Но вот отгремела гражданская война в Испании, и началась Вторая мировая, открывшаяся головокружительной демонстрацией того, какие возможности таила в себе бронетехника, когда немецкие Panzerdivisionen (танковые дивизии) промчались по дорогам Польши, рассекли польскую армию на части и в течение трех недель завоевали страну. Казалось, ничто не устоит перед танковыми дивизиями, однако в КБ заводов люди уже вовсю трудились над тем, чтобы найти средство, способное остановить современные танки, которые представляли собой куда более трудные мишени, чем их предшественники. Причин тому было немало, и одной из них стало внедрение в тридцатые годы XX века в танкостроение литых узлов бронирования и сварки, а кроме того, появление такого понятия, как «баллистическая форма». До того танки сооружались из соединяемых между собой болтами и заклепками броневых листов, располагавшихся один к другому под прямыми или почти прямыми углами, что приводило к тому, что танки казались этакими нескладным монстрами. Тут напрашивается интересная параллель, которую нельзя не заметить, если сравнить историю фортификации с историей танков. В те времена, когда артиллерия дебютировала на полях сражений, основными средствами обороны служили защищенные сравнительно тонкими и, как правило, отвесными стенами крепости, оказавшиеся довольно уязвимыми перед артиллерийским огнем. Однако строители скоро сообразили, что расположенные под углом и особенно изогнутые стены будут лучше отражать ядра. И они принялись строить укрепления с наклонными стенами и изогнутыми парапетами, одним словом, делали все то же, что и танкостроители, открывшие для себя свою «баллистическую форму».
По мере того как в тридцатые годы XX века набирал обороты прогресс в области конструирования танков, их корпуса и башни становились с виду все более обтекаемыми, что позволяло броне лучше противостоять единственным бронебойным боеголовкам того времени - простым стальным болванкам.
Пробивать броневые листы производители боеприпасов научились довольно давно уже с шестидесятых годов XIX века им приходилось иметь дело с покрытыми сталью боевыми кораблями. Единственная трудность заключалась в том, чтобы использовать отработанные на 12-дюйм. (306-мм) орудиях технологии, подогнав их к вооружению куда более скромных калибров - обычно 37 или 40 мм. Немаловажным осложняющим задачу фактором являлось тут и то, что те, кто выпускал броневые листы, нажили немалый опыт по части того, как сделать их наименее уязвимыми и способными лучшим образом защищать линкоры от вражеского огня. В двадцатые годы XX столетия, когда самым мощным боеприпасом служили 20-мм боеголовки или пули противотанковых ружей, адекватным считалось 10-мм бронирование из поверхностно упрочненной стали. В середине тридцатых годов появились противотанковые стволы калибра 37 и 40 мм, обладавшие куда более высокой бронепробиваемостью, что отозвалось внедрением литья, наклонной брони и закругленных форм башен, «скатной» лобовой брони корпусов, узлы которых теперь скреплялись, по большей части, сварными швами, нежели заклепками, которые часто вылетали при попадании и порой служили для экипажа источником большей опасности, чем сам угодивший в танк снаряд. Кроме того, не будем забывать об увеличении скорости и ставшем возможным за счет усовершенствований ходовой части повышении маневренности. Попасть в танк становилось намного труднее.
Ответом разработчиков орудий стало увеличение массы и скорости полета снаряда, чтобы сократить продолжительность его «нахождения в пути». Возрастание скорости означало также и повышение кинетической энергии, а следовательно, и большую вероятность пробивания броневого листа. Вместе с тем, когда пушки стали более тяжелыми, выявился неприятный физический фактор: при столкновении снаряда с броневым листом на скорости свыше 750 м в секунду стальная болванка разлеталась на куски, не причиняя бронированию никакого вреда. Проблема тем более обострилась, когда конструкторы стали применять особо поверхностно усиленное бронирование.
Существовало два типа брони: гомогенная, или, иначе, однородная - имеющая одинаковую прочность или ударовязкость на всех уровнях, или же поверхностно упрочненная. Стальное бронирование, появившееся на исходе семидесятых годов XIX века, было сплошь однородным, т.е. представляло собой сплав из стали, никеля и прочих «сверхсекретных» компонентов, так что основную ставку разработчики делали на толщину листа. Однако строители пушек просто увеличивали калибр, что позволяло их снарядам пронизывать бронирование кораблей. Можно было, конечно, значительно повысить твердость металла за счет закаливания, однако при этом падала вязкость, и чрезвычайно твердая броневая плита просто разлеталась на части при встрече с боеголовкой.
Так, в начале восьмидесятых годов XIX века изготовители стали изобрели «сложную» броню, в которой относительно тонкие и экстремально закаленные слои были сплавлены с толстыми и вязкими слоями обычной гомогенной. Жесткая составляющая не давала снаряду пробить лист, тогда как другая - более мягкая - принимала на себя энергию удара и предотвращала разрушение хрупкого слоя. Затем, примерно в 1890 г., американский инженер Г.А. Харви изобрел метод «карбюризирования» стальных пластин путем нанесения древесного угля на их поверхность и последующего их прокаливания в печах в течение нескольких часов или даже дней, чтобы сталь абсорбировала содержавшийся в угле углерод, обеспечивая листу особую прочность поверхности, при этом не влияя на свойства остальной его части. И вот наконец в 1895 г. появился «металлокерамический твердый сплав Круппа», при разработке которого Крупп, что называется, перевернул все с ног на голову, представив пластину с вязким фронтом и особо закаленной «подкладкой» так, чтобы снаряд, пробивая вязкие слои, потерял свою энергию и остановился, столкнувшись с жестким.
Толщина брони линкоров и броненосцев позволяла сполна воспользоваться преимуществами инновации Круппа, которую скоро стали применять изготовители бронирования по всему свету, между тем в том, что касается более тонкой танковой брони, ничего подобного не произошло. Итак, проектировщики танков и в 1940 г. продолжали полагаться на простую поверхностно упрочненную сталь (высокоуглеродистую), а стало быть, неудивительно, что, принимая во внимание рост скоростных характеристик полета снарядов орудий калибра вплоть до 75 мм, оружейники столкнулись с проблемой «разрушения боеголовки».
Справиться с этим удалось за счет внедрения колпачка, или насадки, из более мягкого металла, которыми снабжались носы болванок из закаленной стали. Колпачок принимал на себя энергию, возникавшую при столкновении с броневым листом, и распределял ее равномерно по всему диаметру боеголовки, защищая от разрушения острие болванки. Учитывая скорость полета снаряда, более мягкий металл колпачка просто плавился в момент соприкосновения с преградой, превращаясь в своего рода смазку, облегчавшую стальной сердцевине процесс проникновения через слои поверхностно упрочненной стали.
Беда, однако, состояла в том, что колпачок ухудшал баллистическую форму боеголовки, в результате чего снаряд отклонялся от траектории, а посему пришлось снабдить его дополнительным колпачком, или баллистическим наконечником, помещаемым перед «проникающей» насадкой, что обеспечивало снаряду надлежащую «аэродинамическую» форму и снижало рассеивание огня.
В итоге танковое бронирование достигло такой толщины и такой прочности, что даже боеголовки со всеми насадками не могли пробить его. Перед производителями орудий открывалось два пути: изготавливать более крупные стволы или же попробовать придумать нечто особенное для повышения эффективности боеприпасов. Сама по себе проблема строительства более мощных пушек проблемой в сугубо техническом смысле не являлась - уж если люди научились производить 16-дюйм. (406-мм) пушки для линкоров, то наладить выпуск орудий куда меньшего калибра для противодействия танкам не составило бы большого труда. Трудности лежали в тактической плоскости: для более крупной пушки потребовался более сильный тягач, приходилось рыть более глубокие и широкие орудийные окопы, как-то справляться с проблемой выкатывания противотанковой пушки на позицию, не говоря уже о том, как тяжело подавать «набравшие в массе» боеприпасы. Кроме того, с увеличением калибра ствола пришлось увеличивать и противооткатную систему. Одним словом - нежелательный рост веса и размеров. Производителям пушек и боеприпасов приходилось все время помнить о тесных весовых рамках. В общем, разработчики орудий выбрали весь свой лимит, теперь слово оставалось за конструкторами боеприпасов.
Задача была двоякой: в первую очередь надлежало как-то повысить скорость, что позволило бы преодолевать бронирование, которое у каждого следующего поколения танков ставилось все более толстым, при этом нельзя было упускать из вида проблему разрушения боеголовки. Решение последней задачи, казалось, лежало на поверхности -отказаться от стали и перейти к более твердым материалам. Выбор пал на карбид вольфрама (по сути дела, единственный более твердый материал, который существовал в природе в достаточных для его массового использования количествах). К сожалению, плотность карбида вольфрама по отношению к стали составляла 1,6 что, говоря иными словами, означало, что он имел на 60 процентов больший удельный вес. Таким образом, 57-мм выстрел 6-фунт. противотанковой пушки, весивший 6 фунт. (2,7 кг), при переходе на вольфрам стал бы весить 9,5-фунт. (4,3 кг). Такую головку было бы труднее разогнать до нужной скорости, а следовательно, движущий заряд, применяемый со стальной головкой, был бы недостаточным для вольфрамовой. Прежде всего, давление в стволе при такой боеголовке превысило бы допустимые нормы, и даже если бы орудие не разорвало, все равно, на выходе из ствола снаряд из вольфрама не достиг бы той же скорости, которой достигала стальная боеголовка. А в этом случае не было никакого смысла менять стальной выстрел на вольфрамовый.
Еще в 1903 г. немецкий инженер по имени Карл Пуфф запатентовал орудие с сужающимся стволом, т.е. таким, в котором калибр от казенника до дульного среза постоянно уменьшался. Он же постулировал и подходящий для такой пушки снаряд с «юбками», которые соответствовали по диаметру казенной части орудия и постепенно вдавливались бы в боеголовку по мере ее прохождения через канал ствола до тех пор, пока к моменту выхода из него все они не впрессовывались бы в снаряд или пулю меньшего калибра. Доводы его не назовешь неразумными: если бы калибр у основания затворной каморы в стволе давал основанию снабженной «юбками» боеголовки площадь, скажем, в 1 кв. дюйм (6,45 см2) и если бы при сгорании метательного заряда создавалось бы давление, скажем, в 20 ООО фунт. (9 072 кг), тогда толчок, сообщаемый боеголовке, достигал бы 20 ООО фунт./кв. дюйм (1407 кг/см2), что обеспечивало бы снаряду скорость в х фут. (м) в секунду. В сужающемся стволе боеголовка уменьшилась бы в размере до 0,5 кв. дюйма (3,25 см2), при этом давление оставалось бы прежним - 20 000 фунт. (9072 кг), однако сообщаемый импульс достигал бы уже 40 000 фунт./кв. дюйм (2814 кг/см2), следовательно, скорость возрастала бы вдвое и составляла бы уже 2х. (Нельзя не признать, что данные вычисления - следствие сильного упрощения математических расчетов, однако на их примере можно довольно наглядно показать принцип действия сужающегося ствола.) Никто не спорил с тем, что Пуфф умный парень, однако никто не видел никакой прибыли от внедрения его хитроумной идеи, но - что куда важнее - никто не представлял себе, как высверливать сужающийся канал и как производить сложные пули с «юбками». Изобретение Пуффа на долгие годы легло на полку патентного бюро.
В двадцатые годы XX века немецкий оружейник по имени Герман Герлих решил взглянуть на идею Пуффа по-иному и прикинул, что та вполне подойдет при создании охотничьей винтовки. Он додумался, как сверлить стволы и как изготавливать мудреные многослойные пули, а его партнер по бизнесу, Фридрих Хальбе, наладил выпуск соответствующих патронов под маркой «Хальгер». Герлих же начал обивать пороги приемных высокопоставленных военных с целью запродать изделие армии как снайперскую винтовку. Все его подходы оказывались неудачными - ему не повезло ни с немцами, ни с британцами, ни с американцами, - в итоге он все-таки нашел понимание в Германии, где его принцип усвоил концерн «Рейнметалл», который и применил идею при создании легкой противотанковой пушки. Крупная компания по производству орудий усмотрела в идее возможность решить сразу две проблемы, стоявшие перед разработчиками противотанкового вооружения. Сужающийся ствол помогал добиться высокой скорости, а внедрение вольфрамового сердечника в оболочках из более мягкой стали обеспечивало эффект бронепробиваемости, в то время как вольфрам являлся лишь частью боеголовки, а посему вес ее оставался в пределах допустимого.
Система сработала. 28-мм/21-мм боеголовка покидала дульный срез со скоростью 1400 м в секунду, что в 1940 г. являлось буквально чем-то запредельным, и пронизывала 60 мм гомогенной брони на дистанции 550 м. Видя такие результаты, немцы погрузились в работу над 42-мм стволом, снаряд которого на выходе составлял 29 мм, и 75-мм пушки с калибром в дульном срезе 55 мм. Кажется, теперь на танки, похоже, нашлась наконецтаки управа.
Британцы тоже отдавали должное твердости и плотности вольфрама, однако считали задачу изготовления сужающегося ствола трудноразрешимой и потому не стали терять времени на изыскания. Когда же сбежавший от немцев чешский оружейник явился к военным в Британии с такой идеей, ему, образно выражаясь, нахлестали по щекам и выставили с высокомерным напутствием. «Сей прибор годится для чего угодно, только не для применения в военных целях», - заявили в Министерстве вооружений, даже и не зная, что запущенные в производство фирмой «Рейнметалл» пушки с сужающимися стволами уже действуют в североафриканской пустыне.
В общем, британцы взяли небольшой сердечник из того же вольфрама и нарастили его до нужного калибра за счет легкого сплава. Так появился снаряд для 57-мм пушки, весивший менее 4 фунт. (1,81 кг) и вылетавший из ствола со скоростью 1076 м в секунду. На малых дистанциях боеголовка показала отличные результаты, однако на более далеких расстояниях сказывался недостаток массы, и показатели резко снижались. Трудно было бы ожидать чего-либо другого: тут весь вопрос в «несущей мощности», которую специалисты в области баллистики часто подкрепляют вот таким наглядным примером: «Допустим, я брошу в вас шариком для пинг-понга и биллиардным шаром, при учете того, что скорость будет одинакова. Какой из них поразит вас с большим эффектом?» Ударную энергию составляют масса и скорость, следовательно, при равном ускорении более тяжелый снаряд будет действовать с большим разрушающим эффектом. Таким образом, как только оснащенная вольфрамовым сердечником боеголовка, «бронебойный композитный стержень» (Armour Piercing Composite Rigid - APCR, по-русски БПС), или бронебойный подкалиберный снаряд с сердечником сравнивался по скорости с обычным стальным, бронепробиваемость БПС значительно понижалась. Подкалиберный снаряд с сердечником (APCR) терял скорость просто потому, что ему не хватало массы для создания «махового эффекта», поддерживающего скорость более тяжелого снаряда.
К тому времени, как в начале 1943 г. бронебойный подкалиберный снаряд с сердечником (APCR) поступил на вооружение, британцы захватили и даже испытали образцы немецких 28-мм орудий с сужающимся стволом. Эксперты не стали отрицать разумности решения, однако перспектива внедрения сужавшихся стволов при производстве артсистем в Соединенном Королевстве во время войны, когда все производственные мощности работали на пределе, а возможности для экспериментирования были весьма ограничены, представлялась довольно призрачной. Примерно в то же время двое ученых из Научно-исследовательского Центра вооружений в Форт-Холстед в графстве Кент вспомнили о докладе французского конструктора Эдгара Брандта, который тот сделал еще перед войной в попытке повысить дальность огня устаревшей французской 75-ммполевой пушки. Брандт взял боеголовку меньшего калибра, снабдил ее более легкими по весу «воротничками» так, чтобы снаряд подходил к 75-мм стволу, и произвел выстрел. Вся боеголовка обладала меньшей массой, чем обычный 75-мм снаряд, и потому покинула дуло с большей скоростью, в то время как оболочка была сконструирована так, чтобы отделяться от сердцевины по выходе из ствола. В результате меньший снаряд летел с более высокой скоростью, чем обычный 75-мм, и преодолевал большее расстояние. Брандт начал развивать идею, однако поражение Франции привело к прекращению исследований в данном направлении. Двое британских ученых, Л. Перматтер и СУ. Коппок, не преследовали цели повышения дальности огня как таковой, однако понимали ценность приобретения в скорости, а потому приступили к изготовлению боеголовки с вольфрамовым сердечником, помещенной в более легкий
«башмак», соответствующий по диаметру стволу Башмак, оболочка или поддон, был сконструирован довольно хитроумно. Он начинал разламываться уже по мере прохождения снаряда через ствол, однако крошился и разлетался в разные стороны только по выходе боеголовки оттуда под влиянием момента вращения, после чего вольфрамовый сердечник устремлялся к цели с очень высокой скоростью. Проведя несколько проб с 20-мм стволом, разработчики воплотили свои изыскания в «подкалиберный снаряд с отделяющимся поддоном» (Armour Piercing Discarding Sabot -APDS) для 6-фунт. пушки. Снаряженный, он весил 3,25 фунт. (1,47 кг), достигал начальной скорости полета в 1234 м в секунду и пробивал 146-мм броневой лист на дистанции 1000 ярдов (915 м). В действующие части APDS поступил в июне 1944 г., как раз к началу боев в Нормандии.
Очень кстати для британцев, поскольку к 1944 г. танкостроители шагнули далеко вперед по сравнению с уровнем 1939 г. Танковое бронирование стало куда более толстым (немецкий «Тигр» II имел 100-мм лобовую броню корпуса и 150-мм - башни, тогда как «Ягдтигр» - 250-мм лобовую и 150-мм - башни), значительно улучшилось и вооружение машин. «Тигр» II оснащался 88-мм пушкой, способной вывести из строя любой танк с расстояния свыше 1500 м, а «Ягдтигр» - 128-мм пушкой, пробивавшей 200 мм брони на дистанции 1000 м. Показателей этих немцам пришлось добиваться без применения вольфрама, поскольку союзническая блокада фактически лишила их притока вольфрамовой руды, так что в 1943 г. все запасы ценного материала были отданы на изготовку производственного оборудования и с применением вольфрама для изготовления боеприпасов пришлось покончить.
Британия подобных трудностей не испытывала, а посему продолжала разработку APDS для 17-фунт. (76,2-мм) противотанковой пушки, в то время как американцы приступили к работе над APCR и APDS, предназначенных для 76,2-мм (3-дюйм.) и 90-мм (3,54-дюйм.) орудий.