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凯发k8娱乐钨铀之争:杆式穿甲弹究竟用哪种弹芯更好?

time 2024-03-24 02:13:54

  下图所示为一种具有结构自锐能力的组合式侵彻体◁…。其外层的钨合金管包覆内层的碳化钨弹芯构成…■◇△。

  贫铀较低的剪切强度在带来自锐特性的同时-☆▼•,也使得面对爆炸反应装甲▲=●□、约束式复合装甲时穿杆更容易被折断=--=○◁。

  5◁●☆、终点弹道学 (美)陆军装备部 国防工业出版社 ISBN•◁:7-118-00065-5

  说到各国主战坦克(MBT Main Battle Tank)普遍使用的尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)☆-◁◇▲,就不得不提到弹芯材料的钨铀之争◁▼◇△-。目前广泛应用于各型杆式穿甲弹弹芯的材料是贫铀合金与钨合金▪◆••○-,二者材料性能的优劣一直以来都是大家津津乐道的话题▲●○-○▽。

  可以看到▲◆=,在改进了结构之后●◇▲▼□▲,钨合金也同样可以•★▪●○“自锐▽●▽△▽○”◁•▽▷●。不过□▲▽,相对于贫铀弹芯合金仍然有差距•◁。

  最后需要特别说明的是◆▪■…●★,在可以查阅到的公开数据都是以对均质钢装甲(RHA)的穿透能力为比较标准=◁▽。而当前的先进主战坦克(MBT)不仅采用了各种复合装甲(如约束式复合装甲)★◆◇▷□,还可在外部加挂附加装甲▷▼▷、爆炸反应装甲(ERA)等■▼▽•,是不能简单认为在现有条件下贫铀合金就一定优于钨合金▪◇◆☆•。(本文图片来自网络)

  钨-金属间化合物●…△▪★,目前合成的有W-7%Ni-Fe-Al▽-,该合金烧结密度达96%▲▽•●□△,平均晶粒尺寸为7μm•▲,在动态压缩试验中▲●□▪,显示了绝热剪切特征△▪;

  在当前技术条件下□○,射击均质钢装甲时▪-,贫铀合金穿甲弹的最佳着速Vc=1600m/s•▽☆☆•◁,对于钨合金穿甲弹Vc=2000m/s(着速可以大致视为炮口初速-速度降)■△◁▪=。这一点在弹药参数选择上有明显体现□★◆,例如德国DM-53的初速1670m/s☆…、美国M829A3的初速1550m/s▽=◆◇、我国出口型125弹初速1700m/s等◁-◇•。

  制约钨合金杆式穿甲弹穿深的最主要因素是◁=■★“自钝▪◇▷□”效应△▷••。即前文提到的在穿甲过程中钨合金穿杆头部形成的▷=◆▽■◁“蘑菇头•◆…□△”□◁=★•。

  由图可见◁☆□,在同等弹芯直径条件下●▼□,贫铀合金穿甲通道直径最小▼…▷…,穿甲阻力最小…○-◆•。

  钨锰合金◁▪,有90W-Ni-Mn和95W-5Mn两种•△,烧结密度达95%以上☆◆●◇=◁,在动态试验中□△◆,均显示了绝热剪切特征◆□□-▽□。

  1□◆、钨纤维复合材料穿甲弹芯侵彻时的自锐现象 荣光 黄德武 爆炸与冲击 2009年7月第29卷第4期 文章编号•■:1001—1455(2009) 04-0351-05 国标学科代码★▷:130·3530

  钨铪合金▷▽■,有50W-50Hf和74W-26Hf两种◆…□,采用流化床化学汽相沉积加固态固结工艺制成◇▷○,准静态压缩力学性能与 90W-7Ni-3Fe合金相当●▲…▪●●;

  钨纤维复合材料也是一种具有结构自锐的构型▽-。例如使用锆合金玻璃内包钨丝束的结构△☆▼■,该材料虽然密度小于对比试验的95W钨合金●▲▽▽,但在使用弹道炮进行对比实验时▲▷=◇-▪,其侵彻能力反而更高★☆▽••□。

  当着速超过2000m/s时○◆□▷•▽,惯性效应在侵彻中开始居支配地位==△■◇,穿甲机理发生变化•▷▼■•,材料之间行为差别的影响逐渐减少•■○▲-■。这时穿杆的结构由连续杆变为分段间断杆后●••☆,穿甲性能更好■…。对于不同的着靶速度-■=…◁,分段间断杆存在着最佳的分段及段间间隙◆…▷■•。

  下图展示了不同材料的弹芯在长径比λ=30凯发k8娱乐-••◇…★、冲击动能E=10MJ的情况下-•-■▪,着速与穿深的关系▼▲●。

  U的熔点为1133℃=●-▼◁☆,W的熔点为3370°C◆•。由于APFSDS的飞行速度达M5~M6…▽,在这种速度下的气动加热可达2500K左右▲▪…▲◁,在强大的高温和气动力的耦合作用下▼-●▽□★,贫铀合金的形变较大▼◇。弹芯产生的形变会降低速度…=•▪◁、加剧章动影响精度和破坏着靶姿态而降低穿深□☆--•◇。

  另外▽○●◆…▼,贫铀易燃▽■•,在穿甲后具有强烈的纵火作用●▲◆▼■▲,对车辆成员有更强的杀伤效果★=●△…▷,更容易引发二次效应=▲◇•□○。

  贫铀合金的流变极限强度较低…◇■▪•。在穿杆高速撞击并穿透靶板的过程中会发生压缩变形=◇▲,应变速率提高●▲△□▲,峰值应力也将逐渐增大▼◆▲●▼,★□“自锐○△◇”效应将被削弱☆☆▼▽▪。

  一般来说■▽▷☆,在同等情况下贫铀合金的侵彻能力较钨合金高10~15%▪□,这是由于贫铀合金材料的临界绝热剪切应变率较低▼…▽…△▼,易发生绝热剪切断裂▪…○,即△▲=“自锐◆◁…▪”效应…▼…。而钨合金在穿甲过程中▪◇•,穿杆头部会•=•▲“自钝•▷◁▼”==◆▽▽•,致使侵彻阻力增大●○,侵彻力深度降低△…。

  组合式结构自锐弹芯相较于改善材料性能的单杆式弹芯◇▲▼◇,工序更少•☆★-、成本更低凯发k8娱乐○▪。目前这项技术已经应用在我国新型坦克炮用尾翼稳定脱壳穿甲弹上…▲□。

  随着新型装药技术△…■、液体发射装药☆★▲△、电热化学炮凯发k8娱乐◇●▲◇、电磁发射技术等的发展△•▽●•,未来杆式穿甲弹的着靶速度将会超过2000m/s的临界点•◁○。

贫铀合金刚度较低□•,减小了穿甲体获得的动能▷▪。2◁■●▪▪、组合杆式穿甲弹的侵彻能力仿真分析 吴群彪 沉培辉 刘荣忠 系统仿线)02-0367-04采取措施减小钨合金自钝现象带来的影响▷…,需要使用更大尺寸的弹托防止在膛内加速时弯曲□•●★▷▽,增加了消极质量★△…▪▽,也是当前技术条件下提高穿深的有效方法之一◁……★…◆。主要有以下两种方式●◁▪●:

  6◆◆△★★、坦克装甲车辆设计(武器系统卷) 冯益柏 化学工业出版社 ISBN◁▷■◆:978-7-122-21608-3

  钨合金所具有的高熔点▲□▼、高强度使其可以适应更高的发射过载和更大的飞行速度=-☆•▼。

  贫铀具有放射性▼-,会威胁坦克装甲车辆成员的健康•-•,燃烧过程中产生的放射性烟气被吸入后会造成严重内照射●=。

  目前☆●☆,由常规火炮发射的穿甲弹初速依然有限▪•△☆◁◆,在主战坦克的典型交战距离 2000m或更远距离▽▪-…,穿甲弹的着速仍然小于 2000m/s◇◁•=•☆,所以在对RHA的穿透力上◁==△,贫铀合金比钨合金仍具有优势●-★•▼。

  图6中上方为完整的弹芯▼☆,下方位试验后从靶板上回收的弹芯残段……▲▪。可见◇◁▲☆,该复合材料弹芯并没有形成▷=◁□●▷“蘑菇头-★”◇=。

  目前以固体火药为发射动力的120~125mm坦克炮炮口动能都在10MJ~13MJ之间◇■★,已经非常趋近常规火炮的极限★○。在实际应用中•◆,穿甲体的质量和初速是互相制约的——穿甲体加长…△○,速度就会降低=▷▽▪★;速度升高•-□○-,穿甲体就要缩短▼■▼☆,在设计上需要取舍▲▷▽☆。

  贫铀合金和钨合金有各自的性能优势▼☆▽,铀-钨复合也是一个发展趋势■…•☆▼。另外•▪■,基于复合材料的优良性能▲☆▷○•▪,目前还开发出了一些用于穿甲弹弹体的贫铀基复合材料◇-□。

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