砲弾(ほうだん、shell,cannonball)とは、大砲に使用される弾丸のこと。
複数の種類が存在し、目標・目的によって使い分けられる。
陸上自衛隊の定義では「口径20mm以上の弾丸」のことで、それ未満のものを小火器弾薬とする。
日本語の「砲弾」の場合は大砲用の弾丸を広く含めるが、英語の"shell"は、本来は炸薬が詰まった種類のもののみを指し、炸薬が詰まっていない弾丸については"shot"と呼び分けていた。
現在では炸薬の入っていない徹甲弾のようなものも"shell"と呼ばれるのが一般的。
砲弾の種類によっては、ライフリングにより回転を与えることで威力が低下することから滑腔砲が用いられている。
なお、1868年のサンクトペテルブルク宣言は、小口径の弾丸には炸薬を詰めることを制限しており、「量目400g以下」かつ「爆発性または燃焼性の物質を充てたる発射物」の使用を締約国間のみの戦争では禁止している。
標的に命中した際に弾頭が起爆して破壊をもたらす、もしくは爆発により得た運動エネルギーにより破壊する化学エネルギー弾と、発射時に得た砲弾自身の運動エネルギー(質量、速度)により破壊する運動エネルギー弾とに大別される。
後者は同じ砲弾でも発射速度および飛距離により威力が大きく左右される。
化学エネルギー弾
- 榴弾 (High-explosive, HE)
- 弾の内部に火薬が詰められた砲弾。
- 粘着榴弾 (High-explosive squash head,HESH)
- 衝撃波が装甲を伝わり、装甲内側や繋ぎ目などを破壊するホプキンソン効果を利用した榴弾。多目的榴弾としても使われる。
- 成形炸薬弾 / 対戦車榴弾 (High-explosive anti-tank, HEAT)
- モンロー/ノイマン効果を利用して装甲を侵徹する榴弾。
- 多目的対戦車榴弾 (High-explosive anti-tank multi-purpose, HEAT-MP)
- HEATは爆薬のエネルギーの7割以上が周囲に散ってしまう事から、このエネルギーを利用して周囲に破片などを散らす効果も与えた榴弾。
- 自己鍛造弾 (Explosively formed penetrator, EFP)
- ミズナイ・シャルダン効果を利用して爆薬レンズにより爆轟波が集中して金属製のライナーから爆発成形侵徹体が形成され、運動エネルギーで侵徹する成形炸薬弾。
運動エネルギー弾
- 徹甲弾 (Armor-piercing, AP)
- 内部に硬い弾芯を入れ、貫通能力を向上させた砲弾。
- 徹甲榴弾 (Armor-piercing high-explosive
APHE)
- 内部に炸薬を入れ、時限信管を用いて貫通後に内部爆発を起こすようにした徹甲弾。
- 被帽徹甲榴弾 (Armor-piercing capped high-explosive, APCHE)
- 着弾時の砲弾の変形を防ぎ、装甲に食い付くことで跳弾を防ぐキャップを砲弾先端にとりつけた徹甲榴弾。
- 仮帽付徹甲弾 (Armor-piercing ballistic capped high-explosive, APBC)
- 空気抵抗の減少を目的としたカバーを砲弾先端に被せた徹甲弾。
- 仮帽付被帽徹甲榴弾 (Armor-piercing capped ballistic capped high-explosive, APCBCHE)
- 被帽徹甲榴弾に更に中空のカバーを被せ、空気抵抗を減らしたもの。
- 徹甲焼夷弾 (Armor-piercing incendiary, API)
- 内部に焼夷剤を入れ、貫通後に内部で燃焼する焼夷弾の効果を持たせた徹甲弾。
- 硬芯徹甲弾 / 剛性核徹甲弾 (Armor-piercing composite rigid, APCR) / 高速徹甲弾 (High-velocity armor piercing, HVAP)
- 重金属の弾芯を軽金属で覆うことで軽量化し、初速の向上を行っている徹甲弾。
- 装弾筒付徹甲弾 (Armor-piercing discarding sabot, APDS / Armor-piercing discarding sabot spin stabilized, APDS-SS)
- 脱落する装弾筒を付ける事で直径の小さい徹甲弾に運動エネルギーが集中するようになっている徹甲弾。
- 装弾筒付翼安定徹甲弾 (Armor-piercing fin-stabilized discarding sabot, APFSDS / Armor-piercing discarding sabot fin-stabilized, APDS-FS)
- 矢状の弾体を撃ち出す徹甲弾。侵徹原理そのものが従来の徹甲弾とは異なる。
その他
- 焼夷弾 (Incendiary)
- 焼夷剤を封入した砲弾。
- 曳光弾 (Tracer)
- 発光体を内蔵して弾道を示す砲弾。
- 核砲弾
- 核兵器を搭載した砲弾。
- 照明弾 (Illumination)
- 発煙弾 (Smoke)
- 信号弾 (Signal)
- 発煙弾や照明弾に色をつけたもので、彩煙弾(煙の色)、彩光弾(光の色)などがあり、色により情報を伝達する信号手段として使われる。
- 榴散弾 (Shrapnel)
- キャニスター弾 (Canister)
- 筒状のキャニスター内に大量の散弾を封入した対軽装甲・対人砲弾。
- クラスター砲弾
- 複数の子弾を内蔵した榴弾。クラスター爆弾とは異なる。
- 徹甲焼夷榴弾 (High-explosive incendiary/armor-piercing, HEIAP) / 半徹甲焼夷榴弾 (Semi-armor-piercing high-explosive incendiary, SAPHEI)
- 徹甲炸裂焼夷弾とも呼ばれる。徹甲焼夷弾に榴弾の機能を加えたもの。
- フレシェット弾 (flechette)
- 空中炸裂することで広範囲に大量の矢状の子弾を散らす対人用砲弾。調整の面倒さや効果の薄さから廃れつつある。
- 精密誘導砲弾
- ロケット補助推進弾 (Rocket-assisted projectile, RAP)
18世紀以前
初期の砲弾は、運動エネルギー弾が中心であった。
その理由は、当時使われた黒色火薬は炸薬に用いるには安定性が低く、信頼性のある信管も実用化されていなかったからである。
比較的薄肉・中-長砲身の砲で使える砲弾は、無垢の実体弾(円弾、砲丸)・ぶどう弾・散弾・焼玉などに限られていた。
炸裂する砲弾が初めて文献に現れるのは、中国の明朝(1368年 - 1644年)初期の『火龍經』という軍事マニュアルである。焦玉(14世紀 - 15世紀初め)と劉基(1311年 - 1375年)が書いたもので、焦玉が後に追加した序文は1412年のものである。その本にあるように、火薬を詰めた中空の砲弾は鋳鉄製だった。
ヨーロッパで炸裂する砲弾が一般化するのは16世紀中ごろのことである。
石や鋳鉄でできた中空の砲弾に火薬を詰めたもので、時限信管の役目を果たすゆっくり燃える部分と爆轟する部分があり、臼砲を使って発射した。
発射時の瞬間的な火が信管に燃え移り、一定時間後に内部の火薬が爆轟する仕組みだった。
実際には信管に火がつかないことがあり、炸裂までの時間もうまく調整できないことが多かった。
その後、砲弾にはゆっくり燃える火薬を詰めた鋳鉄または銅製のプラグが装備された。
砲弾の発射時に信管に点火する可能性はあるが、手で信管に点火してから発射する方が信頼性が高かった。その場合、砲手が信管に点火してから射線から避ける時間を短くするためにマズルローダー式の砲身が十分短くなければならなかった。砲身が短いために砲口初速が小さくなり、弾道を高くする必要があった。
19世紀
1823年、フランスの将校であるアンリ＝ジョセフ・ペクサン(en:Henri-Joseph Paixhans)が、低い弾道のカノン砲(ペクサン砲)で発射できる炸裂する砲弾を発明した。
1840年代以降、各国の海軍がこの砲を採用し、そのために被弾時に燃えやすい木造軍艦の時代が終わり、造船における鉄製船体への移行が起きた。
1871年までは、鋳鉄製の球形の弾丸が通常弾として使われていた。そのころには、不発弾を防ぐために、着発信管がきちんと目標に向くよう、砲弾に装弾筒 (サボ) と呼ばれる木製の円盤を銅のリベットで取り付けて装填するようになった。装弾筒はまた、砲弾が真っ直ぐ発射されるのを補助する役目もあるとされていた。ただし、臼砲の砲弾には装弾筒は使われなかった。
19世紀後半、ライフル砲が実用化されると、球形ではなくて椎の実型の砲弾(長弾)が使われるようになった。
ライフリング自体は15世紀に考案されていた技術であるが、大砲への実用はこの頃であった。
ライフリングとうまく噛み合わさるような砲弾の構造が研究され、鉛や銅などの柔らかな金属でできた覆帯を巻いてライフリングが食い込むようにする方式(鉛套弾)や、筍翼(スタッド)を表面にとりつけて溝にはめ込む方式が実用化された。
19世紀末まで砲弾には鋳鉄が使われていた。鋼はまず徹甲弾に使われ、その後、高速な砲で使われるようになった。鋳鉄では高速砲の発射時の衝撃に耐えられないためである。
この間に特殊な砲弾も開発された。照明弾(星弾)は17世紀には実用化されていた。イギリス軍は、1866年に、パラシュート付きの照明弾を10インチ砲、8インチ砲、5.5インチ砲用に導入した。この10インチ砲用の照明弾は、実に1920年まで公式には制式装備とされていた。
電子部品の小型化や耐衝撃性能の向上により、砲弾自体に誘導装置を組み込んだものも登場している。
M982エクスカリバー155mm砲弾はGPSや慣性誘導装置、レーザー検出器、赤外線画像シーカー、ミリ波レーダーといった誘導装置を内蔵した誘導部と軌道を修正する操舵翼等の飛行制御部が搭載されており、一定の範囲内に砲弾を降らせることを目的とした榴弾砲にピンポイント攻撃が可能となり、さらに垂直に落下することで効果的かつ不必要な被害を生じさせない攻撃が可能となった。
着弾と同時に爆発する瞬発、目標突入後に内部で爆発する遅延に加えて広範囲に破片を降らせる空中炸裂も可能となった。
エクスカリバーは非常に高価で使用には議会の承認が必要という問題があるが、現在は低コストで既存の砲弾を誘導砲弾化するキットが開発されている。
これにより必要となればその場で誘導砲弾を用意することが出来るといった柔軟な運用が可能となることが期待されている。
迫撃砲でも誘導砲弾が開発されており、重迫撃砲のような大口径砲弾のみではあるがどうしても大雑把な狙いとなってしまう迫撃砲である程度の精密砲撃が可能となる。
現代のイラクやアフガニスタン等では榴弾を利用したIED(Improvised Explosive Device/即席爆発装置)が作られており、道路に縦に埋めて信管を踏ませるものから起爆装置を組み込むことで遠隔操作で爆発させるものまで様々なものが作られている。
これらは各地に放棄された未使用砲弾や不発弾などが残されている、戦後の混乱期に盗みやすい状況になっているなどの理由により、物資が限られているゲリラはこれらの入手しやすい爆発物を用いて仕掛け爆弾への流用を行っている。
正規の使い方ではないために対戦車地雷等に比べて過剰な威力を持たせることが可能となり、耐地雷構造を持つ車両や戦車でさえも破壊可能な代わりに製作や設置は非常に危険であり、制作や設置中に自爆してしまう事もある。
