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破甲弹

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破甲弹HEAT(英文全称High-Explosive Anti-Tank Warheads),或者叫高爆反坦克弹,是化学能弹的一种,利用锥形装药的聚能原理,让弹头爆炸后产生的金属射流穿透装甲。

破甲弹是现今反坦克用化学能弹的主流,大量用于坦克炮弹,反坦克导弹以及手持反坦克火箭弹上。

概述

原理

其作用的核心原理便是门罗效应

破甲弹在弹头前部装有一个通常为铜制的药型罩,药型罩后面装有炸药,前面为中空。药型罩主流为锥形,也有半球形和喇叭形等,锥口朝前,锥尖朝后。引信将装药从底部引爆后,爆轰波不断向前传播,爆轰的压力冲量使药型罩近似地沿其法线方向依次向轴线塑性流动,其速度可达1000-3000m/s,称之为压垮速度,药型罩在轴线上闭合形成直径为几毫米的,能量密度更高的金属射流,射向坦克的装甲,把装甲冲出一个洞。

其杀伤效应与穿甲弹类似。击穿装甲后,能量未耗尽的后部射流继续向前飞行,而因侵彻装甲消耗掉能量的部分则在后部推力的推动下,连带着侵彻装甲时崩出的装甲碎片一起以穿出的洞为顶点呈一定角度在车内空间散开,毁伤车内设备和人员。

破甲弹的穿透机理。

破甲弹侵彻装甲的能力主要由以下几种要素决定:

  • 药型罩:由于药型罩是形成金属射流的关键部件,其质量和结构直接影响了破甲弹的侵彻力。一般来说,喇叭形的药型罩性能最佳,但为了降低生产成本,目前破甲弹使用的药型罩绝大多数为锥形。
  • 装药:破甲弹依靠的是炸药的化学能,因此选用的炸药越猛烈破甲弹的性能越好。并且可以通过改进装药结构,让爆轰波形改变,从而优化药型罩的受载,提升穿深。
  • 炸高:即弹头爆炸时药型罩口到目标表面的距离,不同的弹头结构都有其最佳炸高,炸高合适的情况下能将弹头的破甲能力发挥至最大。炸高过大和过小都会影响性能,太小会导致射流未完全拉伸就击中目标,太大则会引起射流的质量分散使得飞行速度下降。

误区

由于破甲弹的英文缩写是HEAT,很巧合的跟英文单词“heat”相同,所以很多不知道聚能原理的人就会望文生义,将破甲弹认为是使用高温来熔穿坦克装甲,并将杀伤机理与高爆燃烧弹划等号。但实际上根本就不是这样。

破甲弹爆炸后产生的金属射流温度只有500~600摄氏度,而铜的熔点为1083摄氏度,所以金属射流并不是熔融状态的铜,而是药型罩受到极大压力后变为近似流体的状态。同理,其温度远远低于钢铁的熔点,因此并不是利用高温来熔穿装甲达到击穿效果。

实际上锥形装药是通过极高的压力在装甲上打出洞来,就如同高压水枪切割钢板一样。

经典的错误素材
在网络上广泛流传的错误素材。这是个锤子的破甲弹,明明是4万年以后人类帝国用的热熔炮弹吧kora!
上面已经说到,破甲弹的杀伤主要还是依靠金属射流,图中所示的类似龙息弹的效果是完全不可能实现的。
老实说分手炮这帮人做的这一系列炮弹杀伤gif就没几个是完全对的

应用

聚能弹随着门罗效应提出后开始运用于军事领域,在西班牙内战中,纳粹德国干涉军使用的枪榴弹就属于这类武器,但这类弹药仍然不算是破甲弹。真正意义上的破甲战斗部是由瑞士人亨利·莫豪普特(Henry Mohaupt)发明的,在二战爆发前他将专利卖给了各个国家,因此各国在二战爆发后都掌握了这一技术,相继研制出了自己的破甲弹。

破甲弹并不需要依靠自身动能来击穿装甲,因此发射成本远低于动能反装甲武器,故在二战中,各国便开始大量运用破甲战斗部,以“巴祖卡”为代表的单兵反坦克发射器使用的都是破甲战斗部,在坦克上也有使用破甲弹。但破甲弹并未在坦克上大放光彩,主要原因是因为由线膛炮发射时炮弹会高速旋转,离心现象使得射流在运动过程中发生扭转、断裂以至分散,导致侵彻力下降,这是破甲弹的缺点之一。

为此在战后,苏联设计师去除了火炮膛线,将炮弹改为尾翼稳定,便诞生了世界上第一款滑膛坦克炮2A20(U-5TS)以及第一款滑膛反坦克炮T-12。而法国则另辟蹊径,将破甲弹设计成内外两层,中间间隔滚珠轴承,在炮弹飞行时,外部因膛线高速旋转,而内部只能得到一个较低的转速,从而达到抗旋的目的,其中的产物便是著名的G型破甲弹。其他国家也开始着手对线膛炮用破甲弹的改进(如加装活动弹带和使用错位抗旋药型罩等),以保证自家线膛炮发射破甲弹的能力。

60年代后,破甲弹已成为主要的反装甲弹种,其对传统均质钢装甲的毁灭性效果促成了西方一代“装甲无用论”坦克的诞生,产物就有西德的“豹”1型坦克和法国的AMX-30主战坦克。破甲弹同时也推进了苏联和以色列对复合装甲和反应装甲的研究。

由于后续杀伤依靠的主要是药型罩形成的金属射流,相比穿甲弹来说,破甲弹射流无论是质量还是体积都远远小于穿甲弹的弹头,因此击穿后效不如穿甲弹。英军的“挑战者2”坦克曾在伊拉克被RPG-29从正面的复合装甲未覆盖区域那个正面投影面积奇大无比的3英寸纸裤裆击穿,除了驾驶员被穿出的射流击中导致他双脚截肢外并未造成其他关键性的毁伤。破甲弹如果想要一击摧毁目标,则必须要命中装甲车辆的关键要害,如油箱和弹药架等。

虽然坦克进入了滑膛炮时代,但是坦克用破甲弹依然得不到质的飞跃。尾翼稳定相比自旋稳定来说最大的一个缺陷就是存能不佳,而破甲弹由于自身结构的缘故不可能使用跟长杆动能弹一个级别的膛压来发射,故炮射破甲弹的下坠不是很理想;而且现代主战坦克的正面均有复合材料装甲甚至爆炸反应装甲的保护,对破甲弹射流的防护能力极佳,在坦克的正面对战中破甲弹基本起不到什么作用。因此炮射破甲弹一般只用作攻坚或中近距离内击毁敌方轻装甲以及坦克竞赛

尽管有着以上的缺点,但还是因为其发射成本低、侵彻力不受自身动能影响等缘故,破甲弹并未被取代,现在仍在各国军事力量中大量使用。

破甲弹发展到了现在,已经有了不少的变种。有为了应对爆炸反应装甲而诞生的串联破甲弹,例如RPG-7使用的PG-7VR战斗部,其为大小两个破甲战斗部串联,击中目标后前部的小型战斗部先将反应装甲引爆,接着主战斗部再将没有反应装甲保护的坦克主装甲击穿。一些国家则通过改进破甲弹战斗部结构,以牺牲一定侵彻力为代价增加了破甲弹的爆炸杀伤范围,使其对步兵、建筑、碉堡、直升机等软目标同样具有破坏力,称为多用途破甲弹(High-Explosive Anti-Tank Multi-Purpose, HEAT-MP),如西德的12cm DM12破甲弹以及美国的M830A1破甲弹等。

美国M830A1破甲弹的剖面图。是不是很眼熟?战地系列里坦克的“实心穿甲弹”其实就是这玩意
这种弹药为次口径设计,并配备有可切换触发/延时/近炸三种模式的复合引信,以便应对不同的目标。

有趣的是,破甲战斗部不只是可以用来当做“矛”,也能作为抵挡反装甲武器的“盾”。乌克兰的“利刃”爆炸反应装甲便是如此,它把数个凹槽型的药型罩封装在装甲内,装药爆炸后射出一道道金属射流,意图将破甲弹射流甚至长杆穿甲弹的弹体切断,从而削弱来袭炮弹的反装甲能力。“利刃”目前装备于T-84主战坦克上,据官方所称,其防护性能是苏联“接触5”反应装甲的2~3倍。