穿甲弹

穿甲弹发射瞬间

穿甲弹是一种典型的动能弹，依靠弹丸强度、重量和速度穿透装甲的炮弹，现代穿甲弹弹头很尖，弹体细长，采用钢合金、贫铀合金等制成，强度极高。

穿甲弹个个都长着非常坚硬的脑袋壳(即弹头)是坦克、飞机、军舰式装甲车辆的死对头。当然，对付混凝土工事，它也照样当仁不让，这是因为：
一、它的弹体特别结实，由合金钢(或钨、铀合金)制成，弹体前端都是实心的，还有防裂槽，不怕在撞击目标的瞬间破碎或折断。
二、它的速度高，贯穿能量大，能洞穿较厚的装甲和流线型外形，同时还配有延期引信，在钻进目标“内脏”后再爆炸。
三、它的射击精度高，加之身体都是流线型，能在飞行中减少空气阻力，瞬息间直接命中坦克或飞机等活动目标。

穿甲弹的定义

穿甲弹是指依靠弹丸的动能穿透装甲摧毁目标的炮弹。其特点为初速高，直射距离大，射击精度高，是坦克炮和反坦克炮的主要弹种。也配用于舰炮、海岸炮、高射炮和航空机关炮。用于毁伤坦克、自行火炮、装甲车辆、舰艇、飞机等装甲目标。也可用于破坏坚固防御工事。

穿甲弹的原理

穿甲弹素以强拱硬钻而著称，也就是俗话说的硬碰硬。它主要靠弹丸命中目标时的大动能和本身的高强度击穿钢甲。俗话说，“打铁先得自身硬”。要击穿目标的装甲，没有一副硬朗的身子骨是不行的。因此，穿甲弹的弹丸，都是用比坦克装甲硬得多的高密度合金钢、碳化钨等材料制成的。穿甲弹个个都长着非常坚硬的脑袋壳（即弹头），是坦克、装甲车辆的死对头。当然，对付混凝土工事，它也照样当仁不让。发射时，穿甲弹丸在膛内高温高压气体作用下，一触及目标，就会把钢甲表面打个凹坑，并且将凹坑底面的钢甲像冲塞子一样给顶出去。这时候，弹丸头部虽然已经破裂，而弹体在强大惯性力的冲击下，仍会继续前冲。当撞击力达到一定数值时，引信被触发点燃，就引起了弹丸装药的爆炸。这时，在每平方厘米面积上，可产生数十吨至数百吨的高压，从而杀伤坦克内的乘员、破坏武器装备。

穿甲弹的简史

 

穿甲弹早在十九世纪便已在战场厮杀，当时，它主要对付装甲战船，用得还不普遍.直到第一次世界大战中坦克面世，装甲弹才风风火火冲进战场，其性能也有了很大改进。这期间装甲弹是一种适口径穿甲弹，即穿甲主体的直径与穿甲弹弹体的口径相同。这类穿甲弹又叫普通穿甲弹。根据穿甲弹的弹头不同，通常人们还把普通穿甲弹分为尖头穿甲弹，钝头穿甲弹和被帽穿甲弹。前两种穿甲弹主要用来对付均质装甲，而后一种由于在弹头上加有风帽和被帽，因而穿甲能力强，可用来对付表面经硬化处理的非均质装甲。

普通穿甲弹一般在弹体内装少量炸药，以提高穿透装甲后的杀伤和燃烧作用。不装炸药的又称实心穿甲弹，装炸药较多的称半穿甲弹或穿甲爆破弹，装有燃烧剂（燃烧合金）的称穿甲燃烧弹。普通穿甲弹由弹丸和发射装药组成。弹丸有风帽、被帽、弹体、炸药 、弹底引信和曳光管 。风帽用于减小飞行阻力。被帽用于保护弹体头部穿甲时不受破坏，并可防止跳弹。弹体用优质合金钢制造，经热处理使头部硬度略高于尾部，以改善穿甲性能。曳光管用于显示弹道。100毫米普通穿甲弹弹丸全长不超过3.9倍口径，初速900米/秒左右，在1000米距离上可击穿110～160毫米/30°（装甲 厚度/法线角）的装甲。1000米处的速度损失是初速的11%～17%。 

第二次世界大战时，重型坦克杀上战场，装甲厚度达到150-200毫米。面对这样的"硬骨头"，钝头和被帽装甲弹都显得无能为力，于是便出现了一种次口径超穿甲弹。所谓次口径，是指穿甲主体的直径小于弹径。

这种次口径超速穿甲弹的弹体内，有一个用硬质合金制成的弹芯。由于穿甲弹是依靠弹丸的动能来穿透装甲的，因而当弹丸以高速撞击装甲时，强度高而直径细小的弹芯就能把大部分能量集中在装甲的很小面积上，从而一举把“乌龟壳”穿透。后来，坦克不肯示弱，又把装甲增厚，于是便出现了威力更强的超速穿甲弹.这种弹按其稳定方式的不同分为两种：一种是以弹丸自身旋转稳定的，另一种是借助于装在弹体上的尾翼稳定的。

穿甲弹的分类

穿甲弹按弹丸外形分为线轴型与流线型两种。主要由风帽、弹芯、弹体、曳光管组成。

弹芯是穿甲弹的主体，用高密度（14～15克/厘米）碳化钨制成。弹体用低碳钢或铝合金制造，主要起支承弹芯的作用，其上有导带，能保证弹丸旋转稳定。弹芯被固定在弹体中间，当碰击装甲瞬间，弹体破裂，弹芯进行穿甲。 

它的弹芯直径小，仅为火炮口径的1/3～1/2，提高了着靶比动能（弹丸动能与弹体横截面积之比），垂直穿甲性能好，碳化钨弹芯硬度高，具有抗压不抗拉 的特点，穿甲时基本不变形，击穿装甲后形成碎块，增大了杀伤与燃烧作用。但这种结构工艺性差，弹丸质量小，弹形不好，速度衰减快，仅适于射击近距离内的目 标。此外，对于大倾角装甲穿甲时弹芯易折断和跳飞。

穿甲弹按稳定方式分为次口径超速脱壳穿甲弹分为旋转稳定和尾翼稳定两种。由弹托与飞行弹体两部分组成。弹托在膛内承受火药燃气压力，支撑、带动和引导弹体正确运动，出炮口自行脱落。

旋转稳定超速脱壳穿甲弹仅适于线膛炮发射。由于弹丸断面比重或比动能受旋转稳定性的限制，使穿甲威力不可能有更大的提高。

尾翼稳定超速脱壳穿甲弹又称长杆式穿甲弹，其飞行弹体由风帽、弹体、尾翼等部件组成。弹体由合金钢、钨合金或贫铀合金制成。长杆式穿甲弹的弹托有花瓣型和马鞍型两种典型结构，花瓣型结构适于滑膛炮发射，马鞍型结构由于采用尼龙滑动导带，既适于滑膛炮，也适于线膛炮发射，弹托由铝合金制成，弹体材料多为钨合金或贫铀合金。杆式穿甲弹具有长径比（飞行弹体长度与弹体直径之比）大，长径比可达12～20，穿甲能力强，飞行速度损失小等优点，初速可达 1500～1800米/秒，1000米飞行速度损失是初速的3%～8%，可击穿300～550毫米的垂直均质装甲，并具有显著的后效作用。 
 
目前，应用比较广泛的是依靠尾翼稳定的超速脱壳穿甲弹，也称作“长杆式”尾翼稳定脱壳穿甲弹。“长杆式”尾翼稳定脱壳穿甲弹重量轻，初速高，再加上弹丸飞出炮口后弹托(卡瓣)在气流作用下脱落，使空气阻力大为减少，因而通过细而坚硬的弹芯能将大量动能集中作用在装甲很小的面积上(它的穿甲能量比普通穿甲弹大四倍)，就好像用锥子扎鞋底一样，击穿很厚的装甲。

为了提高长杆式尾翼稳定脱壳穿甲弹的性能，近年又出现了用高密度铀合金（比如美军使用的贫铀穿甲弹）和钨合金（比如中国99式）制作弹芯的穿甲弹，它们的穿甲本领更强，尤其是铀弹芯的穿甲弹在硬脑壳钻进装甲后，还能产生1000℃以上的高温，使装甲局部熔化，发出强烈的白灼光。而且它的造价仅为钨合金的一半，所以目前各国都重视发展这些。

破甲弹，碎甲弹

普通穿甲弹

破甲弹不是依靠动能来打穿“乌龟壳”，而是利用“聚能效应”来显本领。所以它不需用高初速火炮发射。破甲弹的战斗部是一个倒锥形的紫铜罩，锥心向内，锥口向外，引爆后，高温高压将紫铜罩瞬间熔化（铜的熔点低，且铜材质延展性好），形成向前喷发的高温高速金属射流，用这股金属射流的高温和压力来烧灼装甲钢，争取将其烧穿，高温熔流飞溅进车内，借此引爆弹药或油料，也能对车内乘员构成威胁。什么叫“聚能效应”呢？比方讲，太阳光用放大镜聚焦在一起，就能把手灼伤。“聚能效应”又叫“门罗效应”。它是1888年由美国人门罗在做炸药实验时首先发现的。这种将炸药能量聚集起来的效应，是通过在药柱端面上的椎形槽产生的。后来，人们又在椎形槽上加了一个金属罩(称为药型罩)，使能量更进一步增大。当引爆药柱时，就会在槽的轴线上产生一股高速(达9000～10000米/秒)，高温(1000℃以上)，高压(100万大气压以上)的“金属射流”，能将很厚的金属板击穿。

破甲弹的原理就是这种依靠“三高”(高速、高温、高压)来制服坦克。在威力极大的金属射流面前。厚厚的装甲就好像一堵被高压水枪喷射的土墙。顷刻间土崩瓦解。

破甲弹的品种很多。早期使用的破甲弹，多采用旋转稳定方式，即弹丸绕自身轴线旋转。但由于旋转影响射流的稳定性，使破甲威力下降，因此现代破甲弹便采用不同方式消除旋转的影响。其中一种被常用的办法就是用滑膛炮来发射破甲弹(后来线膛炮也能发射，并使之不旋转)。弹体不旋转或微旋，而以尾翼稳定弹丸的飞行，这与前面提到过的长杆式尾翼稳定脱壳穿甲弹道理一样，它们都比由线膛炮发射的旋转稳定的同类弹丸威力强，而且能击穿夹心饼干似的多层复合装甲。目前，坦克炮常配用的长鼻式固定尾翼破甲弹，就是一种破甲威力大，飞行稳定好的反坦克弹药，被广泛使用。
 
另外，近年来出现的反坦克子母弹和制导炮弹，可以说是破甲弹的表兄弟，因为它们都是按照破甲弹的作用原理来破坏坦克的。还有一种叫碎甲弹，又叫“牛皮糖炮弹”。其弹丸在外观上像个氧气瓶，弹体用易于变形的低碳钢制成， 头部短粗且外壁较薄，里面装大量塑性炸药。它的诞生给坦克增加一大威胁。它既不同于穿甲弹，又不同于破甲弹。这种弹命中装甲时，弹体变形后破裂，在高温高压下，塑性炸药像牛皮糖紧贴在装甲表面，随后由弹底延期引信引爆炸药，一瞬间产生几十吉帕到100多吉帕的强冲击波作用于装甲，在装甲内部形成强应力波，使装甲背面崩落出大小不等的碎块，达到破坏装甲和杀伤人员的目的。

穿甲弹的发展

苏制分装弹药的穿甲性能开始时领先于同期欧美整装弹药，而且长径比也大于同期的整装弹药！他的最先应用是前苏联在上世纪60年代后研制的115和125毫米杆式穿甲弹，分别应用与于T62和T72坦克上。前苏联115毫米穿甲弹长径比13.1、德国120毫米DM13穿甲弹长径比12、美国XM735穿甲弹的长径比8-9。目前各国主要装备的是第四代穿甲弹，长径比大多在20-30之间，代表的有美国M900型105毫米弹M829E2型120毫米弹；德国DM43/53型120毫米弹；中国的DTW2-105MM，DTW-125MM，及PZL-120MM毫米弹。各国的长径比超过30的穿甲弹已经试装或少量进入部队服役，普遍的穿深已经达到700-800MM以上。中国也相应的开发了新一代的120及125MM毫米的大威力穿甲弹。俄罗斯的3BM-31型125穿甲弹的长径比也达到了29。 {|弹芯的辨证关系其实是这样的：,y动能穿甲模式（注意早期的穿甲弹还有“动量穿甲模式”）中，穿甲厚度由动能/截面积决定，当然还有一些参数诸如相对硬度等。次口径，弹芯化的根本目的是减小截面积。因为大口径炮的动能大，小口径炮的动能小。如果发射同口径的炮弹，对于大口径炮来说是很不划算的。一部分动能没有加到穿甲威力上去。比如IS-2的122毫米炮，炮口动能是虎/豹主炮的2~3倍，超过同时代的任何坦克炮。但是由于战争时期一直只有同口径弹，所以穿甲威力也只和和虎豹次口径弹的威力差不多至于用高密度和高硬度金属做弹芯，目的就是防止折断和碎裂。其实越细越易折断早期的次口径弹，由于材料的原因，弹径与口径的比例是很高的，而现在美式贫铀弹，弹径30毫米，与口径（120毫米）的比例是1：4。至于次口径减小了动能的损失，那只是相对的，而且往往不起作用。动能的衰减速率固然和截面积成正比，但是和弹重也成一定的反比例关系。而次口径化，是要牺牲相当一部分弹重的，弹芯式的炮弹基本上牺牲了2/3的弹重。 

经过多年的发展，早期的次口径脱壳穿甲弹（APFSDS）已经演变成了今天的尾翼稳定脱壳穿甲弹/APFSDS，APFSDS的弹芯的外形近似长箭，弹身细长，直径20-30mm（老是的达到40mm），长经比超过20：1，弹芯尾部有尾翼，可保持飞行中的稳定性和射击精度。这种近似长箭的外形不仅可减 小飞行阻力、保持速度，而且在和装甲撞击时作用面小、冲击力大，可有效的增加穿甲深度。由于APFSDS的直径远远小于火炮口径，因此必须在弹芯上套一个弹带才能由火炮发射，弹带的作用是密闭炮膛，并增大弹丸的受力面积，使弹丸获得高炮口初速。目前西方的APFSDS的炮口初速已经达到了1700米/秒左右-这相当于5倍的音速，弹带的外边包裹着一层薄薄的铜箍，在弹丸飞出炮管的过程中铜箍会和炮管发生摩擦，在弹丸飞出炮管后，弹带受空气阻力的作用而分裂、脱落，剩下的箭形弹芯则保持高速继续飞行。
 
由于APFSDS完全靠动能破坏装甲，所以弹芯的动能和材料硬度便成了最重要的性能指标。为了穿过坦克装甲，弹丸的硬度必须够高，这样才能在“硬碰硬”的过程中占优势，动能（E=MVV/2）对APFSDS也极其重要，动能越大，穿甲威力越大。 
 
影响弹芯动能的因素
弹芯直径、质量、速度。弹芯直径越小，则弹芯在飞行中的阻力越小、更容易保持速度，而且在撞击时由于作用面小、威力大，当然弹芯的直径也不可能太小。弹芯的重量也是设计时重点考虑的因素：弹芯太重，会使弹丸（包括弹芯和弹带）的重量增大，从而降低炮口初速。弹芯太轻，虽然能够获得较高的炮口初速，但是其动能小了，在飞行中更容易受空气阻力的影响，在远距离上速度降低更快，存速性不好。较低的质量+较低的速度=较低的动能，因此弹芯的质量也是影响APFSDS威力的重要因素，而采用更高密度的材料便成了最好的选择。国外普遍采用钨、贫铀合金做弹芯材料，这两种金属的密度都在19克/立方厘米左右，是钢密度的2.5倍，同时这两种金属的合金的硬度都是极高的,因此非常适合做APFSDS弹芯.目前国外绝大多数国家装备的都是钨合金的APFSDS。

穿甲弹的真正威力

花瓣式破坏	爆炸边缘
被打穿的钢板	试验，没装药

穿甲弹的地位

由于近年来复合装甲和反应式装甲的迅速发展，破甲弹的效果已经大打折扣了，而复合装甲和反应装甲对动能弹的效果不如对破甲弹显著，因此对于以反坦克任务为主的主战坦克来说，APFSDS便成了最好的选择，目前APFSDS已经成了世界范围内主战坦克的最主要弹种。 

由于现代尾翼稳定脱壳穿甲弹着靶时的动能强大，即使未能穿透目标，击中目标后产生的巨大冲击力也常导致敌坦克乘员的内脏被震伤甚至休克。

70年代以后美国研制的贫铀穿甲弹就是尾翼稳定脱壳穿甲弹的一种改进型，用高强度、高韧性、高密度的贫铀合金取代了钨合金作为尾翼稳定脱壳穿甲弹的弹芯，使穿甲能力进一步提高。使用贫铀穿甲弹的M1A1主战坦克能在海湾战争的坦克群决战中有出色表现，更证明了这种尾翼稳定脱壳穿甲弹的威力。但由于贫铀弹芯击穿装甲时会燃烧产生带有污染性的氧化铀尘埃，美国又计划研制更好的、无污染的弹芯材料来取代贫铀合金弹芯。 

自贫铀复合装甲问世后，尾翼稳定脱壳穿甲弹的威力又再受到挑战，据说美军曾经对M1A1主战坦克做“以己之矛刺己之盾”的测试，结果发现贫铀穿甲弹对付贫铀复合装甲的穿透效果不好。看来要对付这类贫铀复合装甲主战坦克，要么研制出更有效的穿甲弹，要么避开其正面装甲，以发展攻顶式或攻侧式反坦克武器为主。

穿甲弹在中国的发展

进入20世纪90年代，中国坦克炮技术突飞猛进，先后研制了多种钨合金贫铀穿甲弹，使引进的俄罗斯BM19穿甲弹退到了三线部队。其中，88B坦克的105MM特种合金穿甲弹2000M可击穿580MM匀质钢甲。98/99式坦克的125MM钨合金尾翼脱壳穿甲弹2000M可击穿850MM匀质钢甲，125MM特种合金穿甲弹同距离可击穿960MM匀质钢甲（弹芯长比30：1），96G坦克的钨合金穿甲弹2000M可击穿800MM匀质钢甲，特种合金穿甲弹2000M可击穿900MM匀质钢甲（弹芯长比25：1），所谓特种合金穿甲弹其实就是贫铀穿甲弹。中国在坦克炮方面已达世界顶尖水平。

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中国青年报2007年7月10日报道
据英国《金融时报》7月6日报道，即将离任的美国副助理国防部长理查德·劳力斯（负责亚太事务）表示，美国政府对阿富汗和伊拉克境内的“中国制穿甲弹”感到担忧，并正就此事与北京展开“交涉”，因为这些穿甲弹能轻易摧毁美军的“悍马”战车和其他重型装甲车辆，导致美军重大伤亡。

“像撕纸一样”击碎美军装甲

7月6日，理查德·劳力斯在接受英国《金融时报》采访时语出惊人地说，最近几个月来，驻伊拉克和阿富汗的美军面临的穿甲弹威胁越来越大，许多防弹性能颇佳的“悍马”和其他装甲战车频遭“新型穿甲弹”的袭击，这些穿甲弹能“像撕纸一样”击碎美军的装甲，使得驻伊和驻阿美军的伤亡率急剧上升。令五角大楼意外的是，这些“新型穿甲弹”据说是“中国制造”。

另一名美国高级官员不久前在接受《金融时报》采访时也表示，“看样子”是伊朗向阿富汗的塔利班武装和伊拉克反美游击队提供了“中国制造”的武器。不过，这名高官承认，华盛顿“没有证据”证明中国与这些武器有什么“直接关系”，但美国政府与北京方面进行了联系，强调了他们对伊拉克和阿富汗战场上“中国武器”的担忧，希望中国能“在武器出售管理上做得更好”。

劳力斯也强调说，事实上，重要的是谁运来了武器，而不是武器是在哪里制造的。

钨丝束穿甲弹的研究

经过几十年的不断研究和发展，大口径高密度钨合金穿甲弹已成为主战坦克和大口径反坦克炮的主要弹种，但随着各国主战坦克装甲防护水平的不断提高，新型反应装甲已具备了一定的反穿甲弹的能力，特别是超高速动能弹的出现和应用,对高密度穿甲弹弹芯材料的力学性能提出了越来越高的要求。多年来，国内外在想方设法提高钨合金弹芯性能的同时，也开展了各种复合材料弹芯的研究和探索，试图通过用高密度丝或纤维制备的各种复合材料来进一步提高穿甲弹的强韧性，而其中研究最多的是用钨丝束制备高密度的复合穿甲弹弹芯。

这些研究主要有以下两个方面：一方面，在现有合金系和工艺条件下，通过优化合金成分和工艺参数来获得最佳的穿甲性能,或者是通过设计新的合金系，添加合金元素或开发新的工艺来获得更高性能的合金。另一方面，国内外还对钨合金的形变强化和预应变时效等进行了内容广泛的研究工作，其中旋转锻造工艺已经广泛地用于大口径弹芯的生产，而且将液力挤压技术用于小口径弹芯，取得了令人满意的效果。预应变时效可大幅度提高钨合金强度的同时保证材料具有良好的韧性，但由于其强韧化机理的研究一直没有突破，且处理性能不够稳定，并未在制式武器上应用。此外，有人还对钨合金的强韧化开展了多种新工艺方法的研究：如等离子熔化-快速凝固法，湿法冶金-等离子熔化法和活化喷雾热分解法，这几种方法都可以制得非常均匀的预合金粉末，用这些“预合金粉末”烧结高密度钨合金时可以降低烧结温度，缩短烧结时间，从而使合金同时具有较高的强度和较好的韧性。综上所述，虽然经过了几十年的不断研究，高密度钨合金的强度和韧性有了很大的提高，但对于未来超高速动能弹或要求大穿深的穿甲弹，其强韧性不足的问题并未从根本上得到解决，为此开发其它高密度材料的穿甲弹芯，特别是研制高密度复合材料穿甲弹弹芯便引起了各工业发达国家的高度重视，而且研究也越来越广泛和深入。

英国皇家兵工厂对用某些钨合金丝作增强相。用于穿甲弹进行了可行性研究，实验表明，有必要在合金丝表面涂履一些氧化物，来防止烧结过程中增强相与基体发生反应。

德国曾进行了丝束制造穿甲弹的研究，其方法是在重金属丝上沉积粘结相金属后集束烧结，再经锻造或轧制。另外还进行了将重金属丝装入烧结钨合金管中锻压进行机械复合工艺方法的试验研究。

日本制钢厂研制丝束复合穿甲弹的工艺方法是将多种粘结相元素镀在丝上，再进行液相烧结制成穿甲弹弹芯毛坯。
国内一些研究所和院校也曾进行过多种钨丝束。

美国海军的一项专利公布了一种较为经济的用钢—钨复合的穿甲弹制造工艺。该工艺方法是将一定细直径的钨合金增强丝用线束准直仪均匀地平行分布，把准直仪和增强丝一起放入橡胶包套内，再加入预先混入-203石墨粉的B0钢粉末(也可用B00-钢粉末)。封闭胶套并进行冷等静压，去掉包套和准直仪后将压制件在氢气氛中烧结，使坯件的致密之后，坯料再经模锻后的钨丝排布会发生一些变化，丝与丝之间的距离将减小，但丝的外形尺寸基本没有变化。将毛坯在GGH下奥氏体化，淬火后，在回火，其硬度可达很高程度。