弹药家族之四——穿甲弹:装甲的克星

上期谈及的破甲弹是依靠炸药的化学能来毁伤目标的。与之不同,穿甲弹(Armour-piercing Projectile)是依靠自身的动能来穿透并毁伤装甲目标的弹药,因此又称“动能弹”。穿甲过程中,弹丸会发生镦粗、破断和侵蚀等变形和破坏。常见的破坏形式有(a)冲塞穿透、(b)延性扩孔穿透、(c)花瓣     

穿甲弹对目标坦克穿甲能力仿真研究

为建立坦克炮对装甲类目标的毁伤概率模型,研究命中前提下穿甲弹弹丸对目标坦克装甲的击穿能力,以某型坦克不同方向上的装甲暴露情况为例,建立了弹丸侵彻模型以及弹目运动关系模型,通过Matlab数值仿真和理论计算,得到弹丸命中条件下,目标坦克不同方向上的整体击穿概率随着目标运动方向与弹丸运动方向的反向延长线所成夹角θ的变化规律,以及各个区域击穿概率最大时的θ角取值范围,对实现弹丸对装甲目标的有效打击具有一定的指导意义。     

依据剩余穿深选择坦克射击弹种

分析了坦克射击弹种选择的传统方法并指出了其存在的不足;运用剩余穿深理论,结合坦克配用的穿甲弹、破甲弹和榴弹毁伤目标的机理,通过理论分析,提出了依据剩余窗深选择坦克对装甲目标射击弹种的新方法.     

一种钢-铝金属间隙装甲抗小口径穿甲弹的性能研究

为了研究间隙装甲的靶板间距和倾角对装甲抗弹性能的影响规律,设计了一种装甲钢-装甲铝间隙装甲,并进行了不同初速度15.5 mm穿甲弹侵彻该间隙装甲的试验,研究不同弹丸初速下,弹丸和弹靶的破坏形式和破坏机理,在数值模拟和试验结果具有较高的一致性前提下,进一步研究装甲倾角和靶板间距对装甲抗弹性能的影响规律。结果表明：在一定弹靶条件下,装甲倾角较小时(<20°),倾角效应为负效应,装甲倾角较大时(>20°),倾角效应为正效应;当靶板间距小于弹长时,间隙效应呈现负效应,装甲的抗弹性能下降6.7%～18.9%;靶板间距大于弹长时,随着装甲倾角的增大,间隙效应逐渐向正效应转变,装甲的抗弹能力提高25%。研究结果揭示了该钢-铝间隙装甲的抗弹性能,可以为间隙装甲的设计提供有效支持。     

为什么火箭弹会出现迎风偏？

要说坦克装甲用两层软硬不同的钢板复合,增强抗弹能力,没人会有怀疑。但是,要说空气可做复合装甲,依靠空气来防弹,恐怕不相信的人就多了。事实上,现代坦克装甲制作确有这种技术,这就是屏蔽装甲。所谓屏蔽装甲,就是装在坦克主装甲外并与主装甲有一定间距的附加屏蔽材料,用以提高主装甲对主心装药破甲弹的防护能力。     

灵巧装甲系统

这种装甲系统能抵御穿甲弹、破甲弹和反坦克导弹的攻击,克服现有的反作用装甲和贫铀合金装甲的缺陷,适用于重型和轻型战斗车辆,而且重量轻、易维护。“灵巧装甲系统”由外挂式反作朋装甲块、传感器网络和电子计算机组成。传感器网络布置在坦克或装甲车外围距车体表面约30厘米处,并与车内计算机相联。计算机存储有潜在敌人的各种反装甲炮弹和导弹的特征数据和预编反击程序。当传感器探测到敌弹袭来时,即把信息传给计算机,计算机立刻判定出来袭弹的大小,并指令适当部位、适当数量的反作用装甲块起     

中国100毫米、105毫米穿甲弹

100毫米APFSDS-T穿甲弹是一种尾翼脱壳穿甲弹,主要用于攻击坦克和其他装甲目标。这种穿甲弹用于59式坦克(北方工业总公司产)或苏式T54／55坦克的100毫米线膛炮。其高密度的钨合金弹丸能以65&#176;角穿透150mm厚的均质复合装甲板。它也能有效地用于苏T-72式坦克。在穿透后,具有较好的残余效果。其适用温度一般为-40℃-+50℃。     

陶瓷基复合装甲防12.7 mm穿甲燃烧弹的靶试研究(Ⅳ)

利用12.7 mm穿甲燃烧弹靶试陶瓷基的3种复合装甲板,探讨弹-靶的相互作用,研究陶瓷基复合装甲结构与陶瓷材料的抗弹性能.结果发现:当陶瓷板对弹丸的阻力与弹丸的作用力平衡时,陶瓷板可将弹丸挡在陶瓷板前;Al203陶瓷的抗弹能力优于(SiC+ Si)陶瓷;须约束陶瓷板才能充分发挥其抗弹优势.在分析弹-靶作用的基础上,提出“陶瓷基复合装甲存在陶瓷组元的弹靶临界厚度”概念,当陶瓷厚度大于临界厚度时,陶瓷板能将弹丸挡在陶瓷板前,而陶瓷自身的损害几乎可以忽略;陶瓷材料存在弹靶临界厚度的必要条件是其动态硬度高于弹丸,临界厚度取决于材料动态特性、靶板结构和靶板各组元的结合强度.     

两种结构药型罩对MLEFP成型及毁伤效能的影响研究

为提高爆炸成型弹丸(EFP)的毁伤效能与拦截概率,衍生了一种新型破甲战斗部—线性周向爆炸成型弹丸(MLEFP),为提高药型罩的毁伤效能,对药型罩进行结构优化,设计出变壁厚球缺形药型罩与变壁厚大锥角形药型罩。利用Autodyn软件对两种结构的药型罩的成型过程进行数值模拟,并通过试验验证变壁厚大锥角形药型罩的毁伤能力。结果表明,在爆炸载荷的作用下,周向MLEFP装药结构可以形成具有一定速度和长度的闭合的线性爆炸成型弹丸,可以实现近距离拦截和引爆来袭导弹、毁伤轻型装甲的目的;当药型罩采用大锥角形结构时,其头部速度明显高于球缺形结构,毁伤效能更好。     

现代军事词典

贫铀装甲(depleted uranium armour——DU armour)贫铀装甲是把贫铀材料嵌入钢装甲内制成的复合装甲,1988年由美国发明,用于 M1A1坦克及其改进型 M1A2。在海湾战争中,美国陆军派大批 M1A1坦克参战,伊拉克的苏制T-72坦克发射的125毫米炮弹未能击穿 M1A1坦克的贫铀装甲;在几起误杀事故中,同伙发射的120毫米贫铀穿甲弹也没有把这种装甲击穿。实战证明,贫铀装甲是目前世界上防弹能力最强的复合装甲。     

弹丸旋转速度对侵彻运动靶板影响

以35 mm穿甲弹为研究对象,采用JC本构模型,利用ANSYS LS-DYNA动力学分析平台,对不同旋转速度下弹丸侵彻运动装甲钢板进行了模拟研究,从弹丸侵蚀和弹靶作用两方面分析了侵彻效应的相关规律。研究结果表明旋转速度对弹丸侵彻性能具有一定影响：靶板在超音速及亚音速运动条件下,弹丸旋转速度的提高对侵彻性能的影响呈现先提高后降低的趋势;而对于低速运动状态下的靶板,弹丸侵彻性能对弹丸的旋转速度敏感度较低,无相关影响趋势。该研究结果对于不同弹靶交汇条件下提高弹丸侵彻毁伤目标能力具有一定参考意义。     

大口径穿甲弹用材料应用研究动态及分析

为了提高穿甲弹的威力,有效对抗新型防护装甲和防护技术,对现有提高大口径穿甲弹穿甲威力的技术途径进行了分析,得出了弹芯材料和弹托材料的力学性能是制约穿甲威力提高的关键因素。详细阐述了目前国内外在大口径穿甲弹用弹芯材料的强韧化、绝热剪切敏感性,新型复合材料弹芯的研究和轻质弹托材料的应用研究动态,并对研究中存在的问题进行了分析。最后,对我国大口径穿甲弹用材料的研究工作进行了展望。     

一种由金属陶瓷单元构成的间隔装甲抗射流侵彻性能研究

为了获得由金属陶瓷复合单元构成的间隔装甲的抗侵彻性能,基于180 mm大口径聚能装药,开展了侵彻试验和仿真研究。通过分析靶板的破坏情况以及仿真中射流与靶板的相互作用过程,揭示了复合装甲对射流的干扰机制。采用剩余穿深等效准则,获得了不同着角下复合装甲的等效靶厚度。研究结果表明：斜侵彻条件下,金属陶瓷复合单元能够通过向射流头部施加不对称作用力,以及利用孔壁形成切割作用2种方式削弱射流的侵彻能力。同时,防护系数计算结果显示,在45°着角条件下,由金属陶瓷复合单元构成的间隔装甲具有良好的抗弹性能,可达到试验用聚能装药极限侵彻能力的1/4。     

新型聚能装药球缺药型罩的优化设计

针对现代战场复杂多样的军事目标,提出一种具有多种毁伤模式的新型聚能装药战斗部,根据目标类别可选择地以最佳方式进行毁伤。采用LSDYNA-2D有限元仿真软件,对新型聚能装药进行数值模拟,探究药型罩材料、结构参数(曲率和壁厚)对新型聚能装药性能规律的具体影响,并优化设计球缺药型罩。研究结果表明：数值模拟结果与文献[17]中的试验数据有较好的一致性;新型聚能装药结构中的辅助装置,能使EFP(爆炸成形弹丸)转化成JPC(杆式射流)或JET(射流),实现了毁伤元间的转换;球缺曲率R=2D(装药直径)为新型聚能装药结构形成JPC(杆式射流)或JET(射流)的临界值。当球缺药型罩曲率R<2D(装药直径),新型聚能装药会形成JPC,球缺曲率R≥2D时,则形成JET;优化设计球缺药型罩的材料与结构参数为：球缺曲率R=2.5D、厚度h=0.033D、药型罩材料为铜。此条件下,侵彻深度S达到最大值292.1 mm,约为5倍装药直径。     

破甲弹侵彻装甲板的数值仿真

装甲装备受到弹丸攻击后,要判断内部部件的毁伤情况,采用实弹试验的方法费用高,周期长,安全性差;而采用建模仿真的方法费用低,效率高,安全性好,并且可以为预测装备内部的毁伤部件奠定基础。采用有限元法对破甲弹侵彻均质装甲板进行了数值仿真,对侵彻过程的3个阶段进行了分析,得出了破甲弹射流的动能、平均速度和冲量随时间变化的规律,为侵彻后装甲板内部部件毁伤情况的判断提供了基础数据。     

小口径火炮多功能弹发展述评

为了有助于我国小口径火炮和大口径机枪弹药的发展,对西方国家穿甲、爆破、杀伤和燃烧多功能弹现状和近30年的发展进行了介绍。多功能化是小口径火炮和大口径机枪弹药的发展趋势之一。弹底触发引信灵敏度是配用弹底引信的多功能弹发展的主要关键技术,在我国已有重大突破。无引信而以烟火药引爆炸药装药的多功能弹在西方已得到推广,其突出特点是效费比高,但发射安全性略低,威力也偏小。研制中的配用中间引信的多功能弹是国外最新发展动向,它对厚装甲目标的穿甲效能几乎与实心穿甲弹的相当。     

从俄乌冲突看格栅装甲在坦克装甲车辆的应用

<正>格栅装甲是专门用于抵御破甲弹攻击而研制的,重量小、结构简单、制造工艺性好,对破甲弹防护性能高。格栅装甲可破坏破甲弹的标准射高,当破甲弹撞到格栅装甲时会提前引爆。格栅装甲与主装甲之间保持一定距离,导致破甲弹金属射流断裂,拉长和干扰金属射流,从而削弱破甲威力,失去最佳破甲能力。格栅装甲可损坏来袭的破甲弹弹体和引信,使其不能正常爆炸,细小的格栅能卡住口径比格栅间距大的破甲弹,扯碎破甲弹的风帽,     

30mm半穿甲弹斜侵彻陶瓷/钢复合装甲的弹着角效应研究

设计了30mm半穿甲弹斜侵彻陶瓷/钢复合靶的弹道试验,采用高速摄像记录了弹靶作用过程,研究了弹着角、弹丸位移以及背板变形挠度的图像测量方法,通过仿真验证了该方法的可行性与准确性.基于高速摄像序列图像对弹靶作用过程进行了测量分析,结合试验数据研究了弹着角对半穿甲弹侵彻效能的影响.结果表明:弹着角导致弹丸受靶板的不对称阻力作用,侧向力及侧向力矩使得弹丸在侵彻过程中不断偏转,表现为侵彻路径呈曲线;在相同速度条件下,随着弹着角的增大,侵靶时间延长,背板变形挠度减小,侵彻效能降低.     

“条顿骑士”的杰作 德国莱茵金属公司的坦克炮

1960年,苏联在T-62坦克上安装了115毫米滑膛炮,开创了坦克滑膛炮的先河。自此之后,滑膛炮的动能穿甲弹和线膛炮的化学破甲弹展开了穿甲能力的竞争。西方阵营以英国为代表,崇尚精度高的线膛炮,以化学破甲弹为主要弹种。东方阵营的核心苏联则更看重炮弹初速,滑膛炮成了首选。不过最初的滑膛炮散布较大,射击精度差。苏联并不气馁,经过不懈的努力,到了20世纪70年代,滑膛炮的优势逐步显现出来。二战中积累了丰富装甲战经验的德国很快就看出滑膛炮的优点。1965年,莱茵公司就开始着手开发105和120毫米的滑膛坦克炮,并将120毫米滑膛炮定为自己下一…     

后效毁伤增强聚能战斗部设计与试验

为增强聚能战斗部的后效毁伤能力,设计一种金属药型罩与PTFE/Al反应材料相结合的后效毁伤聚能战斗部,并通过数值仿真进行改进与分析;开展后效毁伤战斗部静爆试验,并结合数值仿真对含能毁伤元的成型、侵彻和后效作用过程进行研究。研究结果表明：通过加装挡环可以有效调整PTFE/Al在成型过程中的位置,使其位于惰性弹丸之后;相较于单一惰性药型罩聚能装药,在原有破甲能力基础上,破甲后的空气冲击波强度明显增强,后效毁伤能力提升显著;反应材料在靶板内的反应扩孔作用是削弱后效冲击波强度的主要原因,适当提高反应材料的反应阈值可增强后效冲击波强度;综合分析影响毁伤性能的因素,认为半Cu罩结构的毁伤效果更好。研究成果可为增强聚能战斗部后效毁伤能力的设计提供重要参考与数据支撑。