淺談坦克碎甲彈

碎甲彈也稱碎頭榴彈 High-explosive squash head(HESH)、塑性榴彈 High-explosive plastic(HEP)或黏著榴彈,是20世紀60年代迅速發展起來,利用塑性炸藥反坦克的彈種,如今卻已很少使用。本文通過介紹幾種典型碎甲彈的結構和原理詮釋其發展歷程。受本人水平和所用參考資料的限制,可能存在錯誤,歡迎指正。本文謝絕一切形式的轉載,敬請諒解。

早期的炸藥大多數都是粉狀或者結晶狀物體,下圖為蘇聯A-IX-1炸藥( 96% RDX 黑索今、4% 石蠟)和A-IX-2炸藥(73% RDX 、23% 鋁粉)。

後來出現了塑性炸藥(Plastic explosive),比如Composition C-4塑性炸藥,成分 91%RDX、5.3%DOA(Dioctyl sebacate,癸二酸二辛酯)或DOA(Dioctyl adipate、己二酸二辛酯)作為增塑劑、2.1%PIB(Polyisobutylene,聚異丁烯,一種合成橡膠)作為粘合劑,1.6%礦物油。

塑性炸藥外觀像膩子或生麵糰,具有塑性、較好的稠度和黏性,在外力作用下易發生不可逆的形變,易於相互粘結成團或捏成所需的形狀。

塑性炸藥的種類有很多,除了著名的 Composition系列外,還有Semtex系列等等其他的塑性炸藥,Semtex系列主要成分是PETN(Pentaerythritol tetranitrate,季戊四醇四硝酸酯)和RDX,以及粘合劑、增塑劑,根據不同需要採用不同配比,並加入色素進行區分,顏色比較亮麗。

碎甲彈的結構比較簡單,通常由彈體、塑性炸藥、底螺和引信組成。國外通常採用C-4炸藥或者半塑性的A-3炸藥(也是Composition系列的產品),前者的特點是威力大、易裝填,後者的特點是衝擊感度低。對於著速不高的無後坐力炮用碎甲彈,一般都裝填同一種炸藥,但是坦克炮用碎甲彈由於著速較高,採用單一裝葯時往往出現小著角碰靶自炸的現象,所以坦克炮用碎甲彈在彈頭部裝填惰性填料(瀝青混合物),它具有良好的塑性,能緩和炸藥的衝擊。為了使彈丸著靶後,炸藥能在裝甲表面儘快形成堆積面積,所以彈體材料採用強度不高但韌性好的低碳鋼,且厚度較薄,彈頭處最薄,一般為2-3mm,彈壁從圓柱部到尾部逐漸加厚。

碎甲彈的原理比較簡單,人們很早就注意到,當爆破榴彈命中混凝土碉堡時,雖然沒有將其擊穿,但內壁崩裂出許多碎塊,這種破壞效應稱為層裂或崩落效應。碎甲彈就是依據此原理對裝甲起破壞作用的反坦克彈種。當碎甲彈彈丸以著速和著角碰擊目標時,在彈底的引信起爆前,由於慣性作用,彈丸頭部受壓變形而鐓粗,彈體向外膨脹,隨後薄壁彈頭破裂,塑性炸藥直接堆積在裝甲表面,經過短暫延時後彈底引信起爆,由於爆轟產物對裝甲的強烈衝擊壓縮,在裝甲內引起應力波的傳播、反射和疊加,最終形成碟形破片。

碎甲彈命中目標後,堆積並爆炸,通常會在目標表面留下一個圓形或者橢圓的淺坑,通常不會擊穿,但遇較薄的裝甲時也會擊穿。圖為日本靶場105mm HESH擊中靶板留下的彈坑(左二圓形坑)。

碎甲彈命中目標後,裝甲的背面會受到嚴重破壞,從裝甲上剝落出一大塊碟形破片,也有的是數片碎塊,碟片厚度約為10-20mm,直徑比葯柱略大。崩落現象出現後,裝甲崩落處中心比兩側深,有較多撕裂銳棱,側面帶有約45°剪切角。

圖為裝甲上剝落的碟形破片,表面光滑(即原來的裝甲背面),內表面非常粗糙,這種破片具有一定的質量和較大的速度,速度一般為10-300m/s,因此具有較大的殺傷和破壞作用。

靶板,上部的幾發為HEAT擊中的彈痕,下部右側的兩個圓形淺坑為HESH擊中的彈痕,下部中間的三發為APDS擊中的彈痕,下部左側的一發為APFSDS擊中的彈痕。碎甲彈的優點是對均制裝甲碎甲效果特別好,可以有效殺傷乘員並破壞坦克的各種設備。碎甲彈也是一種極好的爆破榴彈,它對於坦克行動部位的破壞效果特別好,不光能炸斷履帶,還能將負重輪、誘導輪炸毀,導致坦克失去活動能力。

碎甲彈的碎甲效果與著角有一定的關係,隨著彈丸著角的增大,引信作用時間增大,炸藥與裝甲的接觸面積增大,有利於提高碎甲威力,但著角過大時,葯柱太扁,碟片速度太低,影響碎甲效果,另外還可能導致引信作用不可靠,碎甲彈理想的著角為40°,超過60°後將碎甲效果將大大降低,甚至跳彈。

碎甲彈對混凝土目標的碎甲威力大,對於躲藏在建築物內的人員也有很強的殺傷威力,圖為利比亞戰爭中被碎甲彈擊中的建築物。

二戰結束後,英國 Churchill VII AVRE(Armoured Vehicle Royal Engineers)工程坦克換裝了Ordnance BL 6.5" Mk I 火炮(Royal Ordnance L9,大名鼎鼎的L7的兄弟),這是一門165mm口徑的火炮,以射擊HESH為主。

165mm HESH炮彈實物圖,左側為2pdr彈頭(40mm口徑)做參照物,該碎甲彈重達64 lb (29 kg),威力驚人,射程高達2400米,主要用於清除障礙物,如牆壁,圍欄,路障或掩體,以及建築物。

隨後發展的 Centurion Mk 5 AVRE也使用了裝備HESH的L9火炮。

美國引進了L9,稱之為M135 short-barrelled demolition gun,安裝在M728 CEV(Combat Engineer Vehicle)工程坦克上,值得一提的是M728參加過越南戰爭,也參加過海灣戰爭。

英國人對HESH情有獨鍾,之後所有的英國坦克都配備有HESH,HESH更是隨著L7火炮在世界範圍內大量裝備。圖從左到右依次為105mm APDS、HEAT(解剖)、HEAT、HESH(HEP)。

我軍也隨L7的引進,引進了西方105mm HESH。

碎甲彈可以一彈多用,戰術上適用範圍廣。而且由於是化學能彈,只要能命中,就能有效碎甲,有效距離遠。所以在60年代碎甲彈的發展非常迅速,但是從70年代開始坦克廣泛採用複合裝甲,使這種彈藥的作用效果大大降低。因此世界大部分國家已將這種彈藥從坦克上撤裝。

英國目前仍然在使用HESH,視頻為英國Challenger2坦克用HESH射擊Cheiftain靶車的視頻,裡面包含了一段對HESH的講解。

https://www.zhihu.com/video/963943300416401408

視頻中Challenger2坦克使用的是120mm L31A7 HESH,該彈為分裝彈,彈丸重17.1kg,內含塑性炸藥4.2kg,圖為L31A7 HESH彈頭實物圖。視頻中可以明顯感受到該彈飛行速度慢,彈道彎曲,該彈的初速只有670m/s,但是飛行穩定性好,再加上碎甲效果與著速無關,海灣戰爭中英軍Challenger1坦克創造了5110米HESH擊毀T-62坦克的戰績。

L31A7 HESH 結構圖,裝葯工藝口塞(Filling plug)、惰性填料(Inert nose pad)、鋼製彈體(Stell shell body)、炸藥(HE filler)、氈墊(Felt washers)、L56A1引信(L56A1 fuze)、彈帶(Driving band)、底螺(Shell base)、曳光管(Tracer elements)。結構沒有什麼改進。值得一提的是L31A7 HESH 底螺上安裝了4隻曳光管,與彈體呈一定角度,外加彈體旋轉,可視性效果良好。

感謝閱讀。

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