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自锻破片战斗部在小型榴弹上的应用  

2007-04-17 10:22:22|  分类: 装备科技D |  标签: |举报 |字号 订阅

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概述

众所周知,常规弹药的战斗部主要有破片杀伤战斗部、爆破战斗部、聚能装药破甲战斗部等几种。20世纪80年代中期以来,一种新型的破甲战斗部悄然兴起,倍受各国重视,这就是自锻破片(SFF)破甲战斗部。过去这种战斗部主要用在长炸高末敏弹和中炸高精确制导导弹上。进入90年代以后,随着近战武器各方面性能的不断发展,这种战斗部技术在小型榴弹上也得到了应用,成为小型榴弹战斗部家族中的新成员。 540)this.width=540" align=left>

SFF英文全称为Self-ForgingFragment,中文称作自锻破片。SFF战斗部有多种叫法,如爆炸成形侵彻体(ExplosivelyFormedprojectile,简称EFP)、P装药(ProjectileCharge)、米斯尼-沙汀装药(Misznay-Schardin)、质量聚集装药、弹道盘或挤压破片战斗部等。图1为典型的SFF战斗部,主要由金属药形罩、壳体、炸药以及传爆系列组成,通常还有一个压环将药形罩和炸药组件固定到位。从结构上看,SFF战斗部与聚能装药战斗部非常相似。SFF战斗部是破甲战斗部的一个重要组成部分。

发展历程

SFF概念并不新鲜,早在1936年,R.W·伍德就公开演示了这种战斗部装置。当时他用雷管做试验,也不知是出于什么目的,在雷管的炸药端面上开了一个浅空腔,在空腔上安装了铜衬片。雷管爆炸后,空腔中的铜衬片形成了类似弹丸形状的侵彻体,并以固定的形状高速飞行了很远的距离。伍德的发现在当时并未引起人们的重视,直到1944年,研制反坦克地雷的德国工程师沙汀发明了一种非接触起爆的反坦克地雷,该装置利用了伍德的发明,药形罩采用微凹的厚钢板,凹面对着目标。在爆炸力的作用下,钢板形成榴弹形状的侵彻体高速向前冲击,能够击穿坦克装甲。与此同时,米斯尼也做过类似的试验,并公布了这类装药的技术数据。因此人们将这种装药称为米斯尼-沙汀装药。这种装药的典型药形罩是曲率相同的等壁厚圆盘,到现在还用于攻击坦克底装甲的地雷系统中。后来发现等壁厚的米斯尼-沙汀装药的缺点是不适合在很大的炸高下使用,也就是说爆炸形成的类似榴弹的侵彻体在飞离原来战斗部位置1~2m时就会破碎,因此起爆点距目标较远,不能起到破甲的作用。以后德国陆军弹道研究所的克朗曼采用类似聚能装药的等壁厚圆锥形药形罩也能产生一个密实的、榴弹形状的侵彻体。海尔德也对这种装药进行了研究,不过他所设计的药形罩是不等壁厚的大角度圆锥形药形罩。人们将这些装药统称为P装药。其显著特点是可以通过炸药爆炸形成一个榴弹形状的侵彻体,能够飞行几十米的距离进行破甲。

P装药看起来似乎很有前途,但由于当时相关技术发展的限制,直到20世纪70年代中期,流体力学及数控加工技术的发展,这种装药技术才得到长足的发展。在命名上各国也达成了共识,将这种装药称为爆炸成形侵彻体(EFP)或称作自锻破片(SFF)。 540)this.width=540" align=left>

SFF形成过程见图2。高能炸药起爆后,爆轰波传递给药形罩,药形罩受力发生变形,随装药方式的不同而向前或向后折叠,并且获得高达2000m/s以上的速度。所形成的自锻弹丸因弹头与弹尾之间存在速度梯度而迅速拉长,最终形成图中所示形状的侵彻体。所以可以这么说:自锻弹丸主要是依靠其自身的高动能来完成破甲任务的。

存在的优势

90年代以后,国外已将这种技术用在小型榴弹上。如美国的理想班组支援武器(OCSW)的一个弹种就是25mm自锻破片破甲弹,而且现在正处于如火如荼的研究探索之中。那么,自锻破片技术与现有的成熟的聚能破甲技术相比,有什么优势呢?

聚能战斗部主要靠炸药爆炸后形成的金属射流来进行破甲,金属射流的速度高达8000m/s,质量很小(约为药形罩质量的20%),由于射流具有较大的速度梯度并且很细,因而射流会迅速拉长。在短炸高(小于10倍药形罩直径)时,射流的侵彻能力可达到10倍药形罩直径的装甲厚度。 540)this.width=540" align=left>

聚能战斗部的不足之处是射流在长炸高时会断裂,导致侵彻性能急剧降低。另外,射流是靠动能来破甲的,而动能与速度的平方成正比,因而射流的动能很高,相应地在破甲时产生的能量也相当高,这样会轻而易举地将装甲中的反应装甲引爆而达不到破甲的目的。而且,最致命的缺点是这种破甲方式要求弹丸的转速不能太高,如果弹丸的转速过高,聚能战斗部所形成的射流因流束太细,质量太轻而会被弹丸的离心力抛开,向四周发散,破甲效果也不理想。

现在的小型榴弹武器为了提高终点效应,在武器结构与性能上已做了很大改进。如美国正在研制的理想班组支援武器采用对榴弹编程的方法来实现空爆,以提高终点破坏效能。榴弹空爆的直接影响是弹头起爆点与目标的距离拉大了,也就是说炸高增加了。因此,依靠射流破甲效果甚微。理想班组支援武器的初速比现在的自动榴弹发射器有大幅度提高,达到了424m/s,弹头转速也达到了15000转/分,这样高的转速对破甲效果的影响也是很大的。同时由于步兵战车与装甲车的防护能力较以前有了很大的提高,许多装甲车前装甲的倾角很大,靠机械碰炸引信起爆弹头破甲已经很困难。而且一些先进技术也在装甲车上使用,如美国的一些装甲车已采用了反应装甲,许多聚能破甲战斗部对这种装甲已无能为力。因此,传统的聚能装药破甲战斗部技术现已受到非常严峻的挑战与考验,也更不可能适应未来战争对破甲能力的要求。自锻破片破甲技术的出现,成功地克服了聚能装药结构在以上几个方面的不足。

首先,自锻破片破甲对炸高不敏感,如果装药结构设计非常成功,那么在起爆点距目标30~50倍口径处即可形成密实的自锻弹丸进行破甲,而自锻弹丸不会破碎,也就是说一般小型榴弹的破甲炸高可达3m左右,这是聚能装药战斗部所不能比拟的。

其次,弹丸的转速对自锻破片的形成和侵彻能力没有影响。其原因是所形成的自锻弹丸的质量很大,约占药形罩质量的90%,平均直径约为1倍药形罩直径,这样的自锻弹丸是不会被弹丸的旋转离心力抛飞的。

第三,自锻破片战斗部所形成的侵彻弹丸不会引爆反应装甲。这是因为所形成的自锻破片速度没有射流那么高,只有2000m/s左右,因此动能也相应地要低,也就是说在破甲时,所生成的能量还不足以引爆反应装甲。其结果是自锻弹丸会返回主列表(ReturntoMainList)《轻兵器》2000年第6期刊登了“95式5.8mm狙击步枪存在的问题及改进建议”一文,依笔者看,该枪应是“88式5.8mm狙击步枪”(本刊已于2000年第12期作了更正——编者注),文章中提出了4个问题,并提出了4种改进建议。认真看后,觉得令人费解,现就文中的有关内容谈一点自己的不同看法。

顺利地穿过反应装甲,直接与反应装甲后面的钢装甲发生作用,从而达到破甲的目的。

不但如此,自锻破片破甲技术还有其他一些优点。比如就破甲综合效果而言,聚能战斗部的破甲出孔约为0.1倍药形罩直径,SFF战斗部的破甲出孔可达1倍药形罩直径,所以其二次毁伤的后效作用大。

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研究状况

国内外许多弹药设计部门和使用部门对SFF战斗部的研究和应用都很重视,近年来取得了显著的成绩。美国正加紧对理想班组支援武器自锻破片破甲弹进行研究;俄罗斯、德国、法国、英国、加拿大、瑞典、澳大利亚、意大利、西班牙、以色列、印度、挪威、荷兰等国和台湾地区都结合单兵攻坚弹药发展SFF技术。对SFF战斗部技术研究涉及形成机理、飞行动力学与飞行稳定性以及侵彻机理3个方面的基础研究。

为促进欧洲有关SFF战斗部的研究,法国、德国、英国、意大利等国还组建了独立欧洲项目集团(IEPC),成立了有关技术组织。该组织针对小型榴弹SFF战斗部研究提出了4项关键技术:药形罩材料研究;适用于侵彻体稳定的材料技术条件;药形罩参数优化;提高炸药性能的探索。

IEPC通过调整炸药的理化性能;装药尺寸、外形、直径和长度;壳体材料和厚度;药形罩材料及形状、曲率半径、厚度和质量分布;起爆方式等优化设计,来改进小型榴弹SFF战斗部的破甲效能,目标是使小型榴弹破甲深度达到2倍药形罩直径,据报道进展相当理想。

相信不久的将来,在小型榴弹破甲方面,SFF战斗部一定会占有一席之地并且必将独领风骚。◆

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