Polskie pancerze ceramiczne CAWA

Piotr Zbies

Planowana do przeprowadzenia na przełomie lat 80. i 90. modernizacja techniczna Wojska Polskiego zakładała między innymi unowocześnienie Wojsk Pancernych i Zmechanizowanych (WPiZ), miało się tak stać zarówno poprzez zakupy nowego sprzętu wojskowego zza wschodniej granicy, jak i transfer technologii do polskich zakładów zbrojeniowych. Poza zakupem ostatnich partii, wówczas już uznawanych za przestarzałe, bojowych wozów piechoty BWP-1, planowano wdrożyć nowe BWP-2, a wraz z modernizacją czołgów T-55 i T-72M/M1 planowano produkcję nowszych czołgów T-72S. Problemy finansowe, a także zmiany polityczne spowodowały, że zrezygnowano ze współpracy ze Związkiem Radzieckim i jego sukcesorami. Skutki tego odczuwane są do dzisiaj, ponieważ większość sprzętu wojskowego używanego w WPiZ nie została zastąpiona nowych modelami. Lata 90. były również czasem kiedy znikły ograniczenia zewnętrzne i w pewnym zakresie nastąpił rozwój własnych technologii wojskowych. Sytuacja gospodarcza Polski lat 90. była jednak na tyle trudna, że niestety, tylko niewielką część tego dorobku udało się wdrożyć do produkcji. Tak stało się z większością polskiego programu pancernego. Po ambitnych planach pozostała niepełna i w zasadzie niedokończona modernizacja czołgów T-72 do standardu PT-91 Twardy oraz zastosowany w nich pancerz reaktywny ERAWA. Jednak innym ważnym elementem rozwoju broni pancernej był opracowany w tym samym czasie pancerz kompozytowy z wkładami ceramicznymi o nazwie CAWA.

Ceramika w T-72

Otrzymanie licencji na produkcję czołgów podstawowych T-72 w Zakładach Mechanicznych  „Bumar-Łabędy” w Gliwicach można uznać za skok technologiczny dla naszego przemysłu obronnego. Były to pierwsze wozy bojowe produkowane w naszym kraju wykorzystujące wielowarstwowy pancerz kompozytowy. Jego struktura w wozach używanych w polskim wojsku została omówiona w numerze 4/2018 miesięcznika „Nowa Technika Wojskowa”, ale w tym miejscu warto pokrótce doprecyzować kwestię zastosowania elementów ceramicznych w pancerzach tych czołgów, jak też i sam proces produkcyjny, zakładający wykorzystanie takiej technologii i materiałów.

Po raz pierwszy materiały ceramiczne pojawiły się w wozach T-72A model 1979 przeznaczonych dla Armii Radzieckiej oraz w T-72M1 stworzonych specjalnie na eksport. Ceramika w policzkach odlewanych wież występowała w postaci form odlewniczych stosowanych przy produkcji wież. W procesie tym używano rdzeni nazywanych potocznie kasownikami. Technologia produkcji odlewów staliwnych z wykorzystaniem rdzeni-kasowników polega na wypełnieniu formy płynnym stopem żelaza przy jednoczesnym zalaniu kasowników. Ta metoda pozwala na wykonanie jednoczęściowych, skomplikowanych odlewów, lecz w zamian zawarte w odlewie rdzenie w typowych warunkach są traktowane jako pasożyt, który może niepotrzebnie podnosić masę samego odlewu. Teoretycznie dałoby się opracować technologię produkcji wież odlewanych z możliwością usuwania rdzeni znajdujących się wewnątrz odlewu, ale trzeba mieć świadomość tego, że taka wieża składałaby się trzech lub czterech części, które musiałyby być łączone ze sobą poprzez spawanie. Dodatkowo, nie byłoby teoretycznie żadnego pożytku z pozostawienia zaprojektowanych wcześniej luk powietrznych, które znajdowałyby się wewnątrz policzków wieży. W przypadku odlewanych wież czołgów T-64, na których opierano rozwiązania w T-72, luka powietrzna powstała po odlewie korpusu staliwnego była otwarta od strony stropu, co ułatwiało proces usunięcia wykorzystanego rdzenia odlewniczego. Dodatkowo luka ta była następnie zalewana kompozytem metalowo-ceramicznym (cermetem) na bazie aluminium (osnowa) i tlenku glinu (rdzeń kompozytu). Można więc zauważyć, że proces produkcyjny wież do T-72 był uproszczony, tańszy, lecz mniej zaawansowany technicznie niż w przypadku odlewania wież czołgów T-64, czy później także T-80.

Stop żelaza zastosowany przy odlewaniu wież stanowiło staliwo wysokochromowe. Ten wybór podyktowany był przez konstruktorów radzieckich już przy projektowaniu T-54, ponieważ dotychczas stosowane w projektowanych przez nich czołgach staliwa charakteryzowały się zbyt wysoką twardością (ok. 450 HB), przez co wieże stawały się kruche i bardziej podatne na trafienia pełnokalibrowymi pociskami przeciwpancernymi, jak też mogły mieć problem z udarową penetracją pocisków odłamkowo-burzących. Zastosowane staliwa wysokochromowe charakteryzują się mniejszą twardością (ok. 220 do 300 HB), ale w zamian są bardziej plastyczne, dzięki czemu możliwe jest zwiększenie rzeczywistego poziomu ochrony wieży odlewanej. W radzieckich i rosyjskich T-72 standardowym staliwem stosowanym do produkcji wież był chromowo-niklowo-molibdenowy stop o nazwie MBL-1 (MBŁ-1), podczas gdy w polskich czołgach, można podejrzewać zastosowanie LH26N4S2 lub innego, zbliżonego do niego stopu chromowo-niklowego.

Wracając jednak do ceramiki, oficjalnie przyjmuje się, że wieże T-72A i T-72M1 zawierają w sobie formy wykonane z piasku kwarcowego. Istnieją jednak realne podejrzenia, że odlewy wykonane przez odlewnię staliwa w Hucie Łabędy zostały wykonane z wykorzystaniem form szamotowych, które są specjalnie dedykowane do odlewów ciężkich (5–10 ton masy) i bardzo ciężkich (powyżej 10 ton), a do których właśnie zaliczają się wieże czołgowe. Skład chemiczny obu rodzajów form różni się między sobą głównym składnikiem. W przypadku rdzeni kwarcowych składa się w około 98% z tlenku krzemu wraz z 1–1,5% domieszką tlenku żelaza. Dodatkowo, ze względu na działanie temperatury, poza kwarcem w rdzeniach mogą występować ziarna krystobalitu i trydymitu. Z kolei dla utwardzenia formy piaskowej używa się lepiszcza, czyli 9% domieszki cementu portlandzkiego oraz utwardzaczy w postaci żywic odpowiadających za wiązkość formy odlewniczej.

W przypadku form szamotowych, mamy do czynienia z dwiema potencjalnymi recepturami przeznaczonymi specjalnie do takich odlewów, jak wieże T-72M1. Obydwie zawierają w sobie szamot odlewniczy (85–88% masy), pełniący rolę osnowy ziarnowej oraz pełniącą rolę lepiszcza glinę (12–15% masy). Dodatkowym składnikiem tych rdzeni może być ewentualnie w 10% grafit, kosztem zastosowanego szamotu, który ma za zadanie ułatwienie odprowadzenia z rdzenia ciepła podczas odlewania. Sam piasek szamotowy stosowany w odlewach różni się od klasycznego piasku kwarcowego odlewniczego, składa się bowiem w co najmniej 30% z domieszek tlenku glinu i dwutlenku tytanu, jak też i większej, wynoszącej około 3% domieszki dwutlenku żelaza. Oznacza to, że odlewane wieże wyprodukowane w Polsce mogą być cięższe od radzieckich pierwowzorów w związku z wykorzystaniem form jednorazowych o większej gęstości, te wykonane z piasku kwarcowego charakteryzują się bowiem gęstością wynoszącą od 1,6 do 1,8 g/cm³.

Trzeba mieć jednak świadomość, że powyższe przypuszczenia można zweryfikować jedynie w sposób empiryczny (czyli poprzez cięcie wież) i takie okazje pojawiały się niejednokrotnie w związku z zakupem lub przejęciem czołgów T-72 przez państwa, które przed rokiem 1989 nie były związane z Układem Warszawskim. Nie można jednak wytłumaczyć, dlaczego ta kwestia nie została ani potwierdzona (formy wykonane z piasku kwarcowego), ani wyjaśniona w sposób prawidłowy (wykorzystanie innych piasków).

Warto przy tym dodać, że poza T-72 zrealizowano w drugiej połowie lat 80. modernizację czołgu T-54 i T-55 do standardu T-55AM Merida, w ramach której wozy otrzymały warstwy pancerza dodatkowego na policzkach wieży oraz na pancerzu przednim kadłuba. W przeciwieństwie do T-72, wojskowe ośrodki badawcze nie zrozumiały jednak zasady działania tego nowego pancerza, montowanego między innymi w postaci brwi. Pancerz typu BDD został bowiem potraktowany jako wielowarstwowy przestrzenny, ignorując przy tym fakt wypełnienia jego wkładów żywicą, zastępując ją podczas testów porównawczych pustą przestrzenią. Żywica ze względu na swoje właściwości ma spory wpływ na pracę cienkich płyt stalowych ulokowanych wewnątrz pancerza, pozwalając na jego działanie w sposób zbliżony do nieenergetycznych pancerzy reaktywnych (NERA). Z tego powodu wyniki badań pancerza dodatkowego czołgów Merida prowadzone przez WITU w latach 80. i w późniejszym czasie, często cytowane w odniesieniu do oferowanych możliwości wybuchowego pancerza ERAWA, można uważać za nieprawdziwe, ale usprawiedliwieniem na taki sposób prowadzenia badań był fakt, że jedną z pierwszych metod badań NERA było jego symulowanie z wykorzystaniem cienkich płyt pancernych przybierających kształt wielowarstwowego pancerza przestrzennego.

Pełna wersja artykułu w magazynie NTW 5/2019