关于各种炮弹的的工作原理,你都了解多少?

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关于各种炮弹的的工作原理,你都了解多少?

2024-07-17 04:09:51| 来源: 网络整理| 查看: 265

(新人处女作)求支持。

        炮弹作为由火炮投掷直接或间接对敌方目标造成伤害的武器,在人类武器史上占有举足轻重的地位,随着战争与武器的不断发展,为了满足战场需求,有效应对各种复杂情况以及敌方目标,炮弹在几个世纪的演进中也迅速发展,成为种类由单一的弹种发展为具有复杂分类,炮弹用途逐渐单一化与针对化,能够对战场上各种潜在目标构成威胁的庞大家族。在这里个人准备了一点点资料想与大家分享。

各式炮弹 摄于台北国军历史博物馆

一.穿甲弹(AP=Armor-Piercing shell)

        最古老,最原始,最暴力(续),分类也是最多的弹种。依靠自身携带的动能击(砸)穿目标的表面防护,产生向防护后飞行的高速碎片(装甲或结构的)和弹体共同对其后的人员或者器材造成杀伤与损毁,也有许多穿甲弹在弹体后部填充了炸药,设置延时引信,在炮弹击穿防护后再飞行特定距离时被引爆,进一步杀伤人员以及器材。实心的穿甲弹在高爆弹(或填充炸药的炮弹)出现后坦克出现前发展较慢。除了反坦克也能用来对付其他的坚硬目标,攻击军舰。

        除去最简单的实心铁球,大致有如下几种:

         

         1. 风帽穿甲弹(APBC,Armor-Piercing Ballistic Cap shell)

      

1.风帽 2.弹芯 3.炸药 4.雷管 5.稳定环

        早期穿甲弹弹头的外型为简单的尖锥状流线形,但随着射击距离的增加,简单的流线型并不能保证弹头的射击精度,弹体的飞行速度也会大打折扣,穿深降低,因此为了稳定弹头的弹道以及进一步降低空阻,尖而长的风帽开始出现在弹头前端。

        风帽穿甲弹在二战中被广泛使用。

         2.被帽装甲弹(APC,Armor-Piercing Capped shell)

         

浅蓝色弹体前部即为钝头

        二战后期,随着坦克车体正面装甲的倾角越来越大,尖锥状的普通穿甲弹容易被倾斜装甲弹开(穿深够也不行),但各国在这个时期都开始发现所谓的“转正效应”---钝头弹药在接触大倾角装甲的时候可以以更接近垂直的角度入射,使尖头弹部分以较小的法线角尝试击穿装甲,一定程度上降低装甲等效厚度,从而有更大的几率击穿装甲。于是各国相继在穿甲弹前部加装软质的钝头弹壳,实际测试证明有效。

钝头作用的示意图

         3.被帽风帽穿甲弹(APCBC,Armor-Piercing Capped Ballistic Cap shell)

        

T-34-76使用的76mm弹

       由于被帽穿甲弹的钝头弹壳在弹体飞行中收到的空气阻力比较大,弹体长距离飞行中速度衰减很快,于是简单有效的办法——再在钝头弹壳前段加装一个尖头弹壳就能一定程度上解决这个问题,炮弹兼具两种炮弹的性能。但是由于炮弹击中时两层弹帽的变形一定程度上会抵消炮弹携带的动能,所以APCBC穿深稍微偏低(也就低了一点点)。

       例如虎I坦克(胖虎)所使用的Pzgr.40碳化钨芯被帽穿甲弹 。战舰所用的穿甲弹大多为风帽被帽穿甲弹APCBC或被帽延时穿甲弹APCHE。

虎王的kwk43的炮弹,右边的即APCBC

         4.脱壳穿甲弹(APDS,Armor-Piercing Discarding Sabot shell )

           

豹1的英制L7105mm炮的APDS(左一)

        脱壳穿甲弹是传统穿甲弹提升穿深的改良型。脱壳穿甲弹将穿甲战斗部口径进一步缩小,其材质也替换为具有更高密度的金属(例如钨合金等),并且在小口径的穿甲部的外部包裹一个较大的轻质弹筒(中间中空)。在外观上与传统穿甲弹相似,可以由原有火炮发射。

         

短APDS(右)

        炮弹发射出膛后,分为左右两部分且没有固定的轻质弹筒由于阻力而与中央的小口径穿甲部脱离,这指的就是脱壳的步骤。剩下的小口径穿甲部继续飞行,击穿目标防护,与传统穿甲弹类似。

        由于脱壳穿甲弹的发射药量与一般的穿甲弹的发射药接近,而轻质弹筒因为自身轻而携带较少的动能,因此发射药提供的动能大部分集中于穿甲部,并且由于穿甲部口径小体积小,相比起全口径穿甲弹,次口径战斗部单位体积携带的动能远远超过全口径弹,这就给予弹芯更大的初速与更高的穿透能力,成为脱壳弹一个其他弹种无法比拟的优势

        当然脱壳穿甲弹也有缺点。因为次口径弹芯口径小,所以击穿装甲后的毁伤效果更差。其次,APDS采用自转来克服章动效应,其长径比不得大于7:1否则自转无法提供足够的稳定性。故穿甲部较现代APFSDS显得粗而短,接触面的增大和弹芯较短使其穿甲能力也明显逊色于APFSDS。并且APDS由于弹体较轻,远距射击时动能衰减很大,但是通过采用高密度的材质制作弹芯可以一定程度上弥补这个缺点。

        APDS主要被二战末期冷战前期的坦克炮使用。

    

           5.尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS , Armor-Piercing Fin-Stabilized Discarding Sabot shell)

         

90式战车使用的JM33 APFSDS

        俗称钢针,尾翼稳定脱壳穿甲弹由脱壳穿甲弹发展而来,并对弹芯做了诸多改进。由于采用使弹芯自转来克服章动效应的方法限制了APDS弹芯的长度,产生了许多缺陷,这种方法被放弃。

       

脱壳瞬间

     

法国“箭”式APFSDS

        为了保证细长的弹体芯在飞行过程中的平稳和精度,在*****时,在尾部安装有四片尾翼,成十字形排列,故称“尾翼稳定”。另外弹体被拉长,使得弹芯能够携带更多的动能,细长的形状则更有利于减小风阻。早期的APFSDS长径比较小,大多在15:1(短杆)左右,随着技术的发展,现在的APFSDS长径比已经在25:1(长杆)左右。

         

长杆与短杆

        由上文提到,动能决定于速度和质量,在速度一定的情况下,增加弹体的质量就是增加动能的另一种方式,故而穿甲弹一般由密度较大,较为坚硬,同时耐受高温的金属制成。这样还可以保证弹体在与被打击装甲碰撞时不易弯折,碰撞产生的热能不会降低弹体的强度。目前较为广泛采用的材料是碳化钨和贫铀,其中,贫铀的密度更大,且具有自锐性(撞击过程中保持尖锐),是更为理想的材料,不过由于贫铀具有辐射,倍受人道主义人士的谴责,虽然多国有生产,但仅有美国实际使用在战场。

美军主要使用的APFSDS

       缺点:尾翼一定程度上会增加风阻,减少动能,易受侧风影响,降低命中率。

        另外,线膛炮使得炮弹本身在发射的时候具有极高的转速,从而最大限度的消除炮弹的章动效应,进而提高射击精度,距离越远越明显(3000米以上)。缺点是高速旋转对于有尾翼的弹芯来说有严重影响,因此线膛炮发射的尾翼稳定脱壳穿甲弹需要进行特殊设计,使用滑动弹带(详见破甲弹部分)等减旋手段。

        滑膛炮发射的炮弹因限于炮身没有膛线导致炮弹不能自转,进而炮弹本身的章动效应对精度影响很大,因此滑膛炮装备的尾翼稳定脱壳穿甲弹所设置的尾翼是为了能够让炮弹在出膛后有一个自转能力,提高飞行稳定性,这点和线膛炮是刚好相反的。

        APFSDS是目前反坦克火炮的主要弹种之一,一般由大口径滑膛炮发射(英国采用线膛炮发射),脱壳穿甲弹的威力一般也是衡量坦克火炮威力的最重要的标准。

            6.高速穿甲弹(HVAP , Hyper-Velocity Armor-Piercing shell)

        也叫硬芯穿甲弹(APCR ,Armor-Piercing Composite Rigid shell),与APDS具有很多相似之处。为了击穿更厚的装甲,势必要提高炮弹射击后的动能,*******,相对的要有更大的大炮来使用,一昧的加大尺寸并不是唯一的方法。

APCR-T

        将弹芯缩小,用质量较轻的金属包裹弹芯,例如铝,使外径与原有的穿甲弹一样,如此一来便不必更动既有的发射装置,在射击后,轻金属与弹芯一同飞出,接触目标,轻金属质量轻携带动能少,无法破坏装甲,被档在装甲外,而弹芯保留了大部分发射药燃烧后所提供的动能,持续前进、贯穿装甲,与传统穿甲弹比较,两者火药所提供的动能相同,但高速穿甲弹的弹芯截面积较小,且由于相同火药量仅用于推动较为轻量的弹体,因此可以带来较为高速的炮口初速,因此可以保证固定距离内的贯穿力大幅提升。

         

二战德国使用的碳化钨芯穿甲弹

        但因为重量较低,飞行距离造成的贯穿力衰减会远大于一般弹药,拉长到一定距离后贯穿力甚至会低于一般穿甲弹。

             7.复合非硬芯穿甲弹(APCNR , Armor-Piercing Composite non-Rigid shell)

        为德三于二战研制的炮弹,只能用于锥膛炮(@锥膛仔)。其目的为于不增加后座力但可增加炮弹的贯穿能力。原理为将穿甲弹的弹带用软金属制造,再以碳化钨作弹芯。当炮弹出膛时,由于炮管为渐缩式(例如炮栓处炮管口径为28mm,炮口处就缩小为20mm),因此炮弹会被炮管内的高膛压压缩,到离开炮管时弹带己变为碳化钨弹芯上的薄膜,只剩下弹芯。德军原本计划采用此炮弹及锥膛炮,但由于大战未期德国的钨产量严重不足,再加上此技术炮管需要极高的加工技巧及开发出脱壳穿甲弹,因此此炮弹只是被德国用于测试用途。

       美国当时也搞过一个,只是炮身在测试中损毁,就放弃了计划。

二.高爆弹(HE,High Explosive shell)

       

美军120迫的HE弹

        另一种最普通的炮弹,也称榴弹。内部装填有炸药的炮弹直到16世纪中期还不十分普及,但出现后迅速取代了实心穿甲弹。现代意义的高爆弹直到1823年才由法国将军Henri-Joseph Paixhans发明。 多为钢质外壳内填装高爆炸药与雷管。雷管引爆炸药后,炸裂的外壳变成许多高热锐利的弹片以高速四散。弹片是造成伤亡的主要原因。依据目标的不同,高爆弹可以经由雷管的设定来控制引爆高度,例如地表、空中或是在炮弹穿透目标达某一深度后引爆,以达到最大破坏效果(类似于装药穿甲弹)。对软目标以及工事效果突出。第一次世界大战中,将近70%的步兵伤亡是炮弹爆炸所产生的破片造成的。

         

还是这个图,左边的是HE

        使用广泛,装药以TNT(三硝基甲苯)、RDX(黑索金)、HMX(奥克托今)、Amatol(阿马托)为主。是绝大多数的火炮都可以发射,并且沿用至今仍为火炮的主力弹种。

       

三、破甲弹(HEAT ,High Explosive Anti-Tank shell )

苏系125mmHEAT

       也称反坦克榴弹或破甲榴弹。通过聚能装药来射穿装甲。射击后,飞出的炮弹接触目标,前方引爆探针触发,雷管引燃金属成形内衬后方火药,并不是立即产生大规模爆炸,触发后火药引起的化学反应在金属(以软铜为主流)成形内衬中央熔融成金属喷流,以每秒高达7000m的金属喷流贯穿战车的表面传统装甲,杀伤车组成员。

       

1.风帽 2.金属内衬 3.金属成型内衬 4.雷管 5.成型装药 6.引爆探针

        由于破甲弹并不依靠炮弹发射时的动能来产生破坏,这使得破甲战斗部能用在火箭筒,反坦克导弹等飞行速度慢的武器上,也是装备短管火炮,炮弹初速较慢的坦克的重要反坦克武器。

         

大家都明白

        但由线膛炮发射时,炮弹的自转使金属射流提前分散,反而降低了破甲效果,所以线膛炮发射的HEAT弹一般采用滑动弹带(类似于轴承,外部弹壳由线膛炮发射而高速旋转,内部弹芯则缓慢旋转)减少自旋并以尾翼来稳定。因为提前触发破甲战斗部就可以大大降低金属射流的穿深,所以在主装甲外部加装一层附加装甲,之间保持一定距离,这样就可以很好防御破甲弹,被二战直到现在大多数坦克所采用(间隙装甲和格栅)。

被格栅挡下了

        反应装甲也可以通过扰乱金属射流来防御破甲弹。

        破甲弹从二战用到现在,为化学能弹的主力。由于填充了高能炸药,部分破甲弹也能当高爆弹使用(两用破甲弹)。

四、碎甲弹(HESH , High Explosive Squash Head shell)

     

        (即小黄弹)黏着榴弹或称为碎甲弹,是一种现代主要由英国所使用的弹种,美国称为塑性榴弹(High Explosive Plastic, HEP),它是由塑性炸药与延迟信管所构成。当碎甲弹碰撞目标后,塑性炸药会因为冲击而附着与贴合在目标表面上,由炮弹底部的延迟信管引爆塑性炸药,爆炸产生的震波会在目标体中传递,在目标内侧产生向内碎裂的破片,达成杀伤内部人员、毁坏设备的效果。

         

大概原理

        碎甲弹对于装甲的破坏力与弹径-厚度比(弹体直径与目标装甲厚度的比例)有关,概略而言它能杀伤约弹体直径1.5倍厚度钢质装甲内侧的人员(不需要击穿)。但是相比起HEAT和APFSDS还是逊色不少,尤其是目前复合装甲基本已经是现代主战坦克的标配,碎甲弹的伤害性进一步被降低。

        由于填充了高能炸药,碎甲弹除了可以用来摧毁装甲车辆、碉堡等混凝土防御工事,也能用来杀伤人员和无装甲保护的车辆或火炮等装备,因此它在使用上远比榴弹更具弹性。(@AVRE)

        碎甲弹主要由带英使用,也作为L7坦克炮的嫁妆出口到了许多国家。

五、烟雾弹

        字面意思。产生烟雾起到掩护隐蔽的作用。

六、非杀伤弹

        并非所有炮弹都为杀伤或破坏而设计,以下的炮弹被设计成达到特定的非杀伤性的效果。例如照明弹,宣传弹,化学&生物弹等。在这里就不一一介绍啦。

        P.S.:

        大概就是这样了。新人码字不易,(我高三花了好几天的)能支持就支持吧,没币投的点个赞转发一下也行。真的感谢了!

        有什么问题的话请大家在评论区和气的讨论,这是评论区不是吵架去。吵架坏了所有人的心情,显然与大家点进专栏的初衷不符。

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欧根镇楼,顺便预祝大家元宵节快乐!

       



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