Semasa Perang Dunia Pertama, para pejuang mula menggunakan pelindung perisai peribadi untuk infanteri dalam bentuk helm keluli dan cuirasses, yang pada jarak tertentu tidak dapat ditembusi oleh peluru senjata kecil dengan kecepatan rendah. Pada masa ini, SIBZ dengan plat komposit boron karbida dengan ketebalan 9 mm tidak dapat ditembusi oleh peluru yang menusuk pelindung dengan inti keluli berkaliber 5, 45x39 mm, 5, 56x45 mm, 7, 62x39 mm, 7, 62x51 mm dan 7, 62x54 mm pada jarak kurang dari 100 meter …
Untuk mengatasi halangan ini, peluru yang menusuk pelindung dari lengan kecil semakin banyak menggunakan inti yang diperbuat daripada paduan komposit karbida tungsten dengan kobalt jenis VK8 dengan ukuran butiran kurang dari 1 μm, kekuatan utama yang mana dalam lenturan adalah 2 GPa, dalam pemampatan 4 GPa pada kekerasan HRA 85 unit. Yang lebih menjanjikan adalah aloi logam jenis tungsten VNZh97 dengan analogi dengan inti peluru artileri yang menusuk perisai. Walau bagaimanapun, plat SIBZ juga mempunyai cadangan untuk meningkatkan daya tahan baik dengan meningkatkan peratusan boron karbida dalam komposit dan dengan ketebalan plat (dengan mempertimbangkan kecenderungan untuk beralih ke penggunaan eksoskeleton pasif sebagai sebahagian daripada peralatan infantri).
Di samping itu, peluru shell ogival klasik adalah pembawa teras penindas perisai yang sangat tidak berkesan, kerana ia memerlukan penggunaan jaket plumbum untuk melewati senapang laras tanpa memusnahkannya apabila bersentuhan dengan paduan inti keras. Akibatnya, jisim inti itu sendiri dikurangkan minimum. Contohnya, peluru kartrij 7N24M berkaliber 5, 45x39 mm dengan jaket bimetallik, jaket plumbum dan inti penindasan perisai yang diperbuat daripada aloi VK8 seberat 4.1 gram, dengan berat inti hanya 1.8 gram. Selain itu, ketika bertembung dengan plat SIBZ, sebahagian tenaga kinetik peluru dihabiskan untuk menghancurkan cangkang bimetallic, menembusnya dengan inti yang menusuk baju besi dan merobek jaket plumbum.
Kaedah yang lebih berkesan untuk meningkatkan penembusan baju besi peluru senjata kecil adalah dengan meningkatkan halaju awalnya dan mengurangkan luas keratan rentas. Ukuran pertama meningkatkan tenaga kinetik peluru, yang kedua meningkatkan beban spesifik pada patch kontak peluru dengan halangan. Kelajuan peluru dibatasi oleh tekanan maksimum gas serbuk dalam tong, yang pada masa ini mencapai 4500 atmosfera dan ditentukan oleh kekuatan baja tong. Batasan ini diatasi dengan mengurangkan jisim dan diameter peluru sambil mengekalkan diameter lubang yang sama - iaitu dengan beralih ke peluru sub-kaliber. Untuk memandu peluru subkaliber di lubang, digunakan tali pinggang hadapan yang dikembangkan di permukaan teras atau palet polimer, ketumpatan bahan yang 9-11 kali lebih kecil daripada ketumpatan tembaga atau plumbum.
Penyelesaian konstruktif pertama di kawasan ini adalah peluru Harold Gerlich Jerman, yang dikembangkan pada pertiga pertama abad ke-20 dan dilengkapi dengan dua tali pinggang kerucut terkemuka. Peluru dalam penerbangan ditstabilkan oleh putaran, tong senapang mempunyai diameter berubah, meruncing ke arah ujung, yang memungkinkan untuk mencapai kecekapan yang lebih tinggi dan lebih besar dalam menggunakan tenaga gas serbuk. Akibatnya, peluru seberat 6.5 gram dipercepat dengan kecepatan 1600 m / s dan menembusi plat besi setebal 12 mm pada jarak 60 mm. Walau bagaimanapun, laras berdiameter bervariasi terlalu mahal untuk dihasilkan, dan ketepatan menembak dengan peluru dengan tali pinggang terkemuka, hancur ketika ditembakkan, tidak banyak yang diharapkan.
Penyelesaian reka bentuk kedua dalam bidang peluru sub-kaliber adalah perkembangan syarikat Amerika AAI, yang diketuai oleh kepalanya Irwin Barr, yang pada tahun 1952 mengembangkan kartrij senapang 12-gauge yang dilengkapi dengan 32 elemen pemukul berbentuk panah yang diletakkan di dalam sebuah wadah -jenis tolak tolak. Ujian telah menunjukkan bahawa peluru berbentuk anak panah mempunyai kesan merosakkan yang besar, tetapi mereka memiliki ketepatan tembakan yang rendah kerana mustahil untuk memberikan petunjuk arah penerbangan peluru setelah kumpulan mereka berlepas dari tong
Kerja inisiatif diteruskan di bawah program penyelidikan SALVO Tentera Darat AS. AAI telah mengembangkan kartrij peluru tunggal XM110 berkaliber 5, 6x53 mm dengan lengan pemanjangan yang besar, dilengkapi dengan peluru sub-kaliber berbentuk anak panah keluli dengan diameter 1, 8 mm dan ekor berkaliber. Sebagai alat utama, sebuah panci penarik yang diperbuat daripada aloi magnesium digunakan, yang dipotong menjadi beberapa bagian dengan alat moncong setelah peluru keluar dari tong. Tembakan dilakukan dari tangan kecil dengan laras halus, penstabilan peluru dalam penerbangan disediakan oleh unit ekor. Lekukan aerodinamik pada pesawat empennage menetapkan putaran sudut putaran peluru yang kecil agar rata-rata kesannya pada kelancaran penerbangan kecacatan pembuatan dalam pembuatannya.
Semasa eksperimen, versi kartrij 5 yang ditingkatkan, 77x57V XM645 dikembangkan, yang menggunakan panel penarik empat segmen komposit yang diperbuat daripada kaca gentian dengan lapisan Teflon, dipegang pada peluru di tong kerana daya geseran dan hancur menjadi segmen di bawah pengaruh tekanan udara setelah peluru dikeluarkan dari tong. Panjang kartrij adalah 63 mm, panjang peluru berbentuk anak panah adalah 57 mm, berat peluru adalah 0,74 gram, palet 0,6 gram, kecepatan peluru peluru adalah 1400 m / s
Namun, dalam upaya untuk memberikan pemanjangan peluru yang paling besar, AAI harus memperpanjang sarung kartrij, yang secara negatif mempengaruhi kebolehpercayaan mekanisme pemuatan semula kerana geseran yang tinggi di ruang, dan juga menyebabkan peningkatan ukuran dan berat penerima lengan kecil.
Oleh itu, dalam program Tentera Darat AS yang seterusnya, yang disebut SPIW, pemimpinnya adalah kartrij 5, 6x44 XM144, yang dikembangkan oleh Frankfort Arsenal dalam bentuk faktor kartrij impuls rendah 5, 56x45 mm. Versi yang lebih baik dari kartrij SFR XM216 mempunyai lengan standard, panjang kartrij adalah 49,7 mm, panjang peluru berbentuk anak panah adalah 45 mm, berat peluru adalah 0,65 gram, berat palet adalah 0,15 gram, halaju peluru adalah 1400 m / s
Penembakan eksperimental yang dilakukan dalam rangka program SALVO dan SPIW menggunakan peluru berjisim ultra-rendah berbentuk anak panah berkaliber menunjukkan kelemahan fatal peluru tersebut - peningkatan melayang lateral di bawah pengaruh angin dan penyimpangan ketara dari lintasan yang ditentukan ketika melepaskan tembakan dalam hujan.
Di Kesatuan Soviet, kartrij pertama 7, 62 / 3x54 mm dengan peluru berbentuk anak panah berkaliber dikembangkan di bawah kepimpinan Dmitry Shiryaev pada awal 1960-an di NII-61 (TsNIITOCHMASH masa depan). Peluru berbentuk anak panah berbeza dengan rakan Amerika dalam jisimnya yang lebih besar, pemanjangan bawah (3x51 mm), ketiadaan penyempitan di kawasan ekor dan, yang paling penting, kaedah menghubungkan palet dan peluru dengan bantuan sisir digunakan pada batang anak panah. Penyelesaian ini memungkinkan untuk memberikan cengkaman yang diperlukan dengan daya tarikan yang lebih besar dari sisi palet untuk mendorong peluru dengan gandaan massa daripada rakan-rakannya di Amerika
Palet dua bahagian terbuat dari aloi aluminium, oleh itu, ketika terbang terpisah setelah meninggalkan tong, itu menimbulkan bahaya tertentu bagi penembak jiran. Selain itu, aluminium secara intensif menempel pada permukaan lubang tong, yang memerlukan cucian kering tong setiap 100-200 tembakan. Tetapi sifat peluru berbentuk anak panah yang paling negatif ternyata mempunyai kesan mematikan mereka yang rendah pada tenaga manusia - peluru berkelajuan tinggi dengan perisai yang ditembus dengan sempurna dan, seperti jarum, melewati tisu lembut, tanpa menyebabkan tukul air kejutan dan tanpa membentuk saluran luka dari diameter besar.
Sehubungan dengan keadaan ini, pada tahun 1965, di bawah kepemimpinan Vladislav Dvoryaninov, dimulakan pengembangan kartrij baru berkaliber 10/4, 5x54 mm dengan peluru berbentuk anak panah dari reka bentuk yang diubah suai dengan berat meningkat menjadi 4.5 gram. Semasa pengembangan, bahan polimer digunakan untuk membuat palet yang tidak mencemarkan lubang tong semasa pukulan, penyempitan ekor batang (seperti pada rakan Amerika) digunakan untuk meningkatkan pekali balistik, dan potongan silang poros dibentuk di kawasan sisir dan rata pada titik peluru dengan tujuan, pelanggaran konstruktif peluru pecah menjadi dua bahagian dan membalikkan peluru dalam proses menembusi tisu lembut
Penyelesaian teknikal ini memungkinkan untuk meningkatkan kesan mematikan peluru berbentuk anak panah, tetapi pada masa yang sama mengurangkan tahap penembusan perlindungan berperisai peribadi untuk pasukan infanteri, kerana peluru yang melewati penghalang padat juga mengalami tekanan lenturan (meningkat dengan peningkatan sudut pertemuan peluru dengan halangan), yang membawa kepada pemusnahan poros peluru, dua kali lemah (dengan sisir dan potongan) di bahagian yang paling kritikal, tepat bersebelahan dengan titik. Keuntungan dalam tindakan mematikan dan kerugian dalam tindakan menembusi tidak memungkinkan penggunaan peluru berbentuk anak panah sub-kaliber yang dirancang oleh Dvoryaninov et al.
Kajian proses aliran di sekitar pelbagai badan di terowong angin dengan aliran udara supersonik menunjukkan bahawa peluru berbentuk anak panah dari reka bentuk apa pun mempunyai bentuk aerodinamik yang tidak optimum - mereka menghasilkan lima bahagian depan gelombang kejutan sekaligus:
- depan kepala;
- bahagian depan pada titik peralihan titik ke poros;
- depan di tepi ekor terkemuka;
- bahagian depan di hujung ekor;
- bahagian depan pada titik penyempitan ekor batang.
Sebagai perbandingan, peluru berkaliber berbentuk ogival pada kelajuan supersonik hanya menghasilkan tiga bahagian depan gelombang kejutan:
- depan kepala;
- depan pada titik peralihan hujung ke bahagian silinder;
- depan ekor.
Yang paling optimum dari sudut pandang aerodinamik penerbangan supersonik adalah bentuk kerucut peluru tanpa keretakan permukaan penjana dan tanpa ekor, yang menghasilkan hanya dua bahagian depan gelombang kejutan: kepala dan ekor. Dalam kes ini, sudut pembukaan depan kepala peluru kerucut adalah beberapa kali kurang daripada sudut pembukaan depan kepala peluru yang disapu kerana sudut bukaan hujung yang lebih kecil berbanding dengan sudut pembukaan kon kedua. Di samping itu, peluru berbentuk anak panah, ditembakkan dari tong yang halus dan dilepaskan dalam penerbangan (untuk mengimbangi kecacatan pembuatan) akibat lekukan ekor, juga dibezakan dengan peningkatan pengereman akibat pemilihan bahagian kinetik tenaga untuk melepaskan peluru.
Sehubungan dengan kekurangan peluru berbentuk anak panah yang ditunjukkan, kartrij inovatif dengan judul "Spear" / SPEAR ditawarkan, dilengkapi dengan peluru kerucut subkaliber dengan penolak yang tidak memerlukan sisir pada badan peluru. Kartrij dibuat dalam bentuk teleskopik untuk meminimumkan jumlah bungkusan, yang hanya ditentukan oleh panjang dan diameter lengan bajunya. Kartrij dimaksudkan sebagai peluru untuk senjata kecil yang dilengkapi dengan tong dengan skru lonjong, bosan seperti Lancaster untuk tujuan memutar peluru dalam proses melewati lubang tong. Peluru dalam penerbangan mengekalkan kestabilan baik kerana momen giroskopik dan disebabkan oleh perpindahan ke depan pusat graviti relatif terhadap pusat tekanan aerodinamik oleh pembentukan rongga dalaman di ekor peluru.
Peluru kerucut yang ditembakkan dari tong Lancaster mempunyai pekali balistik yang lebih baik dibandingkan dengan peluru ogive dan berbentuk anak panah kerana alasan berikut:
- bilangan muka gelombang kejutan terkecil yang dihasilkan semasa penerbangan supersonik;
- tiada kehilangan tenaga kinetik untuk peluru berputar kerana aliran udara masuk.
Peluru kerucut dengan rongga dalaman di bahagian ekor juga mempunyai kemampuan menembus yang meningkat - dalam proses melewati penghalang padat, bahagian ekornya hancur ke dalam dan diameter dasar kerucut menurun hingga diameter peluru di bahagian permulaan rongga. Beban melintang peluru hampir dua kali ganda. Dalam kes ini, ketajaman permukaan kon berbentuk peluru tetap lebih besar daripada peluru berbentuk ogive atau berbentuk anak panah dengan panjang yang sama. Ketiadaan sisir dan potongan melintang pada permukaan peluru kerucut meningkatkan lagi penembusannya jika dibandingkan dengan peluru berbentuk anak panah yang dirancang oleh Dvoryaninov et al.
Pada masa yang sama, peluru berbentuk kerucut dengan rongga dalaman di bahagian ekor mempunyai kesan mematikan yang tinggi, kerana:
- ia berada di ambang kestabilan kerana nada lembut skru benang Lancaster;
- setelah menembusi penghalang berperisai, kestabilannya menurun kerana penghancuran bahagian ekor dan perpindahan pusat tekanan di luar pusat graviti.
Kehilangan tenaga kinetik kerana menembusi penghalang berperisai dalam peluru berbentuk kerucut dengan rongga dalaman berada pada tahap peluru berbentuk anak panah dan ogival: pada yang pertama, tenaga dihabiskan untuk menghancurkan badan di kawasan rongga, pada yang kedua, ketika memotong unit ekor, pada yang ketiga, ketika menghancurkan dan merobek cangkang dan baju dari inti.
Tubuh peluru kerucut secara fungsional sesuai dengan inti peluru berselubung, tidak ada jaket timbal, sebaliknya cangkang yang terbuat dari tembaga berat dan mahal, digunakan palet yang terbuat dari plastik ringan dan murah. Sebaliknya, peluru berbentuk kerucut secara rasional menggunakan ciri kekuatan bahan strukturnya dibandingkan dengan peluru berbentuk anak panah, secara artifisial melemahkan di tempat sisir dan potongan silang. Oleh itu, jisim peluru kerucut dapat dikurangkan dengan ketara jika dibandingkan dengan peluru berbentuk ogival dan anak panah dengan penembusan yang sama. Ini memungkinkan untuk membuat pilihan yang tepat dari segi ekonomi dari bahan binaan peluru kerucut yang memihak kepada aloi logam tungsten, yang mempunyai ketumpatan tertinggi.
Oleh kerana jumlah dalaman kartrij teleskopik yang terhad, dicadangkan untuk menggunakan cas pendorong dalam bentuk pemeriksa serbuk yang ditekan dengan penambahan butiran HMX kristal (ukurannya kurang daripada diameter kritikal peledakan bahan letupan) untuk memastikan kadar reka bentuk pembakaran cas untuk panjang tong kecil yang dipilih. Untuk mengurangkan berat keseluruhan kartrij sebagai bahan struktur lengan bajunya, dicadangkan untuk menggunakan aloi komposit aluminium dan serat aluminium oksida tersebar, dilindungi oleh lapisan tembaga tergalvani dan lapisan polimer antikulat dengan pengisian grafit, dijelaskan dalam artikel "Kartrij yang menjanjikan untuk senapang senjata" ("Tinjauan Ketenteraan" Bertarikh 9 Disember 2017).
Jadual berikut memberikan penilaian perbandingan pelbagai jenis kartrij dan peluru senjata kecil:
Seperti yang anda dapat lihat dari jadual, kartrij "Spear" / SPEAR adalah peneraju dari segi jumlah, panjang dan berat bungkusan minimum, serta beban peluru lateral. Jumlah momentum penolakan gas peluru, kuali dan serbuknya adalah lebih kurang 1/3 lebih tinggi daripada momentum penolakan gas peluru dan serbuk kartrij 5, 45x39 mm, sementara tenaga muncung bekas dilebihi 1/7 berbanding yang kedua.
Di samping itu, ketika menembakkan peluru dalam palet polimer dari tong dengan penggerudian skru lonjong, praktikalnya tidak ada pemakaian termoplastik dari lubang tong kerana ketiadaan alur. Dalam hal ini, peningkatan lebih dari 1.5 kali kelajuan awal peluru tidak akan mempengaruhi sumber senjata kecil. Lebih-lebih lagi, tembakan tanpa pakai menciptakan cadangan untuk meningkatkan kadar kebakaran dalam ledakan tetap ke tahap 2000-3000 pusingan per minit, yang disarankan oleh komisi GRAU Kementerian Pertahanan Persekutuan Rusia berikutan hasil Abakan persaingan untuk meningkatkan ketepatan penembakan automatik dari kedudukan yang tidak selesa.
Sebagai tambahan kepada peluru senjata kecil, kartrij "Spear" / SPEAR dapat digunakan sebagai peluru untuk memburu senjata dengan tong Lancaster dari jenis IZH-27 menggunakan lengan plastik standard yang diisi dengan peluru kerucut pahat yang terbuat dari keluli atau tembaga dalam palet bersegmen yang dibuat termoplastik yang dibentuk. Sambil mengekalkan daya tarikan senjata pada tahap penembakan tembakan 12-gauge konvensional, peluru sub-kaliber seberat 9 gram akan mempercepat dalam tong 70 cm hingga kelajuan 900 m / s, yang sesuai dengan ciri-ciri Senapang tiga baris Mosin.
Ciri-ciri geometri pelbagai jenis peluru kerucut (panjang, sudut pembukaan kerucut, tahap bulatan / biconicity hujung kepala, kehadiran kawasan hubungan di hujung untuk menghancurkan penghalang berperisai atau rongga luas untuk mematikan penembakan pada haiwan besar, kedalaman dan ketebalan dinding rongga ekor), dengan mempertimbangkan kecepatan penerbangan yang ditentukan dan sasaran yang hendak dilanggar dapat ditentukan berdasarkan simulasi laluan peluru di udara, gel atau media padat menggunakan produk perisian domestik FlowVision.
