Saat ini, tentara terkemuka dunia telah mulai menerapkan program untuk pengembangan senjata kecil jenis baru (Ratnik di Rusia dan NGSAR di Amerika Serikat). Seperti yang ditunjukkan oleh lebih dari satu abad pengalaman dalam pengembangan kartrid kesatuan, dan kemudian kartrid menengah dan impuls rendah, solusi yang paling menjanjikan adalah pengembangan lanjutan jenis amunisi baru.
Menyusul hasil Perang Dunia Kedua, disimpulkan bahwa perlu untuk meningkatkan desain jenis amunisi yang paling dapat dikonsumsi (kartrid untuk senjata kecil otomatis) dan memperluas basis sumber daya untuk produksinya.
Kartrid dengan lengan logam
Kejenuhan satuan infanteri dengan senjata otomatis di industri pertahanan menyebabkan kelangkaan tembaga, yang secara tradisional digunakan dalam kuningan peluru (digunakan untuk membuat kotak peluru) dan tompak (digunakan untuk membuat selongsong peluru).
Solusi yang paling efektif untuk masalah kelangkaan sumber daya adalah penggunaan baja ringan, dilapisi di kedua sisi dengan tembaga untuk perlindungan korosi, atau tidak dilapisi, digunakan pada masa perang untuk produksi yang disebut liner pengganti. Pada periode pasca-perang, teknologi pelapisan selongsong baja dengan pernis khusus dikuasai, yang melindunginya dari kelembaban dan mengurangi gesekan di dalam ruangan (hingga batas suhu tertentu).
Terlepas dari karakteristik teknis yang serupa dari baja ringan dan paduan tembaga, yang terakhir memiliki keunggulan dalam keuletan dan ketahanan terhadap korosi. Lapisan lacquer dari lengan baja memiliki ketahanan aus yang rendah dan, dalam proses reload, setelah kontak dengan bagian logam dari senjata, cenderung rusak dan dipindahkan ke elemen otomatisasi, menonaktifkannya. Jika kartrid yang tidak digunakan dikeluarkan dari laras setelah akhir penembakan, selongsongnya kehilangan lapisan pernis karena terbakar saat bersentuhan dengan permukaan ruangan yang dipanaskan, setelah itu mereka dipercepat teroksidasi dan kartrid menjadi tidak cocok untuk penggunaan lebih lanjut..
Peningkatan konsumsi kartrid oleh prajurit infanteri yang dipersenjatai dengan senjata otomatis menjadi dasar untuk peningkatan amunisi yang dapat dikenakan dengan mengurangi berat kartrid. Sampai awal 1970-an, arah utama pengurangan berat amunisi yang dapat dipakai adalah transisi pertama ke menengah, dan kemudian ke kartrid impuls rendah, karena keinginan untuk meningkatkan akurasi tembakan otomatis dari posisi canggung. Setelah adopsi senapan serbu AK-74 dan senapan otomatis M-16, cadangan untuk mengurangi berat amunisi yang dapat dipakai ini habis - upaya untuk menggunakan peluru sapuan yang lebih ringan mengungkapkan peningkatan hanyut angin mereka.
Saat ini, peluru dengan inti baja, jaket timah dan jaket topak digunakan sebagai elemen mencolok. Untuk meningkatkan penetrasi baju besi, Angkatan Darat AS beralih ke penggunaan peluru semua logam dari kartrid M80A1 EPR dan M855A1 tanpa jaket timah, yang terdiri dari cangkang tombak dan inti dengan kepala baja dan ekor bismut.
Kartrid tanpa casing
Pada 1980-an, di negara-negara Uni Soviet dan NATO, upaya dilakukan untuk secara radikal menyelesaikan masalah konsumsi bahan yang tinggi dari kartrid klasik dengan beralih ke amunisi tanpa casing. Kemajuan terbesar dalam arah ini dicapai oleh perusahaan Jerman Heckler und Koch, yang menciptakan senapan otomatis HK G11, yang menggunakan kartrid DM11 tanpa casing yang dikembangkan oleh Dynamit Nobel.
Namun, operasi militer dari serangkaian 1000 senapan HK G11 di layanan perbatasan FRG menunjukkan bahayanya bagi personel militer karena pembakaran spontan yang teratur dari kartrid tanpa kotak di dalam ruangan, meskipun terpisah secara struktural dari laras senapan. Akibatnya, penjaga perbatasan Jerman pertama kali dilarang menggunakan mode penembakan otomatis, dan kemudian HK G11 dihapus dari layanan sama sekali karena penggunaannya yang tidak masuk akal sebagai senjata yang dapat memuat sendiri dengan otomatisasi yang terlalu rumit (" jam kukuk").
Kartrid dengan selongsong plastik
Upaya berikutnya untuk mengurangi konsumsi bahan amunisi senjata kecil dan meningkatkan amunisi yang dapat dipakai dilakukan pada tahun 2000-an di Amerika Serikat oleh AAI (sekarang Textron Systems, sebuah divisi produksi dari Textron Corporation) sebagai bagian dari LSAT (Lightweight Small Arms Technologies).) program, yang mengarah pada penciptaan senapan mesin ringan dan karabin otomatis, yang dirancang untuk amunisi gabungan dengan kartrid dengan selongsong kuningan, selongsong plastik dan tanpa kasing, dibuat dalam faktor bentuk teleskopik.
Kartrid tanpa casing, seperti yang diharapkan, dicatat untuk pembakaran spontan di ruang barel, meskipun desainnya dapat dilepas, sehingga pilihan dalam program LSAT dibuat untuk kartrid dengan selongsong plastik. Namun, keinginan untuk mengurangi biaya amunisi menyebabkan pilihan jenis plastik yang salah: poliamida digunakan seperti itu, yang memiliki semua karakteristik yang diperlukan, kecuali satu, tetapi yang paling penting - suhu operasi maksimumnya tidak melebihi 250 derajat Celcius.
Kembali pada tahun 1950-an, berdasarkan hasil uji lapangan, ditentukan bahwa laras senapan mesin DP dalam kondisi penembakan terus menerus dalam ledakan dengan jeda untuk mengganti toko memanas hingga nilai berikut:
150 tembakan - 210 ° C
200 tembakan - 360 ° C
300 tembakan - 440 ° C
400 tembakan - 520 ° C
Dengan kata lain, dalam kondisi pertempuran yang intens, setelah menghabiskan dua ratus peluru pertama, laras senapan mesin ringan dijamin akan mencapai titik leleh poliamida.
Sehubungan dengan keadaan ini, program LSAT ditutup pada tahun 2016 dan atas dasar itu diluncurkan program CTSAS (Cased Telescoped Small Arms Systems) dengan tujuan mengembangkan kartrid teleskopik dengan basis material baru. Menurut wawancara dengan Administrator Program Angkatan Darat AS Corey Phillips yang diberikan kepada thefirearmblog.com pada Maret 2017, polimer rekayasa paling tahan panas hingga saat ini, polimida, telah dipilih untuk bahan selongsong plastik, dengan suhu operasi maksimum 400 ° C.
Polimida sebagai bahan wadah kartrid juga memiliki properti berharga lainnya - ketika dipanaskan di atas tingkat yang ditentukan, ia hangus tanpa meleleh dengan pelepasan zat volatil yang tidak mencemari ruang barel, sedangkan permukaan wadah kartrid yang hangus berfungsi sebagai bahan antifriction yang sangat baik ketika diekstraksi setelah ditembak. Kekuatan pelek liner disediakan oleh flensa logam.
Suhu 400 derajat adalah batas yang diizinkan untuk memanaskan barel senjata kecil, setelah itu menjadi bengkok, karena suhu temper teknologi barel adalah dari 415 hingga 430 derajat. Namun, kekuatan tarik polimida pada suhu 300 derajat atau lebih turun menjadi 30 MPa, yang sesuai dengan tekanan ruang 300 atmosfer, yaitu. urutan besarnya kurang dari tingkat tekanan maksimum gas bubuk dalam model modern senjata kecil. Ketika upaya dilakukan untuk mengeluarkan wadah kartrid bekas dari ruang desain klasik, flensa logam akan robek dengan ramrod yang merobohkan sisa-sisa wadah kartrid dari laras.
Pemanasan kartrid di ruang desain klasik dapat dikontrol sampai batas tertentu dengan menembakkan dari baut terbuka (senapan mesin), tetapi dalam kasus penembakan intens dan menembak dari baut tertutup (senapan mesin dan senapan otomatis), memanaskan kartrid lebih dari 400 derajat hampir tak terelakkan.
Kartrid dengan selongsong aluminium
Alternatif lain untuk paduan tembaga adalah paduan aluminium, yang digunakan dalam selubung kartrid pistol seri, dalam pengembangan eksperimental kartrid senapan dan dalam tembakan serial untuk meriam otomatis GAU-8A 30-mm. Mengganti tembaga dengan aluminium memungkinkan Anda untuk menghapus pembatasan pada basis sumber daya, mengurangi biaya wadah kartrid, mengurangi berat amunisi sebesar 25 persen dan, dengan demikian, meningkatkan beban amunisi yang dapat dikenakan.
Pada tahun 1962, TsNIITOCHMASH mengembangkan kartrid eksperimental kaliber 7, 62x39 mm dengan selongsong paduan aluminium (kode GA). Liner memiliki lapisan grafit antifriction. Untuk mencegah korosi elektrokimia, cangkir kapsul terbuat dari paduan aluminium.
Namun, penggunaan selongsong semacam itu terhalang oleh satu-satunya properti negatifnya - pengapian spontan aluminium dan paduannya di udara ketika dipanaskan hingga 430 ° C. Panas pembakaran aluminium sangat tinggi dan mencapai 30,8 MJ/kg. Permukaan luar produk mengalami pembakaran spontan ketika dipanaskan hingga suhu tertentu dan peningkatan permeabilitas film oksida untuk oksigen di udara atau ketika dipanaskan ke suhu yang lebih rendah jika terjadi kerusakan pada film oksida. Film oksida keramik nonplastik (ketebalan ~ 0,005 mikron) dihancurkan ketika selongsong logam plastik berubah bentuk di bawah aksi tekanan gas propelan, permeabilitas film oksida dicapai sebagai hasil dari pemanasan selama penembakan yang intens. Liner secara spontan menyala hanya di udara setelah ekstraksi dari laras, di mana keseimbangan oksigen negatif dipertahankan selama pembakaran bubuk.
Oleh karena itu, selongsong aluminium telah tersebar luas hanya sebagai bagian dari kartrid pistol kaliber 9x18 PM dan 9x19 Para, yang intensitas apinya dan suhu yang dicapai di dalam ruangan tidak dapat dibandingkan dengan indikator senapan mesin, senapan otomatis, dan senapan mesin ini.
Aluminium juga digunakan dalam kartrid Panjang 6x45 SAW eksperimental, yang selongsongnya dilengkapi dengan lapisan silikon elastis yang mengencangkan retakan pada film logam dan oksida. Namun, keputusan ini menyebabkan peningkatan dimensi linier kartrid, dimensi penerima yang terkait dan, karenanya, berat senjata.
Solusi lain, tetapi mulai digunakan, adalah peluru artileri GAU 30x173 dengan selongsong paduan aluminium. Ini menjadi mungkin karena penggunaan muatan propelan "dingin" bermolekul rendah khusus. Potensi termokimia bubuk berbanding lurus dengan suhu pembakaran dan berbanding terbalik dengan berat molekul produk pembakaran. Propelan nitroselulosa dan piroksilinik klasik memiliki berat molekul 25 dan suhu pembakaran 3000-3500 K, dan berat molekul propelan baru adalah 17 pada suhu pembakaran 2000-2400 K pada impuls yang sama.
Lengan logam sinter yang menjanjikan
Pengalaman positif menggunakan tembakan artileri dengan selongsong aluminium memungkinkan untuk mempertimbangkan logam ini sebagai bahan struktural untuk wadah kartrid senjata kecil (bahkan tanpa komposisi propelan khusus). Untuk mengkonfirmasi kebenaran pilihan yang ditentukan, disarankan untuk membandingkan karakteristik pelapis kuningan dan paduan aluminium.
Brass L68 mengandung 68 persen tembaga dan 32 persen seng. Kepadatannya adalah 8,5 g / cm3, kekerasan - 150 MPa, kekuatan tarik pada 20 ° C - 400 MPa, perpanjangan tarik - 50 persen, koefisien gesekan geser pada baja - 0,18, titik leleh - 938 ° C, zona suhu kerapuhan - dari 300 hingga 700 °C.
Sebagai pengganti kuningan, diusulkan untuk menggunakan paduan aluminium dengan magnesium, nikel dan unsur kimia lainnya dalam fraksi volume tidak lebih dari 3% untuk meningkatkan sifat elastis, termal dan pengecoran tanpa mempengaruhi ketahanan paduan terhadap korosi dan retak di bawah beban. Kekuatan paduan dicapai dengan memperkuatnya dengan serat aluminium oksida yang tersebar (diameter ~ 1 m) dalam fraksi volume 20%. Perlindungan terhadap penyalaan sendiri permukaan disediakan dengan mengganti film oksida rapuh dengan lapisan tembaga / kuningan plastik (ketebalan ~ 5 m) yang diterapkan dengan elektrolisis.
Komposit cermet yang dihasilkan termasuk dalam kelas cermet dan dibentuk menjadi produk akhir dengan pencetakan injeksi untuk mengarahkan serat penguat di sepanjang sumbu liner. Anisotropi dari sifat kekuatan memungkinkan untuk mempertahankan kepatuhan bahan komposit dalam arah radial untuk memastikan kontak yang erat antara dinding selongsong dengan permukaan ruang di bawah aksi tekanan gas bubuk untuk mengaburkan yang terakhir.
Sifat antifriction dan anti-seize liner dipastikan dengan menerapkan lapisan polimida-grafit (ketebalan ~ 10 mikron) pada permukaan luarnya dengan fraksi volume yang sama dari pengikat dan pengisi yang dapat menahan beban kontak 1 GPa dan suhu operasi 400 ° C, digunakan sebagai pelapis piston mesin pembakaran internal.
Kepadatan cermet adalah 3,2 g / cm3, kekuatan tarik dalam arah aksial: pada 20 ° C - 1250 MPa, pada 400 ° C - 410 MPa, kekuatan tarik dalam arah radial: pada 20 ° C - 210 MPa, pada 400 ° C - 70 MPa, perpanjangan tarik dalam arah aksial: pada 20 ° C - 1,5%, pada 400 ° C - 3%, perpanjangan tarik dalam arah radial: pada 20 ° C - 25%, pada 400 ° C - 60 %, titik leleh - 1100 ° C.
Koefisien gesekan geser lapisan anti-gesekan pada baja adalah 0,05 pada beban kontak 30 MPa ke atas.
Proses teknologi untuk produksi selongsong sermet terdiri dari lebih sedikit operasi (pencampuran logam dengan serat, pengecoran selongsong, knurling panas pelek dan lubang, pelapisan kuningan, penerapan lapisan anti-gesekan) dibandingkan dengan jumlah operasi di proses teknologi pembuatan lengan kuningan (penuangan billet, penarikan dingin dalam enam bagian, knurling dingin pada pelek dan leher).
Berat selongsong kuningan kartrid 5, 56x45 mm adalah 5 gram, berat selongsong cermet adalah 2 gram. Biaya satu gram tembaga adalah 0,7 sen AS, aluminium - 0,2 sen AS, biaya serat alumina yang tersebar adalah 1,6 sen AS, beratnya di dalam liner tidak melebihi 0,4 gram.
Peluru yang menjanjikan
Sehubungan dengan penerapan pelindung tubuh angkatan darat kelas 6B45-1 dan ESAPI, tidak tertembus peluru senjata kecil genggam berinti baja pada jarak 10 meter atau lebih, direncanakan beralih penggunaan peluru dengan inti paduan yang disinter dari tungsten carbide (95%) dan bubuk kobalt (5%) dengan berat jenis 15 g / cc, tidak memerlukan pembobotan dengan timbal atau bismut.
Bahan utama batok peluru adalah tombak, terdiri dari 90% tembaga dan 10% seng, massa jenisnya 8,8 g/cc, titik leleh 950°C, kuat tarik 440 MPa, kuat tekan kekuatan adalah 520 MPa, kekerasan - 145 MPa, perpanjangan relatif - 3% dan koefisien gesekan geser pada baja - 0,44.
Karena peningkatan kecepatan awal peluru menjadi 1000 dan lebih meter per detik dan peningkatan laju tembakan menjadi 2000 dan lebih banyak putaran per menit (AN-94 dan HK G-11), tombak tidak lagi memenuhi persyaratan. untuk cangkang peluru karena lubang keausan termoplastik yang tinggi karena koefisien gesekan geser yang tinggi dari paduan tembaga pada baja. Di sisi lain, peluru artileri diketahui, dalam desain sabuk tembaga terkemuka diganti dengan plastik (poliester), koefisien gesekannya berada pada level 0, 1. Namun, suhu operasi plastik sabuk tidak melebihi 200 ° C, yang merupakan setengah dari suhu maksimum laras senjata kecil hingga awal lengkungannya.
Oleh karena itu, sebagai cangkang peluru yang menjanjikan dengan inti semua logam, diusulkan untuk menggunakan komposit polimer (ketebalan ~ 0,5 mm) yang mengandung polimida tipe PM-69 dalam fraksi volume yang sama dan grafit koloid dengan kepadatan total 1,5 g/cc, kuat tarik 90 MPa, kuat tekan 230 MPa, kekerasan 330 MPa, beban kontak 350 MPa, temperatur operasi maksimum 400 °C dan koefisien gesek geser pada baja 0,05.
Cangkang dibentuk dengan mencampur oligomer polimida dan partikel grafit, mengekstrusi campuran ke dalam cetakan dengan bagian tertanam - inti peluru, dan polimerisasi suhu campuran. Adhesi cangkang dan inti peluru dipastikan dengan penetrasi polimida ke permukaan berpori inti di bawah pengaruh tekanan dan suhu.
Kartrid teleskopik yang menjanjikan
Saat ini, faktor bentuk paling progresif dari kartrid senjata kecil dianggap teleskopik dengan penempatan peluru di dalam pemeriksa propelan yang ditekan. Penggunaan pemeriksa padat alih-alih muatan butir klasik dengan kepadatan curah yang lebih rendah memungkinkan untuk mengurangi panjang kartrid dan dimensi terkait penerima senjata hingga satu setengah kali.
Karena desain mekanisme pengisian ulang (ruang laras yang dapat dilepas) model senjata kecil (G11 dan LSAT) menggunakan kartrid teleskopik, pelurunya disembunyikan ke dalam kotak propelan di bawah tepi selongsong. Ujung terbuka dari muatan propelan sekunder dari kotoran dan kelembaban melindungi tutup plastik, yang secara bersamaan bertindak sebagai obturator depan saat menembak (dengan menghalangi sambungan antara ruang yang dapat dilepas dan laras setelah terobosan peluru). Seperti yang ditunjukkan oleh praktik operasi militer kartrid teleskopik DM11, metode perakitan kartrid seperti itu, yang tidak memberikan penekanan peluru di pintu masuk peluru laras, menyebabkan distorsi peluru saat ditembakkan dan, karenanya, hilangnya akurasi.
Untuk memastikan urutan operasi kartrid teleskopik yang ditentukan, muatan propelannya dibagi menjadi dua bagian - muatan utama dengan kepadatan yang relatif rendah (dengan tingkat pembakaran yang lebih tinggi), yang terletak langsung di antara kapsul dan bagian bawah peluru, dan a Muatan Selasa dengan kepadatan yang relatif lebih tinggi (dengan laju pembakaran yang lebih rendah), terletak secara konsentris di sekitar peluru. Setelah primer ditusuk, muatan primer dipicu terlebih dahulu, mendorong peluru ke dalam lubang dan menciptakan tekanan dorongan untuk muatan sekunder, yang menggerakkan peluru di lubang.
Untuk menyimpan pemeriksa muatan sekunder di dalam kartrid, tepi ujung terbuka selongsong digulung sebagian. Retensi peluru dalam kartrid dilakukan dengan menekannya ke dalam blok muatan sekunder. Menempatkan peluru sepanjang seluruh panjangnya dalam dimensi selongsong mengurangi panjang kartrid, tetapi pada saat yang sama menciptakan volume kosong selongsong di sekitar bagian ogival peluru, yang mengarah pada peningkatan diameter peluru. peluru.
Untuk menghilangkan kekurangan ini, tata letak baru kartrid teleskopik diusulkan, dimaksudkan untuk digunakan dalam senjata kecil dengan ruang laras integral klasik dengan semua jenis mekanisme pengisian ulang (manual, mesin gas, laras bergerak, breechblock semi-bebas, dll..) dan metode menembak (dengan bakar depan atau belakang).
Kartrid yang diusulkan dilengkapi dengan peluru yang memanjang bagian ogivalnya di luar selongsong dan karena ini berbatasan dengan lubang masuk peluru laras. Alih-alih tutup plastik, ujung terbuka muatan propelan dilindungi oleh pernis tahan lembab yang terbakar saat ditembakkan. Beberapa peningkatan panjang kartrid yang diusulkan dibandingkan dengan kartrid teleskopik yang dikenal dikompensasi oleh penurunan diameternya karena penghapusan volume yang tidak terisi di dalam selongsong.
Secara umum, kartrid teleskopik yang diusulkan akan meningkatkan jumlah kartrid dalam amunisi yang dapat dipakai infanteri hingga seperempatnya, serta mengurangi konsumsi bahan, intensitas tenaga kerja, dan biaya produksi kotak kartrid.
