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穿甲弹简史

八卦谈 佚名 2024-04-28 18:29:05

穿甲弹(英文:armor-piercing munition,简称armor-piercer或AP),是一种用来穿透装甲的弹药,分穿甲子弹穿甲炮弹两类,前者主要用于击穿单兵护甲和一些具有轻型防护的设备(反器材),后者用来破坏各类重型载具。“穿甲弹”一词通常指的是穿甲炮弹,从1860年代至1950年代的主要应用是击穿战舰的厚重装甲,从1920年代起也被用于反坦克。

历史

19世纪下半叶早期开始铁甲舰得以发展,该舰载有相当厚度的锻铁装甲。这种装甲几乎不受当时使用的圆形铸铁炮弹和最新研制的爆炸性炮弹的影响。

这个问题的第一个解决方案是由W·帕利斯泽少校爵士提出的,他用帕利斯尔式穿甲弹发明了一种硬化尖头铸铁弹头的方法。将弹丸的弹头朝下浇铸,并在铁模中形成头部,铁水突然冷却,变得非常坚硬(通过马氏体相变抵抗变形),而模具的其余部分由沙子形成,使金属缓慢冷却,使炮弹体变得坚硬(抵抗破碎)。

这些冷铁弹对锻铁装甲非常有效,但对19世纪80年代首次出现的复合装甲和钢装甲不起作用。因此,必须做出新的改变,用带有硬化点的锻钢子弹代替了帕利斯尔式穿甲弹。起初,这些锻钢炮弹是由普通碳钢制成的,但随着盾加强矛也会变得更利。

在1890年代及其后,表面硬化钢变得司空见惯,最初仅在装甲较厚的军舰上使用。为了解决这个问题,炮弹由含有镍和铬的钢锻造或铸造而成。另一个变化是在外壳的顶部引入了柔软的金属帽俄罗斯海军上将史蒂芬·马卡洛夫(Stepan Makarov)发明了所谓的“马卡洛夫弹头”。通过缓冲一些冲击力并防止装甲穿刺点在碰到装甲面或壳体破裂之前受到破坏而增加了穿透力。通过防止尖端偏离装甲面,它也可以帮助从倾斜角度穿透。

衍生弹种


穿甲弹
被帽穿甲弹(APC)
风帽穿甲弹(APBC)


被帽风帽穿甲弹(APCBC)
硬芯穿甲弹(APCR)/高速穿甲弹(HVAP)
破甲弹(APHE)
脱壳穿甲弹(APDS)
尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)

爆炸炮弹

穿甲炮弹必须能承受穿透装甲板的冲击。为此设计的炮弹有一个非常坚固的弹体和一个特别硬化和成形的弹头。一个常见的添加到后来的炮弹是使用一个软环或金属帽的鼻子被称为穿透帽。这降低了撞击的初始冲击力,以防止坚硬的炮弹碎裂,同时也有助于目标装甲和穿甲弹头部之间的接触,以防止炮弹在斜视射击中弹开。理想的情况是,这些弹帽有一个钝的外形,这导致了使用一个更薄的空气动力弹帽来改善远程弹道。AP炮弹可能含有一种称为“爆破装药”的小型炸药。一些小口径AP炮弹用惰性填充物或燃烧装药代替爆破装药。

含有炸药填充物的AP炮弹最初被称为“炮弹”而不是“子弹”,区别于非HE炮弹。这在很大程度上是英国人使用的,与1877年发明的第一种类型有关,即含1.5%氦的帕利瑟贝壳。到第二次世界大战开始时,带有爆破装药的AP炮弹有时以后缀“HE”来区分;由于与已经普遍使用的更大的海军穿甲炮弹相似,所以在口径75毫米及以上的反坦克炮弹中,APHE很常见。随着战争的发展,军械的设计也在不断发展,使得阿弗的爆破装药变得越来越小,甚至不存在,尤其是在小口径炮弹中,例如只有0.2%氦填充的39号装甲粮仓。

现代反坦克战的主要炮弹类型是抛弃弹托动能穿甲弹,如APD。全口径穿甲弹已不再是反坦克作战的主要手段。它们仍在50毫米口径以上的火炮中使用,但倾向于使用半穿甲高爆(SAPHE)炮弹,这种炮弹的反装甲能力较低,但反物质/人员的效果要大得多。它们仍然有一个防弹帽,硬化体和基础引信,但往往有一个更薄的身体材料和更高的爆炸物含量(4-15%)。

现代AP和SAP炮弹的通用术语(和首字母缩略词)包括:

(HEI-BF)高爆燃烧弹

(SAPHE)半穿甲高爆药

(SAPHEI)半穿甲高爆燃烧弹

(SAPHEI-T)半穿甲高爆燃烧示踪剂

第一次世界大战时期

在第一次世界大战之前和期间使用的枪弹和炮弹通常是用特殊的铬(不锈钢)铸成的,这些铬在锅中熔化。之后将它们锻造成形,然后彻底退火,在后部钻孔,外部在车床上翻转。[2]炮弹以与上述其他炮弹类似的方式完成。最终的回火处理是一个严格保密的秘密,它使弹体具有所需的硬度/韧性(差异硬化)

这些弹丸的后空腔能够承受约为整个弹丸重量2%的小型爆破装药;使用这种装药时,弹丸被称为炮弹,而不是子弹。无论是引信的还是非引信的,炮弹的填充物都有一种倾向,即在攻击装甲时爆炸,超过了它的穿透能力

第二次世界大战

1943年,英国海军15英寸(381毫米)被帽风帽穿甲弹(APCBC)

第二次世界大战期间,弹丸使用了含有镍铬钼的高度合金钢,尽管在德国,当这些等级的合金稀缺时,必须将其改为硅锰铬基合金。后一种合金尽管能够被硬化到相同的水平,但它更脆,并且在撞击高度倾斜的装甲时有破碎的趋势。破碎的弹丸会降低穿透力,或导致完全穿透失败;对于穿甲弹高爆(APHE),这可能会导致HE填充物过早爆炸。在此期间,特别是德国军械工业发展出了高度先进且精确的使炮弹进行差异硬化的方法。最终的弹丸从头部的高硬度(低韧性)逐渐变为后部的高韧性(低硬度),并且撞击失败的可能性很小。

1943年,英国海军15英寸(381毫米)被帽风帽穿甲弹

用于坦克炮的阿菲炮弹,虽然在这一时期的大多数部队都使用,但英国人并没有使用。在这一时期,唯一用于坦克的英国APHE炮弹是QF 2磅炮的炮弹,由于发现引信在突防过程中倾向于与弹体分离,因此将其放下。即使引信没有分离,系统也能正常工作,内部损坏与实弹几乎没有区别,因此不能保证生产炮弹版本所需的额外时间和成本。自19世纪70年代和19世纪80年代1.5%氦-帕利瑟壳体发明以来,他们一直在使用APHE,他们了解可靠性、损伤、和穿透力之间的权衡,并认为可靠性和穿透力对坦克的使用最为重要。这一时期的海军APHE炮弹,体积大得多,使用的爆破装药约为整个炮弹重量的1-3%,但在反坦克使用中,体积小得多、速度快得多的炮弹只使用了约0.5%的弹药,例如Panzergranate 39,只有0.2%的HE填充。这是由于对炮弹尺寸的装甲穿透要求要高得多(例如,在反坦克作战中口径大于2.5倍,而在海战中口径小于1倍)。因此,在大多数用于反坦克的阿菲炮弹中,爆破装药的目的是帮助炮弹在穿甲后产生碎片的数量,碎片的能量来自高速反坦克炮发射后的炮弹速度,而不是爆破装药。有一些值得注意的例外,海军口径的炮弹被用作反混凝土和反装甲炮弹,尽管装甲穿透能力大大降低。填充物由后装延迟引信引爆。APHE弹丸中使用的炸药需要对冲击高度不敏感,以防止过早爆炸。美军通常为此使用高性能炸药。这一时期的其他战斗部队使用各种炸药,适当地减敏(通常使用蜡与炸药混合)。

衍生弹种


破甲弹(HEAT)

破甲弹(或译破甲榴弹,英语:High-explosive anti-tank warheads,缩写:HEAT)是现今反坦克用化学能弹的主流,大量作为坦克炮弹,反坦克导弹以至手提反坦克火箭弹。高爆反坦克弹使用锥形装药的聚能原理,战斗部内的金属壳体在高温高压作用下聚焦形成一条高速金属射流,使得压力能集中于一点以穿透装甲,达到杀伤敌方车内人员、破坏武器装备的效果。

碎甲弹(HESE)

碎甲弹(High Explosive Squash Head, HESH)是一种主要由英国所使用的反坦克弹种,美国称为塑性榴弹(High Explosive Plastic, HEP),有的文章翻译为爆震弹,它是由塑性炸药与延迟引信所构成的一种坦克炮弹。当碎甲弹碰撞目标后,塑性炸药会因为冲击而变形为圆盘状附着在表面上,直到炮弹底部的延迟引信点燃引爆塑性炸药。接着爆炸产生的震波会在撞击的物体中传递,然后在内侧产生向内碎裂的破片,达成杀伤内部人员、破坏装备、点燃油料或弹药的效果。

高速穿甲弹(HVAP)

另一称呼为硬芯穿甲弹(APCR),为了击穿更厚的装甲,势必要提高炮弹射击后的动能,制造更大的炮弹,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。所以就在弹头的材质上做点功夫,HVAP/APCR弹使用了比钢铁更坚硬的物料(如碳化钨)制成直径较小的弹芯,弹芯外包裹一层轻金属(如铝)以保持炮弹口径不变。击中目标时,外层轻金属弹托留在装甲外,内部弹芯继续前进穿透装甲。由于整体质量比全口径弹轻,硬芯穿甲弹在动能相同的情况下具有更高的速度,能令小口径火炮也能击穿厚重的装甲。缺点在于,由于质量较小,硬芯穿甲弹的动能会随速度降低迅速衰减,外层的弹托也会增加横截面积和空气阻力,导致有效射程变短,在远距离难以命中目标,并且很容易跳弹。二战末期,APCR逐渐被原理相同,但弹托可分离减少阻力的脱壳穿甲弹取代。

复合非硬芯穿甲弹(APCNR)

与硬芯穿甲弹(APCR/HVAP)的设计相同,不过外层弹托是由比较软的材质制造,为锥膛炮(Squeeze bore)而设,发射时外层弹托受挤压直径变小,横截面和阻力随之减少,从而提高初速增加穿透力。例子如英国安装了利特尔约翰适配器 的QF 2磅炮和德国的7.5厘米Pak 41反坦克炮。缺点和硬芯穿甲弹类似,而且锥膛炮无法发射APCNR外的任何弹种,限制了对软目标的打击效果。

脱壳穿甲弹(APDS)

脱壳穿甲弹是传统穿甲弹提升穿甲效果的改良型。脱壳穿甲弹将真正会与目标接触的弹头直径缩小,外面以较轻的材质作成套筒包覆,在外观上,与普通穿甲弹接近,直径也相同,能够继续使用原有的火炮。

发射之后,当炮弹离开炮管时,因为压力的关系,外层的套筒会迅速与中间的小直径弹头分离,只剩下中央的部分继续前进。脱壳的意思就是将外层的套筒在发射初期脱离的步骤。

这种穿甲弹的好处是可以使用较大口径的火炮,利用较多的装药提供的能量,集中在比传统穿甲弹小的弹头上,提高整体的穿甲能力,以及减少飞行过程中能量的耗损。但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。故弹头较现代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,APDS主要被二战末期至冷战前期的坦克使用。

尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)

弹体与脱壳穿甲弹类似,弹芯多由制程复杂的合金或陶瓷制造,拥有极高的硬度,最大差异在翼稳脱壳穿甲弹的弹芯尾部拥有尾翼,其功用在射击后,弹芯在空中飞行的姿态能够与射击抛物线成一直线,接触目标后动能集中在弹芯尖端贯穿目标,也就是说尾翼的功用是让弹芯不在空中翻滚。缺点:尾翼会增加风阻,减少动能,易受侧风影响,降低命中率。早期的APFSDS长径比较小,大多在15:1左右,随着技术的发展,现在的APFSDS长径比已经在25:1左右,弹芯的质量增加了,动能和存速性也显著的提高。APFSDS弹芯材质大多采用合金钢,碳化钨,贫铀。


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