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次口径动能弹的早期演进

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发表于 2019-6-16 14:38:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 雪落凡间 于 2019-6-16 23:27 编辑

首先是APCR/APDS。
有人可能会问为啥要把这两个摆一起。很简单,抛开究竟脱不脱壳,两者的差异实际上非常有限,同时其的APDS和APCR弹芯设计甚至有完全一致的。换句话说,相同弹芯的APCR和APDS除开降速差距巨大之外,两者的终点弹道学并无本质区别。
APCR/DS大体上可分为两代,第一代以尖头为主,其特点是小着角下穿深堪称日天日地,以至于日后的APFSDS在很长一段时间里垂直穿深都比不上这群早了几十年的APCR/DS。
但是代价也不是没有,过尖的弹头(尖头AP弹颈部好歹比较圆弧,大倾角效能还可以,而早期APCR/DS往往尖得多)和过小的口径让它们的倾斜衰减感天动地,45°时倾斜衰减已经达到了3左右,60°下衰减往往奔着4去了…这里举几个例子:美国的76/90/105/120HVAP和英国20磅/120APDS的穿深。

美76/90HVAP
美105HVAP
美120 HVAP
英20磅/120APDS
作为对比,30多年后的APFSDS,著名的M111,在1455mps下(也就是炮口)也“仅仅”能击穿360垂直装甲…和这些垂穿妖孽完全没得比。当然了人M111同着速可以打200/60°,这点可不是那些前辈能比的。
剖开看一下这些早期APCR/DS:首先是90mm M304,17磅APDS MKI,120mmAPDS MK1和100mmAPDS 3BM8(从左至右),注意其形制几乎无二的尖头硬芯。
但是随着时代的发展,由于较高的跳弹率和较大的倾斜衰减,纯尖头的APCR/DS已经不能满足需求了,于是出现了一个折中物种:半球头的APCR/APDS,代表作有美国的90mm APCR M332和以英国L28,德国DM13,美国M392系列为主的105 APDS。其最大的特征是硬芯不再是尖头,如下图所示。
这一批弹药明显改善了倾斜衰减,也减小了跳弹率,但代价是其小倾角穿深牺牲很大。不过考虑到之前那批次口径的小着角穿深普遍“过杀”,这也算不上多大的问题。举几个例子详细看一下。
初代90mmM3使用的HVAP M304初速仅3350fps,但是炮口垂穿高达12.4in,30°着角下穿深达到了9in/30°。而适配90mmM41的HVAP M332初速高达4100fps,但仅能对BHN235的8in/30°装甲打出BLA,下降可以讲是让人膛目结舌。

供L7使用的M392穿深如下(注意这里的角度是德标,换成正常情况为90°-该角度)
其纸面上(为何是纸面上,后面会写)1820米可以击穿110/60°的装甲,但是却只能击穿200/30°的装甲,其小着角表现“弱的不像个次口径”…作为对比,动能稍低的20磅APDS MK3,在2000码穿深则为290垂直或者77/60°。同样的例子也出现在了德国的105mm DM13身上,根据最近流出的德国打靶T62(同样感谢宁宁大佬友情提供)
800米处穿深为:
250/0°,220/30°,180/45°,115/60°,75/70°
200米处穿深为:
260/0°,230/30°,205/45°,125/60°,90/70°
可以看出为了保证较低的倾斜衰减,这一代次口径的小着角穿深牺牲甚多。但是可惜的是即使做了这么大的牺牲,其实战表现仍旧不完全令人满意。首先是以色列对IS3的打靶,使用弹种为M392A1或者A2。这一次没有透露更多细节,但是一眼就可以看出效果并不理想:脸颊不用说,首上的几发也效果极差。
除了这一次,德国人用105mmAPDS DM13打靶T62的结果也相当不理想:
以1469-1520mps(射击距离从约200米到800米附近)命中炮塔的三发(命中部位为110mm/60-66.5°)全部未能击穿,其中两发800附近的未能击穿110/30°的铸钢。
而射击车体的情况稍好,以1470-1512mps命中首上(命中部位为100/60-67.5°)的四发击穿了两发,其中1470mps打100/60°成功,1494mps打100/67.5°失败。
射击车体侧面的情况同样不容乐观,以1478-1510mps(大部分为1500mps左右)射击的12发只击穿了6发(命中部位为80/67.5-75°),其中最惨的一发1500mps没打穿80/68°…

这一次的测试结果表明当时北约主流的105 APDS在±22.5°内对毛子主力的T54/55/62的击穿投影期望并不算很大,结合英美对几款毛子炮弹对自己主流坦克的击穿给了西方不小的压力,而APDS的继续改进也是必然之举了(什么这里为啥不提APCR了?都这年头了傻子才用APCR…)。这一代APDS以105的L52,M728和120的L15系列为代表,其特点就是进一步加大了半球头部分所占的比例:简而言之就是弹头更加“钝”了。下图为L28与L52的对比,可以很明显的看出L52的半球部分要大得多,酋长的L15系列同理。
这么一改动的结果就是,小着角穿深进一步下降,而大着角穿深继续增长。以酋长的L15A3为例,其千码垂穿仅剩下了360左右,但是60°下穿深却达到了150/60°.对比早年的120mmAPDS L1的千码446垂直和118/60°,垂直穿深掉了差不多90,但是60°下涨了超过60,其优化取向不言自明,而之后的L15A5更是达到了APDS的巅峰,其斜靶穿深达到了150/60°/1750码。

讲到这里APCR/DS的衍化差不多就结束了,再往后继续弱化小着角强化大着角的产物,就是早期APFSDS了。但是我觉得有必要插一个神奇物种:毛子的钨头钢芯APFSDS。很多人可能会不理解这个钨头的用意,这里可以把它形象地认为是:一个早期尖头APDS后面接一根钢杆。
这个“APDS”头部可以在部分情况下提供难以想象的巨大穿深:当着角小且装甲结构不复杂时,钨头不会失稳丢失而是会“比较理想”地以早期APDS的形态穿入装甲。其结果就是,咳咳就像上面垂穿神勇无比的APDS一样…实际上3BM12/15/22/26这几个钨头钢杆,其2km垂穿都达到了早期杆弹难以想象的4XX(实际上按照曲线结果3BM15在15°着角以内时2100米处穿深达到了460-470)。具体的,毛子测试3BM15,击穿300mm垂直靶的速度仅为1175mps…

但是这一设置并非完美,实际上由于连接强度等问题,这个钨头成为了“极易丢失”的部分。下图这两个3BM15打靶时出现的奇形怪状的侵彻路径,很可能就是由于折断偏移的钨头所引起:
而下图中毛子的穿深曲线也完全支持这一结果:该图是同为1500mps着速下的115mmAPFSDS 3BM6(点画线),122mmAPDS/100mmAPDS 3BM8/11(两者弹芯一样,实线),以及125mmAPFSDS 3BM15(虚线)的穿深情况,上面的是绝对板厚,下面的是侵彻的los。可以很明显地看出在大于15°着角时3BM15的穿深出现了跳崖式的暴降,这便是钨头偏离所致了。而在失去钨头后20°着角时侵彻los下降到300,30-50°之间维持280左右,之后再由于倾角效应增加,在75-80°时达到350-360左右,其曲线特征与正常单一合金杆弹一致。

而在在穿透数据上,同样的300垂直,当改为100+400间隙+200时,击穿速度就从1175mps暴涨至1650mps,非常怀疑是由于钨头穿过面板后在间隙中脱落的原因。而击穿150/60°的速度则达到了1480mps,因此个人认为复杂构型的装甲和大倾角的装甲都会使得钨头脱落而将钨头钢芯弹打回钢杆弹的原型:实际上3BM12和3BM9,以及3BM15比3BM17,都可以看出钢芯部分基本相同的两者,60°下倾斜穿深几乎完全一致。实际上结合上图和下图就可以很好地说明钨头钢芯弹的思路:结合早期APDS和APFSDS的优势,集众所长。
但是随着装甲目标日渐复杂化,倾角也越来越大,钨头的作用空间日趋减小。在经过3BM26这个在尾部添加一个钨头的过渡产物(及其DU版3BM29)后,而这个“过渡产物”3BM26的设计其实也很有意思:如下图所示,其后部钨芯前方有一段空洞。这一截空洞的作用是使钨头在前段侵彻(也就是前方钢杆接触目标后到钨头接触目标前)不会受到阻力降速,在钢杆消耗完后可以以几乎没有消耗的速度继续完成侵彻。不得不说毛子为了让这么一坨有限的钨芯发挥尽可能大的作用,可以讲是绞尽脑汁了。

但是再怎么精心设计也是有尽头的,在3BM26/29之后毛子终于彻底放弃了钨头钢杆。之后的故事就和西方殊途同归了,单一重合金DU杆的3BM32随后出现,同时也出现了钢套钨杆的3BM42。本文只是讲次口径的早期演进,往后就不过多涉及了,这里只稍微提一下3BM32和42打复杂装甲的情况:
3BM32:
倾角60°总los为630的7层复合靶击穿距离:3200米
倾角30°总los为620的7层复合靶击穿距离:3200米
倾角65°总los为1830的3层复合靶击穿距离:5000米


3BM42:
倾角60°总los为630的7层复合靶击穿距离:3300米
倾角30°总los为620的7层复合靶击穿距离:3800米
倾角65°总los为1830的3层复合靶击穿距离:2700米

是不是感觉很鬼畜?钢套钨芯居然在不少情况下表现比单一DU杆强。其实出现这种情况并不奇怪,按照"Comparisons of Unitary and Jacketed Rod Penetration into Semi-Infinite and Oblique Plate Targets at System Equivalent Velocities"里的研究,综合实验情况总结打击均质装甲单一合金杆要强12%,而打击间隔装甲钢套强17%(数据不用定量细究,定性地看一下就行了)。而穿甲体离开间隙时X照片的结果表明,钢套损伤情况很小,而杆体破碎程度也小于单一合金杆。而在 "Ballistic Performance Of Monobloc And Jacketed Medium-Caliber Penetrators Against Composite Armor And Spaced Targets"的研究中,钢套在射击7+3+7mm结构的NERA时同样表现优异。也许这大概就是为什么毛子在3BM32后没有开发WU版3BM32,而是改用了钢套钨芯的3BM42的原因吧。























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发表于 2019-6-16 17:34:31 | 显示全部楼层
讲个笑话1968年服役的100mm早期apds
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 楼主| 发表于 2019-6-16 18:56:18 | 显示全部楼层
necrons 发表于 2019-6-16 17:34
讲个笑话1968年服役的100mm早期apds

3BM8这个早期APDS够烂的,初速1415mps,2km着速1203mps,炮口垂穿330或者120/60°,2km垂穿300或者100/60°,打斜靶同着角同厚度击穿距离比L7的低大几百米,垂靶不如同为早期APDS的20磅 APDS MK3
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发表于 2019-6-16 19:04:07 | 显示全部楼层
雪落凡间 发表于 2019-6-16 18:56
3BM8这个早期APDS够烂的,初速1415mps,2km着速1203mps,炮口垂穿330或者120/60°,2km垂穿300或者100/60 ...

关键是这玩意1968年才服役,再过几年M735都有了
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 楼主| 发表于 2019-6-16 20:50:08 | 显示全部楼层
necrons 发表于 2019-6-16 19:04
关键是这玩意1968年才服役,再过几年M735都有了

着玩意儿1967进入服役的。主要是毛子本来也不喜欢这货,3BK5/5M在61年就成熟了,与3BK5比起来3BM8几乎没有生存空间,不像L7很长时间把APDS当主力弹种
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发表于 2019-6-17 08:32:50 | 显示全部楼层
后来毛子还是放弃钢套弹了啊,这又是为什么?
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发表于 2019-6-17 21:07:08 | 显示全部楼层
necrons 发表于 2019-6-17 08:32
后来毛子还是放弃钢套弹了啊,这又是为什么?

一般来说决定弹的方案一方面来自对假想敌装甲研究和评估的结果, 毛子应该得到了北约新装甲构成(也没新多少), 加上自己对新复合装甲的研究. 大致在90年代前, 就已经出现对NERA阵列再加陶瓷的方案, 而后主要车型增重来看, 高等效金属材料的加大使用可能是其中一个原因. 如果再考虑到其它类型反应装甲(取代或置于NERA阵列之前), 这样对杆体的干扰和消耗特性也就发生了变化.
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发表于 2019-6-17 23:13:49 | 显示全部楼层
看标题以为是这种东西····

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 楼主| 发表于 2019-6-18 00:15:45 | 显示全部楼层
猫失前爪 发表于 2019-6-17 23:13
看标题以为是这种东西····

这东西要写那又是一大篇文章了,但是这一大篇文章却写不了啥:佩内明德弹的很多细节还比较迷
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发表于 2019-6-22 10:54:26 | 显示全部楼层
最近都有时间写文章了
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