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APCR,HEAT,HESH,HVAP提升穿深和殺傷的原理是什麼?

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APCR和HVAP是一種彈藥不同的叫法,就是次口徑高速穿甲彈,是穿甲彈發展某個階段出現的彈種。

要打穿裝甲,需要高的初速;穿甲彈彈體撞擊目標時又希望彈頭截面積小,提高比動能。所以就出現了次口徑高速穿甲彈。它的特點是用等同於同口徑普通穿甲彈的裝葯發射一個更輕的彈頭,力求在近距離內得到更高的初速,並且利用次口徑彈芯結構,在撞擊目標時獲得更大的比動能。

蘇76毫米УБР-354П次口徑高速穿甲彈

它的實物圖嘛,是這樣的:

中間一個(編號2)為УБР-354П

它的結構是中間有一個碳化鎢燒結的硬質彈芯,彈芯周圍是用輕金屬做的彈托。和後來的APDS(下文講)不同,APCR還比較原始,彈托是和彈芯全程連在一起飛行的。當撞擊目標時,較輕較軟的彈托在撞擊中發生形變,只留下彈芯繼續往前鑽穿過裝甲。如下圖:

蘇聯在二戰中軍工生產的觀點是數量第一,保證數量才談得上質量,所以對次口徑高速穿甲彈彈型設計最為粗糙,就是上圖這種圖釘一樣的線軸型,優點是好造、便宜,缺點也很明顯——像釘子一樣的彈體飛行中阻力很大,速度降非常大,基本上1000米以外存速、散布就沒法看了。所以次口徑高速穿甲彈專門用於在近距離射擊重型坦克。

其他國家稍微講究一點,給次口徑高速穿甲彈裝了一個流線形的外殼,比如這個德國的75毫米PzGr.40

PzGr.40次口徑高速穿甲彈

它的穿甲侵徹體還是一個碳化鎢彈芯,但是彈芯外麵包了一個流線形彈體,讓彈頭在飛行中阻力小一些。

美國76毫米坦克炮用的M93次口徑高速穿甲彈也是流線形彈體:

76毫米M93高速穿甲彈

所有次口徑高速穿甲彈無論是線軸彈體還是流線形彈體,遠距離存速都不好,所以這類穿甲彈只適合射擊近距離目標,在近距離內穿甲深度比同口徑普通穿甲彈高,但是距離一遠還不如普通穿甲彈。而且APCR還有個缺點就是容易跳彈,遇到大厚度傾斜裝甲射擊效果還不如風帽被帽穿甲彈APCBC。


HEAT,指的是空心裝葯破甲彈,它是用門羅效應,也就是錐形裝葯爆炸時產生的聚能爆轟波,將錐形葯型罩壓縮匯聚成金屬射流來擊穿裝甲的。

BK-5M

這是蘇聯100毫米BK-5M空心裝葯破甲彈,裝備T-54/55中型坦克的D-10T坦克炮。彈頭內的炸藥有一個向前的錐形開口,開口裡套著紫銅做的葯型罩。擊中目標爆炸時,炸藥爆炸產生的爆轟波將紫銅葯型罩匯聚成高速高密度的金屬射流,像高壓水槍沖土牆一樣穿透裝甲。

空心裝葯破甲彈原理圖

有一點要注意,有一些人把金屬射流形成的過程描繪成「葯型罩被融化成液體向前匯聚噴出」,這是不對的。雖然在炸藥爆轟波作用下金屬射流有了類似液體的流動性,但是它本質上還是固體,射流溫度還沒有到達金屬液化的溫度。

破甲彈的特點是炮彈的著速對破甲深度沒有直接影響,這一點不像穿甲彈,所以初速較低的火炮、無坐力炮、火箭筒、反坦克導彈也能使用破甲彈。

9M14反坦克導彈

這個是9M14反坦克導彈,它的另一個名字就更有名了,AT-3賽格爾。

破甲彈的破甲深度和破甲彈直徑、葯型罩形狀和材料、彈體是否自旋以及炸高密切相關。

一般來說口徑越大的破甲彈彈頭,破甲深度也越大。

葯型罩材料,以前為了節約成本有過鋼、鋅等材料做的葯型罩,材料密度低,破甲深度受限制,現在普遍使用紫銅。

葯型罩形狀,過去對破甲彈金屬射流成型原理沒有研究透徹,為了生產的便利性使用過半球形葯型罩

57毫米M307破甲彈

比如這個57毫米M307破甲彈,用在美國M18 57毫米無後坐力炮上。這種半球形葯型罩爆轟匯聚效果差,現在已經不用了。

還有一個是彈體自旋。線膛炮發射的旋轉穩定炮彈彈體會高速旋轉,對金屬射流的匯聚是有害的,會造成射流發散、扭轉、斷裂,影響破甲效果。解決的辦法有3個:

1、用滑膛炮發射

2、用抗旋葯型罩,比如30毫米M789多用途航炮彈。這種炮彈由阿帕奇直升機的30毫米鏈式機關炮發射。

它的葯型罩是特殊設計的,有旋轉的皺褶,產生的金屬射流會自旋,自旋方向和炮彈旋轉方向相反,抵消炮彈彈體自旋帶來的離心作用。

錯位抗旋葯型罩

3、用滑動彈帶或者軸承。

上面提到的BK-5M就是用滑動彈帶的,它的銅製彈帶並不是和彈體緊密配合不可錯動的。發射後彈帶被膛線帶動自旋,彈體卻因為慣性作用沒有跟著一起高速旋轉,轉動速度要低很多,相當於彈帶在彈體上轉,彈體不轉或者轉的慢。除了用紫銅做滑動彈帶,還有用尼龍做滑動彈帶的。

軸承,就是在破甲彈彈體內設置內外兩層,外層被膛線帶動高速旋轉,但是外層和內層之間有軸承鋼珠,外層轉內層不轉(其實不可能真的不轉,只是較慢地轉),空心裝葯和葯型罩都裝在內層,用這種辦法來克服彈體自旋的危害。典型的產品是法國105毫米Obus G破甲彈。

105毫米Obus G破甲彈

紅色的尖頭指的是前後兩個鋼珠軸承,飛行中外層彈體旋轉,但是因為這兩個鋼珠軸承隔離了外層和內層,所以內層也就是裝破甲裝葯的部分不跟著轉。

炸高就是破甲彈頭爆炸時離裝甲板的距離,這個距離合適,金屬射流正好是密度最大速度最高的階段,破甲能力最強;炸高過高,金屬射流就會出現斷裂,影響破甲深度;炸高過低,金屬射流還沒完全匯聚起來就撞到裝甲上,威力也大打折扣。為了達到合理炸高,破甲彈彈頭往往有探桿,或者有尖錐形的風帽。

為了讓破甲彈頭在合理炸高精確爆炸,還需要使用壓電引信。在探桿的頭部有一塊壓電陶瓷,撞擊目標後會產生脈衝電流,通過導線和彈體金屬壁和彈頭底部的電雷管形成迴路引爆,壓電引信要比機械引信起爆瞬時性好得多。


HESH是碎甲彈,是英國人在50年代研發的一種反裝甲彈藥。它的原理是不靠動能也不靠金屬射流,而是靠大量炸藥在裝甲表面撞擊砸扁後起爆,產生的爆轟波把裝甲內層震碎,產生崩射的碎片殺傷車內乘員毀壞設備。

120毫米L31A7碎甲彈

碎甲彈彈體圓柱部分很長,彈頭圓鈍,彈體外殼很薄,裝填的炸藥量大,而且是塑性好、爆速高的炸藥。

彈著時,炮彈被砸扁,然後起爆,產生的爆轟波把裝甲內層震碎毀傷車內人員設備。

碎甲彈研發初始是很理想的反坦克彈藥,尤其是在對付傾斜裝甲時,穿甲彈容易跳彈,而碎甲彈在傾斜裝甲上的炸藥堆積效果更好,爆轟威力更大。但是隨著複合裝甲出現,碎甲彈即使能崩裂外層,複合裝甲的內層還是完好的,無法毀傷車內人員設備。所以現在碎甲彈用的很少了,只有英國等極少數國家出於傳統喜好還在用,即使不打裝甲目標,也可以當多用途榴彈轟擊工事。


評論區里 @ArcherX 問,什麼是靜破甲深度,什麼是動破甲深度。

是這樣,把破甲彈支在鋼板靶模型上,炸高放到最合適的高度,然後引爆,炸出來的深度就叫靜破甲深度。

動破甲深度就是實際發射一次,朝鋼板靶射擊,測量實際射擊中打出的破甲深度。

一般來說實際射擊時不會有那麼理想的炸高,還會受到各種因素影響,動破甲深度都比靜破甲深度淺。但是有抗旋葯型罩的彈藥除外,這類彈藥在靜破甲試驗中因為彈體不轉,錯位的抗旋葯型罩射流效果反而不及旋轉時的效果,靜破甲深度會小於動破甲深度。

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APCR/HVAP:硬質彈芯穿透裝甲板。穿深主要和著靶速度、彈芯材質和形狀有關。

想要提升的話,有這麼幾個手段:首先是提高膛壓和火炮倍徑,這兩點能有效提升APCR的初速從而提升著靶速度和彈芯的動能。然後是改良彈芯材質和構型,更大的長徑比有利於增加彈芯的深度,同時優良的彈芯材質和加工工藝能夠減少彈頭折斷/被夾斷的可能性。

HEAT:藉助門羅效應(聚能效應)生成的金屬射流穿透裝甲,對均質裝甲穿透深度相當高,但容易被各種手段防禦(包括但不限於:間隙裝甲、柵欄、複合裝甲、反應裝甲)。

HEAT的穿透深度和葯柱構型、爆炸能量、葯罩材質、彈徑都有關係。想提升的話要從這幾方面著手,比如將TNT炸藥換為爆炸能量更高的黑索金,或者將葯罩材質從紫銅換位鎢合金甚至是昂貴的鈮鉭合金。另外要注意的是炮彈的自旋會分散射流起到降低穿深的作用,所以HEAT戰鬥部一般不適合用線膛炮發射(唯一的兩個例外是法國的G型抗自旋破甲彈和中國的58式汽缸破甲單)。

HESH:利用塑形炸藥延時起爆,通過背板崩落殺傷車內人員。最沒卵用的彈種,現在幾乎沒人用了,因為現代主戰坦克基本都有吸能效果優秀的複合裝甲以及防崩落內襯,HESH效果和普通的HE彈頭差不多。


APCR的原理是,用一個細長堅硬而口徑小,密度大的鎢質彈芯,外面套一個殼子。發射出去,當接觸目標的時候,外殼碎裂,只有細長的鎢芯打進去,我們知道穿深的決定因素在於單位面積的動能,所以這樣接觸面積小了,動能就上去了。

HEAT原理是原理是門羅效應,這個有的稱為空心射彈,利用的是空心聚能裝葯。HEAT有一個特殊的錐形空心體,外面覆蓋一層金屬。擊中目標以後內部會產生巨大的爆炸衝擊波,從口徑小於1毫米的彈頭噴出,對目標產生強大的的爆炸壓力,這個對於間隙裝甲無效。

HESH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人員。原理類似於鎚子敲打牆壁,牆壁未穿透,背面的牆皮卻一塊塊剝落一樣,但這個對付均質鋼裝甲有效。

HVAP(超速穿甲彈)是美國獨有的叫法,其它國家叫APCR(鎢心穿甲彈)。


我的俗解......當然目標要下降為木板之類的

硬芯穿甲彈:拿棍兒捅

破甲彈:拿高壓水射流滋

碎甲彈:拿大鎚砸


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