Tak działa pocisk kumulacyjny. Skuteczna metoda na niszczenie czołgów - współtworzył ją Polak

Jak działa ładunek kumulacyjny? Dzięki ukształtowaniu ładunku wybuchowego w taki sposób, by powstało w nim zagłębienie, w momencie detonacji w zagłębieniu ogniskuje się strumień gazów, uderzający z ogromną siłą w znajdującą się z przodu przeszkodę. Efekt ten można potęgować, umieszczając przed zagłębieniem tzw. wkładkę kumulacyjną w postaci odpowiednio ukształtowanego, miękkiego metalu - np. miedzianego stożka. Powstaje wówczas wydłużony strumień rozgrzanego do tysięcy stopni metalu, poruszający się z prędkością wielu kilometrów na sekundę. Strumień ten oddziałuje punktowo na przeszkodę – czyli np. pancerz czołgu - i ogromnym ciśnieniem wybija (nie przepala!) w nim niewielki otwór, dostając się do wnętrza pojazdu, co zazwyczaj skutkuje jego zniszczeniem.

Pociski kumulacyjne to współcześnie jedna z podstawowych metod zwalczania broni pancernej. Są lekkie, stosunkowo proste i efektywne. Stanowią potężną broń – mimo niepozornych gabarytów mogą przebić nawet metr litej stali, dając pojedynczym żołnierzom możliwość skutecznego zwalczania czołgów i innych pojazdów lub obiektów, chronionych przez pancerz.

Wszystko zaczęło się od obserwacji, poczynionej na początku XIX wieku przez niemieckiego filozofa i inżyniera górniczego, Franza von Badera. Zauważył on, że wytłoczone w ładunkach wybuchowych napisy odbijają się po detonacji w stalowych płytach. Zjawisko to w późniejszych latach badali m.in. Charles Munroe i Egon Neumann (stąd nazwa – efekt Munroe albo efekt Neumanna), jednak bez pomysłu wykorzystania go do przebijania pancerzy.

Ten pojawił się w teoretycznej pracy Polaka. W "Przeglądzie Artyleryjskim" nr 1/1924 inż. Jerzy Bałaczyński opublikował pracę "Matematyczna analiza działania naboi wydrążonych". To na podstawie m.in. jego artykułu szwajcarski inżynier Henry Mohaut zaprezentował w 1938 roku użyteczny ładunek kumulacyjny, określany współcześnie jako HEAT (High-explosive anti-tank). Droga do rozwoju nowego rodzaju broni stanęła otworem.

Ładunek kumulacyjny szybko doczekał się bojowego debiutu. W 1940 roku niemieccy spadochroniarze wylądowali szybowcami w belgijskim forcie Eben-Emael. Silnie ufortyfikowany obiekt został - mimo dwukrotnej przewagi Belgów - zdobyty, co otworzyło Hitlerowi drogę do ataku na Belgię. Pomocne okazały się ładunki kumulacyjne, którymi Niemcy niszczyli pancerne, wysuwane kopuły fortu.

Niedługo później pojawiły się pierwsze miotacze pocisków kumulacyjnych – niemieckie Panzerfaust i Panzerschreck, brytyjski PIAT czy amerykańska Bazooka. Ich użycie oznaczało rewolucję na polach bitew.

Dzięki ładunkom kumulacyjnym pojedynczy żołnierz zyskiwał lekką, tanią, poręczną i bardzo skuteczną broń, pozwalającą na zwalczanie nawet silnie opancerzonych pojazdów, do zniszczenia których do niedawna trzeba było używać artylerii. Kluczową wadą nowej broni pozostawał ograniczony zasięg, podczas II wojny w praktyce nieprzekraczający 100 metrów.

Mimo widowiskowego wybuchu, towarzyszącemu trafieniu przez pocisk z głowicą kumulacyjną i wysokiej temperatury strumienia kumulacyjnego, warto podkreślić, że strumień ten nie przepala pancerza. Raczej – oddziałując bardzo dużym ciśnieniem – wytłacza czy też wybija w nim otwór.

Na moment przed przebiciem po wewnętrznej stronie pancerza powstaje odkształcenie, którego rozerwanie skutkuje porażeniem wnętrza przez drobne odłamki. Efekt ten jest ograniczany przez projektantów czołgów przez zastosowanie wewnętrznych, pokrywających pancerz warstw przeciwodłamkowych.

Przez ponad pół wieku popularny był także pogląd o wyjątkowo niszczycielskim oddziaływaniu samego strumienia kumulacyjnego na wnętrze pojazdów przez wzrost ciśnienia, co miało okazywać się zabójcze dla załogi.

Właśnie z tego powodu w różnych armiach świata zaistniała praktyka uchylania w wozach bojowych włazów, co miało uchronić ludzi przed gwałtowną zmianą ciśnienia.

Prowadzone od lat 90. w Rosji i Stanach Zjednoczonych badania obalają ten pogląd. Oddziaływanie strumienia kumulacyjnego na załogę jest ograniczone przede wszystkim do miejsca znajdującego się naprzeciw punktu przebicia pancerza. Wnętrze pojazdu jest przy tym rażone głównie drobnymi odłamkami, powstającymi przy przebiciu, odbiciu strumienia od przeciwległej ściany lub trafienia przez niego np. w amunicję.

W praktyce – przy założeniu, że na skutek trafienia nic nie wybuchnie - oznacza to, że o ile członek załogi, znajdujący się na przedłużeniu strumienia kumulacyjnego poniesie śmierć, to osoba siedząca tuż obok ma szansę na przeżycie.

Zweryfikowana została także praktyka otwierania włazów, która okazała się całkowicie nieskuteczna. Załoga odnosiła większe obrażenia od towarzyszącej trafieniu, zewnętrznej eksplozji, dostającej się do wnętrza przez otwarte włazy, niż w wyniku oddziaływania zwiększonego ciśnienia po przebiciu pancerza.

Wraz z nową bronią pojawiły się metody obrony przed nią. W przypadku pojedynczych głowic kumulacyjnych były to różnego rodzaju siatki czy ekrany, powodujące detonację ładunku w znacznej odległości od pancerza, co drastycznie redukuje skuteczność strumienia kumulacyjnego.

Stąd na niemieckich czołgach z II wojny można zobaczyć blaszane ekrany Schürzen montowane wzdłuż boków, a na współczesnych, amerykańskich wozach bojowych Stryker "klatki", wyglądające jakby pojazd obłożono siatką ogrodzeniową.

W kolejnych dekadach opracowano także pancerze reaktywne – montowane na pojazdach opancerzonych, niewielkie kostki z ładunkami wybuchowymi, których detonacja rozprasza strumień kumulacyjny, chroniąc pojazd przed zniszczeniem.

Rozwiązanie to w postaci pancerza ERAWA zastosowano m.in. w polskim czołgu PT-91 Twardy.

Koniec XX wieku i wiek XXI to także czas wzrostu popularności aktywnych metod obrony, gdzie nadlatujące pociski są niszczone przez wystrzeliwane przez broniący się pojazd antypociski lub kierunkowe detonacje ładunków wybuchowych.

To rozwiązanie stosowane m.in. w rosyjskim systemie obronnym Arena czy izraelskim Trophy.

Inną metodą jest aktywne zakłócenie układu sterowania pocisków kierowanych tak, aby nie doszło do trafienia. Przykładem takiego rozwiązania jest m.in. rosyjski system Sztora.

Sposobem na zmniejszenie skuteczności pocisków kumulacyjnych jest także pancerz warstwowy i kompozytowy, gdzie na granicy warstw – np. stali i ceramiki – następuje osłabienie działania strumienia kumulacyjnego.

Odpowiedzią na te metody są coraz doskonalsze pociski przeciwpancerne, w których stosuje się m.in. wielostopniowe, tandemowe głowic. W ich przypadku pierwszy ładunek niszczy lekką przeszkodę i toruje drogę, a dopiero drugi detonuje na właściwym pancerzu.

We współczesnych pociskach przeciwpancernych z głowicami kumulacyjnymi zdolność penetracji pancerza zazwyczaj mieści się w przedziale 700 - 1000 mm. W przypadku niektórych modeli - jak nowe wersje rosyjskiego Korneta - sięga 1,3 metra litej stali (w celach porównawczych stosowanych jest wskaźnik RHA - Rolled Homogeneous Armour - będący odpowiednikiem bloku jednolitej stali pancernej).

Innym udoskonaleniem jest możliwość ataku przez pocisk przeciwpancerny od góry, gdzie ochrona jest zazwyczaj najsłabsza, a pancerz nie jest pochylony. Rozwiązanie to zastosowano m.in. w szwedzkim pocisku Bill.

Przykładem współczesnych rozwiązań, wykorzystujących efekt kumulacyjny są m.in. lekkie, ręczne granatniki z rodziny RPG czy LAW, granatnik (działo bezodrzutowe) Carl Gustaf, przeciwpancerny pocisk kierowany Spike czy opracowany w Polsce w kooperacji z ukraińską firmą DKKB Łucz, pocisk przeciwpancerny Pirat.