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穿甲彈是一種典型的動能彈,依靠彈丸強度、重量和速度穿透裝甲的炮彈,現代穿甲彈彈頭很尖,彈體細長,採用鋼合金、貧鈾合金等製成,強度極高。

1簡要介紹

穿甲彈

  穿甲彈

主要依靠彈丸的動能穿透裝甲摧毀目標的炮彈。其特點為初速高,直射距離大,射擊精度高,是坦克炮和反坦克炮的主要彈種。也配用於艦炮、海岸炮、高射炮和航空機關炮。用於毀傷坦克、自行火炮、裝甲車輛、艦艇等裝甲目標以及飛機、直升機、汽車、火箭炮、導彈發射運輸/發射車、指揮車、通信車、雷達等非裝甲金屬結構技術兵器。也可用於破壞堅固防禦工事。英文名稱:AP(Armor Piercing shell)

2結構性能

反坦克穿甲彈素以強拱硬鑽而著稱,也就是俗話說的硬碰硬。它主要靠彈丸命中目標時的大動能和本身的高強度擊穿鋼甲。俗話說,「打鐵先得自身硬」。要擊穿目標的裝甲,沒有一副硬朗的身子骨是不行的。因此,穿甲彈的彈丸,都是用比坦克裝甲硬得多的高密度合金鋼、碳化鎢等材料製成的。穿甲彈個個都長著非常堅硬的腦袋殼(即彈頭),是坦克、裝甲車輛的死對頭。當然,對付混凝土工事,它也照樣當仁不讓。發射時,穿甲彈丸在膛內高溫高壓氣體作用下,一觸及目標,就會把鋼甲表面打個凹坑,並且將凹坑底面的鋼甲像沖塞子一樣給頂出去。
舊式穿甲彈中,在彈體中裝有少量炸藥及引信,彈丸頭部雖然已經破裂,但是彈體依然具有強大的慣性,所以仍會繼續前沖。當撞擊力達到一定數值時,引信被觸發點燃,就引起了彈丸裝葯的爆炸。這時,在每平方厘米面積上,可產生數十噸至數百噸的高壓,從而殺傷坦克內的乘員、破壞武器裝備。當然,現代的穿甲彈,特別是尾翼穩定脫殼穿甲彈,彈芯是實心的,其中並沒有炸藥,擊穿裝甲之後,是依靠高速飛濺的裝甲碎片和穿甲彈彈芯碎片殺傷裝甲目標中的人員、破壞其中的裝備。而貧鈾穿甲彈在擊穿裝甲后,強大的撞擊力會使得貧鈾彈芯發生自燃,產生高溫,引燃裝甲目標中的油料、彈藥,造成極大的破壞效果。
現在我們知道,穿甲彈的穿透能力主要來源於彈丸運動時的動能。而要增大彈丸擊中目標時的動能,就必須提高彈丸的速度。我們現在使用的穿甲彈,除了用長管火炮發射外,還都將彈體做成流線型或長桿形,就是我們常說的脫殼超速穿甲彈。因為脫殼超速穿甲彈的彈丸形狀像支長箭,所以,還有人稱它為箭形超速穿甲彈。脫殼超速穿甲彈的穿甲本領更強。
按彈體直徑與火炮口徑的配合,分為適口徑穿甲彈與次口徑穿甲彈。按結構性能分為普通穿甲彈、次口徑超速穿甲彈和次口徑超速脫殼穿甲彈。

3作戰應用

穿甲彈是在與裝甲目標的鬥爭中發展的。穿甲彈出現於19世紀60年代,最初主要用來對付覆有裝甲的工事和艦艇。第一次世界大戰出現坦克以後,穿甲彈在與坦克的鬥爭中得到迅速發展。普通穿甲彈採用高強度合金鋼做彈體,頭部採用不同的結構形狀和不同的硬度分佈,對輕型裝甲的毀傷有較好的效果。在第二次世界大戰中出現了重型坦克,相應地研製出碳化鎢彈芯的次口徑超速穿甲彈和用於錐膛炮發射的可變形穿甲彈,由於減輕彈重,提高初速,增加了著靶比動能,提高了穿甲威力。
次口徑脫殼穿甲彈
20世紀60年代研製出了尾翼穩定超速脫殼穿甲彈,能獲得很高的著靶比動能,穿甲威力得到大幅度提高。70年代后,這種彈採用密度為18克/立方厘米?左右的鎢合金和具有高密度、高強度、高韌性的貧鈾合金做彈體,可擊穿大傾角的裝甲和複合裝甲。

4發展簡史

穿甲彈早在十九世紀便已在戰場廝殺,當時,它主要對付裝甲戰船,用得還不普遍.直到第一次世界大戰中坦克面世,裝甲彈才風風火火衝進戰場,其性能也有了很大改進。這期間裝甲彈是一種適口徑穿甲彈,即穿甲主體的直徑與穿甲彈彈體的口徑相同。這類穿甲彈又叫普通穿甲彈。根據穿甲彈的彈頭不同,通常人們還把普通穿甲彈分為尖頭穿甲彈,鈍頭穿甲彈和被帽穿甲彈。前兩種穿甲彈主要用來對付均質裝甲,而後一種由於在彈頭上加有風帽和被帽,因而穿甲能力強,可用來對付表面經硬化處理的非均質裝甲。
普通穿甲彈一般在彈體內裝少量炸藥,以提高穿透裝甲后的殺傷和燃燒作用。不裝炸藥的又稱實心穿甲彈,裝炸藥較多的稱半穿甲彈或穿甲爆破彈,裝有燃燒劑(燃燒合金)的稱穿甲燃燒彈。普通穿甲彈由彈丸和發射裝葯組成。彈丸有風帽、被帽、彈體、炸藥 、彈底引信和曳光管 。風帽用於減小飛行阻力。被帽用於保護彈體頭部穿甲時不受破壞,並可防止跳彈。彈體用優質合金鋼製造,經熱處理使頭部硬度略高於尾部,以改善穿甲性能。曳光管用於顯示彈道。100毫米普通穿甲彈彈丸全長不超過3.9倍口徑,初速900米/秒左右,在1000米距離上可擊穿110~160毫米/30°(裝甲 厚度/法線角)的裝甲。1000米處的速度損失是初速的11%~17%。
第二次世界大戰時,重型坦克殺上戰場,裝甲厚度達到150-200毫米。面對這樣的"硬骨頭",鈍頭和被帽裝甲彈都顯得無能為力,於是便出現了一種次口徑超穿甲彈。所謂次口徑,是指穿甲主體的直徑小於彈徑。
這種次口徑超速穿甲彈的彈體內,有一個用硬質合金製成的彈芯。由於穿甲彈是依靠彈丸的動能來穿透裝甲的,因而當彈丸以高速撞擊裝甲時,強度高而直徑細小的彈芯就能把大部分能量集中在裝甲的很小面積上,從而一舉把「烏龜殼」穿透。後來,坦克不肯示弱,又把裝甲增厚,於是便出現了威力更強的超速穿甲彈.這種彈按其穩定方式的不同分為兩種:一種是以彈丸自身旋轉穩定的,另一種是藉助於裝在彈體上的尾翼穩定的。
花瓣式破壞

  花瓣式破壞

隨著科學技術的發展和穿甲理論的研究,穿甲彈的初速和材料性能將會進一步提高,長徑比將高達30以上,使穿甲彈具有更大的穿透力和後效作用。
被打穿的鋼板

  被打穿的鋼板

現代穿甲彈從結構上主要可分為:
尾翼穩定破甲彈爆炸的壯麗場景

  尾翼穩定破甲彈爆炸的壯麗場景

脫殼尾翼穩定穩定穿甲彈(右圖)、空心裝葯破甲彈
尾翼穩定破甲彈(示例)

  尾翼穩定破甲彈(示例)

(左圖),除了這兩種,還有一種特殊的彈體,叫碎甲彈。
脫殼尾翼穩定穿甲彈

  脫殼尾翼穩定穿甲彈

其中,脫殼尾翼穩定穿甲彈,是依靠出膛的速度來擊穿敵地面設施的,它有兩片護罩,卡住中間的彈芯,這樣,彈體的直徑依然是傳統的120毫米或125毫米,能夠吸收火炮裝葯的所有動能,發射出去后,受到空氣阻力的擠壓,護罩被撕裂、脫離,只剩彈芯繼續飛行(見右圖的脫殼尾翼穿甲彈)。由於炮彈的質量集中於細長的彈芯,所以初速極快,穿甲能力極強,彈道為筆直的直線。如:T72的脫殼穿甲彈(80年代定產)初速可達1800m/s,如此高的速度可以擊穿70年代的任意一款坦克;
空心裝葯破甲彈的速度並不高,它是依靠彈體內的高爆炸藥和特殊的彈體構造,使得爆炸時產生的聚能,像高壓水泵吹泥巴一樣,給坦克裝甲的某一片區域「吹」出一個洞,因此體格粗壯,空氣阻力極大。由於其有巨大的爆炸能量,因此破甲彈的破壞力遠大於脫殼穿甲彈。雖然空心裝葯彈本身速度並不高,但依靠「聚能」卻能夠輕易的擊穿很多坦克(見右圖的空心裝要破甲彈)。現在的破甲彈一般也裝有尾翼了。
嚴格意義上說,碎甲彈(HESH)與穿甲彈不同,它是通過塑性炸藥在裝甲板上爆炸產生衝擊波,利用超壓崩落坦克裝甲內層碎片來殺傷車內人員和毀傷設備的。碎甲彈裡面裝的是塑性炸藥,只要彈丸命中坦克,薄薄的彈殼在巨大的衝擊力作用下變形或破碎,裡面的塑性炸藥像膏藥一樣緊緊粘貼在裝甲表面,既不破碎,也不飛散。在延時引信的作用下,粘貼在裝甲外面的炸藥爆炸,產生的衝擊波以幾百億帕壓力作用在裝甲上,巨大的力傳遞到裝甲內,猶如用鎚子敲打牆壁,牆壁未穿透,背面的牆皮卻一塊塊剝落一樣,致使內壁崩落一塊幾千克重的的蝶形碎片和數十塊小碎片。這些碎片在坦克里四處飛濺,將乘員殺傷,設備擊壞,外形完好的坦克再也無法動彈。
碎甲彈

  碎甲彈

穿甲彈

  穿甲彈

雖然碎甲彈不會像穿甲彈那樣擊穿坦克,但殺傷的作用面大,爆炸威力強,作戰效能絲毫不比穿甲彈低。

5簡要分類

穩定方式
分為次口徑超速脫殼穿甲彈分為旋轉穩定和尾翼穩定兩種。由彈托與飛行彈體兩部分組成。彈托在膛內承受火藥燃氣壓力,支撐、帶動和引導彈體正確運動,出炮口自行脫落。 旋轉穩定超速脫殼穿甲彈僅適於線膛炮發射。由於彈丸斷面比重或比動能受旋轉穩定性的限制,使穿甲威力不可能有更大的提高。
尾翼穩定超速脫殼穿甲彈又稱長桿式穿甲彈,其飛行彈體由風帽、彈體、尾翼等部件組成。彈體由合金鋼、鎢合金或貧鈾合金製成。長桿式穿甲彈的彈托有花瓣型和馬鞍型兩種典型結構,花瓣型結構適於滑膛炮發射,馬鞍型結構由於採用尼龍滑動導帶,既適於滑膛炮,也適於線膛炮發射,彈托由鋁合金製成,彈體材料多為鎢合金或貧鈾合金。桿式穿甲彈具有長徑比(飛行彈體長度與彈體直徑之比)大,長徑比可達12~20,穿甲能力強,飛行速度損失小等優點,初速可達 1500~1800米/秒,1000米飛行速度損失是初速的3%~8%,可擊穿300~550毫米的垂直均質裝甲,並具有顯著的後效作用。
目前,應用比較廣泛的是依靠尾翼穩定的超速脫殼穿甲彈,也稱作「長桿式」尾翼穩定脫殼穿甲彈。「長桿式」尾翼穩定脫殼穿甲彈重量輕,初速高,再加上彈丸飛出炮口后彈托(卡瓣)在氣流作用下脫落,使空氣阻力大為減少,因而通過細而堅硬的彈芯能將大量動能集中作用在裝甲很小的面積上(它的穿甲能量比普通穿甲彈大四倍),就好像用錐子扎鞋底一樣,擊穿很厚的裝甲。
為了提高長桿式尾翼穩定脫殼穿甲彈的性能,近年又出現了用高密度鈾合金(比如美軍使用的貧鈾穿甲彈)和鎢合金(比如中國99式)製作彈芯的穿甲彈,它們的穿甲本領更強,尤其是鈾彈芯的穿甲彈在硬腦殼鑽進裝甲后,還能產生1000℃以上的高溫,使裝甲局部熔化,發出強烈的白灼光。而且它的造價僅為鎢合金的一半,所以目前各國都重視發展這些。

6相關信息

破甲彈

  破甲彈

破甲彈不是依靠動能來打穿「烏龜殼」,而是利用「聚能效應」來顯本領。所以它不需用高初速火炮發射。破甲彈的戰鬥部是一個倒錐形的紫銅罩,錐心向內,錐口向外,引爆后,高溫高壓將紫銅罩瞬間熔化(銅的熔點低,且銅材質延展性好),形成向前噴發的高溫高速金屬射流,用這股金屬射流的高溫和壓力來燒灼裝甲鋼,爭取將其燒穿,高溫熔流飛濺進車內,藉此引爆彈藥或油料,也能對車內乘員構成威脅。什麼叫「聚能效應」呢?比方講,太陽光用放大鏡聚焦在一起,就能把手灼傷。「聚能效應」又叫「門羅效應」。它是1888年由美國人門羅在做炸藥實驗時首先發現的。這種將炸藥能量聚集起來的效應,是通過在葯柱端面上的椎形槽產生的。後來,人們又在椎形槽上加了一個金屬罩(稱為葯型罩),使能量更進一步增大。當引爆葯柱時,就會在槽的軸線上產生一股高速(達9000~10000米/秒),高溫(1000℃以上),高壓(100萬大氣壓以上)的「金屬射流」,能將很厚的金屬板擊穿。
破甲彈的原理就是這種依靠「三高」(高速、高溫、高壓)來制服坦克。在威力極大的金屬射流面前。厚厚的裝甲就好像一堵被高壓水槍噴射的土牆。頃刻間土崩瓦解。
破甲彈的品種很多。早期使用的破甲彈,多採用旋轉穩定方式,即彈丸繞自身軸線旋轉。但由於旋轉影響射流的穩定性,使破甲威力下降,因此現代破甲彈便採用不同方式消除旋轉的影響。其中一種被常用的辦法就是用滑膛炮來發射破甲彈(後來線膛炮也能發射,並使之不旋轉)。彈體不旋轉或微旋,而以尾翼穩定彈丸的飛行,這與前面提到過的長桿式尾翼穩定脫殼穿甲彈道理一樣,它們都比由線膛炮發射的旋轉穩定的同類彈丸威力強,而且能擊穿夾心餅乾似的多層複合裝甲。目前,坦克炮常配用的長鼻式固定尾翼破甲彈,就是一種破甲威力大,飛行穩定好的反坦克彈藥,被廣泛使用。
另外,近年來出現的反坦克子母彈和制導炮彈,可以說是破甲彈的表兄弟,因為它們都是按照破甲彈的作用原理來破壞坦克的。還有一種叫碎甲彈,又叫「牛皮糖炮彈」。其彈丸在外觀上像個氧氣瓶,彈體用易於變形的低碳鋼製成, 頭部短粗且外壁較薄,裡面裝大量塑性炸藥。它的誕生給坦克增加一大威脅。它既不同於穿甲彈,又不同於破甲彈。這種彈命中裝甲時,彈體變形后破裂,在高溫高壓下,塑性炸藥像牛皮糖緊貼在裝甲表面,隨後由彈底延期引信引爆炸藥,一瞬間產生幾十吉帕到100多吉帕的強衝擊波作用於裝甲,在裝甲內部形成強應力波,使裝甲背面崩落出大小不等的碎塊,達到破壞裝甲和殺傷人員的目的。

7所處地位

由於近年來複合裝甲和反應式裝甲的迅速發展,破甲彈的效果已經大打折扣了,而複合裝甲和反應裝甲對動能彈的效果不如對破甲彈顯著,因此對於以反坦克任務為主的主戰坦克來說,APFSDS便成了最好的選擇,目前APFSDS已經成了世界範圍內主戰坦克的最主要彈種。
由於現代尾翼穩定脫殼穿甲彈著靶時的動能強大,即使未能穿透目標,擊中目標后產生的巨大衝擊力也常導致敵坦克乘員的內臟被震傷甚至休克。
70年代以後美國研製的貧鈾穿甲彈就是尾翼穩定脫殼穿甲彈的一種改進型,用高強度、高韌性、高密度的貧鈾合金取代了鎢合金作為尾翼穩定脫殼穿甲彈的彈芯,使穿甲能力進一步提高。使用貧鈾穿甲彈的M1A1主戰坦克能在海灣戰爭的坦克群決戰中有出色表現,更證明了這種尾翼穩定脫殼穿甲彈的威力。但由於貧鈾彈芯擊穿裝甲時會燃燒產生帶有污染性的氧化鈾塵埃,美國又計劃研製更好的、無污染的彈芯材料來取代貧鈾合金彈芯。
自貧鈾複合裝甲問世后,尾翼穩定脫殼穿甲彈的威力又再受到挑戰,據說美軍曾經對M1A1主戰坦克做「以己之矛刺己之盾」的測試,結果發現貧鈾穿甲彈對付貧鈾複合裝甲的穿透效果不好。看來要對付這類貧鈾複合裝甲主戰坦克,要麼研製出更有效的穿甲彈,要麼避開其正面裝甲,以發展攻頂式或攻側式反坦克武器為主。

8國內發展

進入20世紀90年代,中國坦克炮技術突飛猛進,先後研製了多種鎢合金和貧鈾穿甲彈,使引進的俄羅斯BM19穿甲彈退到了三線部隊。其中,88B坦克的105MM特種合金穿甲彈2000M可擊穿580MM勻質鋼甲。98/99式坦克的125MM鎢合金尾翼脫殼穿甲彈2000M可擊穿850MM勻質鋼甲,125MM特種合金穿甲彈同距離可擊穿960MM勻質鋼甲(彈芯長比30:1),96G坦克的鎢合金穿甲彈2000M可擊穿800MM勻質鋼甲,特種合金穿甲彈2000M可擊穿900MM勻質鋼甲(彈芯長比25:1),所謂特種合金穿甲彈其實就是貧鈾穿甲彈。中國在坦克炮方面已達世界頂尖水平。
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據英國《金融時報》7月6日報道,即將離任的美國副助理國防部長理查德·勞力斯(負責亞太事務)表示,美國政府對阿富汗和伊拉克境內的「中國制穿甲彈」感到擔憂,並正就此事與北京展開「交涉」,因為這些穿甲彈能輕易摧毀美軍的「悍馬」戰車和其他重型裝甲車輛,導致美軍重大傷亡。
擊碎美軍裝甲
7月6日,理查德·勞力斯在接受英國《金融時報》採訪時語出驚人地說,最近幾個月來,駐伊拉克和阿富汗的美軍面臨的穿甲彈威脅越來越大,許多防彈性能頗佳的「悍馬」和其他裝甲戰車頻遭「新型穿甲彈」的襲擊,這些穿甲彈能「像撕紙一樣」擊碎美軍的裝甲,使得駐伊和駐阿美軍的傷亡率急劇上升。令五角大樓意外的是,這些「新型穿甲彈」據說是「中國製造」。
另一名美國高級官員不久前在接受《金融時報》採訪時也表示,「看樣子」是伊朗向阿富汗的塔利班武裝和伊拉克反美游擊隊提供了「中國製造」的武器。不過,這名高官承認,華盛頓「沒有證據」證明中國與這些武器有什麼「直接關係」,但美國政府與北京方面進行了聯繫,強調了他們對伊拉克和阿富汗戰場上「中國武器」的擔憂,希望中國能「在武器出售管理上做得更好」。
勞力斯也強調說,事實上,重要的是誰運來了武器,而不是武器是在哪裡製造的。

9最新研究

經過幾十年的不斷研究和發展,大口徑高密度鎢合金穿甲彈已成為主戰坦克和大口徑反坦克炮的主要彈種,但隨著各國主戰坦克裝甲防護水平的不斷提高,新型反應裝甲已具備了一定的反穿甲彈的能力,特別是超高速動能彈的出現和應用,對高密度穿甲彈彈芯材料的力學性能提出了越來越高的要求。多年來,國內外在想方設法提高鎢合金彈芯性能的同時,也開展了各種複合材料彈芯的研究和探索,試圖通過用高密度絲或纖維製備的各種複合材料來進一步提高穿甲彈的強韌性,而其中研究最多的是用鎢絲束製備高密度的複合穿甲彈彈芯。
這些研究主要有以下兩個方面:一方面,在現有合金系和工藝條件下,通過優化合金成分和工藝參數來獲得最佳的穿甲性能,或者是通過設計新的合金系,添加合金元素或開發新的工藝來獲得更高性能的合金。另一方面,國內外還對鎢合金的形變強化和預應變時效等進行了內容廣泛的研究工作,其中旋轉鍛造工藝已經廣泛地用於大口徑彈芯的生產,而且將液力擠壓技術用於小口徑彈芯,取得了令人滿意的效果。預應變時效可大幅度提高鎢合金強度的同時保證材料具有良好的韌性,但由於其強韌化機理的研究一直沒有突破,且處理性能不夠穩定,並未在制式武器上應用。此外,有人還對鎢合金的強韌化開展了多種新工藝方法的研究:如等離子熔化-快速凝固法,濕法冶金-等離子熔化法和活化噴霧熱分解法,這幾種方法都可以製得非常均勻的預合金粉末,用這些「預合金粉末」燒結高密度鎢合金時可以降低燒結溫度,縮短燒結時間,從而使合金同時具有較高的強度和較好的韌性。綜上所述,雖然經過了幾十年的不斷研究,高密度鎢合金的強度和韌性有了很大的提高,但對於未來超高速動能彈或要求大穿深的穿甲彈,其強韌性不足的問題並未從根本上得到解決,為此開發其它高密度材料的穿甲彈芯,特別是研製高密度複合材料穿甲彈彈芯便引起了各工業發達國家的高度重視,而且研究也越來越廣泛和深入。
英國皇家兵工廠對用某些鎢合金絲作增強相。用於穿甲彈進行了可行性研究,實驗表明,有必要在合金絲表面塗履一些氧化物,來防止燒結過程中增強相與基體發生反應。
德國曾進行了絲束製造穿甲彈的研究,其方法是在重金屬絲上沉積粘結相金屬後集束燒結,再經鍛造或軋制。另外還進行了將重金屬絲裝入燒結鎢合金管中鍛壓進行機械複合工藝方法的試驗研究。
日本制鋼廠研製絲束複合穿甲彈的工藝方法是將多種粘結相元素鍍在絲上,再進行液相燒結製成穿甲彈彈芯毛坯。
國內一些研究所和院校也曾進行過多種鎢絲束。
美國海軍的一項專利公布了一種較為經濟的用鋼—鎢複合的穿甲彈製造工藝。該工藝方法是將一定細直徑的鎢合金增強絲用線束准直儀均勻地平行分佈,把准直儀和增強絲一起放入橡膠包套內,再加入預先混入-203石墨粉的B0鋼粉末(也可用B00-鋼粉末)。封閉膠套並進行冷等靜壓,去掉包套和准直儀后將壓製件在氫氣氛中燒結,使坯件的緻密之後,坯料再經模鍛后的鎢絲排布會發生一些變化,絲與絲之間的距離將減小,但絲的外形尺寸基本沒有變化。將毛坯在GGH下奧氏體化,淬火后,在回火,其硬度可達很高程度。
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