieprecyzyjne.

Przejdźmy zatem do pierwszego artykułu


-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


W nowej serii zdecydowałem się wziąć na pierwszy ogień testowany obecnie bojowy wóz piechoty Borsuk, który został opracowany przez Hutę Stalowa Wola. W temacie przedstawię zarówno teorię związaną z prawdopodobnym zaprojektowaniem osłon następcy BWP-1, jak również informacje, jakie udało mi się samodzielnie zebrać od roku 2017, kiedy to po raz pierwszy pokazano Borsuka. Miejscami ten tekst będzie subiektywny, więc nie musicie się zgadzać bezwzględnie z moją opinią. Chciałbym jednak, abyście się dowiedzieli, z czym tak naprawdę mamy do czynienia, jeśli mówimy o Borsuku.

Nie warto jednak przechodzić od razu do prostej, bezpośredniej odpowiedzi. Taka odpowiedź bowiem jest często nieprecyzyjna, a jednocześnie może wprowadzać w błąd. Dlatego lepiej w takim wypadku rozbić całą kwestię na czynniki pierwsze.


Bojowy wóz piechoty Borsuk - fot. HSW


Jaka bryła kadłuba jest optymalna do ochrony?

Jeśli ktoś mówi o dobrze opancerzonym bojowym wozie piechoty, to prawdopodobnie w pierwszej kolejności przychodzi mu do głowy niemiecki wóz bojowy Puma. Ta bowiem charakteryzuje się silnie opancerzonym przodem pojazdu, co zostało zapewnione poprzez wykorzystanie inertnego pancerza reaktywnego (znanego również jako układ NERA), składającego się z dwóch kanapek stalowych przedzielonych polimerową gumą oraz stalowej płyty tylnej. Cały układ jest pochylony pod kątem około 65 - 70°, gdyż takie pochylenie jest optymalne dla działania tego rodzaju osłony. Analogiczne rozwiązanie zostały wdrożone w innych wozach bojowych piechoty, przy czym z reguły pojedyncza kanapka stalowa jest obecna w układzie w roli łatwo demontowanego pancerza dodatkowego. 

Jednak proponowane przez niektóre osoby kąty pochylenia górnej płyty pancerza przedniego (z reguły wspomniane 65 - 70°) nie były dobrane z myślą o osiągnięciu wysokiej ochrony dla niepływającego "bewupa". Takie pochylenie pancerza jest bowiem ściśle związane z optymalnym działaniem pancerza reaktywnego obecnego w układzie. Puma w tym wypadku jest jednak wyjątkiem - w innych bojowych wozach piechoty częściej mamy w tym miejscu do czynienia z osłoną w postaci pojedynczej płyty stalowej lub układu stalowo-aluminiowego.

Ponadto jedynymi zaletami zmniejszenia pochylenia górnej płyty przedniej są:

- poprawa widoczności dla kierowcy (co obecnie i tak jest kompensowanie poprzez stosowanie kamer)
oraz 
- zwiększenie kątu depresji armaty szybkostrzelnej (co natomiast dla kątów powyżej 10° może dobrze wyglądać, lecz nie jest to niezbędne). 


Orientacyjny przekrój pancerza przedniego bwp Puma



Trzecią zaletą, która pierwotnie była decydująca podczas projektowania transporterów opancerzonych, było obniżenie masy zastosowanych płyt stalowych. Obecnie jednak stosuje się osłony kompozytowe, które składają się z wielu warstw różnych materiałów, które mogą być lżejsze od stali. Ponadto wymagania dotyczące ochrony pojazdów pancernych piechoty znacząco się podwyższyły na przestrzeni ostatnich 50 lat. To sprawia, że powinno się dążyć do tego, że chroniona powierzchnia bojowego wozu piechoty składała się z jak najmniejszej liczby ścian niezbędnych do skutecznego osłonięcia wozu bojowego. Dodatkowo ze względu na wykorzystywanie osłon przestrzennych i kompozytowych w przypadku mniejszych kątów pochylenia (15 - 40°) - co jest nieuniknione w przypadku dolnej części pancerza przedniego - nie można w taki sam sposób zaprojektować pancerza, jak w przypadku zastosowania większych kątów pochylenia (55 - 75°) w górnej części pancerza przedniego. To natomiast może prowadzić do powstania stref osłabionych o dużej powierzchni, które nie będą gwarantować odpowiedniej ochrony przed bardziej skuteczną bronią przeciwpancerną (granatniki przeciwpancerne, średniokalibrowa amunicja przeciwpancerna). No i na samym końcu nie każdy posiada aż takie doświadczenia z projektowaniem i zastosowaniem osłon typu NERA w wozach bojowych jak Niemcy.


Kadłub bwp AS21 Redback pozbawiony pancerza dodatkowego


To przede wszystkim z tego powodu optymalną bryłą dla średnio opancerzonego wozu bojowego (bojowy wóz piechoty) okazuje się być bryła bardziej pudełkowata, gdzie mamy do czynienia z dużą dolną płytą przednią o ograniczonym pochyleniu (15 - 40°) oraz bardzo silnie pochyloną (około 80 - 82°) górną płytą przednią. Układ o mniejszym pochyleniu może być zarówno zaprojektowany pod postacią pancerza przestrzennego / grodziowego (w przypadku spełnienia niższych poziomów ochrony) lub kompozytowego. Obecnie w przeciwieństwie do układów stosowanych w czołgach podstawowych nie istnieje póki co potrzeba zapewnienia pasywnej ochrony przed amunicją czołgową lub granatami przeciwpancernymi. Dzięki temu możliwe jest wykorzystywane układów pancerza w oparciu o warstwy metalowe (stalowo-aluminiowe) lub zawierające ceramikę. Natomiast w przypadku pojawienia się takowego zapotrzebowania możliwe jest opracowanie pancerza przedniego w oparciu o ciężki, ale łatwo demontowany moduł pancerza specjalnego, który byłby dokręcany do stalowego kadłuba wozu bojowego. W tym wypadku za prekursora takiego rozwiązania w bojowych wozach piechoty (o trakcji gąsienicowej) można uznać proponowany dla Australii bojowy wóz piechoty AS21 Redback produkcji południowokoreańskiej Hanwhy Techwin, lecz podobne rozwiązanie można spotkać również w indonezyjsko-tureckim czołgu lekkim Harimau Hitam.


Magia fizyki

W tym wypadku tematami przewodnimi będą dwie kwestie związane z konstrukcją pancerza Borsuka oraz jego bryłą. Mowa bowiem o rykoszetowaniu pocisków oraz ich fragmentacji podczas procesu penetracji.

Rykoszetowanie pocisków przeciwpancernych jest sprawą znaną dla osób interesujących się tematyką drugowojenną. Opracowanie amunicji podkalibrowej (a zwłaszcza tej o wydłużonych rdzeniach) co prawda zmniejszyło częstotliwość występowania tego zjawiska, lecz ten proces nie został wyeliminowany. Po prostu zmieniły się kąty pochylenia pancerza, przy których dochodzi do tego zjawiska. W przypadku pełnokalibrowej amunicji z czasów drugiej wojny światowej do rykoszetów dochodziło przy pochyleniu pancerza wynoszącym około 55 - 60°, natomiast przy współczesnej amunicji przeciwpancernej wymagane pochylenie wynosi już około 75 - 80°. Dokładny kąt jest bowiem zależny od grubości zastosowanej płyty metalowej, jej wytrzymałości mechanicznej oraz charakterystyki danego pocisku przeciwpancernego.

W przypadku Borsuka mowa tu o zastosowaniu płyt ze stali pancernej wysokiej twardości, których grubość wynosi prawdopodobnie 10 mm. Natomiast dla górnej płyty pancerza przedniego kąt jej pochylenia wynosi około 80°. Właśnie z racji tego, że dla takiego kąta zachodzi większe prawdopodobieństwo zrykoszetowania pocisku przeciwpancernego, niż w przypadku pochylenia takiej samej płyty pod kątem 65 do 72°, możemy mówić o optymalizacji bryły średnio opancerzonego pojazdu pancernego.

Ale jakie pociski może zrykoszetować tak silnie pochylona płyta pancerna?

Tutaj z pomocą przychodzą żydowscy konstruktorzy z firmy Plasan Sasa, którzy sprawdzili to zjawisko dla podkalibrowego pocisku przeciwpancernego typu APDS kalibru 25 mm. Tego rodzaju amunicja co prawda nadal wykorzystuje rdzeń wolframowy lub (rzadziej) uranowy, ale charakteryzuje się mniejszym stosunkiem długości rdzenia do jego średnicy. W tym przypadku do badania wykorzystano pociski typu M791, które do połowy lat 90. były podstawową amunicją przeciwpancerną w amerykańskich bwp M2 Bradley i kołowych transporterach opancerzonych LAV-25. Są to jednak lżejsze pociski od szwajcarskich pocisków PMB 073, które do roku 2012 były referencyjnym typem amunicji przeciwpancernej dla weryfikacji ochrony balistycznej poziomu 5 wg normy STANAG 4569. 


Pociski przeciwpancerne 25 x 137 mm (od góry): M791, PMB 090 i M919
W zestawieniu brakuje pocisku PMB 073 - nieprodukowanego od końca lat 90.


Na podstawie strzelań zauważono, że pocisk rykoszetuje od płyty stalowej o grubości 8 mm pochylonej pod kątem od 78 do 82 stopni. Dokładny kąt krytyczny zależy jednak zarówno od grubości zastosowanej płyty stalowej, jak i jej twardości. Przy zastosowaniu stali pancernej klasy 500 (np. ARMSTAL 500) optymalny kąt pochylenia dla płyty o grubości 8 mm wynosi 81 stopni, ale zmniejsza się do 79 stopni dla płyty o grubości 10 mm lub nawet do 75 stopni przy użyciu płyty o grubości 15 mm. Jeszcze lepszy efekt można zauważyć przy wykorzystaniu stali pancernej klasy 600, gdzie dla płyty o grubości 8 mm optymalny kąt pochylenia wyniósł 82 stopnie. Stal o tak wysokiej twardości (~600 HB) nie jest jednak stalą spawalną, dlatego też w takiej sytuacji może być przydatna jedynie pod postacią dokręcanej dodatkowej płyty pancernej. 

Na podstawie tego można wywnioskować, że pochylony pod kątem 80° górny pancerz przedni bojowych wozów piechoty BMP-1 i BMP-2 - wykonany ze stali klasy 500 (2P lub BT-70Sz) również może rykoszetować pociski podkalibrowe kal. 20 i 25 mm. Co jednak zostało zepsute w przypadku proponowanej przez WZMot. modernizacji BWP-1, gdyż tam kąt pochylenia górnej części pancerza został zmniejszony do 72°. A tak przekonstruowany pancerz już nie będzie posiadać tego typu zdolności.

Warto również wspomnieć, że podczas rykoszetu doszło do skruszenia rdzenia wolframowego, dzięki czemu pocisk w późniejszym etapie nie był już aż tak poważnym zagrożeniem.


Wizualizacja rykoszetu pocisku M791 na płycie stalowej o grubości 8 mm (twardość: ~500 HB, kąt pochylenia: 81°)


W naszym przypadku konieczne jest jednak przetłumaczenie wyniku na to, jaki efekt może zostać osiągnięty w stosunku do rosyjskiej amunicji przeciwpancernej. Tutaj głównym zagrożeniem dla Borsuka będą dwa pociski przeciwpancerne kalibru 30 mm - 3UBR6 oraz 3UBR8.

3UBR6 jest pełnokalibrowym pociskiem przeciwpancernym z rdzeniem stalowym o masie 400 gramów. Pocisk ten został zaprojektowany z myślą o pokonywaniu prostych osłon metalowych (stalowych lub aluminiowych) o niewielkim kącie pochylenia (dla stali do 30°). Sam pocisk oficjalnie przebija 26-milimetrową płytę stalową (prawdopodobnie o twardości ~300 HB) pochyloną pod kątem 60° z odległości 300 metrów. Jednakże jego skuteczność znacząco spada, kiedy cel jest chroniony przez prosty pancerz przestrzenny lub bardziej zaawansowane osłony kompozytowe. Biorąc pod uwagę wykorzystanie rdzenia stalowego oraz niewielką prędkość wylotową (970 m/s), można podejrzewać, że największe problemy będzie miał z pokonywaniem osłon kompozytowych zawierających warstwy ceramiczne. To jednak dokładniej omówię przy kolejnym pocisku przeciwpancernym. 

Co więcej oficjalne dane nie wspominają o zdolności penetracji osłon pochylonych pod kątem większym niż 75°, co każe domniemywać, że pomimo zastosowania czepca balistycznego 3UBR6 jest pociskiem skłonnym do rykoszetowania. 


Pocisk przeciwpancerny kal. 30 mm typu 3UBR6


Pomimo wdrożenia do użytku razem z BMP-2 na początku lat 80. 3UBR6 nadal pozostaje podstawowym pociskiem przeciwpancernym kal. 30 mm, który jest obecny w zapasie amunicji bojowych wozów piechoty BMP-2, BMD-2 i BMD-3 oraz kołowych transporterów opancerzonych BTR-82A. Tego typu amunicji można również się spodziewać w lżejszych pojazdach wojskowych, które mogą zostać uzbrojone w armaty szybkostrzelne kalibru 30 mm. 

Drugi z rosyjskich pocisków przeciwpancernych - 3UBR8 - jest pociskiem podkalibrowym typu APDS (Armour Penetrating, Discarded Sabot) wykorzystującym rdzeń wolframowy o masie 222 gramów. Charakteryzuje się on możliwością przebicia pochylonej (pod kątem 60°) płyty stalowej o grubości 27 - 28 mm z odległości 1000 metrów. Jest to znacznie lepsza wartość w porównaniu do stalowego 3UBR6. Jest to również porównywalna wartość do amerykańskiego M791, który przebija pionową płytę stalową o grubości 45 mm z odległości 1000 metrów (co przekłada na możliwość przebicia pochylonej płyty stalowej o grubości 28 mm). Jednakże jest to gorszy wynik w porównaniu do szwajcarskiego PMB 073, który może przebić z tej samej odległości pochyloną płytę stalową o grubości 30 mm.


Podkalibrowy pocisk przeciwpancerny kal. 30 mm typu 3UBR8


Co ciekawe, 3UBR8 charakteryzuje się gorszą przebijalnością pancerza od polskiego pocisku podkalibrowego kal. 23 mm, który jest w stanie przebić z odległości 1000 metrów pochyloną (pod kątem 60°) płytę stalową o grubości 30 mm, co jest wynikiem porównywalnym z pociskiem szwajcarskim. Wynika to przede wszystkim z prędkości wylotowej obydwóch pocisków (1120 m/s dla 3UBR8 i 1170 m/s dla 23 mm APDS-T), kształtu obydwóch pocisków oraz związanej z tym aerodynamiki. Warto również wspomnieć, że wspomniany pocisk kal. 23 mm jest w stanie przebić również z odległości 1000 metrów ekwiwalent pancerza przedniego bojowego wozu piechoty BMP-3, który został zaprojektowany z myślą o ochronie przed pociskami 3UBR6 wystrzelonymi z odległości 200 metrów. 

Jednakże producent rosyjski podaje wartość przebijalności pancerza stalowego wynoszącą 35 mm / 60° dla odległości 1000 metrów. Taka wartość może być prawdziwa, o ile wynika ona z wykorzystania NATO-wskiej normy MIL-STD-662 dla określenia przebijalności pocisku, a nie normy rosyjskiej. Norma zachodnia wymaga bowiem określenia przebijalności pancerza dla 50% pocisków (czyli tak naprawdę średniej), natomiast Rosjanie określają przebijalność pancerza dla 75% przypadków. Z tego względu wartości dla sowieckiej amunicji przeciwpancernej mogą być zaniżone. Jeśli jednak producent nie uwzględnił tego w swoich broszurach reklamowych, to zwyczajnie w tym przypadku podaje nieprawdę. Ponadto sama deklarowana przez niego wartość dla 3UBR8 co prawda jest wyższa od przebijalności amunicji APDS kal. 23 i 25 mm, ale jest ona nadal niższa od przebijalności pocisków APFSDS kal. 25 mm, do których zalicza się szwajcarski PMB 090 (obecnie referencyjny pocisk dla poziomu 5 STANAG 4569) oraz amerykański M919 (używający rdzenia uranowego).


Polska podkalibrowa amunicja przeciwpancerna kal. 23 mm
fot. MESKO


Należy się zatem spodziewać tego, że 3UBR8 może sobie radzić lepiej z pokonywaniem osłon przestrzennych od 3UBR6. Na tym etapie nie można bowiem wykluczyć, że ten pocisk został zaprojektowany z myślą o pokonywaniu pancerza przedniego oraz bocznego amerykańskiego Bradleya, gdzie takie osłony są wykorzystywane. Lecz ze względu na wciąż niską prędkość wylotową (1120 m/s) ten pocisk będzie miał nadal problem z pokonywaniem osłon kompozytowych zawierający warstwy ceramiczne. I to pomimo wykorzystania rdzenia wolframowego. Podstawową tego przyczyną jest prędkość graniczna dla wolframu pozwalająca na przebicie ceramiki.

Aby doszło w ogóle do przebicia pancerza, to prędkość uderzenia pocisku przeciwpancernego musi być wyższa od prędkości granicznej wynikającej z relacji pomiędzy charakterystyką materiału ochronnego oraz materiału penetratora. Ta nie wynika z grubości materiału ochronnego (o ile ten nie jest bardzo cienki), lecz od jego wytrzymałości na uderzenia (czyli twardości) oraz jego gęstości, jak również od twardości i gęstości materiału, z którego jest wykonany penetrator. W przypadku, gdy pocisk nie przekroczył prędkości granicznej, dochodzi do jego grzybkowania. Taki efekt najczęściej jest widoczny dla pocisków ołowianych, co wynika z tego, że ołów jest bardzo miękkim metalem. 

Jednakże mamy tutaj trochę inną sytuację, gdyż zastosowanymi materiałami są znacznie twardsza ceramika oraz stop wolframu. Mimo tego - podając przykład - w przypadku ceramiki bazującej na węgliku krzemu (SiC) prędkość graniczna dla wolframu wynosi aż 1200 m/s. Natomiast w przypadku stali ze względu na jej mniejszą gęstość ta wartość jest jeszcze wyższa. Porównując ten wynik z prędkościami wylotowymi 3UBR6 (970 m/s) i 3UBR8 (1120 m/s), można spodziewać, że problem grzybkowania penetratorów na osłonach ceramicznych może ich dotyczyć. Trzeba jednak pamiętać o tym, że prędkość graniczna jest zależna od zastosowanego materiału i przez to np. korund (Al2O3), który charakteryzuje się mniejszą twardością od SiC, będzie miał mniejszą wartość prędkości granicznej. Z drugiej strony problem z prędkością wylotową może dotyczyć wszystkich rosyjskich pocisków przeciwpancernych średniego kalibru, co wynika z konstrukcji użytej amunicji do armat szybkostrzelnych (rozmiaru łusek, zastosowanego materiału na nie, jak i charakterystyki materiału miotającego). Również w przypadku długolufowej armaty szybkostrzelnej kal. 57 mm dla jej nowej amunicji przeciwpancernej (APFSDS) o oznaczeniu 3UBM22 oczekuje się prędkości wylotowej w okolicach 1190 m/s.


Wpływ prędkości granicznej na przebicie pancerza ceramicznego przez wydłużony penetrator wolframowy.
Prędkość graniczna dla tego przypadku została wcześniej oszacowana na 1210 m/s


Sama obecność dwóch typów amunicji przeciwpancernej na wyposażeniu rosyjskich wozów bojowych piechoty podziela założenie dotyczące rosyjskich czołgów. Jeden typ amunicji (o lepszych osiągach) jest typem o mniejszej popularności, który jest przeznaczony głównie dla lepiej wyposażonych jednostek wojskowych, względnie na potrzeby lepszych wozów bojowych (tutaj BMP-3). Drugi typ amunicji (o gorszych osiągach) jest typem szeroko stosowanym i docelowo przeznaczonym do produkcji masowej na potrzeby wojenne. W tym wypadku warto wspomnieć o tym, że pocisk 3UBR6 - podobnie jak pierwsze, stalowe APFSDS dla czołgów sowieckich - jest wykonany ze stali 35HGS, która docelowo jest wykorzystywana do produkcji osi oraz wałów napędowych. Z tego względu cywilny zakład metalurgiczny zajmujący się produkcją wałów napędowych (czy drążków skrętnych) może podczas mobilizacji gospodarki przestawić się na produkcję amunicji przeciwpancernej.



Pocisk przeciwpancerny kal. 30 mm typu BR


Ponadto rosyjskie źródła wspominają o istnieniu aż pięciu innych pocisków przeciwpancernych kalibru 30 mm. Są to:

- BR, który jest lotniczym pociskiem przeciwpancernym typu APHE, będącym podstawowym typem amunicji w rosyjskich śmigłowcach oraz samolotach bojowych,

- 9-A-4543, który jest lotniczym pociskiem przeciwpancernym typu APCR, również stosowanym w rosyjskich śmigłowcach bojowych

- 3UBR7, który miałby być (mityczną) odmianą pocisku 3UBR8 wykorzystującą rdzeń uranowy,

- 3UBR10, który jest odmianą pocisku 3UBR6 z polimerowymi pierścieniami wiodącymi (ich celem jest jedynie zmniejszenie zużycia lufy, co się odbywa kosztem czasu trwałości samego pocisku),

- 3UBR11, który jest pociskiem przeciwpancernym typu APFSDS,

Istnieją również przesłanki o istnieniu pocisku typu 3UBR9, lecz nie jest wiadomo, jakiego rodzaju jest to pocisk przeciwpancerny. Warto jednak wspomnieć trochę o pocisku typu 3UBR11.


Półprzekrój pocisku przeciwpancernego kal. 30 mm typu 9-A-4543


Jest to bowiem pierwszy potwierdzony rosyjski pocisk typu APFSDS przeznaczony do armat szybkostrzelnych. Jego rzeczywiste osiągi nie zostały na ten moment podane, przez co nie są znamy ani prędkości wylotowej, ani przebijalności tego pocisku. Niektóre przesłanki wskazują jednak na to, że 3UBR11 może być kopią belgijskiego pocisku M929, który został zaprojektowany przez MECAR (obecnie część Nextera) do użytku w armatach zasilanych amunicją 30 x 165 mm. W porównaniu do 3UBR8 M929 charakteryzuje się większą prędkością wylotową (1275 m/s), przez co może być skuteczny w pokonywaniu osłon kompozytowych. Ponadto jest on w stanie przebić pochyloną płytę stalową o grubości 45 mm z odległości 1000 metrów. Nie wiadomo jednak, na ile te dane można odnieść do 3UBR11.


Drugie zjawisko, które zostanie tutaj omówione, czyli fragmentacja pocisków przeciwpancernych, jest natomiast związana z zastosowaniem w Borsuku układu grodziowego z wykorzystaniem dwóch warstw stali przedzielonych grodzią wypornościową. 

Podstawowym problemem sowieckich pocisków przeciwpancernych wykorzystujących rdzeń stalowy jest ich niska skuteczność w pokonywaniu osłon przestrzennych lub wykorzystujących silne pochylenie. O ile dla wspomnianego już wcześniej 3UBR6 krytyczny kąt pochylenia pancerza można szacować na około 30°, o tyle dla karabinowe pociski przeciwpancerne mogą pękać już przy pokonywaniu pancerza pochylonego pod kątem raptem 18°. Wpływ na to zjawisko ma również twardość zastosowanego materiału - zwłaszcza stali pancernej. Tutaj bowiem efekt jest najlepiej widoczny przy wykorzystaniu stali o wysokiej twardości, począwszy od klasy 500.


Fragmentacja karabinowych pocisków przeciwpancernych B-32 kal. 12,7 mm (po lewej) i 14,5 mm (po prawej)
po przejściu przez cienką, pochyloną płytę stalową. Płyta po lewej miała grubość 4,4 mm, a po prawej - 5 mm


Dzięki takiej właściwości można zaprojektować pancerz przestrzenny tak, aby pierwsza warstwa stalowa odpowiadała za skruszenie penetratora stalowego, natomiast druga, znajdująca się w pewnej odległości warstwa stalowa miała za zadania wychwycić lecące z prędkością kilkuset metrów na sekundę odłamki ze skruszonego pocisku przeciwpancernego. Na takiej zasadzie działała wczesna kompozycja pancerza amerykańskiego Bradleya, gdzie ze względu na niską twardość aluminium może zatrzymywać pocisk jedynie poprzez pochłanianie jego energii kinetycznej (bez zjawiska erozji). Z tego powodu stopy aluminium są znacznie skuteczniejsze w zatrzymywaniu odłamków artyleryjskich niż amunicji przeciwpancernej. Trzeba jednak pamiętać o tym, że rozwiązanie z cienką płytą stalową (do 5 mm grubości) może być skuteczne jedynie przeciwko pociskom karabinowym. Do ochrony przed pociskiem typu 3UBR6 wskazane tutaj może być użycie grubszych płyt stalowych. W tym wypadku jednak płyta o grubości 10 mm może być wystarczająca.


Co jest nie tak z normą STANAG 4569?

Podstawową normą stosowaną do badań ochrony balistycznej lekko i średnio opancerzonych wozów bojowych jest wprowadzona w roku 2002 norma STANAG 4569 (znaną również pod nazwą AEP-55). Obecnie obowiązuje jej trzecia odmiana, która została wdrożona w roku 2014, lecz w jej przypadku zmiany w zakresie badania odporności balistycznej są na tyle kosmetyczne, że w tym wypadku nadal wykorzystuje się wersję drugą z roku 2011.

Zgodnie z tą normą wyróżnia się sześć poziomów ochrony balistycznej, gdzie najwyższy poziom zapewnia odporność przed podkalibrową amunicją przeciwpancerną kal. 30 mm. Jednakże w normie istnieje pewnie ściśle określona interpretacja wyników, przez co mogą powstawać luki w opisywaniu rzeczywistej ochrony pojazdów pancernych. To może natomiast prowadzić do zaniżenia skuteczności ochrony pasywnej przez wpisanie jej jako zgodnej z danym poziomem ochrony wg tejże normy.

W tym wypadku problemy z normą 4569 są dwa:

- brakuje poziomu ochrony zakładającego odporność przed amunicją 12,7 x 99 mm oraz 12,7 x 108 mm

- ochrona przed amunicją 30 x 165 mm jest zapewniona w ramach poziomu 6

Warto jednak opisać, dlaczego to jest aż tak ważne.

Norma STANAG 4569 została "skonstruowana" tak, żeby dane poziomy ochrony zgodną z tą normą mogły teoretycznie gwarantować ochronę przed wszystkimi rodzajami danej amunicji. Z tego względu w ramach poziomu 1 wymagana jest ochrona przed pociskami karabinowymi 7,62 x 51 mm z rdzeniami ołowianymi, podczas gdy ochrona przed pociskami przeciwpancernymi tego kalibru jest wymagana w ramach poziomu 3. Pomiędzy nimi - jako podstawa poziomu 2 - jest wymagana ochrona przed amunicją przeciwpancerną wystrzeliwaną z karabinków automatycznych. Pełny spis wymogów dokładnych i teoretycznych dla poszczególnych poziomów ochrony został przedstawiony w poniższej tabeli.


Wymagania ochrony balistycznej wg normy STANAG 4569 Ed. 2


Jak można zauważyć, w tej normie pominięto wymóg ochrony przed amunicją przeciwpancerną kal. 12,7 mm, która nie jest aż tak skuteczna jak amunicja kal. 14,5 mm, ale jest powszechniej wykorzystywana ze względu na ogromną popularność takich karabinów maszynowych jak M2, DSzK czy NSW, jak również obecność na polu bitwy karabinów przeciwsprzętowych - znanych również pod nazwą wielkokalibrowych karabinów wyborowych. Co gorsza, istnieje niewiele norm dla pancerzy pasywnych, które swoim zakresem obejmują odporność przed pociskami kal. 12,7 mm. Wynika to głównie z przeświadczenia, że kamizelka kuloodporna nigdy nie zapewni bezpieczeństwa przed takim pociskiem, natomiast pojazdy pancerne najczęściej są badane zgodnie z normą STANAG 4569. 

W skrócie - nie używamy innych norm, bo przecież mamy normę 4569. Pora na CS-a.

Na szczęście w Unii Europejskiej istnieje mało znana, niemiecka norma opisująca odporność zarówno dla pancerzy osobistych, jak i pancerzy pasywnych wozów bojowych. Jest to norma VPAM-APR 2006, która została wdrożona do użytku 13 października 2006. Obecnie stosuje się jej trzecią poprawkę, która obowiązuje od 14 maja 2009. Zgodnie z tą normą istnieje poziom 13 i 14 ochrony balistycznej, który gwarantuje odporność przed amunicją 12,7 mm oraz 14,5 mm. Wymagania dla tych poziomów ochrony są jednak bardziej wygórowane w porównaniu do normy STANAG 4569. 

W obydwóch przypadkach bowiem pancerz musi wytrzymać trafienia co najmniej 16 pociskami kal. 12,7 mm (dla poziomu 13) lub 14,5 mm (dla poziomu 14) wystrzelonymi z odległości 10 metrów od celu. Norma jednak zaleca badanie z wykorzystaniem 20 do 30 pocisków danego kalibru wystrzelonych w stronę pojedynczego obiektu testowego.

W takim wypadku wymagania poziomu 13 są całkiem zrównoważone i wypośrodkowane pomiędzy wymaganiami poziomu 3 STANAG (22 trafienia pociskami 7,62 mm z odległości 30 metrów) oraz poziomu 4 STANAG (12 trafień pociskami 14,5 mm z odległości 200 metrów). Dzięki temu można w racjonalny sposób sprawdzić odporność pancerza pasywnego przed pociskami kal. 12,7 mm. Natomiast poziom 14 normy VPAM w takim wypadku wykracza ponad wymagania poziomu 4 normy STANAG 4569. Co prawda w tej normie dla poziomu 14 jest wpisana prędkość 911 m/s, co odpowiada odległości 200 metrów dla pocisku 14,5 mm, ale to prawdopodobnie można traktować dwuznacznie. Dzięki temu można sprawdzić lepiej zaprojektowany pancerz dodatkowy (lub zasadniczy) za pomocą amunicji 14,5 mm przeznaczonej dla poziomu 4 STANAG. 


Pocisk przeciwpancerny SWISS P
kalibru .338 Lapua Magnum

Ponadto pomocnicza norma VPAM-APR jest całkiem liberalna pod względem amunicji, która jest dozwolona do certyfikacji. Zgodnie z tą normą do sprawdzenia odporność pancerza można wykorzystać m.in. szwajcarską amunicją karabinową 7,5 x 55 mm, niemiecką amunicję myśliwską 8 x 64 mm, breneki kalibru 12, czy też amunicję przeciwpancerną stosującą naboje .338 Lapua Magnum. Ta ostatnia przebija bowiem pancerz stalowy o grubości 12 mm z odległości 600 metrów, dzięki czemu może skuteczna w stosunku do pancerzy spełniających wymagania poziomu 3. Dla porównania w normie STANAG 4569 zostały ściśle narzucone typy amunicji, jakie można wykorzystać do certyfikacji, przez co np. w certyfikacji na poziom 1 konieczny jest import amunicji 5,56 mm produkcji belgijskiej, amerykańskiej lub niemieckiej, aby test był ważny.

Z tego powodu wdrożenie niemieckich norm VPAM może być korzystne dla polskiego przemysłu zbrojeniowego. Mogą on szerzej wykorzystać potencjał amunicji 12,7 mm oraz 14,5 mm do testów balistycznych, a jednocześnie wprowadzają większą swobodę w stosowaniu amunicji do badań.

Drugi problem związany z amunicją 30 x 165 mm wynika z tego, że do użytku zgodnie z normą STANAG 4569 został dopuszczony jedynie stalowy pocisku typu 3UBR6. A dokładniej jego słowacka kopia produkowana obecnie na terenie NATO, przez co rosyjski oryginał nie został dopuszczony do badań zgodnie z tą normą. Podstawowym problemem tego pocisku jest bowiem to, że charakteryzuje się znacznie niższą przebijalnością od NATO-wskiej amunicji 30 x 173 mm typu APFSDS. A mimo tego obydwa pociski zostały zrównane ze sobą w ramach jednego i tego samego poziomu ochrony balistycznej.

Ponadto w normie znajduje się pewien głupi błąd. W normie bowiem określono, że pancerz spełniający wymagania poziomu 6 musi chronić przed amunicją 30 x 165 mm wystrzeloną z odległości 500 metrów. Jednakże podana dla słowackiej kopii 3UBR6 prędkość uderzenia w cel (która wynosi 810 m/s) odpowiada odległości... 750 metrów. To mogłoby oznaczać, że NATO określiło słaby, pełnokalibrowy pocisk przeciwpancerny sprzed 40 lat jako większe zagrożenie dla ich pojazdów pancernych od nowoczesnej, zachodniej amunicji podkalibrowej.
Pozostaje też trzeci problem tej normy, który jest często skrzętnie pomijany. Wymagania dla poszczególnych poziomów ochrony balistycznej się dodatkowo zazębiają w obrębie poziomów pomiędzy 3 a 5. Wynika to z tego, że:

- poziom 3 jest najwyższym poziomem ochrony, który wymaga odporności przed trafieniami ze znacznej wysokości (np. w walkach miejskich przeciwnik jest ulokowany w wysokim budynku)

- poziom 4 jest najwyższym poziomem ochrony, który wymaga odporności przed trafieniami prostopadłymi w bok i tył pojazdu opancerzonego. Ponadto w tym aspekcie można spełnić dany poziom, jeśli są chronione zarówno boki, jak i tył danego pojazdu.

- poziomy 5 i 6 są egzekwowane jedynie poprzez trafienia w przód pojazdu lub jego boki, ale pod kątem nieprzekraczającym 30° od osi symetrii pojazdu

To łącznie oznacza, że bojowy wóz piechoty, który jest chroniony:

- z przodu przed pociskami przeciwpancernymi typu 3UBR6 i 3UBR8 kalibru 30 mm,

- po bokach przed pociskami przeciwpancernymi kalibru 14,5 mm, a być może też przed pociskami typu 3UBR1 kalibru 23 mm,

- z tyłu przed pociskami przeciwpancernymi kalibru 12,7 mm

tak naprawdę spełnia wymagania dla poziomu 4 STANAG 4569 dla pancerza przedniego oraz dla poziomu 3 STANAG 4569 dla obszarów chronionych wozu bojowego. 

A dlaczego tak? Przypomnę jeszcze raz w dużym skrócie. 

Amunicja przeciwpancerna typu 3UBR6 i 3UBR8 charakteryzuje się gorszą przebijalnością pancerza od amunicji 25 x 137 mm typu APFSDS. Istnieje zatem możliwość, że dana osłona zatrzyma rosyjski pocisk kal. 30 mm, ale nie zatrzyma zachodniego pocisku kal. 25 mm. W takim wypadku ta osłona spełnia wymagania dla poziomu 4 (odporność przed wielkokalibrową amunicją strzelecką), a nie dla poziomu 5 lub 6. Jednocześnie poziom 4 jest najwyższym poziomem ochrony boków i tyłu wozu bojowego. To oznacza, że pancerz boczny może zatrzymać pocisk kal. 23 mm lub nawet 30 mm, ale wciąż będzie on oznaczony jako spełniający wymagania dla poziomu 4. Natomiast poziom ochrony w zakresie 360° musi być zapewniony zarówno po bokach, jak i z tyłu. Jeśli pancerz boczny zatrzyma pocisk kal. 14,5 mm (odpowiednio dla poziomu 4), ale pancerz tylny już go nie zatrzyma, to wtedy pancerz jest oznaczony jako spełniający wymagania poziomu 3 (odporność przed małokalibrową amunicją przeciwpancerną), a nie poziomu 4. 

Bez pomocy symulacji komputerowych (lub wykorzystania Borsuka w warunkach wojennych) tak naprawdę nigdy się nie dowiemy, jaką ochronę rzeczywiście gwarantuje następca BWP-1. Testowanie osłon z wykorzystaniem nienormatywnych środków przeciwpancernych bowiem kosztuje, a przy ograniczonych środkach przeznaczonych na pracę rozwojową podstawowym celem producenta jest rezygnacja ze zbędnych kosztów związanych z pracami nad swoim produktem. Zamiast tego mamy do czynienia z określeniem poziomów ochrony, które tak naprawdę nie precyzują rzeczywistej ochrony Borsuka przed bronią przeciwpancerną.

Zresztą samo wojsko też nie wymaga takowych dodatkowych testów ze strony producenta. W innym wypadku taki wymóg jak ochrona przed rosyjską amunicją kal. 30 mm byłby bowiem określony przez wojsko. Przykładem decyzji z dodatkowym wymogiem są wymogi ochrony balistycznej dla nowego czeskiego bojowego wozu piechoty. Tam bowiem nie jest wymagana wyłącznie ochrona przed amunicją przeciwpancerną kal. 30 mm, ale również przed rosyjską amunicją przeciwpancerną kal. 57 mm. Co prawda przebijalność obydwóch rodzajów amunicji jest zbliżona do siebie (ze względu na przestarzałość amunicji większego kalibru), ale że taki wymóg powstał, to musi zostać wyegzekwowany od producenta oraz zweryfikowany. Co więcej, taki wymóg jak ochrona przed pociskami typu 3UBR6 może zostać zweryfikowany poprzez zakup pojedynczej armaty szybkostrzelnej używającej amunicji 30 x 165 mm oraz wykorzystanie amunicji przeciwpancernej produkcji słowackiej, która jest tam produkowana na podstawie dokumentacji przekazanej przez Związek Sowiecki w połowie lat 80. Bądź też nawet przez wykorzystanie działka pneumatycznego oraz specjalnie do niego zmodyfikowanej amunicji danego typu.

Jeszcze słowem dygresji - dane powyższe niekoniecznie odnoszą do Borsuka. Dlatego pora przedstawić, jak to może wyglądać w jego przypadku.


Przejdźmy do rzeczy

Trzeba bowiem mieć na uwadze to, że wszystkie wspomniane przeze mnie aspekty projektowania pancerza Borsuka są sumą założeń przewidzianych oraz nieprzewidzianych przez konstruktorów następcy BWP-1. Dzięki temu oraz "suchym" liczbom może przejść do docelowego omówienia odporności balistycznej Borsuka. Ta jest głównie możliwa dzięki nieumiejętnemu OPSEC ze strony producenta, czyli Huty Stalowa Wola.

Podstawową i w sumie najważniejszą informacją jest to, że w konstrukcji Borsuka zastosowano przede wszystkim stal pancerną wysokiej twardości (klasy 500) w postaci płyt o grubości 10 mm. 

Taką grubość udało mi się zwymiarować na zaprezentowanym na MSPO 2017 demonstratorze technologii, który został później przebudowany do roli pierwszego prototypu. Jest to o tyle ważne, że w przypadku oddzielnego skonstruowania demonstratora technologii i prototypu w tym pierwszym nie trzeba się specjalnie starać o grubości poszczególnych elementów kadłuba, gdyż on na samych pokazach ma pełnić wyłącznie rolę wizualną. Co więcej, Borsuk na MSPO 2017 był pozbawiony dodatkowych modułów wypornościowych, które pojawiły się rok później. Wynika to z faktu przyrostu docelowej masy bojowej bojowego wozu piechoty, która początkowo miała wynosić 25 ton, a ostatecznie wzrosła do 28 ton, podczas gdy konieczne było zachowanie takiej samej mobilności w wodzie. To jednak pozwoliło mi dokładne zmierzenie grubości zewnętrznych płyt pancernych. Warto również wspomnieć, że takie same płyty stalowe (i o tej samej grubości) są wykorzystywane do produkcji Opala III, który jest w obecny w Wojsku Polskim pod postacią artyleryjskich wozów dowodzenia w dywizjonach artylerii samobieżnej uzbrojonych w armatohaubice samobieżne Krab oraz pojedynczego moździerza samobieżna SMG120 Rak, który służy w toruńskim Centrum Szkolenia Artylerii i Uzbrojenia. Można podejrzewać, że taki ruch może wynikać ze względów zaoszczędzenia środków finansowych przy pracach rozwojowych nad Borsukiem oraz jego późniejszej produkcji seryjnej.

Co do dostawcy tej stali, to z punktu widzenia odporności balistycznej jest to sprawa drugorzędna, gdyż taka stal pancerna o twardości ~500 HB musi spełniać wymagania amerykańskiej normy MIL-DTL-46100. A przynajmniej tak jest w przypadku większości stali pancernej, co omówię w następnym artykule z tej serii. Dzięki temu do produkcji Borsuka można zastosować:

- szwedzką stal pancerną ARMOX 500, która jest w całości importowana do Polski, 

- fińską stal pancerną Miilux PROTECTION 500, która jest obrabiana cieplnie oraz mechanicznie w zakładach Miiluxa w Tarnowskich Górach,

- polską stal pancerną ARMSTAL 500, która jest produkowana w Hucie Stali Jakościowych w Stalowej Woli - bezpośrednim sąsiedzie HSW,

- czy też potencjalnie inną polską stal pancerną MILAR 480, za której produkcję odpowiadała Huta Częstochowa

HSW jednak w przeciwieństwie do Rosomaka nie jest przekonane do wykorzystywania polskiej stali pancernej w swoich produktach, decydując się w zamian na import stali pancernej ze Szwecji. Natomiast stal MILAR 480 nie jest produkowana seryjnie ze względu na kłopoty finansowe Huty Częstochowa. Nieoficjalnie jednak ze względu na problemy z nowymi inwestorami huta miała zostać również zaoferowana Węglokoksowi oraz PGZ za 1/6 jej wartości. Samo stosowanie stali klasy 500 jest wyjątkowe dla naszego przemysłu zbrojeniowego. Na Zachodzie bowiem do budowy bojowych wozów bojowych używa się stali klasy 450, która jest lepiej zbalansowana pomiędzy swoją twardością a plastycznością, a jednocześnie jest łatwiejsza do spawania.

Sama norma 46100 jest jawna, dzięki czemu możemy zgodnie z nią określić odporność balistyczną takiej pojedynczej płyty pancernej. Ze względu jednak na wymagania tej normy odporność pancerza jest badana przy penetracji pod kątem 30°, natomiast sam wynik oznacza minimalną spełniającą wymagania prędkość uderzenia pocisku przy 50% trafień. W przypadku płyty o grubości 10 mm ta prędkość przekracza wartość prędkości wylotowej dla pocisku przeciwpancernego M2 kal. 7,62 mm (.30-06 Springfield), co oznacza całkowitą ochronę przed tego typu pociskiem. Natomiast dla pocisku przeciwpancernego M2 kal. 12,7 mm (.50 BMG) minimalna prędkość uderzenia wynosi 652 m/s, co odpowiada odległości 550 metrów.

Przejdźmy teraz do kwestii zastosowanego w Borsuku układu pancerza stalowego. W tym wypadku w interpretacji tekstu pomogą dwa zdjęcia - jedno mojego autorstwa wykonane na MSPO 2018 oraz drugie opublikowane w miesięczniku Raport Wojsko-Technika-Obronność. Moje zdjęcie pomoże w opisaniu pancerza bocznego Borsuka, natomiast zdjęcie pochodzące z Altaira pomoże w opisaniu pancerza przedniego tego wozu bojowego.


Zdjęcie korpusu bwp Borsuk opublikowane w miesięczniku RWTO (nr 9 / 2020)
- fot. Marcin Deptuła


Na tym zdjęciu można dobrze zauważyć przekrój pancerza przedniego górnego i dolnego Borsuka. W przypadku osłony dolnej mamy do czynienia z dwiema płytami stalowymi w układzie przestrzennym, przy czym płyta znajdująca się z przodu jest pochylona pod kątem około 30° w środkowej części oraz około 50° w dolnej części. Można podejrzewać, że grubość obydwóch płyt też wynosi 10 mm. Jednocześnie odległość pomiędzy tymi płytami jest na tyle duża, że pociski z penetratorami stalowymi mogą zostać bez problemu skruszone pomiędzy nimi. Oficjalnie według producenta pancerz przedni Borsuka zapewnia poziom 4 ochrony pasywnej (czyli odporność przed amunicją 14,5 mm), co w tym wypadku jest rzeczywiście zapewnione przez taki układ przestrzenny.

Jednakże taka osłona będzie mogła chronić pojazd pancerny również przed amunicją przeciwpancerną kal. 23 i 30 mm używającą rdzeni stalowych. Jest to na pewno zapewnione w kwestii ochrony załogi i desantu z racji tego, że ta jest oddzielona od przedziału napędowego dodatkowymi płytami stalowymi. Kwestią dyskusyjną, ale prawdopodobną jest zapewnienie takowej odporności bez ryzyka uszkodzenia przedziału napędowego. Gwarancji nieuszkodzenia silnika lub innych elementów napędu natomiast nie ma w przypadku wykorzystania przeciwko Borsukowi pocisku 3UBR8 z penetratorem wolframowym. Mogło to zostać nieuwzględnione, ponieważ norma STANAG 4569 zezwala na demontaż powerpacka i innych elementów pojazdu niebędących elementami pancerza do testów balistycznych.

W kwestii pancerza przedniego górnego można zauważyć, że struktura stalowa nie różni się od tego, jak wygląda Borsuk. Można zatem podejrzewać, że pancerz przedni górny składa się pojedynczej płyty stalowej o grubości 10 mm pochylonej pod kątem ~80°. Jak już wspomniałem wcześniej, taka płyta może nie tylko zatrzymywać amunicję kal. 14,5 mm, lecz również rykoszetować amunicję typu APDS kal. 20 - 30 mm. Dzięki temu w tym obszarze może być chroniony przed pociskami typu 3UBR8 bez uwzględnienia dodatkowych czynników. Dodatkowe warstwy przeciwpoślizgowe, które są obecne na płycie górnej, mogą mieć paradoksalnie pozytywny wpływ na odporność przeciwodłamkową Borsuka.

Dlaczego zatem nie testowano Borsuka pod kątem spełnienia wymagań poziomu 5 STANAG?

Powody są tutaj trzy:

1. Wojsko Polskie nie używa amunicji 25 x 137 mm, która jest stosowana w celu spełnienia wymagań poziomu 5 - do testowania pancerza na tym poziomie potrzebna byłaby dedykowana armata Oerlikon KBA lub M242, której w Polsce nie ma, bądź też działko pneumatyczne przystosowane do wystrzeliwania ekwiwalentów wzorcowych pocisków kal. 25 mm. Natomiast wysłanie Borsuka za granicę wymagałoby zgody MON-u.

2. Stosowane w Wojsku Polskim pociski podkalibrowe kal. 23 mm mogą być zaliczane jako odpowiednik (lecz nie ekwiwalent) pocisków typu APDS kal. 25 mm. Obecnie jednak do spełnienia poziomu 5 wymagana jest odporność przed pocisków typu APFSDS kal. 25 mm o większej przebijalności.

3. W przypadku demontażu powerpacka do testów balistycznych Borsuk być może nie spełniłby wymagań poziomu piątego.


Bok demonstratora bwp Borsuk - fot. Piotr Zbies
Doskonale widać poszczególne płyty pancerne oraz piankę wypornościową


W przypadku pancerza bocznego można bardzo dobrze zauważyć przekrój grodzi wypornościowej (której nie było na demonstratorze z 2017) oraz poszczególnych płyt stalowych. Dzięki pomiarom z 2017 i widocznym zmianom (likwidacja pochylenia pancerza bocznego oraz dodanie łatwo demontowanych pływaków) możliwe jest wyznaczenie dokładnego przekroju bocznego, który został pokazany w roku 2018.


Przekrój pancerza bocznego demonstratora bwp Borsuka. Płyta o grubości 8 mm znajdowała się na zewnątrz pojazdu.


Taka osłona - a dokładniej jej późniejsza wersja - została sklasyfikowana przez producenta jako spełniająca wymagania poziomu 3, czyli chroniąca przed amunicją przeciwpancerną kal. 7,62 mm. W rzeczywistości jednak ze względu na możliwości amunicji karabinowej z rdzeniem węglikowym ta osłona jest równie skuteczna w kwestii ochrony przed wielkokalibrową amunicją karabinową. Osłona spełniająca w stopniu minimalnym wymagania poziomu 3 może chronić przed pociskami przeciwpancernymi kalibru:

- 12,7 mm wystrzelonymi pod kątem prostym z odległości 100 metrów 
oraz 
- 14,5 mm wystrzelonymi pod kątem 30° z odległości 200 metrów

Z opracowań jednak wiadomo, że w przypadku pocisków 14,5 mm takową ochronę balistyczną można przy 50% trafień osiągnąć nawet przy wystrzeleniu ich z odległości 100 metrów pod kątem 20°. Biorąc jednak pod uwagę stosowanie układu przestrzennego, gdzie płyty stalowe są oddalone od siebie o 80 mm, rzeczywista skuteczność tego pancerza może być jeszcze wyższa. Powyższe wyniki są bowiem możliwe do osiągnięcia, kiedy odległość pomiędzy płytami stalowymi wynosi 30 mm.

Jednakże ze względu na zastrzeżenia gestora odnośnie szerokości Borsuka, która miała wynosić 340 cm, a nie 320 cm, jak to pierwotnie postanowił producent, zmieniono konstrukcję pancerza bocznego bojowego wozu piechoty. Jest to całkiem sprytna zagrywka, jeśli chodzi o bezpieczeństwo wywiadowcze, lecz suma summarum szczegóły konstrukcji pancerza bocznego mogły się niewiele zmienić.

Główne zmiany, jakie można zauważyć, to większa grubość pływaków, co może poprawiać efektywną ochronę pancerza przestrzennego oraz obecność jeszcze jednej, cienkiej, pochylonej płyty stalowej, która może poprawiać odporność przed trafieniami amunicją karabinową oraz zwiększać prawdopodobieństwo jej kruszenia podczas penetracji.

Natomiast w przypadku ochrony przed amunicją przeciwpancerną ze szybkostrzelnych armat kalibru 23 i 30 mm należy się póki co opierać na danych dot. odporności przed trafieniami pod kątem co najmniej 60°. 

W przypadku pocisków typu 3UBR6 kalibru 30 mm można podejrzewać, że pancerz boczny Borsuk chroni przed trafieniami pod kątem 60° z odległości 500 - 700 metrów, a pod kątem 65° z odległości 300 metrów. 

Natomiast pocisk typu 3UBR1 kalibru 23 mm wystrzelony na odległość 700 metrów charakteryzuje się o 1/4 niższą przebijalnością pancerza stalowego od większego pocisku 3UBR6. Można na podstawie tego przypuszczać, że pancerz boczny chroni przed trafieniami pociskami 23 mm pod kątem 60° oddanymi z odległości 250 - 300 metrów. 

Kompletnie oddzielną kwestią jest również możliwość zastosowania kompozytowego pancerza dodatkowego. Na ten moment ten problem wykracza poza obecne możliwości opisania tego problemu. Bowiem zarówno od wojska, jak i od producenta zależy, czy Borsuk otrzyma cięższy pancerz dodatkowy, jaki to będzie pancerz dodatkowy oraz jak dobrze będzie on chronił. Krajowych propozycji pancerza dodatkowego jest kilka i mam nadzieję, że je wszystkie kiedyś opiszę. Równie dobrze mogą pojawić się zainteresowani producenci z zagranicy, którzy będą chcieli proponować swoje rozwiązania na Borsuku. Cały problem stosowania pancerza dodatkowego jest dokładniej omówiony w dalszej części artykułu.


Ochrona ZSSW-30

Zupełnie inną historią jest zapewnienie ochrony balistycznej dla bezzałogowej wieży bojowej. Ze względu na to, że nie jest ona obsadzona załogą, to zapewnienie odpowiedniego opancerzenia z początku nie wydawało się takie konieczne. Z tego powodu pierwsze wieże bezzałogowe były konstrukcjami typu otwartego, czyli konstrukcjami de facto nieposiadającymi własnego kadłuba. Jednakże ze względu na podatność takich wież na warunki atmosferyczne oraz uszkodzenia od gałęzi, kamieni itp. zaczęto stopniowo wdrażać do sprzedaży oraz służby wieże bezzałogowe typu zamkniętego. Z racji tego, że mówimy o wieżach bezzałogowych, to ich opancerzenie jednak pozostało kwestią drugorzędną. Przez to na świecie nie istnieje wiele konstrukcji, których pancerz pasywny zapewnia odporność przekraczającą poziom 3 dookoła wieży, nie wspominając już o osiągnięciu poziomu 5 lub 6 z przodu wieży.


Zdjęcie korpusu wieży ZSSW-30 opublikowane w miesięczniku RWTO (nr 9 / 2020)
- fot. Marcin Deptuła


ZSSW-30 w obecnej postaci - to jest wieży przeznaczonej dla KTO Rosomak - nie wyłamuje się jednak z tego schematu. Na podstawie własnej analizy, którą opiszę w miarę dokładnie, można oszacować, że w obrębie samej struktury wieży została zapewniona ochrona na poziomie 3 (odporność przed amunicją przeciwpancerną 7,62 x 51 mm), a w obszarach osłabionych i znajdujących poza obrysem samej wieży - na poziomie 2 (odporność przed amunicją 7,62 x 39 mm). Sama struktura stalowa wieży (pozbawiona pancerza dodatkowego) natomiast została zaprojektowana z myślą o ochronie na poziomie 1 (odporność przed amunicją ołowianą oraz ołowiano-stalową).


Osłona pancerna panoramy dowódcy starego typu podczas prób balistycznych


Wynika to bezpośrednio z grubości płyt stalowych, które zostały przykręcone do wieży oraz faktu, że struktura wieża została pochylona pod kątem około 30°. Samo zastosowanie stali w roli pancerza dodatkowego wynikało najprawdopodobniej z oszczędności, jakie chciało się osiągnąć przy produkcji wież prototypowych. Nie wyklucza to jednak zastosowania innych układów pancerza dodatkowego, wykonanych z innych materiałów oraz spełniających inne wymagania dotyczące ochrony pasywnej. Warto jednak wspomnieć, że HSW zdecydowało się na umieszczenie cienkiej warstwy tkaniny polietylenowej (produkcji niemieckiej Dyneemy) pomiędzy stalową strukturą wieży oraz stalowymi płytami dodatkowymi. 


Przekrój starej osłony panoramy dowódcy w ZSSW-30


Takie rozwiązanie pozwala na częściową amortyzację pancerza dodatkowego oraz próbę eliminacji wad wynikających z konstrukcji pancerza składającego się co najmniej dwóch przylegających się do siebie warstw stalowych. W przypadku braku warstwy amortyzującej (tkaniny polietylenowej lub wykładziny gumowej) odporność balistyczna takiego układu pancerza jest bowiem niższa od odporności pojedynczej płyty stalowej o sumarycznej grubości. Ponadto sama warstwa amortyzująca zwiększa odporność pancerza przeciwko odłamkom artyleryjskim. Obecność warstwy amortyzującej w strukturze pancerza ZSSW-30 została ujawniona przez WITU w 2015 na Pierwszej Polsko-Brazylijskiej Konferencji Nauki i Technologii organizowanej wspólnie przez Instytut Lotnictwa i Uniwersytet w Brasilii. Ponadto ze względu na naturę tkanin warstwa ta może być widoczna czasem na ZSSW-30, szczególnie w obrębie opuszczanej osłony chroniącej zapasowy celownik (pomiędzy modułem optoelektronicznym działonowego i armatą).


Widoczna warstwa Dyneemy w osłonie celownika zapasowego


Ważnym elementem omówienia pancerza ZSSW-30 jest jednak przedstawienie struktury pancerza dodatkowego chroniącego wyrzutnie ppk typu Spike, które znajdują się po prawej stronie wieży. Ta struktura prawdopodobnie różni się od osłony chroniącej resztę wieży, a jednocześnie z racji nieuwagi oraz wadliwej konstrukcji tej osłony jest możliwe opisane struktury tej części pancerza dodatkowego.


Wieża bezzałogowa i zbliżenie na widoczny (po lewej stronie)
jasny element ceramiczny na wieży - fot. HSW


Jak można zauważyć, w tej części opancerzenia jest widoczna warstwa ceramiczna wykonana z korundu (Al2O3) o wysokiej czystości (powyżej 99%) z tlenkiem magnezu (MgO) pełniącym rolę modyfikatora spiekania. Jest to łatwe do zidentyfikowania z racji koloru tego materiału zbliżonym do koloru kości słoniowej. W przypadku zastosowania tlenku wapnia (CaO) lub niższej czystości materiału kolor tlenku glinu byłby bardziej zbliżony do koloru białego. Dodatkowo można zauważyć, że moduł pancerza składa się z pojedynczej warstwy ceramiki o grubości pomiędzy 6 a 10 mm, co oznacza, że został on zaprojektowany z myślą o spełnieniu wymagań poziomu 3 wg normy STANAG 4569. W przypadku pancerza zaprojektowanego pod poziom 2 stosowanie ceramiki jest nieopłacalne, natomiast przy poziomie 4 wymagane są dwie warstwy ceramiki pancernej lub pojedyncza, gruba warstwa płytek lub baryłek ceramicznych.

Natomiast wadliwość konstrukcji tych paneli polega na niezastosowaniu metalowych ramek do osłony ceramiki przed ewentualnymi uszkodzeniami oraz ochrony całego układu pancerza przed oczami ciekawskich osób. Co więcej metalowa ramka zmniejsza zakres uszkodzeń warstwy ceramicznej podczas przebicia pancerza oraz zwiększa integralność przebitego już pancerza. Drugim brakującym elementem pancerza jest fuga, która odgrywa największą rolę w zmniejszeniu uszkodzonej powierzchni pancerza podczas przebicia. Zastosowanie fugi w pancerzu ceramicznego jest najtańszym sposobem na osiągniecie odporności na wielokrotne trafienia, która tak wymagana jest w normie STANAG 4569. Można być bardziej niż przekonanym, że takie błędy popełnione podczas projektowania pancerza wynikają z tego, że zazwyczaj podczas ostrzału próbnego, którego celem jest badanie ceramiki pancernej, nie stosuje się ani ramka, ani fugi (choć nawet nie zawsze w przypadku tego drugiego).


Porównanie rozmiaru uszkodzeń warstwy płytek korundowych po trafieniu pociskiem 7,62 mm
Od góry:
 1. duża, pojedyncza płytka ceramiczna
2. płytki ceramiczne z pustymi odstępami pomiędzy nimi
3. płytki ceramiczne w aluminiowym "plastrze miodu"


Co ciekawe, konstrukcja całego pancerza dodatkowego na ZSSW-30 jest zbliżona do konstrukcji pancerza kompozytowego proponowanego w patencie PL 219768 B1 pochodzącym z WITU. Szczególną uwagę zwracają obecne na ZSSW-30 listwy, które chronią wieży na brzegach modułu pancerza dodatkowego. Ponadto dzięki temu patentowi potencjalne jest opisanie struktury pancerza ceramicznego dodatkowego na ZSSW-30.


Potencjalny przekrój pancerza ceramicznego na ZSSW-30.
Układ jest pozbawiony ramek, fug, czy też warstw amortyzujących, przez co w tej postaci jego skuteczność jest wątpliwa.
Jest on również odległy od tego pokazanego w patencie.


Obecność ceramiki wyłącznie w obrębie osłony chroniącej podwójną wyrzutnię pocisków przeciwpancernych może wynikać przede wszystkim z chęci obniżenia kosztów prac nad pancerzem dodatkowym, jak również tego, że polski przemysł zbrojeniowy do tej pory nie współpracował z polskimi zakładami posiadającymi kompetencje w produkcji ceramiki pancernej. Zamiast tego zdecydowano się wykorzystanie płytek ceramicznych wyprodukowanych poza UE i NATO do wykonania tego pancerza dodatkowego. Jednakże krajowa współpraca na tym polu byłaby przydatna w najbliższej przyszłości w celu opracowania lekkich osłon kompozytowych dla Borsuka i ZSSW-30 spełniających wymagania poziomu 4 lub nawet starego poziomu 5. Najgorsze jest jednak to, że kompletnie nie postarano się w zakresie zaprojektowania odpowiedniego pancerza kompozytowo-ceramicznego dla polskiej wieży bezzałogowej. Można mieć jedynie nadzieję, że seryjnie produkowane wieże będą pod tym względem lepiej chronione.


Borsuk jako modułowy pojazd pancerny

Podstawową kwestią, o jakiej się zapomina w kontekście Borsuka, jest to, że został on zaprojektowany jako pojazd pancerny korzystający z modułowych zestawów opancerzenia. To oznacza, że w zależności od chęci oraz potrzeb klienta można ten pojazd dostosować do danego poziomu odporności balistycznej, w tym i odporności przed trafieniami granatami przeciwpancernymi za pomocą ERA. Można również dzięki temu manipulować szerokością "bewupa". W wersji bazowej (tj. bez dodatkowych pływaków) Borsuk ma bowiem raptem 320 cm szerokości, dzięki czemu jest on jednym z niewielu gąsienicowych wozów bojowych, które mieszczą się w czeskiej skrajni kolejowej (maksymalna szerokość pojazdu: 329 cm). Jednocześnie przy naszych możliwościach transportowych można zwiększyć jego szerokość do 355 cm lub nawet do 400 cm. Wagony kolejowe przeznaczone do przewozu ciężkich pojazdów wojskowych były bowiem projektowane z myślą o przewozie czołgów z rodziny T-72, które mają 355 cm szerokości, nawet skrajnia kolejowa w naszym kraju dopuszcza przewóz pojazdów o szerokości do 4 metrów. 

Paradoksalnie jednak pływalność Borsuka mogłaby przynieść jeszcze jedną korzyść. Poza korzystaniem z modułowych zestawów opancerzenia dodatkowego hipotetycznie możliwe byłoby dostosowanie "bewupa" do montażu wewnętrznych modułów pancerza specjalnego. To jest kwestia niespotykana w przypadku bojowych wozów piechoty, a też niewiele czołgów podstawowych korzysta z tego rodzaju udogodnienia. Nie można jednak wykluczyć tego, że wdrożenie takiej opcji byłoby wykonalne jedynie przy lekkim przeprojektowaniu kadłuba Borsuka i dostosowaniu jego do wdrażania takich zmian. Na podstawie zdjęcia gołego korpusu Borsuka można jednak podejrzewać, że wolna przestrzeń przed układem napędowym nadaje się do roli "kieszeni" na pancerz dodatkowy.

Drugim aspektem, jakim można manipulować w Borsuku, jest jego masa. Ta z reguły jest ograniczana przed wytrzymałość zastosowanego zawieszenia. W przypadku Borsuka zamiast starodawnego zawieszenie opartego na drążkach skrętnych zdecydowano się zastosować zawieszenie hydropneumatyczne. W tym wypadku użyto 12 modułów zawieszenia typu Horstman InArm produkcji brytyjsko-niemieckiego Horstmanna. 


Demonstrator zawieszenia hydropneumatycznego firmy Horstmann zbudowany na podwoziu M2 Bradley


Zawieszenie to nie zdobyło aż takiej popularności jak stosowane w Rosomaku i proponowane w LPG zawieszenie typu Hydrostrut. Jedynym seryjnie produkowanym wozem bojowym używającym tego typu zawieszenia jest bowiem singapurski bojowy wóz piechoty Hunter, którego produkcję seryjną rozpoczęto w 2019. Powodem tak małej popularności jest bowiem to, że ten typ zawieszenia hydropneumatycznego został zaprojektowany na potrzeby skasowanych projektów nowego amerykańskiego bwp-a (program FCS) oraz brytyjskiego bojowego wozu rozpoznawczego (program FSCS), podczas gdy w niemieckich Pumach zastosowano bardziej sprawdzone zawieszenie typu Hydrostrut. 

Jednakże prawdziwy zakres możliwości tego zawieszenia miał zostać zademonstrowany przy bwp proponowanym przez BAE Systems w programie GCV. Tam 14 modułów zawieszenia InArm miały zapewnić maksymalną masę bojową pojazdu, która miała wynosić nawet 76 ton. To same zawieszenie jest ponadto obecnie proponowane dla bojowych wozów piechoty M2 Bradley, gdzie 10 modułów zawieszenia ma zapewniać nośność do 45 ton. Natomiast w przypadku Borsuka zawieszenie Horstmana zostało skonfigurowane pod masę bojową wynoszącą 28 ton. Przewagą tego rodzaju zawieszenia jest jednak to, że w niewielkim stopniu ingeruje w konstrukcję kadłuba wozu bojowego, a szczególnie w konstrukcję jego dna, a jednocześnie proces wymiany modułów zawieszenia jest prostszy w porównaniu do procesu wymiany zawieszenia opartego na drążkach skrętnych. Do tego dochodzi też fakt, że nośność zawieszenia można zmieniać poprzez dobór ciśnienia w komorze wypełnionej sprężonym azotem. Jak można więc zauważyć, ograniczeń w możliwościach zastosowanego zawieszenia hydropneumatycznego tak naprawdę nie ma.

Jedynym ogranicznikiem zwiększania ilości opancerzenia na naszym "bewupie" jest zastosowany silnik. Jednostka napędowa z Friedrichshafen, która jest obecnie używana w Borsuku, może osiągać w innej swojej odmianie moc do 815 KM. Przy założeniu zachowania zbliżonego stosunku mocy silnika do masy pojazdu względem BWP-1 maksymalna masa bojowa Borsuka wynosiłaby 35,9 tony, natomiast przy wykorzystaniu współczynnika z BWP-2 ta wartość wzrasta do 38,8 tony. Mimo wszystko jest to jednak znacznie wyższa wartość od obecnej masy bojowej Borsuka, co tylko świadczy o tym, że w przypadku rezygnacji z pływalności następcy BWP-1 potencjał do zwiększenia masy istnieje i może zostać dobrze wykorzystany. Biorąc pod uwagę obecną masę bojową, która z pełnym wyposażeniem wynosi 28 ton, możemy zauważyć, że zapas mocy w zastosowanym układzie napędowym pozwala na dołożenie dodatkowych 8 do 11 ton pancerza. Oczywiście kosztem pływalności Borsuka. Tak dostosowany Borsuk mógłby zostać znacznie lepiej opancerzony, zaczynając od zapewnienia poziomu 4 STANAG dookoła pojazdu i poziomu 5 dla pancerza przedniego. 

Ale jaki może być sufit dla 38-tonowego wozu bojowego? 

Na ten moment przy obecnych osiągnięciach inżynierii materiałowej jest to możliwość zapewnienia ochrony przed trafieniami pociskami APFSDS kalibru 30 mm z odległości 1000 metrów. Zarówno z przodu jak i po bokach. Będzie to jednak temat na inne artykuły, które pojawią się na tym blogu.


Bibliografia

- NATO Standardization Agency, AEP-55, Volume 1 (Edition 2), Procedures for evaluating the protection level of armoured vehicles. Volume 1. Kinetic energy and artillery threat, 31.08.2011




- Marcin Deptuła, Nowy BWP: Program na pół wieku, Raport Wojsko-Technika-Obronność, 9 / 2020, s. 4 - 11

- V. Paris, A. Weiss, A. Vizel, E. Ran, F. Aizik, Fragmentation of armor piercing steel projectiles upon oblique perforation of steel plates, DYMAT 2012 - 10th International Conference on the Mechanical and Physical Behaviour of Materials under Dynamic Loading, EPJ Web of Conferences, nr 26, 2012

DYMAT 2012 - 10th International Conference on the Mechanical and Physical Behaviour of Materials under Dynamic Loading

- J.C. LaSalvia, B. Leavy, H.T. Miller, J.R. Houskamp, R.C. McCuiston, Recent results on the fundamental performance of a hot-pressed silicon carbide impacted by a sub-scale long-rod penetrators, Advances in Ceramic Armor IV, s. 89 - 97

- A. Weiss, A. Borenstein, V. Paris, M. Ravid, N. Shapira, Evaluation of critical ricochet angles for 25 mm APDS-T projectile on metallic targets - modeling and verification, Proceedings of the 2019 Hypervelocity Impact Symposium, s. 82 - 88

- Adam Wiśniewski, Paweł Żochowski, Add-on passive armour for light armoured vehicles protection, Problemy Techniki Uzbrojenia, 1 / 2013, s. 17 - 24

- Adam Wiśniewski, CAWA composite armour cassettes for protection of land objects against of impacts, Journal of Polish-Brazilian Science & Technology, 1 / 2015, s. 214 - 218

- Adam Wiśniewski, Modułowy, warstwowy, pasywny pancerz kompozytowy, patent PL 219768 B1, ogłoszony 09.12.2013, udzielony 31.07.2015

- Piotr Zbies, Norma normie nierówna - weryfikacja balistyczna opancerzenia i amunicji przeciwpancernej, Nowa Technika Wojskowa, 11 / 2020, s. 38 - 44

- Z.N. Zhao, B. Han, F.H. Li, R. Zhang, P.B. Su, M. Yang, Q. Zhang, Q.C. Zhang, T.J. Lu, Enhanced bi-layer mosaic armor: experiments and simulation, Ceramics International, 15 / 2020, s. 23854 - 23866

16 komentarzy:

  1. Jestem pod wrażeniem ogromu pracy włożonej w pisanie tekstu. Masa ciekawych informacji. Fajnie że blog nie umarł. Wszystkiego dobrego w nowym roku!

    OdpowiedzUsuń
  2. Wow naprawdę solidne opracowanie i napracowanie :)

    OdpowiedzUsuń
  3. Szacunek i wielkie brawa za materiał.

    OdpowiedzUsuń
  4. Niesamowicie ciekawa analiza

    OdpowiedzUsuń
  5. Brawo panie Piotrze! Czekalem dlugo na taki artykul!
    No i tez wazne ze Borsuk ma w koncu InArm a nie Hydrostruty!
    Pozdrawiam!

    OdpowiedzUsuń
  6. Dzięki, naprawdę duży szacunek za to co napisałeś i wiedzę jaka posiadasz.

    OdpowiedzUsuń
  7. Bardzo proszę o więcej takich artykułów naprawdę mało kiedy można znaleźć tak wartościowe opracowanie.

    OdpowiedzUsuń
  8. Wygląda na to, że kadłub to nie jest to zwykła blaszana wanna;-)
    Szacun za trudy opracowania.

    OdpowiedzUsuń
  9. Fajny materiał, super że Damian z Broni Pancernej Świata o tobie napisał i się o tobie dowiedziałem. Muszę zobaczyć co jeszcze ciekawego napisałeś.

    OdpowiedzUsuń
  10. Dziękuję i subskrybuję po więcej!
    Niezwykle ciekawy artykuł!

    OdpowiedzUsuń
  11. Cenię pana wiedzę ale proszę odróżniać nabój od pocisku (opis pod zdjęciami/rysunkami)

    OdpowiedzUsuń
  12. Wow, obszerna analiza. Zaskoczyłeś mnie z tą odpornością Borsuka na ostrzał z 30mm od przodu. Jej brak uznawałem za skandal.

    OdpowiedzUsuń
  13. Bardzo ciekawy artykuł. Przeczytałem go trzykrotnie. Czy aby nie zdradzono w nim informacji użytecznych dla wrogów i konkurencji? W poprzednich artykułach o pancerzach ceramicznych zapowiadał Pan, iż na 99 % będą one użyte w Borsuku. Czy podtrzymuje Pan ten pogląd?

    OdpowiedzUsuń