現代の徹甲弾 – APFSDS
ここ数十年の間に、砲弾の世界でちょっとした先祖返りが起こっていることをご存知でしょうか。
装甲を運動エネルギーで強引に貫く砲弾は「徹甲弾」と呼ばれますが、現代の主力戦車で使用されている徹甲弾は「APFSDS」といいます。
By: U.S. Army RDECOM
略さずに表記すると、Armor-Piercing Fin-Stabilized Discarding Sabotとなります。和訳では装弾筒付翼安定徹甲弾とも呼ばれています。
Armor-Piercingは「徹甲」、Fin-Stabilizedは翼（フィン）によって安定させることを意味し、Discarding Sabotは発射直後に装弾筒が分離・廃棄されることを表しています。
徹甲弾は「速くて重く、先端が細いほど強力になる」とされており、APFSDSはその極致とも言える形状をしています。
弾体は太い釘のように細長く、そのままでは砲身の内側に適合しないため、砲身にぴったり収めるための装弾筒が取り付けられています。
発射後はこの装弾筒が外れ、弾体のみが飛翔します。この仕組みから、Discarding Sabot（捨てられる装弾筒）という名称が付けられています。
さらに、Fin-Stabilizedの名の通り、弾体後部には安定翼が備えられています。
- 細い弾体。
- 尖った先端。
- 安定させるための羽根。
この特徴から、どこかで見たことがある形だと感じる方もいらっしゃるのではないでしょうか。そう、ダーツの形状に非常によく似ています。
ダーツはもともと弓矢の矢が起源とされているため、砲弾が古来の矢の形状に回帰したとも言えます。
銃や大砲の登場によって戦場から弓矢は姿を消しましたが、戦車砲の進化の果てに、再び矢と同様の形状に戻ってきたという点は、兵器の進歩の興味深い一面です。
形状こそ古典的に見えるAPFSDSですが、その性能は非常に高いものです。
戦車の主砲として一般的な120mm口径では、初速は1650～1750m/sに達します。RHA換算（均質圧延鋼板換算）では、2000m先からでも約600～700mmの鋼板を貫通できるとされています。
また、細長い形状も性能向上に大きく寄与しています。
徹甲弾は速度が高いほど威力が増しますが、空気抵抗による減速はそのまま威力低下につながります。その点、APFSDSは空気抵抗を受けにくい形状であるため、有効射程内ではほとんど威力が低下しないとされています。
音速の約5倍という非常に高い速度は、単に運動エネルギーを高めるだけでなく、特有の現象も引き起こします。
この速度で装甲と衝突すると、双方が極めて高い圧力で圧縮され、「塑性流動」と呼ばれる現象が発生します。
これにより金属は液体のように振る舞い、砲弾は装甲と一体化するようにしながら貫通していきます。
そのため、装甲を傾けて弾を逸らす「避弾経始」はほとんど機能しません。装甲に密着したまま侵入するため、弾くことができないのです。
かつては傾斜装甲が有効とされていましたが、APFSDSの登場により、その価値は大きく低下しました。
APFSDSの欠点
もちろん、APFSDSにも欠点があります。
まず挙げられるのが反動の大きさです。高速で射出する必要があるため、反動も非常に強くなります。
そのため、戦車以外の車両に搭載することは難しく、実質的に戦車専用の砲弾となっています。
また、「重さ」も重要な要素です。高性能を得るためには重い金属が必要ですが、理想的な素材であるタンタルは希少で非常に高価なため、使い捨ての砲弾には適していません。
一般的にはタングステン合金が用いられますが、こちらも希少であり、産出地が限られているため輸入に依存することになります。
さらに、劣化ウランが使用される場合もあります。
劣化ウラン合金製のAPFSDSは、タングステン製よりも高性能で、破片が燃焼する効果もあり、原子力発電の副産物であるため材料費が比較的安いという利点があります。
しかし、放射線による影響が懸念されるほか、加工コストが高いため、総合的に見て大きなコスト削減にはつながりません。
このため、主にアメリカやロシアなど一部の国でのみ使用されています。
材料調達に課題はあるものの、この「先祖返り」した徹甲弾は、現在でも戦車戦の主役であり続けています。
もうひとつの主役 – HEAT
歴史的に見ると、砲弾は大きく二つに分類されます。
一つは金属の塊を直接撃ち出すタイプで、徹甲弾やAPFSDSはこちらに含まれます。
もう一つは、砲弾内部の炸薬を爆発させるタイプです。こちらは徹甲弾とは異なる進化を遂げてきました。
戦車砲において、徹甲弾の進化が「基本に忠実な進化」であるならば、榴弾の進化は「原型を留めないほどの進化」と言えます。
本来、榴弾は爆発による衝撃波と破片でダメージを与えるもので、範囲攻撃に適しています。そのため、厚い装甲を持つ兵器には効果が薄いとされていました。
しかし、「内部で炸薬を爆発させる」という仕組みを応用し、厚い装甲を貫通できる砲弾が開発されました。
それが対戦車榴弾（High-Explosive Anti-Tank）、すなわちHEATです。
筒状の内部に凹型に炸薬を配置し、その窪みから点火することで、爆発のエネルギーを前方に集中させ、強力な穿孔力を生み出します（モンロー効果）。
通常は全方向に広がる爆発エネルギーを、モンロー効果によって一点に集中させることが可能です。
さらに、この凹部に金属ライナーを設けることで、集中した爆発エネルギーがライナーを超高速で前方に押し出します。
円錐形の構造を持たせることで、ライナーは一点に集まり、液体のように振る舞う金属流（メタルジェット）となって放出されます（ノイマン効果）。
HEATは、このモンロー効果とノイマン効果を利用した砲弾であり、成形炸薬弾とも呼ばれ、メタルジェットの速度は7000～8000m/sに達するとされています。
この際も金属が液体のように振る舞う現象が発生し、装甲は擬似的に液状化し、超高速の金属流によって貫通されます。
HEAT独自の利点
装甲を突破する原理はAPFSDSと似ていますが、HEATには独自の利点があります。
APFSDSは高初速が不可欠ですが、HEATは爆発によって必要なエネルギーを得るため、発射速度が低くても十分な威力を発揮できます。
この特性により、戦車以外の車両や歩兵でも運用が可能です。
対戦車ミサイルやロケット弾の弾頭にも、HEATが広く採用されています。
理論上はAPFSDSに匹敵する威力と高い汎用性を持つHEATですが、戦車砲用としては主流ではなく、主に戦車以外の対戦車兵器で使用されています。
その理由の一つは、複合装甲に対する効果の低下です。
複合装甲は複数の素材で構成され、セラミックも多く使用されていますが、HEATのメタルジェットは金属は液状化できても、セラミックには十分な効果を発揮できません。
結果としてセラミックが粉砕され、その破片がジェットの勢いを減衰させてしまいます。
もう一つの理由は、有効距離が非常に短い点です。
装甲から数十センチ離して防護柵を設置するだけで、威力が大きく低下してしまいます。
このような弱点はあるものの、低速でも運用可能という利点により、HEATは戦車以外の対戦車兵器の主流として広く使われています。
総論
徹甲弾の進化形であるAPFSDSは、特殊な装甲を除けば安定した性能を発揮しますが、高初速が必要なため戦車以外での運用は困難です。
一方、榴弾の進化形であるHEATは低速でも効果を発揮できるため汎用性に優れていますが、多くの対抗手段が存在します。
このように、徹甲弾と榴弾という二つの系統は、それぞれ異なる進化を遂げながら、長所を活かして使い分けられているのです。