Penetratory Formowane Wybuchowo (EFP). Stan obecny oraz tendencje rozwojowe.

Jarosław Wolski

W przypadku współczesnego, pozimnowojennego pola walki, możemy wyróżnić cztery, zasadnicze środki rażenia pojazdów opancerzonych: penetratory formowane wybuchowo, fugasy i miny, ładunki kumulacyjne oraz armatnie pociski podkalibrowe z odrzucanym sabotem stabilizowane brzechwowo. Poniższy artykuł poświęcony jest najmłodszemu z wymienionych środków walki, penetratorom formowanym wybuchowo, czyli EFP (Explosively Formed Penetrator).

Definicja

Najprościej rzecz przedstawiając EFP są odmianą ładunków kumulacyjnych, działających na zasadzie wybuchowego formowania pocisku przy pomocy tzw. kumulacji odwrotnej, zwanej też efektem Misznaya-Schardina. Owe zjawisko ma miejsce wtedy, gdy kąt rozwarcia wkładki kumulacyjnej wynosi powyżej 140 stopni. Wówczas energia fali detonacyjnej kształtuje wkładkę w jednolity wydłużony pocisk o prędkości od 2 do 3 km/s i masie równej ponad 90% początkowej masy wkładki. Idea ładunków EFP została opisana po raz pierwszy w Stanach Zjednoczonych przez fizyka R. W. Wooda, jednakże wdrożenie zasady ich działania miało miejsce w Niemczech na przełomie lat 40. i 50. Pierwszym rodzajem uzbrojenia wykorzystującym kumulację odwrotną była zachodnioniemiecka mina przeciwburtowa z 1962 roku.

Ładunek EFP składa się z czterech zasadniczych komponentów. Pierwszym jest wkładka mająca postać wklęsłego dysku o kącie rozwarcia powyżej 120-140 stopni. W starszej generacji ładunkach była ona wykonywana z miedzi lub żelaza, w nowszych, z tantalu lub tantalu z domieszką wolframu. Zwykle ma średnicę pomiędzy 80, a 200 mm. Wkładka jest jedynym elementem wymagającym precyzji wykonania i zaawansowanej metalurgii, przy czym, o ile produkcja prostych wkładek miedzianych jest mało skomplikowanym procesem, to już uzyskanie optymalizowanych ładunków, zdolnych do penetrowania z dystansu grubych osłon, jest możliwa w zaledwie kilku ośrodkach na świecie. Drugim zasadniczym komponentem jest kadłub ładunku, mający postać krótkiej rury otwartej na obu końcach. W przypadku ładunków optymalizowanych jest ona zwykle teflonowana, co ułatwia elaborację oraz zabezpiecza przed korozją. Improwizowane ładunki mają kadłuby wykonane z pociętych kawałków rur stalowych, starych luf armatnich lub nawet grubszych garnków. Trzecią składową jest kruszący materiał wybuchowy, zwykle oparty na heksogenie o prędkości detonacji około 7,5-8,5 km/s. Oprócz tego ładunek EFP posiada zapalnik z zapałem elektrycznym. Zdolność do pokonywania homogenicznego pancerza przez penetratory formowane wybuchowo zależy w dużej mierze od metalurgicznego zaawansowania konstrukcji wkładki oraz precyzji wykonania całego ładunku. EFP z lat 80. penetrowały osłonę równą 0,4-0,5 średnicy wykładki, konstrukcje z połowy lat 90. już 0,85 – 1 średnicy, tantalowe wkładki i optymalizowane ładunki z końca lat dwutysięcznych osiągnęły przebijalność równą ~1,2-1,3 średnicy. Prototypowe, wydłużone zbitki powstałe na bazie wkładek tantalowych z domieszką wolframu osiągają penetrację równą 1,6 średnicy. Dla odmiany, skuteczność prowizorycznej produkcji ładunków zwykle wynosi od 0,3 do 0,4 średnicy.

Na zastosowanie ładunków EFP, jako środków rażenia we współczesnej broni przeciwpancernej, zasadniczy wpływ mają różnice pomiędzy głowicami formującymi strumień kumulacyjny, a tymi wytwarzającymi „zbitek”. Warunkuje to odmienną taktykę użycia oraz rodzaj nośnika.

Do najważniejszych różnic należą:

-  zdolność przebicia, wyrażona w iloczynie średnic wkładki kumulacyjnej – podczas gdy dla ładunków HEAT jest to obecnie maksymalnie od 8 do 12 średnic wkładki, to dla EFP standardowo około 1 średnicy;

-  szerokość kanału popenetracyjnego – w przypadku EFP jest to od 0,5 do 1 średnic wkładki, w przypadku HEAT do 0,1 średnicy;

-  prędkość lotu czynnika rażącego i jego masa – strumień kumulacyjny ma prędkość od 6,5 do 10 km/s i 20% masy, „zbitek” uformowany wybuchowo ma prędkość zaledwie do 2,5 km/s i aż ponad 90% masy wkładki z której został uformowany;

-  optymalna odległość do celu - dla ładunków EFP jest to do 500 średnic wkładki, zaś dla HEAT zwykle od trzech do sześciu średnic, czyli tzw. ogniskowa ładunku;

-  różna podatność na przeciwdziałanie - strumień kumulacyjny ma niewielką masę i jest dość podatny na zaburzenia ciągłości (spacjację) na przykład przez przemieszczające się w poprzek drogi strumienia „pęczniejące” elementy pancerza NxRA lub też metalowe płytki elementów ERA, wyrzucone siłą eksplozji. Zbitek EFP ma dużą masę i średnice, i jest relatywnie trudny do powstrzymania przez inne niż pasywne osłony.

ñ  efekt popenetracyjny - członek załogi wozu, którego osłonę perforowała głowica kumulacyjna ma statystycznie duże szanse przeżycia takiego zdarzenia bez poważnych ran, o ile nie znajdzie się na trasie resztkowego strumienia kumulacyjnego i o ile nie dojdzie do zapłonu amunicji i paliwa w trafionym wozie. W przypadku EFP efekt popenetracyjny jest szczególnie morderczy dla załóg. Statystyka z brytyjskich szpitali polowych w Iraku (2006 rok) pokazywała, że praktycznie za wszystkie przypadki zgonów podczas ataków na pojazdy odpowiadały właśnie EFP. Ponad połowa członków załóg, porażonych przez penetratory formowane wybuchowo, wymagała natychmiastowej interwencji chirurgicznej w celu ratowania życia, 87% z nich miało poważne obrażenia kończyn, 53% złamania, wszyscy zaś porażeni posiadali otwarte rany.

Pierwsza z wymienionych powyżej cech penetratorów formowanych wybuchowo powodowała, iż miały one praktycznie zerowe zastosowanie w „etatowej” broni przeciwpancernej (ppk i granatniki) z okresu zimnej wojny. Typowe głowice kumulacyjne są lżejsze, mają mniejszą średnicę i większą przebijalność - zwykle powyżej 700 mm RHA dla kalibru wkładki 100 mm. Dla porównania EFP tego samego kalibru przebiłby około 90 mm RHA. Jednak wraz z rozwojem czołgowych pancerzy okazało się, że „klasyczna” broń przeciwpancerna oparta o głowice kumulacyjne ma niewielkie szanse pokonać nowoczesne, reaktywne osłony wielowarstwowe w rodzaju brytyjskiego Burlingtona czy też wschodnie, ciężkie pancerze obłożone coraz efektywniejszym ERA. Koniecznym stała się próba uderzenia tam, gdzie pancerz był najsłabszy – w strop i burty pojazdów. Tutaj też głowice kumulacyjne byłyby oczywistym wyborem, gdyby nie trzy zasadnicze problemy przełomu lat 80. i 90. Pierwszym był fakt, że łatwiej było zbudować ppk z układem naprowadzania zdolnym przelecieć nad celem, a nie mającym precyzyjnie zanurkować i trafić. Dlatego też pierwsze ppk klasy „top attack”, jak BILL2 i TOW-2B, przelatywały nad celem (overfly), a nie „nurkowały” (diving) na niego. Ta możliwość pojawiła się dopiero w połowie lat 90. Ponieważ penetratory formowane wybuchowo nie wymagają utrzymania optymalnej odległości głowicy od pancerza w momencie eksplozji, ich zastosowanie było dużo prostsze technicznie. Drugim problemem był fakt stosowania coraz lepszych osłon stropów pojazdów przeciw kumulacyjnej subamunicji artyleryjskiej (tzw. DPICM) – małe ładunki kumulacyjne o średnicy 40-60 mm nie gwarantowały już przebicia stropów chronionych przez ERA (czołgi sowieckie). Z tego powodu w amunicji artyleryjskiej, zarówno rakietowej, jak i klasycznej, nastąpiła ewolucja w kierunku stosowania kilku (2-6) samocelujących ładunków opartych na EFP, niewrażliwych na typowe ERA. Trzecim problemem było pojawienie się w ZSRR pierwszych, aktywnych systemów ochrony (ASO) – Drozd i Arena. Ich użycie redukowało praktycznie do zera skuteczność ppk i granatników klasy RPG. Krótkoterminowym rozwiązaniem okazało się zastosowanie „nurkującego” profilu ataku, który pozwalał trafić w martwą strefę ASO na szczycie wieży pojazdu. Docelowe prace obejmowały szereg rozwiązań, jak między innymi pasywizacja naprowadzania, redukcja widma radarowego i termalnego nosiciela oraz inicjacja głowicy ppk lub granatu przeciwpancernego spoza zasięgu aktywnej ochrony pojazdu. Taki warunek mogła spełnić tylko i wyłącznie broń, której czynnikiem rażącym jest penetrator formowany wybuchowo, ponieważ nie wymaga on utrzymania stałej ogniskowej i jest skuteczny z dystansu ponad 60 m. Owa cecha szczególna EFP powoduje, że sprawdzają się one bardzo dobrze jako czynnik rażący zarówno w minach przeciwburtowych, jak i subamunicji artyleryjskiej/lotniczej.

Przemiany zimnowojennego świata oraz upadek dwubiegunowego ładu przyniósł jeszcze jedną zmianę – konflikty asymetryczne, w których jednym z głównych sposobów walki były zasadzki przy pomocy improwizowanych urządzeń wybuchowych (IED). Właśnie dzięki tym konfliktom nastąpił „renesans” penetratorów formowanych wybuchowo, ale używanych nie jako wysoce zaawansowana i optymalizowana broń przeciwpancerna atakująca od góry, a proste, domowej produkcji urządzenia wybuchowe. Do zniszczenia czołgu czy też pojazdu minoodpornego potrzeba fugasa o masie ponad 80 kg odpalanego przewodowo. Przetransportowanie oraz zainstalowanie takiego ładunku jest bardzo czaso i pracochłonne. Klasyczny atak granatnikami przeciwpancernymi oraz ppk jest wyjątkowo mało skuteczny wobec czołgów osłoniętych dodatkowymi pancerzami oraz relatywnie mało letalny dla załóg porażonych pojazdów patrolowych. Strumień kumulacyjny zwykle nie zatrzymuje trafionego pojazdu w miejscu zasadzki (w tzw. strefie śmierci), statystycznie 3/4 załogi wychodzi z takiego ataku z jedynie małymi obrażeniami. Do tego problemem jest dostępność dedykowanych środków przeciwpancernych. Powyższych wad nie mają penetratory formowane wybuchowo. Jedynie miedziana (lub stalowa) wkładka wymaga precyzji wykonania – za to jest tania i może być wręcz masowo transportowana i przechowywana. Pozostałe komponenty EFP: kruszący materiał wybuchowy, detonator oraz obudowa w formie krótkiego kawałka metalowej rury, zwykle są masowo dostępne w rejonie konfliktu. Ładunki EFP nie wymagają utrzymania optymalnej ogniskowej, mogą zatem być instalowane w pewnej odległości od dróg, charakter czynnika rażącego zaś powoduje, że tylko niektóre asymetryczne modernizacje czołgów oraz bojowych wozów piechoty mogą przetrwać boczne trafienie „zbitkiem”. Zarówno pojazdy patrolowe, jak i seryjnie opancerzone transportery, czołgi i bwp są wrażliwe na trafienia burt przez optymalizowane EFP dużego kalibru produkowane fabrycznie. Oczywiście wytwarzane w warunkach polowych ładunki mają dużo mniejsze zdolności penetracyjne, niemniej są one nadal śmiertelnie niebezpieczne dla lekkich, kołowych pojazdów. Dodatkowo efekt popenetracyjny powoduje bardzo wysoką śmiertelność członków załóg porażonych pojazdów.

Pełna wersja artykułu w magazynie NTW 5/2018