提高尾翼稳定脱壳穿甲弹威力的技术研究

科技与质量Scienceandtechnologyandquality171质量管理【文章摘要】本文首先说明了提高尾翼稳定脱壳穿甲弹威力的重要意义，其次根据比动能的表达式，分析了提高尾翼稳定脱壳穿甲弹威力的传统方法，最后提出采用新概念发射技术可以作为提高其威力的新途径。【关键词】兵器科学与技术；尾翼稳定脱壳穿甲弹；威力；技术途径中文分类号：TJ410.1文献标识码：A0引言尾翼稳定脱壳穿甲弹又称杆式穿甲弹，是应用十分广泛的反装甲弹药，首先是前苏联于20世纪60年代初研制成功，并正式装备部队[1]。然而，随着装甲防护技术的不断发展，出现了间隙、复合、贫铀、反应、电热以及电磁装甲等新的防护技术，这给从事反装甲弹药研究的工作者提出了新的挑战。尾翼稳定脱壳穿甲弹作为主要的反装甲弹药，增加其穿甲威力，对提高我军反装甲能力以及反装甲作战水平，给装甲目标实施更沉重的打击具有十分重要的意义。1提高尾翼稳定脱壳穿甲弹威力的途径尾翼稳定脱壳穿甲弹之所以穿甲威力大，主要是因为其断面比动能大，其断面比动能的表达式为，因此提高其穿甲威力的主要方法为在提高其质量与速度的同时减小其断面直径。所以传统的提高尾翼稳定脱壳穿甲弹的途径为优化弹丸结构、应用新材料以及采用高能发射药。尾翼稳定脱壳穿甲弹的结构主要由飞行弹体和弹托两部分组成，而飞行弹体的弹芯为完成反装甲任务的主要部分。优化弹丸结构主要从飞行弹体与弹托两个方面考虑，从比动能的定义来看首先就是优化飞行弹体气动外形，使阻力系数减小，从而提高其着靶速度；其次是增加飞行弹体的长径比即减小飞行弹体直径d；第三就是优化弹托结构即在满足发射强度的前提下使其质量最小，以提高弹丸初速；第四就是采用新的弹芯结构如优化弹头部结构等。采用新材料来提高穿甲威力为当前研究的热点，当前弹芯材料通常采用高密度钨合金来制造，但是钨合金绝热剪切性能差，在穿甲过程中在头部会出现蘑菇头而影响穿甲威力，但是与钨合金密度相当绝热剪切性能良好的贫铀合金又提高尾翼稳定脱壳穿甲弹威力的技术研究崔瀚张程健沈阳工学院能源与水利学院辽宁抚顺113122,毕叶黑龙江北方工具有限公司研究与开发中心黑龙江牡丹江157000李俊杰湖北南星化工总厂湖北枝江443200会对生物及环境造成破坏而很少被使用，因此当前对弹芯材料的研究主要集中在对复合材料（如钨丝束材料）以及具有自锐性能的钨合金材料（如超细晶钨合金，对钨合金扭转工艺的研究）来提高尾翼稳定脱壳穿甲弹弹芯的穿甲威力；由于弹托不直接参与穿甲属于消极质量，因此，对弹托材料而言,既要有一定强度以满足弹丸的膛内发射要求,又要求弹托材料越轻越好，以减少消极质量,减小弹托对飞行弹体的脱壳扰动,充分利用火药能量,提高炮口速度，现时弹托大多采用超硬铝合金材料，然而超硬铝材料已经不能满足脱壳穿甲弹威力提高的要求，因此一些新型弹托材料便油然而生，新型的弹托材料主要有镁合金、铝锂合金以及非金属复合弹托（如玻纤/环氧树脂，碳纤/环氧树脂等）。采用新的高能发射药主要是用于提高弹丸的初速以提高穿甲威力，然而就目前我国的发射药技术水平来说，采用这种方法会使膛压升高，会增加火炮的后坐力以及膛内过载，同时对火炮及弹丸的强度要求较高，会增加武器系统设计的难度并具有一定的危险性，因此目前很少使用。2新概念发射技术——提高尾翼稳定脱壳穿甲弹威力的新途径由于提高弹丸初速是提高尾翼稳定脱壳穿甲弹的主要途径，而传统的发射技术对弹丸初速的提高效果又受到了多方面技术的限制，而新概念发射技术的出现，打破了传统发射技术对提高弹丸初速的限制，因此新概念发射技术可以作为提高尾翼稳定脱壳穿甲弹威力的新途径。这里所要说明的新概念发射技术主要为提高初速的发射技术，不包括提高射速的发射技术，因此这里的新概念发射技术应包括液体发射药火炮、电磁炮、电热炮以及混合炮。液体发射药火炮采用液体发射药为推动弹丸运动的能源，可以通过使用不同的液体发射药注入方式增加火药的总能量，进而提高弹丸的初速；电热跑是指全部或者部分利用电能加工质产生的等离子体推动弹丸运动，按照工作原理分为直热式和间热式两种，其中直热式是通过把工质加热转变为等离子体，利用等离子体的热能和动能推动弹丸加速运动，而间热式是利用第一级工质产生的等离子体去加热其它低分子等离子体，利用加热产生的热气体膨胀做功推动弹丸高速运动；电磁炮则是利用电磁感应定律将电能转换为动能，从而在能够产生足够电磁力的作用下就可以推动弹丸高速运动；混合发射器也称混合炮，它是将某一种新概念发射技术和另一种新概念发射技术或者某一种新概念发射技术的某一类和另一类进行有机组合，例如电热—化学炮、电热化学—轨道炮、电磁混合炮（轨道炮-线圈炮混合），采用混合发射技术后可以打破使用一种能源提高初速的限制，使能源之间能够更加协调的应用，实现能源利用的最优化，进而使弹丸的初速能够相对于采用一种新概念发射技术有所提高。以上所述的新概念发射技术均能提高弹丸的初速，而尾翼稳定脱壳穿甲弹初速的提高对增加其威力具有重要意义，因此采用上述新概念发射技术发射尾翼稳定脱壳穿甲弹，将是提高其威力的新途径。3结束语尾翼稳定脱壳穿甲弹是重要的反装甲弹药，提高其威力对增加部队的综合能力具有重要意义，根据比动能的表达式分析了传统的以及采用新概念技术提高尾翼稳定脱壳穿甲弹威力的途径和方法，但是这些途径和方法受到了相关技术瓶颈的限制，因此在实际应用中，应该以现有技术水平为依托，综合应用这些途径和方法，使尾翼稳定脱壳穿甲弹的威力进一步提高，进而保证我军在未来战争中能够立于不败之地。【参考文献】[1]王志军，尹建平．弹药学[M]．北京：北京理工大学出版社，2005：162-163．[2]岳明凯，曲家惠．穿甲弹弹芯材料的发展趋势研究[J]．飞航导弹，2010，12：67-70．[3]王迎春，王洁，管维乐．穿甲弹的现状及发展趋势研究[J]．飞航导弹，2013，1：48-52．[4]秦长虎，杨艺竹．关于脱壳穿甲弹弹托材料发展方向的探讨[J]．兵器材料科学与工程，2001，5：69-71．[5]赵国志，王晓鸣，潘正伟，沈培辉．杆式穿甲弹设计理论[M]．北京：兵器工业出版社，1997：40，61-70．[6]欧阳立新，徐明忠．穿甲弹的现状及发展趋势研究[J]．现代兵器，1996，11：35-37．[7]曹延杰．新概念武器基础[M]．北京：兵器工业出版社，2006：7-78．