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穿甲弹的头部结构

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发表于 2018-8-14 16:42:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
前段时间央视节目《加油向前冲》当中对105mm穿甲弹试验的桥段引起了一些争议,这里以科普的角度来阐述下常见的杆式穿甲弹头部设计破除一些谣言。
   当前常见的杆式穿甲弹头部的设计有管型 半圆形 截锥型 台阶型(穿甲块)尖头分节型等等。

  我们先从另一个古老的弹型说起,“尖头截锥型穿甲弹”FAPT,在当时穿甲弹速度普遍在600-1000m/s的时候各国设计者们都明白平头的穿甲弹面对倾斜装甲时不会跳飞,但是平头穿甲弹面对
垂直装甲时却十分悲剧,尖头的情况则反之,这时机智的美国工程师发现在平头穿甲弹的弹体上粘一个尖头可以兼顾这两种弹型的优点,在此之后美国的T33穿甲弹就采用尖头截锥型弹的设
计,在原有M77尖头穿甲弹的弹体结构上进行热工艺处理,使得尖头在面对倾斜装甲时可以碎裂露出平头弹体,在对付垂直装甲时则用尖头进行开坑,这一巧妙的设计使得当时美国穿甲弹对
倾斜装甲的能力远超当时各国的水平,这一技术也一直被沿用到M103坦克的M358APBC-T穿甲弹,从这个时候开始优秀的穿甲弹头部设计就是能够结合多种弹型的优点。


  先说说比较少见的截锥型和管型,管型头部主要是为了搭配钨头弹型设计本身的优点并不明显,而截锥型则是一种历史悠久的弹头外形在二战时诸多钝头穿甲弹都是截
锥型,截锥型的截面相比尖头在倾斜啃靶时更为有利,在啃靶后弹体力矩会在开坑的时候发生相当角度的转正,但是到了大长径比的杆弹时代这种偏转力矩与后续杆体的稳定相抵消转正
的优点就不复存在了,这时截锥弹型有一个较为严重的缺陷,即截锥的截面和弹径的比值影响了不同角度着弹的效果,也就是说它只能选定截面的比值来设计针对一定的角度区间,而角
度大于或小于这个区间截锥弹型的优势就荡然无存了。



因而早期对穿甲弹头部的选择大多采用了多数角度都能有效的半球形的头部并辅以略粗头部尾部较细的变截面弹型,这种结构对于均值钢斜靶有着良好的效果,圆形的头部
适合于大倾斜装甲的表面啃靶开坑,而略粗的头部可以开出一个大坑便于后续杆体穿甲过程中的喷溅而出的钢屑,降低了阻力。



   随后在上个世纪60年代隔复合装甲出现后西方推出了北约三层靶考核标准,并作为70年代新型穿甲弹的主要考核目标,北约三层重靶的第一层为9.525mm 间隔305mm 第二层为38.1mm
间隔305mm 第三层为76.2mm 65°倾斜放置等效抗穿能力大约相当于300mm钢板 用于模拟预想中采用间隔装甲的重型坦克。 此靶一出给予当时各国现有穿甲弹技术相当严峻的考验。
原有的变截面弹体设计在对付薄板在前的多层板时在撞击薄板的时候消耗了有利于头部的质量,在对付主板时已失去了该结构的优点,弹体也被薄板干扰发生相应的角度偏转,因而圆头变
截面弹型面对多层间隔靶存在着严重的问题。



  有了问题当然就要解决问题,在80年代初北约新型的穿甲弹例如 M111等穿甲弹都采用了粗细一直的弹芯,并搭配台阶型的穿甲块,穿甲块的出现可以说是针对薄前板间隔靶的克星,它是
由几个钨或贫铀合金的贴片组成的台阶型结构,在接触装甲表面开坑时摊开。
   通常,穿甲弹头部碰击装甲时受到靶板垂直向的抗力总是使得弹丸与靶板的法线角增大,在穿透间隔薄板之后偏转了相当的角度增加了后续穿甲过程中的倾角,也相当是增加了薄板之后厚
板的有效厚度,而穿甲块就可以避免这样的情况,穿甲块在接触薄板表面摊开后完成了对薄板的冲塞,由于穿甲块摊开过程将偏转的法向应力转换为穿甲块径向运动,而穿甲块与弹体并无连
接因而在这个过程中薄板对杆体的干扰极小,就这样穿甲块为杆体开辟了一条通往下一层装甲板的通路。








  然而 穿甲块的诞生是针对于薄板存在的,实际上苏联人的复合装甲并没有采用薄板在前的结构,而穿甲块打在厚板上摊开提前损失了有效质量,而面对现在出现的爆反穿甲块也会在接触表
层后摊开,而杆体依旧会面对一块或多块飞速的抛板,在这时穿甲块就显得有些不合时宜了,也有鉴于此我国125mm二期穿甲弹就从一期的穿甲块回归了对厚板/均值靶更有效果的半球形头
部的设计,而三期穿甲弹根据相关消息据悉采用了截然不同的尖头分节型头部。




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 楼主| 发表于 2018-8-14 17:21:34 | 显示全部楼层
            分节头部的结构由钨合金块连接而成,这种结构从外观看来类似尖头,舍弃了风帽增加了有效长度和质量,在效果上 面对大斜面
钢靶时类似半圆型头部,在面对间隔靶时则类似于穿甲块,是一种折中汇集多个优点,并十分适合某些有着长度余额不足缺陷的穿甲弹,这种设计是多方考虑的结果。




这里引用论文《杆式穿甲弹头部形状对威力的影响》末尾的结论



根据模拟实验结果可确定, 钨合金杆式穿甲弹侵彻不同结构的斜置靶板时, 对各种不同结构的靶板存在对应的有利头部形状. 头部形状
直接影响其弹道极限. 研究表明: 半球形头部结构对侵彻斜置匀质板最为有利; 由穿甲块和铝风帽组成的头部结构对侵彻三层间隔板
最为有效; 尚没有一种头部结构对各种不同结构靶板均具有最好的侵彻效果. 如果需要寻找一种对斜置均质靶和三层间隔靶都较为有

效的头部结构, 则可以采用本模拟实验中的C 型头部结构, 即由三节钨合金连接组成的全钨弹头, 它对这两种靶板均有较小的弹道极限。


总的来说回到电视节目上引起的争议,尖头弹型是否适用于杆弹的设计呢? 答案是整体结构的尖头并不适合作为穿甲体的头部,电视
节目是作为娱乐的并不严谨,总的来说分节型在外观上看起来也是尖头,但它却是一种优点很多的新型设计,符合了折中融合多个头部
优点的设计,而某些以此次电视节目的结论用来对三期弹的设计指指点点的人,可能你们需要多了解一些相关的知识。






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发表于 2018-8-14 19:54:41 | 显示全部楼层
团子大佬从分析几种弹头的穿甲效果来说明/科普他们的结构,进而说明这次节目的争议性,这比直接从结构下手去怼更有看头
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发表于 2018-8-14 20:29:02 | 显示全部楼层

团子大佬从分析几种弹头的穿甲效果来说明/科普他们的结构,进而说明这次节目的争议性,这比直接从结构下手去怼更有看头
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发表于 2018-8-15 09:53:27 | 显示全部楼层
请问3期弹的弹头结构有准确的结论了么?
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 楼主| 发表于 2018-8-16 13:59:51 | 显示全部楼层
necrons 发表于 2018-8-15 09:53
请问3期弹的弹头结构有准确的结论了么?

707找了相关人员询问过了。



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 楼主| 发表于 2018-8-16 13:59:51 | 显示全部楼层
necrons 发表于 2018-8-15 09:53
请问3期弹的弹头结构有准确的结论了么?

707找了相关人员询问过了。



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发表于 2018-10-13 08:48:59 | 显示全部楼层
看完,但自己还没有理解透彻,谢谢!
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