Tendencje rozwojowe głowic kumulacyjnych (HEAT / SC)

Głowice kumulacyjne stanowią najbardziej rozpowszechniony środek rażenia używany w amunicji przeciwpancernej. Zastosowanie znajdują zarówno w rzucanych przez żołnierzy ręcznych granatach kumulacyjnych, strzelanych pociskach z granatników i dział bezodrzutowych, przeciwpancernych pociskach kierowanych, lotniczej i artyleryjskiej  subamunicji kumulacyjno-odłamkowej, minach przeciwpancernych oraz specjalizowanych głowicach lotniczych i rakietowych środków rażenia. Ich ewolucja przez ostatnie cztery dekady była bardzo gwałtowna i nadała im nowe możliwości – bez wątpienia warte przedstawienia czytelnikom Wolski o Wojnie.

                Na wstępie należy odpowiedzieć  na pytanie czym: jest i jaką ma budowę  ładunek kumulacyjny? Najprostsza definicja może brzmieć: Ładunek kumulacyjny jest rodzajem ładunku wybuchowego w którym na skutek eksplozji wydrążonego na kształt stożka lub półsfery materiału wybuchowego dochodzi do uformowania się ciągłego strumienia kumulacyjnego z wkładki wypełniającej wewnętrzną powierzchnię wydrążenia. Kąt rozwarcia wkładki musi wynosić poniżej 140 stopni. Powstały strumień kumulacyjny ma wysoką zdolność pokonywania osłon-  zależnie od średnicy i materiału wkładki, dystansu od celu, rodzaju użytego materiału wybuchowego typu zapalnika oraz samej budowy celu.

Budowa głowicy kumulacyjnej PG-7.
Źródło: Experimental and Numerical Study on the PG-7VM Warhead Performance against High-Hardness Armor Steel. Materials 2021, 14, 3020. https://doi.org/10.3390/ma14113020
Paweł Żochowski,Radosław Warchoł, Maciej Miszczak, Marcin Nita 1, Zygmunt Pankowski, Marcin Bajkowski

Niezależnie od budowy każdy ładunek kumulacyjny posiada pewne wspólne składowe, są nimi: korpus głowicy/ładunku,  ładunek materiału wybuchowego, wkładka kumulacyjna, przesłona kumulacyjna, ładunek pobudzający, część denna zapalnika, zapłonnik. Mechanizm formowania się strumienia kumulacyjnego jest następujący: W momencie inicjacji zapalnika dochodzi do eksplozji która przekazywana jest na ładunek materiału wybuchowego.  Odpowiedni kształt przesłony kumulacyjnej zapewnia kształtowanie się fali eksplozji w taki sposób aby wierzchołek stożka wkładki nie został zbyt szybko formowany w zbitek. Fala eksplozji oddziałując na wkładkę kumulacyjną (zwykle miedzianą) zgniata ją w osiowo symetryczną bryłkę z której tworzy się strumień kumulacyjny. Ma on zwykle masę równą 10-20% masy wkładki kumulacyjnej zaś jego wierzchołek (zależnie od rodzaju ładunku)  osiąga prędkość od 6 do 14km/s. Pozostała część strumienia osiąga prędkość poniżej 2km/s. W efekcie tak dużej powstałej różnicy prędkości dochodzi do znacznego (do 2000%) wydłużenia się strumienia – wzdłuż osi pocisku.

Proces formowania się strumienia kumulacyjnego z wkładki miedzianej granatu PG-7
Źródło: Experimental and Numerical Study on the PG-7VM Warhead Performance against High-Hardness Armor Steel. Materials

W efekcie po upływie pewnego okresu strumień ulega spacjacji czyli podziałowi. Zgodnie z szwedzkimi wytycznymi dla zespołów rozminowujących strefa niebezpieczna w której może przemieścić się w powietrzu  prawidłowo wytworzony strumień kumulacyjny wynosi od 1000m (kaliber wkładki 50mm) aż do 3500m (kaliber wkładki 150mm). Nie należy tych wartości jednak mylić z zdolnościami do pokonywania osłon. Zdolność ta jest zwykle podawana w wielokrotnościach kalibrów wkładki (CD – cone diameter) i jest wprost zależna od dystansu do celu. Zwykle odległość  równa ponad 26 średnic ładunku od celu powoduje iż strumień kumulacyjny nie jest w stanie pokonać osłony grubszej niż średnica ładunku z której został uformowany. Dzieje się tak na skutek wspomnianej spacjacji wydłużonego strumienia. Dlatego też niezwykle istotna jest tzw „ogniskowa ładunku” czyli optymalny dystans inicjacji głowicy w relacji do celu. Zwykle wynosi on około 6-8 kalibrów wkładki.

Formowanie strumienia kumulacyjnego z głowicy. Model.

Pokonywanie celu.

                 Interesujący jest sposób w jaki strumień kumulacyjny pokonuje monolityczny cel stalowy. W momencie trafienia pancerza przez strumień kumulacyjny ciśnienie spiętrzone na jego wierzchołku przekracza 100GPa – jest to wartość dalece wykraczająca poza najtwardsze znane obecnie materiały. W efekcie naporu strumienia na pancerz zaczynają one na siebie oddziaływać tak jakby znajdowały się w stanie płynnym. Pancerz jest dosłownie „wypłukiwany”  na zasadzie erozji hydrodynamicznej. Początkowo pancerz pokonuje wierzchołek strumienia – z prędkością prawie równą 4km/s po zeorodowaniu w celu jego pokonywanie kontynuuje dalsza część strumienia – z prędkością znacznie niższą bo równą do 1,5-2km/s. W efekcie oddziaływania na cel jest relatywnie długotrwałe zaś sam czynnik rażący ma ogromną prędkość która koncentruje się na wyjątkowo małej powierzchni.  Z powyższego opisu wynika kilka cech szczególnych ładunków kumulacyjnych. Najważniejszą jest to że  mają one bardzo dużą teoretyczną przebijlaność – w relacji do średnicy wkładki i masy głowicy w ogóle. Teoretycznie czyni to z nich idealny rodzaj broni przeciwpancernej. Jednakże HEAT mają też wymierne wady. Po pierwsze proces formowania ładunku kumlacyjnego bardzo łatwo zakłócić. Trafienie odłamkiem o średnicy 5mm w korpus ładunku za wkładką zredukuje jego przebijlaność o 40%, trafienie w wkładkę miedzianą –  o ponad 90%(!). Również  umieszczenie jakiegoś obiektu we wnętrzu wkładki spowoduje ten sam efekt.  Dodatkowo ruch wirowy pocisku powoduje zaburzenia podczas formowania się strumienia kumulacyjnego z wkładki -w ekstremalnych przypadkach redukowało to przebijalność głowic testowych o prawie 75%.  Kolejną kwestią jest to że tylko 10-20% masy wkładki formuje rdzeń. Zatem ma on niewielką masę którą tylko do pewnego stopnia równoważy prędkość i niewielka średnica strumienia. Sam wydłużony strumień jest wyjątkowo wrażliwy na zaburzenia ciągłości. W efekcie każdy skuteczny przeciw temu zagrożeniu pancerz opiera się na semi-aktywnym zaburzaniu ciągłości strumienia kumulacyjnego.

Mniej mordercze niż się to wydaje…

 Ostatnią kwestią jest fakt iż głowice kumulacyjne, paradokslanie, dość łagodnie oddziałują na cel po pokonaniu pancerza. Kanał penetracji ma średnicą od 5mm do 1cm  co wraz z małą masą zeorodowanego strumienia powoduje słaby efekt popenetracyjny. Największym zagrożeniem jest tzw. resztkowy strumień kumulacyjny – tzn taki który pokonał pancerz a jego prędkość wciąż wynosi kilka kilometrów na sekundę. Może on stosunkowo łatwo wywołać eksplozję  amunicji lub jej deflagrację (w przypadku LOVA) zaś członek załogi który znajdzie się na jego trasie zginie. Za równie poważne zagrożenie uznaje się chmurę odłamków powstałych po penetracji pancerza. Ma ona postać rozszerzającej się elipsy z wierzchołkiem przy otworze powstałym w pancerzu zaś podstawą przy poruszającym się wierzchołku strumienia kumulacyjnego. Maksymalna prędkość jej rozchodzenia się przy podstawie chmury równa jest 90% szybkości wierzchołka resztkowego strumienia kumulacyjnego zaś minimalna – około 1400m/s.

Efekt popenetracyjny głowicy kumulacyjnej po pokonaniu 80mm płyty stalowej. Warto zwrócić uwagę na podmuch eksplozji który zostaje przed płytą.
Resztkowy strumień kumulacyjny po przebiciu pancerza oraz chmura odłamków.
Źródło: Behind Armor Debrits Investigation (Part II)

Na szczęście dla załóg odłamki jakie ze sobą niesie są zwykle o bardzo małej masie i rozmiarach dlatego łatwo mogą zostać zneutralizowane -przeszło 97% z nich określa się jako „minimalnie śmiercionośne”.  Dużo bardziej poważnym zagrożeniem są nieliczne odłamki o masie większej niż  2g i prędkości od 200 do 1400m/s – jednakże takowych powstaje tylko około 3%.  Łącznie podczas penetracji płyty stalowej symulującej np. bok kadłuba powstaje około 2000-2500 odłamków o różnej masie i prędkości rażących przedział załogi.     Za średnie zagrożenie uznano w badaniach błysk towarzyszący penetracji pancerza oraz podmuch eksplozji który znajduje się „na zewnątrz” pancerza. Koresponduje to z rosyjskimi doświadczeniami z obu wojen w Czeczeni gdzie  zwracano uwagę na ryzyko dostania się fali nadciśnienia przez otwarte włazy w przypadku trafienia w ich okolicę.  Za mało istotne zagrożenie uznano wzrost temperatury, dym oraz…podmuch eksplozji i wzrost ciśnienia wewnątrz pojazdu. Ostatnia kwestia wymaga rozwinięcia. Przez lata uważano iż wzrost ciśnienia w trafionym pojeździe po penetracji głowicą kumulacyjną jest istotnym czynnikiem letalnym. Okazało się jednak iż wniosek taki płyną po pierwsze z niedoskonałości metod badawczych lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych oraz charakteru ówczesnych głowic. Dodatkowo próbowano bez głębszych badań przenieść wnioski z prac na temat śmiercionośności podmuchu eksplozji w zamkniętych pomieszczeniach na wnętrze pojazdów opancerzonych po przebiciu osłony strumieniem kumulacyjnym. Efektem były mocno „naciągane” wnioski. Niekiedy wręcz zalecano załogom pozostawianie otwartych włazów w celu zapobieżeniu wzrostu ciśnienia. Dopiero w 1989 roku w amerykańskim DEPARTMENT  OF  RESPIRATORY RESEARCH DIVISION  OF  MEDICINE uznano jednak, że „nie jest do końca jasny” mechanizm powstawania obrażeń od fali ciśnienia wewnątrz pojazdów, oraz  uznano, że nie istnieją szerokie dane pozwalające na wyjaśnienie obrażeń powstających na skutek oddziaływania fali ciśnienia wewnątrz trafionego pojazdu. Wyjaśnienie przyniosły dopiero badania z lat dziewięćdziesiątych prowadzone równolegle na zachodzie i w Rosji. Ich wynik był dość zaskakujący. Wzrost ciśnienia w trafionym pojeździe może nastąpić tylko na skutek działania resztkowego strumienia kumulacyjnego (o bardzo małej masie i bardzo dużej szybkości) oraz poprzez kanał penetracji o średnicy zwykle od 5 do 10mm. W efekcie okazało się, że wzrost ciśnienia w pojeździe ma wpływ na załogę ale nie jest to istotny czynnik zagrażający załodze, co więcej – okazało się, że  otwarte włazy niosą ze sobą dużo większe ryzyko ponieważ podmuch eksplozji po trafieniu np. ppk jest w stanie częściowo wniknąć przez nie do przedziału załogi. Paradoksalnie zatem otwarte włazy mogły przyczynić się do większych obrażeń załogi niż  wzrost ciśnienia w pojeździe po penetracji.

Czynniki zagrażające załodze po przebiciu pancerza przez strumień kumulacyjny. Spalls – odłamki, Heat – ciepło, Light – błysk, Noxious Fumes – toksyczne wyziewy, Residual Jet Material – resztkowy strumień kumulacyjny, Smoke – dym, Blast – podmuch.
Źródło: Behind Armour Effects at Shaped Charge Attacks, Prof. Dr. M. Held

Niestety mit morderczej fali ciśnienia i rzekomo zbawiennego wpływu otwartych włazów pokutuje do dziś wśród załóg wozów bojowych. Jest on wytłumaczalny ponieważ istotnie dochodzi do wzrostu ciśnienia w trafionym pojeździe, zaś podmuch bliskiej eksplozji jest w stanie np. zerwać właz lub go otworzyć co dodatkowo sprawia wrażenie „ujścia” ciśnienia dzięki temu. Wyniki badań stoją jednak w zdecydowanej opozycji wobec powyższej „mądrości pola walki”. W badaniach naukowych za niemające wpływu na śmiertelność pancerniaków uznano: toksyczne gazy wydzielające się po przebiciu pancerza oraz incydentalne  płomienie.   Czy powyższe wyniki badań potwierdziły się  podczas ostatnich dwóch dekad udziału czołgów  w walkach? Zdecydowanie tak przy czym nowsze opracowania powstałe na bazie doświadczeń pola walki z Iraku i Afganistanu wręcz pomijają inne czynniki rażące załogi niż resztkowy strumień kumulacyjny oraz odłamki -rzekomy morderczy wzrost ciśnienia w trafionym pojeździe nie jest nawet wymieniany jako czynnik rażący,   podobnie jak toksyczne opary, błysk, czy też zewnętrzny podmuch eksplozji. Generalnie – o ile nie dojdzie do zapłonu amunicji w trafionym pojeździe to z reguły ginie tylko członek załogi stojący na trasie resztkowego strumienia kumulacyjnego. Załoganci znajdujący się przy przeciwległej do pokonanej ściany pancerza pojazdu mogą również odnieść obrażania od snopa odłamków  jednakże najprawdopodobniej przeżyją incydent bez ciężkich obrażeń -zwłaszcza jeżeli noszą  kamizelkę odłamkoodporną i hełm,  zaś pojazd posiada warstwę przeciwodłamkową.   

Trochę historii

Głowice kumulacyjne (GK) funkcjonują w nomenklaturze anglosaskiej jako HEAT od Hight-Explosive Anti-Tank lub SC od Shaped Charge. Ich geneza zaś sięga…1792 roku w Norwegii (Von Baader)  oraz 1806 roku w Niemczech (Hausman) kiedy to zauważono że  ładunek prochowy z symetrycznym walcowatym wgłębieniem użyty w górnictwie pozwala zwiększyć siłę eksplozji przy mniejszej niż zwykle ilości prochu strzałowego. Oczywiście nie były to ładunki kumulacyjne w dzisiejszym rozumieniu ale ich bezpośredni poprzednicy. Ukształtowanie się tego rodzaju oręża zawdzięczamy jednak trzem nazwiskom naukowców-inżynierów z końca XIX wieku z których najbardziej znany jest profesor Cahrles E. Munroe zatrudniony jako cywil w US Navy a dokładnie w: United States Navy’s Naval Torpedo Station, Newport, Rhode Island.

Początki ładunków kumulacyjnych – jeszcze jako „ładunki wydrążone”.
Źródło: HISTORY OF THE SHAPED CHARGE EFFECT The First 100 Years, Donald R. Kennedy

Profesor Munroe może jako pierwszy nie wynalazł ładunku kumulacyjnego – tutaj niemiecki inżynier Max Von Forester był o pięć lat szybszy – ale bez wątpienia to on opisał i przeprowadził doświadczenia z przebijaniem masywnych bloków stali przez ładunki wydrążone z wkładką. Sama idea ładunków tego typu została zaś opatentowana w Niemczech w 1910 i w Anglii w 1911 roku przy czym w tym ostatnim kraju już w 1913 roku usiłowano używać tego typu głowic  w torpedach. Wielka Wojna a potem okres powojenny nie przyniosły jednak popularyzacji tego typu głowic. W marynarce skuteczniejsze okazały się być głowice z wysoce energetycznym materiałem wybuchowym zaś zwalczanie nowo powstałej broni pancernej spoczęło na barkach amunicji kinetycznej lub burzącej.  Sytuacja ta zaczęła się jednak zmieniać w drugiej połowie lat trzydziestych zaś przełom rozpoczął się w hitlerowskich Niemczech w 1937 roku. Dwaj naukowcy –  H. Schardin i Thomanek opracowali i przetestowali wtedy ładunki kumulacyjne z wkładką z innych materiałów. Początkowo było to szkło zaś dość szybko zaczęli badania nad  stalą średniej twardości i miedzią – którą to uznano za optymalną do tego zastosowania. Obaj badacze opisali też kwestę ogniskowej ładunku (optymalnego dystansu inicjacji od celu) oraz precyzji wykonania wkładek. Ich odkrycia zostały opatentowane 9 grudnia 1939 roku.  W taki sposób narodziły się głowice kumulacyjne w kształcie jaki znamy do dziś.  Należy jednak nadmienić iż praktycznie w tym samym czasie, a nawet wcześniej,  podobne patenty zostały złożone we Francji a nieco  później -w Szwajcarii. Dość szybko bo już 18 października 1940 w USA zaprezentowano w działaniu 2,36” granat nasadkowy kumulacyjny M9A1, który następnie w połączeniu z napędem rakietowym ewoluował w  M2A3 HEAT używany w słynnych Bazookach które już w 1942 roku  trafiły do walk w Afryce.

Druga wojna światowa -obiecujące początki.

                Zdecydowanie jednak najszersze użycie głowic kumulacyjnych miało miejsce w Trzeciej Rzeszy. Co ciekawe cechą charakterystyczną niemieckich ładunków HEAT było używanie wkładek kumulacyjnych z miękkiej blachy stalowej – co było wynikiem braków materiałowych i wyjątkowej deficytowości miedzi. Należy jednak uznać iż ręczna broń przeciwpancerna oparta o głowice kumulacyjne była w Trzeciej Rzeszy stosowana naprawdę masowo i odczuwalnym przełożeniem na pole walki. Pierwszym (jesień 1942) był ręcznie stawiany ładunek kumulacyjny Haft-H3 o masie 3kg w kształcie stożka i u podstawy którego były trzy silne magnesy które mocowały Haft-H3 do czołgu. Zapalnik z 7,5s zwłoką inicjował ładunek kumulacyjny który pokonywał przeszło 140mm pancerza i tworzył otwór o średnicy do 5cm. Pomijając konieczność ręcznego zamocowania na czołgu była to bardzo skuteczna broń która zdolna była pokonać dowolny pancerz. Haf-H3 powstało prawie 554tys sztuk. Kolejny (wiosna 1943) był niezbyt udany ręcznie miotany ładunek kumulacyjny PWM(L) wyprodukowany w 200tys sztuk. Tym co jednak realnie wzmocniło obronę hitlerowskich wojsk było wprowadzenie Panzerschrecka i Panzerfaustów. Pierwszy powstał jako twórcza kopia zdobytych w listopadzie 1942 roku Bazook. Amerykański pierwowzór pokonywał zaledwie 90mm płyty pancerza (przy uderzeniu prostopadłym) ale już ni1emiecki Panzerschreck  – 220mm stali w tych samych warunkach, zaś trafienie w cel poruszający się 30km/h było możliwe z dystansu aż 150m. Mimo iż pancerzownica była koszmarna w obsłudze i podatna na uszkodzenia w walce to jednak stosowano ją masowo – powstało prawie 290tys sztuk Pancershrecka i ponad  2,2 mln pocisków do niej. Była też tania (koszt 70 reihsmarek) i szybka (10 roboczogodzin) w produkcji. Dzięki sporemu zasięgowi skutecznemu ognia oraz dość skutecznym granatom kumulacyjnym stanowiła istotne wzmocnienie obrony papanc jednostek Wermahtu i Waffen-SS -przy czym kierowano ją głównie do walk na południu i zachodzie Europy gdzie teren pozwalał na lepszą kompensację jej niedostatków. 

Fragment niemieckiej oryginalnej instrukcji Panzerfausta z 1944 roku.

Najważniejszą bronią kumulacyjną II wś był jednak niemiecki Panzerfaust – produkowany od sierpnia 1943 roku przechodził stałą ewolucję. Pierwsze wersje (Faustpatrone, Panzerfaust Klein; Panzerfaust 30) pokonywały  do 150 i 200mm stali ale ich zasięg efektywny wynosił zaledwie 30-40m. Kolejne wersje – Panzerfaust 60 i 100 pokonywały już 200mm stali zaś ich zasięg maksymalny wynosił do celów stacjonarnych /ruchomych odpowiednio dla obu wersji  80/150m i 60/100m. Zasięgi efektywne były jednak prawie o połowę mniejsze.  Przede wszystkim Panzerfausty były  produkowane masowo – do końca Trzeciej Rzeszy powstało 8,5mln wszystkich wersji(!) i to właśnie owa broń przyczyniła się do znacznego uodpornienia niemieckiej piechoty na ataki sowieckich czołgów -zwłaszcza w ostatnim roku wojny kiedy brakowało dział przeciwpancernych, pancernych i czołgów. Jednakże tylko w jednym przypadku użycie Panzerfaustów i Panzerschrecków miało wymiar operacyjny. W 1944 roku podczas operacji wyborsko-pietrozawodzkiej wojska Sowietów przełamały pozycje obronne Finów  i w bardzo sprawnie przeprowadzonej operacji zdobyły Wyborg już 20 czerwca. Następnego dnia rozpoczęto natarcie które miało doprowadzić do wdarcia się w przestrzeń operacyjną a w konsekwencji – rzucić Finlandię na kolana.  W efekcie doszło do bitwy pod  Tali-Ihantala w której ostatnie rezerwy Finów usiłowały załatać wyłom w froncie. Różnicą jedna stała się nagła jakościowa zmiana w fińskich możliwościach przeciwpancernych. Do połowy czerwca piechota Finów dysponowała bowiem zaledwie 1854 Panzerschreckami dostarczonymi od kwietnia 1944 roku (i  18tys pocisków do nich). Była to zbyt szczupła ilość która nie wystarczała wobec zastraszająco szybko szybko wykruszających się  w walce nielicznych armat ppanc oraz czołgów i dział samobieżnych.  Finowie stanęli przed problemem niemożności skutecznego zwalczania sowieckich nawał pancernych wspartych artylerią – mimo trudnego lesistego terenu. Jednakże już 19 czerwca niemieckie kutry torpedowe dostarczyły finom 9 tysięcy Panzerfaustów zaś trzy dni później Luftwaffe dostarczyła następne 5 tysięcy sztuk. Dostawy owe umożliwiły skuteczne odtworzenie zdolności przeciwpancernych które wraz z determinacją i sprawnym dowodzeniem pozwoliły na osiągnięcie podczas krwawej i heroicznej bitwy pod Tali-Ihantala pata który wraz z sytuacją geopolityczną i postępami Aliantów w Normandii przyczynił się do zaprzestania prowadzenia natarcia przez sowietów 18 lipca i rozpoczęcia negocjacji które 4 września przerodziły się w zawieszenie broni zaś 19 września w rozejm.  Jest to bodajże jedyny znany przykład z lat drugiej wojny światowej kiedy określony rodzaj broni (w tym wypadku Panzerfaust) miał bezpośrednie przełożenie na wynik walk i w rezultacie – ostateczny rezultat całej operacji.

Badanie skuteczności wykopka głowicy Panzerfausta na wraku czołgu M48 cz.I
Badanie skuteczności wykopka głowicy Panzerfausta na wraku czołgu M48 cz.II
Detonacja wykopka głowicy Panzerfausta.
Efekt detonacji głowicy: jak widać Panzerfaust miał wyjątkowo morderczy efekt popenetracyjny co wynikało z dużego kanału penetracyjnego oraz wkładki kumulacyjnej z blachy aluminiowej.

                Użycie ręcznej broni przeciwpancernej przez aliantów wydaje się być pozbawione aż tak spektakularnych rezultatów mimo iż odpowiednio użyte Bazooki i PIATy były skuteczną bronią. Niezależnie jednak od strony używającej takiego typu broni jej efektywność zależała od taktyki użycia broni pancernej  -tj na ile dobrze były wyszkolone załogi wozów i na jak duże mogły liczyć wsparcie piechoty i artylerii. Oczywiście głowice kumulacyjne powszechnie były wykorzystywane również w środkach inżynieryjnych a sporadycznie w innych – nawet lotniczych. Zdecydowanie jednak ugruntowała się ich rola jako bardzo dobrego czynnika rażącego w ręcznej broni ppanc.

Po drugiej wojnie – widmo supremacji HEAT?

                Po obu stronach „żelaznej kurtyny” z miejsca doceniono pojawienie się amunicji kumulacyjnej. Mimo iż jej przebijalność była wprost zależna od średnicy wkładki -a tym samym kalibru pocisku – to osiągana penetracja pancerza stalowego  wydawał się być ponad możliwą   osłonę dowolnego do skonstruowania  czołgu -zarówno   średniego jak i ciężkiego.  Wraz z rozwojem technologii rakietowej i naprowadzania zaowocowało to pojawieniem się pierwszych ppk które szybko zaczęły wypierać armaty przeciwpancerne. Utrwalono też stosowanie tego typu głowic w coraz to liczniejszych ręcznych granatnikach przeciwpancernych oraz rzucanych ręcznych granatach kumulacyjnych – jak RKG-3.  Zaczęto też stosowanie tego typu głowic w lotniczych środkach rażenia. Skuteczność HEAT zdawała się być na tyle wysoka iż niektórzy projektanci czołgów poświęcali osłonę na rzecz innych  parametrów pojazdu – wychodząc z założenia iż skutecznie osłonić pojazdu przed tym zagrożenie się nie da. Jak pokazała historia tak myślący Francuzi i Niemcy popełnili duży błąd ponieważ jednocześnie po obu stronach żelaznej kurtyny w latach sześćdziesiątych opracowano nowe rodzaje pancerza skuteczne przeciw głowicom kumulacyjnym. 

                W Wielkiej Brytani w Ośrodku Badań i Rozwoju Pojazdów Bojowych (FVRDE) podczas badań nad pancerzem o zwiększonej odporności na głowice kumulacyjne dokonano przełomu i w 1964 opracowano model osłony która była dwukrotnie bardziej skuteczna przeciw głowicom kumulacyjnym jak jednorodny pancerz stalowy o tej samej masie przy jednocześnie podobnej odporności na amunicję kinetyczną. Był to przełom w konstruowaniu broni pancernej na miarę nienotowaną od lat trzydziestych. Nowy rodzaj osłony nazwano (od wynalazcy) „pancerzem Harveya” zaś cały program zyskał kryptonim „Burlington”.   Pancerz specjalny tego typu składa się z szeregu umieszczonych skośnie pakietów, z których każdy złożony jest z dwóch płyt stalowych i warstwy pośredniczącej między nimi. Zewnętrza warstwa jest grubsza i bardziej plastycznej stali, zaś wewnętrzna – z cieńszej stali bardzo wysokiej twardości. Pomiędzy nimi znajduje się warstwa pośrednicząca która ma postać elastomeru, polimeru, lub gumy. W momencie trafienia czynnika rażącego (np. strumienia kumulacyjnego) w zewnętrzną (grubszą) płytę stalową i jej perforacji dochodzi do odkształcenia i przesunięcia się płyty. Poprzez warstwę pośredniczącą następuje wówczas przekazanie energii do warstwy spodniej pakietu (cieńszej) która to zostaje wprawiona w ruch. Przesuniecie jej powoduje ciągłe pojawianie się nowego materiału na drodze strumienia kumulacyjnego, rozrywanie jego ciągłości (spacjacja) oraz powstawanie bocznych naprężeń.

Amerykański pancerz specjalny z wczesnych M1 (1980) będący rozwinięciem brytyjskiego „Burlingtona”. Zasada działania tożsama.

                W ZSRR z kolei opracowano pierwsze w świecie funkcjonalne ERA.  W 1968 roku przetestowano z sukcesem pancerz czołgowy КДЗ-68 który składał się z monolitycznego odlewu przedniej górnej płyty kadłuba ( o zmiennej grubości od 67 do 105mm licząc prostopadle do powierzchni)  z szeregiem otwartych od góry kieszeni. Każda z nich mieściła warstwę materiału wybuchowego zamykanego od góry płytką stalową mocowaną masywną śrubą.  Tak skonstruowany pancerz pasywno-wybuchowy zabezpieczał praktycznie całkowicie przed amunicją armatnią 115mm oraz głowicami ppk Falanga.  Mimo bardzo obiecujących rezultatów uznano iż pancerz bazowego T-64 a potem T-64A i tak zabezpiecza wystarczająco przed ponad 85% broni ppanc krajów NATO zaś problemy z obsługą KDZ-68 i koniecznością cyklicznych wymian co dekadę materiałów wybuchowych w pancerzu zniechęcił do tego pomysłu generalicję ZSRR i cały program zamknięto stawiając na potężne pancerza zasadnicze i koncpecję aktywnych systemów ochrony.  Ciekawostką był jednak fakt iż  przy pracach nad  KDZ-68 brał udział inżynier G. Blazer który w 1970 roku wyemigrował do Izraela, gdzie do spółki z profesorem M. Heldem z Niemiec kontynuował badania nad stosowaniem pancerzy ERA…

                Zarówno Brytyjski „Burlington” jak i radziecki KDZ-68 skuteczni chroniły przed głowicami kumulacyjnymi ale oba zostały w swych wersjach rozwojowych wdrożone do służby dopiero  1,5 dekady później. Brytyjski pancerz wraz  z Leopardem 2, M1 Abrams i Challengerem 1 w latach 1979-1984, zaś sowieckie ERA – jako Kontakt 1 (4s20) w latach 1982-1984. Aż do tego czasu nie istniały środki które w pełni skutecznie pozwalały rozwiązań  problem bardzo wysokich zdolności penetracyjnych głowic HEAT. Przyczyniło się to znacznego upowszechnienia głowic kumulacyjnych które w latach siedemdziesiątych stosowano powszechnie w:

  • ręcznych granatach kumulacyjnych (np. RGK-3/3M/3EM)
  • granatach nasadkowych (np. M433 HEDP, PGN-60)
  • ręcznych wielo i jednorazowych granatnikach przeciwpancernych (np. M72 LAW, rgppanc) 
  • minach przeciwpancernych (np. MKU)
  • przeciwpancernych pociskach kierowanych (np. Milan, HOT)
  • ciężkich lotniczych rakietach kierowanych (np. Maveric, Ch-23M)
  • pociskach czołgowych do armat gładkolufowych (np. BK-14M, DM-12)
  • artyleryjskiej i lotniczej subamunicji kumulacyjno-odłamowej DPICM (np. pociski artyleryjskie  M483 M509)
  • ładunkach saperskich do cięcia konstrukcji stalowych

                Jednocześnie w latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych trwała gwałtowna ewolucja ładunków kumulacyjnych – poprzez ich optymalizowane. Proces ten miał  miejsce głównie w Francji i Niemczech gdzie postanowiono znacząco poprawić osiągi głowic kumulacyjnych bez zwiększania ich średnicy. W tym celu zmieniano kompozycje (na silniejszą) materiału wybuchowego w korpusach ładunku oraz opracowywano coraz to lepsze przesłony kumulacyjne. Nauczono się też wytwarzać wyjątkowo precyzyjnie wykonywane wkładki miedziane oraz zadbano o wyposażenie pocisków i rakiet w  zapalniki na wysuniętych czepcach balistycznych / sondach co gwarantowało optymalną ogniskową ładunków. W efekcie ppk Milan 1 z 1973 roku pokonywał 530mm stali (wkładka o średnicy 96mm) zaś jego wersja rozwojowa z końca produkcji (1983) osiągała przy tej samej średnicy wkładki ponad 600mm przebijalności. Pewnym minusem był wzrost kosztów produkcji głowic. Inną drogą poszli Amerykanie dla których większy kaliber głowicy miał zapewniać i tak wystarczająca przebijlaność przy prostszej a zatem tańszej konstrukcji głowicy. Efektem był srogi zawód ponieważ okazało się iż BGM-71A  (1970) oraz M47 Dragoon  (1975) pokonują do 450mm stali -co było wartością niższą niż odporność frontu wież T-64A, T-72A  i T-80B.  Lata osiemdziesiąte to kolejna gwałtowna  ewolucja głowic ppk – tym razem oprócz dalszej optymalizacji głowic zwiększano też ich kaliber. Dobrym przykładem tutaj jest HOT 1 (1978)  i HOT 2 (1985). Pierwszy z nich ma głowicę o średnicy 136mm która posiada wkładkę miedzianą o grubości ścianki 3mm kącie rozwarcia 60 stopni, masie ładunku wybuchowego 2,930kg (Hexolit), czepiec balistyczny ma długość 1,8 kalibru głowicy.  HOT 2 posiada już głowicę o średnicy 150mm z wkładką miedzianą o grubości 2,75mm o kącie rozwarcia 50 stopni, i masie ładunku aż 4,06kg (Oktolit), zdecydowanie inny był też kształt przesłony kumulacyjnej. Czepiec balistyczny miał inny kształt  i długość 1,46 kalibru. Mimo większego kąta rozwarcia wkładki oraz mniejszej odległości do zapalnika zmiany w konstrukcji ładunku (w tym średnica) spowodowały drastyczny wzrost przebijalności – z 720mm RHA w HOT 1 aż do ponad 800mm (wg niektórych źródeł ponad 900mm).  Wkrótce jednak konstrukcja głowic musiała przejść kolejną ewolucje.

Głowice ppk HOT 1 i HOT 2 – różnice w budowie głowic. HOT 1 produkowane w 1978 roku, według odtajnionych raportów brytyjskich, pokonywały około 720 mm stali pancernej (RHA). Z kolei niemieckie testy z ośrodka w Meppen z 1985 roku pokazywały, że w zależności od ogniskowej ładunku, przebijalność stali wynosi dla HOT 1 od 800 do 1100 mm RHA.

ERA – zmiana reguł gry?

                Mimo pewnych  problemów z odpornością na uszkodzenia oraz szczelnością pokrycia „kompleks dynamicznej ochrony” 4s20 Kontakt 1 wprowadzony w 1983 roku zapewniał bezprecedensowy wzrost poziomu odporności  pojazdów.  Redukcja przebijlaności głowic kumulacyjnych rzędu 50-80% (wg danych rosyjskich) oznaczała teoretyczne uodpornienie chronionych Kontaktem 1 czołgów rodziny T-72A, T-64B i T-80B na ten środek rażenia. Co gorsza aż do połowy 1987 nie istniały dedykowane rakietowe środki przeciwpancerne NATO dolne pokonać osłonę sowieckiego ERA bez znaczącego spadku zdolności do pokonywania pancerza. Dodatkowo wprowadzono w ZSRR wspomniany forsowny program  dopancerzania kadłubów maszyn produkowanych przed 1982 rokiem zaś w maszynach każdej z trzech rodzin produkowanych po 1982 roku zmieniono całkowicie kompozycje pancerza kadłuba tak iż jego odporność dorównywała odporności wież.  Oczywiście mimo zastosowania ERA realna skuteczność osłony nie była „całkowita” z dwóch zasadniczych powodów. Po pierwsze tylko 60-70% powierzchni czołowej wozów było chronionych ERA – już sam ten fakt dawał szanse osiągnięcia  przynajmniej 1/3 skutecznych z celnych trafień.   Po drugie wrażliwość Kontakta-1 na uszkodzenia w walce rokowała nadzieje na  szybkie powstanie licznych nieekranowanych ERA  obszarów czołgów podczas kolejnych dni walk. Trudno jednak uznać żeby była to sytuacja akceptowalna dla NATOowskich producentów amunicji ppanc.  Co gorsza – w 1988 zaczęto masowo montować na czołgach sowietów nowy rodzaj osłony – ERA 4s22 Kontakt 5. Należy jednak pamiętać iż  przyjęcie do uzbrojenia i próbna eksploatacja miała miejsce już w 1985 roku. 

Według źródeł rosyjskich skuteczność wdrożonego w 1985 roku pancerza Kontakt-5 ocenia się na uśrednione 20% redukcji możliwości penetracji podkalibrowych pocisków przeciwpancernych i od 50 do 80% redukcji możliwości penetracji pojedynczych głowic kumulacyjnych. Inne szacunki NII Stali podawały,  że 4s22 stawia opór równy pociskom podkalibrowym  jak dodatkowe 120mm stali zaś pociskom kumulacyjnym jak 500-600mm stali.  W momencie wprowadzenia z końcem 1987 roku  na zachodzie pierwszego ppk wyposażonego w skuteczny prekursor (TOW-2A) zadecydowano o modernizacji   kasety ERA.  Nowa seria produkcyjna  T-72B ( znana czasami jako „model 1989”)  dostała moduły Kontakt-5 o budowie zdolnej częściowo  neutralizować prymitywny prekursor ppk oraz jeszcze skuteczniej zwalczać „długie rdzenie” pocisków APFSDS.  Zmiany wprowadzono od końca 1988 roku. W efekcie istniały wprowadzone niemalże jednocześnie dwie wersje kaset nowego sowieckiego ERA. Pierwsza – do celów  próbnej eksploatacją i dla  seryjnych  czołgów T-80U i T-80UD i druga  –  która została zastosowana na nowych seriach T-72B produkowanych od 1988 roku. Nie są znane dokładne dane dotyczące skuteczności modyfikacji Kontakta-5 znanej z T-72B od 1988 roku. Zastosowanie większych elementów kaset miało pozwolić uzyskać efektywność rzędu ponad 20% przeciw pociskom podkalibrowym. Co ważniejsze nowe moduły 4s22 częściowo miały zneutralizować proste prekursory znane z np. TOW-2A. Inna budowa modułów ERA, odległość od pancerza wieży lub tez rozmiar elementów miał pozwolić na „złapanie” głównego strumienia kumulacyjnego przez pracujące elementy ERA mimo ich inicjacji prekursorem. Oczywiście skuteczność ERA byłaby w takim przypadku mocno ograniczona i uzależniona od miejsca trafienia w kasetę, ale nie zerowa -tak jak w przypadku starszego 4s20. 

Różna efektywność powstrzymywania strumienia kumulacyjnego przez różne typu pancerzy reaktywnych. Od góry: ERA Kontakt 1 i Relikt, rosyjskie pancerze NERA – góra wczesny typ, dół późny, na samym dole efektdzałania podwójnego niemieckiego NERA opracowanego przez IBD – ma ono wiele wspólnego z pancerzem Leoparda 2PL i wcześniejszymi „klinami” na Leopardach 2A5 i 2A6. Zdolność do redukcji przebijalności pojedynczej głowicy (bez prekursora) o zdolności penetracyjnej 950mm stali wynosiła uśrednione 91% (!)

                W krajach NATO bardzo szybko oceniono powagę sytuacji i rozpoczęto wielotorowe działania mające na celu przywrócenie skuteczności kumulacyjnej broni przeciwpancernej. W państwach  w których prowadzono szeroko zakrojone prace badawcze i opracowano własne ERA (Niemcy, Francja) postawiono do zagadnienia podejść kompleksowo i opracować głowice zasadnicze zdolne pokonywać ERA mimo pracy jego elementów oraz stworzyć prekursory „nieinicjujące” . Co symptomatyczne – w krajach które miały własne bardzo rozwinięte prace nad pancerzami reaktywnymi odrzucono  stworzenie „prostych” prekursorów z małym ładunkiem kumulacyjnym które miały zainicjować wybuch kości ERA przed inicjacją ładunku zasadniczego na rzecz wspomnianych prekursorów nie aktywujących elementów ERA. Powyższe podejście wymagało czasu na prace badawczo rozwojowe oraz testy i tego typu ładunki pojawiły się w Niemczech i we Francji dopiero w okolicach 1991-1993 roku. Jednym słowem luka w skuteczności kolejnych generacji Milanów, i HOTów wynosiła około siedmiu-dziewięciu lat…  Inną, szybszą drogą podążyli Amerykanie. Godząc się z możliwym szybkim spadkiem skuteczności przyjętego rozwiązania opracowali między grudniem 1985 roku a kwietniem 1987 roku nową wersję ppk BGM-71E TOW-2A z głowicą o większej przebijalności  oraz z sondą z prostym prekursorem. Było to skuteczne wobec Kontakta 1 rozwiązanie. Produkcję tego typu podjęto masowo w połowie 1987 roku, można zatem przyjąć iż luka w skuteczności ppk wynosiła w przypadku US Army około trzech i pół do czterech lat.  Dodatkowo rozpoczęto forsowne prace na nowego typu głowicami zdolnymi do pokonywania pancerzy typu Burlington oraz dowolnego ERA.

Trendy w rozwoju głowic kumulacyjnych obecnie

 Od początku lat dziewięćdziesiątych trendy w rozwoju HEAT  ogniskują się wokół kilku wzajemnie powiązanych obszarów: wzrostu przebijalności, wzrostu kompaktowości głowic, pokonywaniu pancerzy ERA, NERA, SLERA oraz pancerzy typu Burlington, wielozadaniowość oraz wzrostu bezpieczeństwa użytkowania broni. 

Testy z Meppen głowic kumulacyjnych.

                Wzrost przebijalności jest stała tendencją w rozwoju głowic kumulacyjnych. Jednakże od lat 90tych jego osiąganie nastąpiło za pomocą połączenia trzech zasadniczych zmian: kompozycji materiału wybuchowego głowicy, zmian w materiale wkładki kumulacyjnej oraz zmiany jej geometrii.  Najstarsze z zimnowojennych głowic elaborowano     takimi materiałami jak TNT (trotyl), następnie nastąpiło przejście na Heksolit (RDX) czyli mieszanke TNT, Heksogenu i domieszki aluminium z chlorkiem wapnia. Od lat osiemdziesiątych głowice zaczęto wypełniać Oktogenem (HMX) zaś w 1991 roku dostępny stał się CL-20 czyli materiał o 14% bardziej energetyczny niż HMX. Dość szybko na jego bazie powstały dwa nowe materiał do elaboracji głowic –LX-14 i LX-19. Wadą jednak pozostaje cena ponieważ kilogram CL-20 kosztuje około 1500 $. Nie był to jednak koniec zmian ponieważ już w 2005 roku zostały przetestowane (przez szwajcarskiego RUAG) głowice z PBXW-11 czyli odlewaną mieszanka Oktogenu z aluminiowym proszkiem oraz wspomnianym LX-14, materiały wybuchowe na bazie CL-20 zostały też przyjęte w USA. Kolejną zmianą był materiał wkładek – tutaj celem stało się zwiększenie gęstości materiału wkładki przy zachowaniu wydajnego formowania strumienia kumulacyjnego. Miedź okazała się być możliwa do zastąpienia drogim Molibdenem  lub też ulepszona poprzez pogrubienie i bardzo staranne wyprofilowanie podwójnej wkładki. Zmiany przeszłą też jej geometria – modelowanie matematyczne pozwoliło na powstanie bardziej skutecznych  przesłon kumulacyjnych – w efekcie taki sam przebijalnością ładunek mógł być aż o 1/3 krótszy. Inny był też kształt samej wkładki. Na ile poważny był efekt powyższych zmian? Typowe ładunki kumulacyjne z końca lat osiemdziesiątych przebijały pancerz równy około 6 -7  swoich średnic, wytwarzając strumień kumulacyjny o prędkości wierzchołka strumienia 6500 do 8000 m/s. Nowoczesne optymalizowane ładunki, wykorzystujące wkładki molibdenowe lub optymalizowane miedziane oraz nowe ładunki wybuchowe typu LX-14/LHX-19 pozwalają na wytworzenie prędkości wierzchołka strumienia kumulacyjnego od 10500 do 12000 m/s, zaś zdolności przebicia pancerza osiąga ponad 10,5 średnic wkładki.  W efekcie nastąpił bardzo duży wzrost przebijlaności środków rażenia wyposażonych w tego typu głowice. Granat kumulacyjny strzelany z jednorazowego granatnika M72 LAW (kaliber 66mm) posiada wkładkę o średnicy 60mm. Pokonywał on 360mm stali (6 średnic wkładki). Nowy granat M72EC Mk.II pokonuje już 540mm stali (9 średnic).  Dotyczy to również ppk. Rosyjskie głowice ppk Kornet (kaliber 152mm) przy kalibrze wkładki 146mm w połowie lat dziewięćdziesiątych były w stanie pokonać między 1000 a 1100mm stali (7,5 średnicy). Tego samego kalibru wkładki zachodnie testowane w połowie zeszłej dekady osiągały już 1500mm penetracji (10,5 średnicy wkładki)  – głównie dzięki molibdenowi jako materiałowi wkładki.  W zasadzie można pisać o 30% wzroście przebijlaności głowic kumulacyjnych na przestrzeni ostatnich dwóch dekad.

Głowica wczesnego ppk Chryzantema rakiet 9P123 „Chryzantema” . Kumulacyjna głowica tandemowa pierwszych wersji pokonywała 1100mm RHA za osłoną ERA zaś obecnie wartość ta wynosi minimum 1350mm RHA.

                Nie mniej poważnym wyzwaniem stało się pokonywanie pancerzy typu ERA, SLERA lub też Burlington. Tutaj skuteczne okazały się  być dwie metody. Pierwszą były prekursory a drugą – wspomniany wyżej wzrost prędkości strumienia kumulacyjnego. Druga z wymienionych kwestii stała się w pewnym momencie tak samo istotna jak wzrost przebijalności głowic – gros możliwości penetracyjnych strumienia przypada na pierwsze 30% jego długości (licząc od wierzchołka). Osiąganie przezeń prędkości ponad 9km/s powoduje  że ERA z początku lat dziewięćdziesiątych mają „za wolne” przesunięcie w czasie elementów metalowych podczas swojej pracy – nie są one w stanie „złapać” i przerwać ciągłości tak szybkiego strumienia kumulacyjnego. Dotyczy to też pancerzy typu „Burllington” i pochodnych z pierwszej połowy lat osiemdziesiątych.  Główną jednak metodą pokonywania ERA stały się prekursory. Początkowo były one proste (np. w TOW-2A) i miały po prostu aktywować wcześniej kostki pancerza reaktywnego tak aby rozcalające się jego elementy wykonawcze (płytki stalowe) nie zaburzały głównego strumienia kumulacyjnego. Ponieważ producenci ERA dość szybko zaczęli stosować podwójne warstwy elementów lub też manewrować czasem ich inicjacji skuteczność tego typu rozwiązań okazała się być niewielka – np. nawet relatywnie prosta polska ERAWA-2 mimo tego typu prekursorów jest w stanie zredukować przebijlaność głowic zasadniczych wciąż o około 50% co zostało potwierdzone podczas testów Panzerfaust-3T, HJ-8 i innych. Odpowiedzią na to pierwotnie miały się stać „wystrzeliwane” prekursory których rozwój jednak zarzucono na rzecz innego rozwiązania – tzw prekursorów nieinicjujących.  Wytwarzają one z niemetalicznych wkładek kumulacyjnych granulacyjny strumień o niskiej prędkości (poniżej 5km/s)  który nie inicjuje elementów ERA za to tworzy w nich sporych rozmiarów otwór. W publikacjach prezentowano wyniki badań przedstawiające zdolność do pokonywania dwóch warstw ERA ekranowanych przez 14 mm płytę pancerną bez ich inicjacji. Tego typu prekursor umożliwia praktycznie natychmiastową inicjację ładunku głównego, zaś stosowanie różnego rodzaju międzywarstw oraz opóźnień w ruchu ciężkich elementów pancerza może być mało skuteczne. Znów skuteczność tego typu rozwiązań można pokazać na przykładzie rodzimych  testów – o ile wspomniana ERAWA-2 skutecznie chroniła przed PzF-3T oraz częściowo przed prototypowym PzF-3IT600  z „klasycznym prekursorem”  o tyle nowy seryjny PzF-3IT600 wyposażony w prekursor nieinicjujący przeszedł przez polskie ERA w zasadzie bez spadku możliwości penetracyjnych…  Tego typu prekursory od połowy lat dwutysięcznych stały się powszechnie używane na zachodzie w granatnikach ppanc, ppk oraz amunicji lotniczej. 

Skuteczność nowoczesnego prekursora nieinicjującego.

                Kolejną kwestią stała się próba pogodzenia sprzecznych wymagań dotyczących rażenia różnych celów. O ile w broni kumulacyjnej zawsze priorytetem było pokonywanie pancerza o tyle zakończenie zimnej wojny przyniosło spadek znaczenia zwalczania celów opancerzonych za to wzrost liczby strzelań do siły żywej przeciwnika na otwartej  przestrzeni lub też zwalczania żołnierzy w budynkach.  Początkowo stosowanie specjalizowanych głowic było koniecznością ale też logistycznym koszmarem i ekonomicznym nonsensem. Dość szybko udało się pogodzić zwalczanie celów opancerzonych z polepszonym rażeniem siły żywej – korpusy głowic otrzymały po prostu prefragmentowane tantalowe płaszcze  (Hellfire IIK) zmieniono też punkt uderzenia przy zwalczaniu miękkich celów. Ostatecznie jednak w najnowszych rodzajach broni udało się połączyć wszystkie wymogi. Dobrym przykładem jest tutaj Hellfire R „Romeo” który posiada skuteczny prekursor nieinicjujący, oraz optymalizowaną głowice zasadniczą z nową wkładką kumulacyjną, innym niż typowy jej kształtem, oraz wysokoenergetycznym materiałem wybuchowym. W efekcie wkładka o kalibrze około 145-150mm jest w stanie pokonać przeszło 1500mm stali. Dodatkowo korpus głowicy jest  prefragmentowany tak iż bardzo skutecznie pokrywa odłamkami dany obszar – w czym znacząco pomaga opcja praktycznie pionowego nurkowania na cel wersji „Roemo”. Dodatkowo  czoło i początek korpusu głowicy jest wykonany z dość grubej utwardzanej stali – tak iż może pokonywać „chudy” żelazobeton („domy z wielkiej płyty”) lub  ponad 1m ceglane mury. Mimo iż dochodzi wtedy do odkształceń które uszkadzają wkładkę kumulacyjną to  efekt eksplozji głowicy z prefragemntowanym korpusem jest dewastujący.  Podobna co do koncepcji, acz nieco lepsza w poszczególnych  rozwiązaniach jest głowica brytyjskiego Brimstone.

Zasadnicza głowica kumulacyjna Hellfire „Kilo” czyli K2A z stalowym prefragmentowanym płaszczem mającym poprawić rażenie celów lekkich i siły żywej.

                Prawdopodobnie przyszłość należy jednak  do form pośrednich między  głowicami tworzącymi strumień kumulacyjny a penetrator EFP. Polegają one na tworzeniu z miedzianej wkładki powoli rozciągającego się strumienia kumulacyjnego (slow streching jet) o dużej średnicy, masie i przebijlaności. Możliwość taka pojawiła się wraz z opanowaniem asymetrycznego  inicjowania ładunków kumulacyjnych. W typowych ładunkach kumulacyjnych jest to  niepożądane  zjawisko skutkujące nieliniowym przebiegiem strumienia  oraz drastycznym spadkiem przebijlaności. Na skutek opanowania technologii produkcji bardzo czystych materiałowo wkładek miedzianych oraz optymalizacji ich kształtu opracowano ładunki o wkładce dwakroć grubszej niż w standardowych ładunkach kumulacyjnych za to formujące ultraszybki penetrator miedziany będący formą pośrednią między zbitkiem EFP a strumieniem. Ma on długość równą 150% średnicy ładunku,  przebijlaność większą niż EFP za to zachowuje się podobnie (mało wrażliwe) wobec pancerzy reaktywnych. Dodatkowo wytwarza on w celu kanał popenetracyjny o średnicy właściwej EFP  – w przypadku używania tego typu głowic jako prekursorów jest to istotna zaleta.  Dobrym przykładem użycia tego typu ładunku jest nowy uniwersalny pocisk  JAGAM  wyposażony w prekursor CSSJ działający na zasadzie „slow stretching jet”.  Pozwala on nie tylko na zwalczanie celów osłoniętych pancerzem ERA ale również (we współpracy z podwójnego działania głowicą zasadniczą) na zwalczanie bunkrów oraz obiektów wewnątrz budynków. Głowica zasadnicza o wybieralnym trybie rażenia (switchable mode) może pracować jak zwykła głowica kumulacyjna lub dzięki opancerzonemu przodowi ładunku (z otworem na „wypuszczenie” strumienia kumulacyjnego) jako głowica penetracyjna wnikająca do wnętrza obiektu  poprzez otwór wykonany przez CSSJ.

Nowoczesna głowica kumulacyjna z prekursorem. ppk JAGM.

Dodatkowo mimo niedużej średnicy około 100mm prekursor  udowodnił na testach możliwość  pokonywanie dwóch typów ERA oraz płyty stalowej odpowiadającej grubości pancerza czołgu T-55 (210-230mm RHA). Powyższe zdolności penetracyjne CSSJ zachowuje do dystansu równych pięćdziesięciu średnicom ładunku (5m) aczkolwiek ze względu na ładunek zasadniczy mający postać typowej głowicy kumulacyjnej, prekursor używany jest na minimalnym dopuszczalnym dystansie równym jednej średnicy wkładki.  Innym przykładem tego typu rozwiązania, tym razem w broni typu stand-off jest głowica MEPHISTO pocisku manewrującego TAURUS.  Umieszczono w niej  prekursor o średnicy 355mm  oparty na zasadzie działania pośredniej między EFP a HEAT tworzy strumień  zdolny wybić otwór średnicy 20cm w ponad dwumetrowej  grubości zbrojnym żelbecie przez który wnika specjalnie zaprojektowany przeciwbetonowy ładunek penetrujący. Łącznie  głowica MEPHISTO jest w stanie  pokonać prawie sześciometrowej gubości żelazobeton.  

Koszty nowoczesności.

                Gwałtowny rozwój głowic kumulacyjnych niesie ze sobą dwie zasadnicze wady. Pierwszą jest koszt – współczesne optymalizowane głowice elaborowane materiałem na bazie CL-20 z wkładkami z molibdenu są drogie. Są nawet bardzo drogie – tak iż koszt może przekraczać kilkukrotnie koszt „zwykłej” głowicy. Po drugie – drastycznemu skróceniu uległ czas przechowywania amunicji. Obecnie wynosi on około półtorej dekady co jest okresem prawie dwukrotnie krótszym niż „klasycznych” głowic elaborowany TNT. W efekcie nowoczesne rozwiązania są kilkukrotnie droższe niż jeszcze miało to miejsce w latach osiemdziesiątych.  Warto też pamiętać iż nowoczesne głowice kumulacyjne nie są cudownym remedium – mają one godnego przeciwnika w postaci coraz to nowszych generacji pancerzy na tyle skutecznych iż trafienia w przednią powierzchnie wieży i kadłuba współczesnych czołgów raczej zakończy się zwycięstwem pancerza. Nawet pomimo trafienia monstrualnej średnicy głowicami kumulacyjnymi – jak np.  Korneta lub HOT-2. Również nowoczesne ręczne granatniki przeciwpancerne – jak RPG-29 lub PzF-3IT600 mogą nie pokonać nowoczesnych „asymetrycznych” pancerzy burtowych takich jak  znany z amerykańskiego TUSKA tandem kaset ERA  M31 i M32 lub rozwiązania niemieckiego  IBD które  już w 2008 roku prezentowało zdjęcia z testów gdzie moduł pancerza burtowego o grubości około 550-650mm i budowie częściowo przestrzennej był w stanie zatrzymać testową głowicę o przebijalności 800mm RHA wyposażoną w prekursor.  Faktem jednak jest bezdyskusyjna skuteczność ataku top-attack wykonywanego przez ppk takie jak  Javelin, MMP, Hellfire, JAGM lub Brimstone – nowoczesne  prekursory oraz głowice o przebijalności 1300-1500mm stali powodują iż nie da się osłonić stropu wieży czołgu  skutecznym ERA przeciw takiemu zagrożeniu. Konieczna zatem jest aktywna ochrona pojazdów co w  sumie jest zwycięstwem projektantów broni przeciwpancernej i dowodzi wysokiej skuteczności nowoczesnych zachodnich ciężkich ppk. Głowice kumulacyjne wciąż są również używane w szeregu innych rodzajów amunicji i nie ma dla nich dobrego zamiennika – penetrujące głowie dla lotniczych środków raczenia, miny przeciwpancerne denne, artyleryjska subamunicja kumulacyjno – odłamkowa (DPICM), ładunki saperskie – wszystkie z tych zastosowań jeszcze przez dekady będą opierać się na ładunkach kumulacyjnych.

ARTYKUŁ ZAMIESZCZONY DZIĘKI WSPARCIU PATRONÓW:
Jakub Klech, Paweł Zegartowski,William Błasiak, Paweł Staufer-Kamiński ,Paweł Grudzień, Jacek Popiołek, Master of Pupets, Tomasz Sobiechowski,Piotr Waliś, Piotr Skoczeń, Bartłomiej Czerwiński, Radosław Pachowicz, Mateusz Żaba, Piotr Przedwojski, Martin Schoch, Monika Kamińska, Jarosław Kaczyński, Łukasz Karcz, Lwszek Skrzyniarz,Taki Jeden, Radosław Wójciga, Krzysztof Polakowski, Radoslaw Jarecki, Mateusz Gębala, Paweł Królak, Marcin Dębicki, Paweł Gos, Michał eL, Krzysztof Piszczek, Ziutek Wadowski, Marcin Michaluk, Wojciech Cymbalak, Dawid Dyrcz, Maciej Koliński, Krzysztof Wójcik, Tomasz Skręt, Piotr Klimeczek, Paweł Małecki, Tomasz Bartkowiak oraz siedmiu pragnących zachować anonimowość Patronów.

Oprócz wymienionych wyżej wspierających Patronami artykułu są:

Kamil Oleksiak, Darek Kowalski,Ja mvc, Karol Słuszniak, Krzysztof Książek, Mariusz Złotucha, Artur Powroźnik, Marcin Martyn, Mateusz Dajerling, Hubert Raich, Artur Gemula, Grzegorz Taramina, Andrzej Fidut,Tomasz Gach, Jacek Kazimierczak, Mikołaj Jakub Barski,Grzegorz Borecki, Pawel Skrzypek, Jan Mączynski, Przemek Szynkora,Mariusz Molik, Michał Krupej, Edward Sloska,Piotr Milczarek,Mateusz Bryniak, Marek Sobolewski, Juliusz Śniadewicz, Piotr Pekala, Jurek Morito, Mariusz Gomuła,Przemysław Sawicki,Daniel Kubas, Jarosław Potoczny, Darek Procyk, Krzysztof Warzecha,Michał Romanowski,Janusz Wilczek, Adam Komorowski, Grzegorz Lorenc, Damian Szurowski, Adam Dziergwa, Jaroslaw Budzisz, Krzysztof Czajkowski,Krzysztof Wiśniewski, Lech Krekoteń,Michał Gruda, Tomek Kotecki, Adam Trzcionka, Slawomir Bubel, Sabaoth Baalewicz, Justyna Nurzyńska, Damian Bogdanowicz, Patryk Pukała, Grzegorz Bieganski, Ewa Redlarska,Anna PG,Wojtek Kowalczyk,Slawek Dworczak,Andrzej Brański,Justyna Wojdyła,Pawel Guz, Dariusz Grobelny,Tomasz Nowakowski, Tomasz Rogawski,Tomasz Cieplinski,Krzysztof Madeja,Malwina Ornowska-Skelnik,Karol Sitek, Damian Basta,Marcin Smolinski,DoradcaStasiak Stasiak, Arkadiusz Jankowski, Gregorio Kus, aktywny Piotr Stelmarczyk,
Paweł Pawlak, Daniel Busłowicz,Marcin Kwaśnik,Sławomir Mariat, Mar Kan,Tomasz Stachowicz, Morhun Varsik

Dziękuję też 20 innym – pragnącym zachować anonimowość – Patronom.