Selama Perang Dunia Pertama, pihak yang berperang mulai menggunakan perlindungan baju besi pribadi untuk prajurit infanteri dalam bentuk helm baja dan kuiras, yang pada jarak tertentu tidak dapat ditembus oleh peluru senjata kecil berkecepatan rendah. Saat ini, SIBZ dengan pelat komposit boron karbida dengan ketebalan 9 mm tidak dapat ditembus oleh peluru penusuk lapis baja dengan inti baja kaliber 5, 45x39 mm, 5, 56x45 mm, 7, 62x39 mm, 7, 62x51 mm dan 7, 62x54 mm pada jarak kurang dari 100 meter …
Untuk mengatasi kendala ini, peluru senjata kecil penembus lapis baja semakin banyak menggunakan inti yang terbuat dari paduan komposit tungsten karbida dengan kobalt tipe VK8 dengan ukuran butir kurang dari 1 m, kekuatan pamungkas yang dalam lentur adalah 2 GPa, pada kompresi 4 GPa dengan kekerasan HRA 85 unit. Yang lebih menjanjikan adalah paduan logam tungsten tipe VNZh97, dengan analogi dengan inti peluru artileri penusuk lapis baja. Namun, pelat SIBZ juga memiliki cadangan untuk meningkatkan daya tahan baik dengan meningkatkan persentase boron karbida dalam komposit maupun dengan ketebalan pelat (dengan mempertimbangkan kecenderungan untuk beralih ke penggunaan eksoskeleton pasif sebagai bagian dari peralatan infanteri).
Selain itu, peluru cangkang ogival klasik adalah pembawa inti penusuk lapis baja yang sangat tidak efektif, karena memerlukan penggunaan jaket timah untuk melewati rifling laras tanpa merusaknya saat bersentuhan dengan paduan keras inti. Akibatnya, massa inti itu sendiri berkurang seminimal mungkin. Misalnya, peluru kartrid 7N24M kaliber 5, 45x39 mm dengan jaket bimetal, jaket timah, dan inti penusuk lapis baja yang terbuat dari paduan VK8 berbobot 4,1 gram, di mana berat inti hanya 1,8 gram. Selain itu, ketika bertabrakan dengan pelat SIBZ, sebagian energi kinetik peluru dihabiskan untuk menghancurkan cangkang bimetal, menusuknya dengan inti penusuk lapis baja dan merobek jaket timah.
Metode yang lebih efektif untuk meningkatkan penetrasi armor peluru senjata ringan adalah dengan meningkatkan kecepatan awalnya dan mengurangi luas penampang. Ukuran pertama meningkatkan energi kinetik peluru, yang kedua meningkatkan beban spesifik di bidang kontak peluru dengan rintangan. Kecepatan peluru dibatasi oleh tekanan maksimum gas bubuk di dalam laras, yang saat ini mencapai 4.500 atmosfer dan ditentukan oleh kekuatan baja laras. Keterbatasan ini diatasi dengan mengurangi massa dan diameter peluru sambil mempertahankan diameter lubang yang sama - yaitu. dengan beralih ke peluru sub-kaliber. Untuk memandu peluru sub-kaliber di lubang, sabuk terkemuka yang dikembangkan pada permukaan inti atau palet polimer digunakan, yang kerapatan bahannya 9-11 kali lebih kecil dari kerapatan kuningan atau timah.
Solusi konstruktif pertama di bidang ini adalah peluru Harold Gerlich Jerman, yang dikembangkan pada sepertiga pertama abad ke-20 dan dilengkapi dengan dua sabuk kerucut terkemuka. Peluru dalam penerbangan distabilkan oleh rotasi, laras senapan memiliki diameter variabel, meruncing ke ujung, yang memungkinkan untuk mencapai efisiensi yang lebih besar dan lebih besar dalam menggunakan energi gas bubuk. Akibatnya, peluru seberat 6,5 gram dipercepat hingga kecepatan 1600 m / s dan menembus pelat baja setebal 12 mm pada jarak 60 mm. Namun, laras senapan dengan diameter variabel terlalu mahal untuk diproduksi, dan akurasi menembak dengan peluru dengan sabuk utama, kusut saat ditembakkan, meninggalkan banyak hal yang diinginkan.
Solusi desain kedua di bidang peluru sub-kaliber adalah pengembangan perusahaan Amerika AAI, dipimpin oleh Irwin Barr, yang pada tahun 1952 mengembangkan kartrid senapan 12-gauge yang dilengkapi dengan 32 elemen pemogokan berbentuk panah yang ditempatkan dalam wadah. -jenis palet dorong. Pengujian telah menunjukkan bahwa peluru berbentuk panah memiliki efek merusak yang besar, tetapi mereka memiliki akurasi tembakan yang rendah karena ketidakmungkinan untuk memastikan arah yang ditentukan dari penerbangan peluru setelah keberangkatan kelompok mereka dari laras.
Pekerjaan inisiatif berlanjut sebagai bagian dari program penelitian SALVO Angkatan Darat AS. AAI telah mengembangkan kartrid peluru tunggal XM110 kaliber 5, 6x53 mm dengan lengan elongasi besar, dilengkapi dengan peluru sub-kaliber baja berbentuk panah dengan diameter 1,8 mm dan kaliber ekor. Sebagai perangkat terkemuka, panci penarik yang terbuat dari paduan magnesium digunakan, yang dipotong menjadi beberapa bagian oleh lampiran moncong setelah peluru keluar dari laras. Penembakan dilakukan dari senjata kecil dengan laras halus, stabilisasi peluru dalam penerbangan disediakan oleh unit ekor. Bevel aerodinamis pada bidang empennage mengatur kecepatan sudut kecil rotasi peluru untuk meratakan efek pada kelurusan penerbangan cacat manufaktur dalam pembuatannya.
Selama percobaan, versi perbaikan kartrid 5, 77x57V XM645 dikembangkan, yang menggunakan panci penarik empat segmen komposit yang terbuat dari fiberglass dengan lapisan Teflon, yang ditahan pada peluru di laras oleh gaya gesekan dan hancur. menjadi segmen di bawah pengaruh tekanan udara setelah peluru dikeluarkan dari laras. Panjang peluru 63 mm, panjang peluru berbentuk panah 57 mm, berat peluru 0,74 gram, palet 0,6 gram, kecepatan moncong peluru 1400 m / s
Namun, dalam upaya untuk memastikan perpanjangan peluru terbesar, AAI harus memperpanjang kotak kartrid, yang secara negatif mempengaruhi keandalan mekanisme pengisian ulang karena gesekan tinggi di dalam ruangan, dan juga menyebabkan peningkatan ukuran. dan berat penerima senjata kecil.
Oleh karena itu, dalam program Angkatan Darat AS berikutnya, yang disebut SPIW, pemimpinnya adalah kartrid 5, 6x44 XM144, yang dikembangkan oleh Frankfort Arsenal dalam bentuk kartrid impuls rendah 5, 56x45 mm. Versi yang ditingkatkan dari kartrid XM216 SFR memiliki selongsong standar, panjang kartrid adalah 49,7 mm, panjang peluru berbentuk panah adalah 45 mm, berat peluru adalah 0,65 gram, berat palet adalah 0,15 gram, kecepatan moncong peluru adalah 1400 m / s
Penembakan eksperimental yang dilakukan dalam kerangka program SALVO dan SPIW menggunakan peluru bermassa ultra-rendah berbentuk panah sub-kaliber mengungkapkan kelemahan fatal dari peluru tersebut - peningkatan penyimpangan lateral di bawah pengaruh angin dan penyimpangan yang signifikan dari lintasan yang ditentukan ketika menembak di tengah hujan.
Di Uni Soviet, kartrid pertama 7, 62 / 3x54 mm dengan peluru sub-kaliber berbentuk panah dikembangkan di bawah kepemimpinan Dmitry Shiryaev pada awal 1960-an di NII-61 (masa depan TsNIITOCHMASH). Peluru berbentuk panah berbeda dari rekan-rekannya di Amerika dalam massanya yang lebih besar, pemanjangan yang lebih rendah (3x51 mm), tidak adanya penyempitan di area ekor dan, yang paling penting, metode menghubungkan palet dan peluru dengan bantuan sisir diterapkan pada poros panah. Solusi ini memungkinkan untuk memberikan cengkeraman yang diperlukan dengan upaya traksi yang lebih besar dari sisi palet untuk mendorong peluru dengan kelipatan massa daripada rekan-rekan Amerika.
Palet dua bagian terbuat dari paduan aluminium, oleh karena itu, ketika terbang setelah meninggalkan laras, itu menimbulkan bahaya tertentu bagi penembak tetangga. Selain itu, aluminium secara intensif menempel pada permukaan lubang laras, yang membutuhkan pembersihan kering laras setiap 100-200 tembakan. Tetapi properti paling negatif dari peluru berbentuk panah ternyata adalah efek mematikannya yang rendah pada tenaga kerja - peluru berkecepatan tinggi menembus baju besi dengan sempurna dan, seperti jarum, melewati jaringan lunak, tanpa menyebabkan palu air kejut dan tanpa membentuk saluran luka. berdiameter besar.
Sehubungan dengan keadaan ini, pada tahun 1965, di bawah kepemimpinan Vladislav Dvoryaninov, pengembangan kartrid baru kaliber 10/4, 5x54 mm dengan peluru berbentuk panah dari desain yang dimodifikasi dengan berat yang ditingkatkan menjadi 4,5 gram dimulai. Selama pengembangan, bahan polimer digunakan untuk membuat palet yang tidak mencemari lubang laras selama tembakan, penyempitan ekor poros (seperti pada rekan-rekan Amerika) digunakan untuk meningkatkan koefisien balistik, dan potongan melintang poros dibentuk pada daerah jengger dan rata pada titik peluru dengan tujuan masing-masing, pelemahan konstruktif peluru karena pecah menjadi dua bagian dan menjungkirbalikkan peluru dalam proses menembus jaringan lunak
Solusi teknis ini memungkinkan untuk meningkatkan efek mematikan dari peluru berbentuk panah, tetapi pada saat yang sama mengurangi tingkat penetrasi perlindungan lapis baja pribadi untuk prajurit infanteri, karena peluru yang melewati penghalang padat juga mengalami tekanan lentur (meningkat dengan peningkatan sudut pertemuan peluru dengan penghalang), yang mengarah pada penghancuran poros peluru, dua kali melemah (dengan sisir dan potongan) di bagian paling kritis, berbatasan langsung dengan titik. Keuntungan dalam aksi mematikan dan kerugian dalam aksi penetrasi tidak memungkinkan adopsi peluru berbentuk panah sub-kaliber yang dirancang oleh Dvoryaninov et al.
Studi tentang proses aliran di sekitar berbagai benda di terowongan angin dengan aliran udara supersonik mengungkapkan bahwa peluru berbentuk panah dari desain apa pun memiliki bentuk aerodinamis yang tidak optimal - mereka menghasilkan lima gelombang kejut sekaligus:
- kepala depan;
- bagian depan pada titik transisi titik ke poros;
- depan di tepi depan ekor;
- depan di ujung ekor;
- bagian depan pada titik penyempitan ekor poros.
Sebagai perbandingan, peluru kaliber berbentuk ogival dengan kecepatan supersonik hanya menghasilkan tiga gelombang kejut:
- kepala depan;
- depan pada titik transisi ujung ke bagian silinder;
- ekor depan.
Yang paling optimal dari sudut pandang aerodinamika penerbangan supersonik adalah bentuk kerucut peluru tanpa retakan pada permukaan pembangkit dan tanpa unit ekor, yang hanya menghasilkan dua bagian depan gelombang kejut: kepala dan ekor. Dalam hal ini, sudut bukaan kepala bagian depan peluru kerucut beberapa kali lebih kecil dari sudut bukaan bagian depan kepala peluru yang disapu karena sudut bukaan ujung yang pertama lebih kecil dibandingkan dengan sudut bukaan bagian depan peluru. kerucut kedua. Selain itu, peluru berbentuk panah, ditembakkan dari laras halus dan tidak diputar dalam penerbangan (untuk mengkompensasi cacat manufaktur) karena bevel ekor, juga dibedakan dengan peningkatan pengereman karena pemilihan bagian kinetik. energi untuk peluru berputar.
Sehubungan dengan kekurangan yang ditunjukkan dari peluru berbentuk panah, ditawarkan kartrid inovatif dengan judul "Tombak" / SPEAR, dilengkapi dengan peluru kerucut sub-kaliber dengan panci dorong yang tidak memerlukan sisir pada badan peluru.. Kartrid dibuat dalam faktor bentuk teleskopik untuk meminimalkan volume kemasan, yang hanya ditentukan oleh panjang dan diameter terbesar selongsongnya. Kartrid dimaksudkan sebagai amunisi untuk senjata kecil yang dilengkapi dengan laras dengan pengeboran tipe Lancaster dengan sekrup oval untuk tujuan memutar peluru dalam proses melewati lubang laras. Peluru dalam penerbangan mempertahankan stabilitas baik karena momen gyroscopic dan karena perpindahan pusat gravitasi ke depan relatif terhadap pusat tekanan aerodinamis dengan pembentukan rongga internal di ekor peluru.
Peluru kerucut yang ditembakkan dari laras Lancaster memiliki koefisien balistik yang lebih baik dibandingkan dengan peluru ogive dan peluru berbentuk panah karena alasan berikut:
- jumlah muka gelombang kejut terkecil yang dihasilkan selama penerbangan supersonik;
- tidak ada kehilangan energi kinetik untuk peluru yang berputar karena aliran udara yang masuk.
Peluru berbentuk kerucut dengan rongga bagian dalam di bagian ekor juga memiliki kemampuan penetrasi yang meningkat - dalam proses melewati penghalang padat, bagian ekor diremas ke dalam dan diameter dasar kerucut berkurang menjadi diameter peluru di bagian dalam. bagian awal rongga. Beban melintang peluru hampir dua kali lipat. Dalam hal ini, ketajaman permukaan kerucut peluru yang diawetkan tetap lebih besar daripada ketajaman peluru berbentuk ogive atau panah dengan panjang yang sama. Tidak adanya sisir dan potongan melintang pada permukaan peluru kerucut juga meningkatkan penetrasinya dibandingkan dengan peluru berbentuk panah yang dirancang oleh Dvoryaninov et al.
Pada saat yang sama, peluru berbentuk kerucut dengan rongga internal di bagian ekor memiliki efek mematikan yang tinggi, karena:
- itu berada di ambang stabilitas karena nada lembut dari ulir sekrup dari lubang Lancaster;
- setelah menembus penghalang lapis baja, stabilitasnya menurun karena penghancuran bagian ekor dan perpindahan pusat tekanan di luar pusat gravitasi.
Hilangnya energi kinetik untuk menembus penghalang lapis baja dalam peluru kerucut dengan rongga internal berada pada tingkat peluru berbentuk panah dan ogival: di bekas, energi dihabiskan untuk menghancurkan tubuh di area rongga, yang kedua, tentang pemotongan unit ekor, yang ketiga, tentang menghancurkan dan merobek cangkang dan baju dari inti.
Tubuh peluru kerucut secara fungsional sesuai dengan inti peluru berselubung, tidak ada jaket timah, alih-alih cangkang yang terbuat dari kuningan yang berat dan mahal, palet yang terbuat dari plastik ringan dan murah digunakan. Di sisi lain, peluru berbentuk kerucut paling rasional menggunakan karakteristik kekuatan bahan strukturalnya dibandingkan dengan peluru berbentuk panah, yang dilemahkan secara artifisial menggantikan sisir dan potongan silang. Oleh karena itu, massa peluru berbentuk kerucut dapat diminimalkan secara signifikan dibandingkan dengan peluru ogival dan berbentuk panah dengan penetrasi yang sama. Hal ini memungkinkan untuk membuat pilihan bahan konstruksi peluru kerucut yang dapat dibenarkan secara ekonomi demi paduan logam tungsten, yang memiliki kepadatan tertinggi.
Karena terbatasnya volume internal kartrid teleskopik, diusulkan untuk menggunakan muatan propelan dalam bentuk pemeriksa bubuk tekan dengan penambahan butiran kristal HMX (ukurannya kurang dari diameter kritis peledakan bahan peledak).) untuk memastikan tingkat pembakaran desain muatan untuk panjang laras senjata kecil yang dipilih. Untuk mengurangi berat total kartrid sebagai bahan struktural selongsongnya, diusulkan untuk menggunakan paduan komposit aluminium dan serat aluminium oksida yang terdispersi, dilindungi oleh lapisan kuningan galvanis dan lapisan polimer anti-gesekan dengan pengisian grafit, dijelaskan dalam artikel "Kartrid yang menjanjikan untuk senjata senapan" ("Tinjauan Militer "Tanggal 9 Desember 2017).
Tabel berikut memberikan penilaian komparatif dari berbagai jenis kartrid dan peluru senjata ringan:
Seperti yang Anda lihat dari tabel, kartrid "Tombak" / SPEAR adalah pemimpin dalam hal volume pengepakan minimum, panjang dan berat, serta dalam beban lateral peluru. Momentum mundur total peluru, panci dan gas bubuknya sekitar 1/3 lebih tinggi dari total momentum mundur peluru dan gas bubuk kartrid 5, 45x39 mm, sedangkan energi moncong yang pertama dilampaui 1/7 dibandingkan dengan yang kedua.
Selain itu, ketika menembakkan peluru dalam palet polimer dari tong dengan pengeboran sekrup oval, praktis tidak ada keausan termoplastik pada lubang laras karena tidak adanya alur. Dalam hal ini, peningkatan lebih dari 1,5 kali kecepatan awal peluru tidak akan memengaruhi sumber daya senjata kecil. Selain itu, tembakan tanpa lelah menciptakan cadangan untuk meningkatkan laju tembakan dalam semburan tetap ke level 2000-3000 putaran per menit, yang direkomendasikan oleh komisi GRAU Kementerian Pertahanan Federasi Rusia mengikuti hasil Abakan kompetisi untuk meningkatkan akurasi tembakan otomatis dari posisi yang tidak nyaman.
Selain amunisi senjata kecil, kartrid "Tombak" / SPEAR dapat digunakan sebagai amunisi untuk senjata berburu dengan laras Lancaster tipe IZH-27 menggunakan selongsong plastik standar yang diisi dengan peluru kerucut pahat yang terbuat dari baja atau kuningan dalam palet tersegmentasi yang dibuat dari termoplastik cetakan. Sambil mempertahankan rekoil senjata pada tingkat penembakan tembakan 12-gauge konvensional, peluru sub-kaliber dengan berat 9 gram akan berakselerasi dalam laras 70 cm hingga kecepatan 900 m / s, yang sesuai dengan karakteristik senjata. Senapan tiga baris Mosin.
Karakteristik geometris dari berbagai jenis peluru kerucut (panjang, sudut bukaan kerucut, tingkat kebulatan / bikonisitas ujung kepala, keberadaan area kontak di ujung untuk menghancurkan penghalang lapis baja atau rongga luas untuk mematikan menembak binatang besar, kedalaman dan ketebalan dinding rongga ekor), dengan mempertimbangkan kecepatan terbang yang ditentukan dan target yang akan dipukul dapat ditentukan berdasarkan simulasi lintasan peluru di udara, gel atau media padat menggunakan produk perangkat lunak domestik AliranVisi.
