脫殼彈穿甲后效及引燃性能的試驗(yàn)研究

張松松，陳 英，薛建鋒

(1.九江國科遠(yuǎn)大機(jī)電有限公司，江西 九江 330400； 2.南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，南京 210094)

【裝備理論與裝備技術(shù)】

脫殼彈穿甲后效及引燃性能的試驗(yàn)研究

張松松1，陳 英1，薛建鋒2

(1.九江國科遠(yuǎn)大機(jī)電有限公司，江西 九江 330400； 2.南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，南京 210094)

利用25高炮發(fā)射進(jìn)行了穿甲試驗(yàn)、毀傷后效試驗(yàn)及引燃試驗(yàn)，選用試驗(yàn)彈模擬1 000 m著速，依次射擊25 mm/60°均質(zhì)裝甲板、飛行器設(shè)備艙模擬靶、武裝直升機(jī)有防護(hù)駕駛艙模擬靶、地面裝甲車燃油箱模擬靶，得到了對不同目標(biāo)靶試驗(yàn)后的彈體穿甲威力及后效性能和引燃燃油性能相關(guān)數(shù)據(jù)，對脫殼彈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和毀傷評估有一定參考價值。

脫殼彈；穿甲；毀傷后效；引燃；模擬靶

脫殼穿甲彈是20世紀(jì)70年代以后發(fā)展起來的一種性能優(yōu)良的穿甲彈，具有初速高、彈道低伸、飛行時間短、命中精度高、侵徹威力大等特點(diǎn)，是目前最主要的反甲彈藥[1]。

為了應(yīng)對空中武裝力量的發(fā)展(航空油箱)，國內(nèi)外對穿甲引燃的研究愈加重視[2-7]。國內(nèi)主要有李婷婷、袁慎坡等人對Ni-Fe-Al化合物作為黏結(jié)劑的易碎材料進(jìn)行了研究[8-9]。趙紅梅、胡興軍等采用粉末注射成形工藝，減小材料的變形，使材料性能有了大幅提高[10-11]。李林慶從易碎材料特性和終點(diǎn)效應(yīng)方面入手，研究了易碎穿甲彈在穿甲過程中彈芯的受力狀態(tài)和對易碎材料力學(xué)性能要求[12]。賈福慶易碎穿甲彈的破碎機(jī)理進(jìn)行了研究，討論了彈體材料特性、著靶條件等因素對彈體破碎特性的影響規(guī)律[13]。曹兵利用彈道槍加速進(jìn)行了不同尺寸的球形破片對模擬巡航導(dǎo)彈油箱的沖擊毀傷作用實(shí)驗(yàn)，研究了模擬油箱在不同打擊條件下的毀傷情況，給出了模擬油箱的沖擊引燃判據(jù)[14]。Xu采用試驗(yàn)和數(shù)值仿真雙結(jié)合的方法對武裝直升機(jī)艙進(jìn)行研究，得到不同速度破片的毀傷范圍[15]。

本文針對破片引燃作用行為及效應(yīng)問題，進(jìn)行了彈道發(fā)射模擬實(shí)驗(yàn)研究，得到不同厚度的裝甲板的侵徹結(jié)果和引燃效果。

1 穿甲后效概念

穿甲彈對裝甲目標(biāo)的毀傷除了彈丸碰擊目標(biāo)或彈體炸藥爆炸對目標(biāo)的直接殺傷作用外，更主要的是在彈體穿透防護(hù)裝甲后在裝甲背面形成的二次破片,包括殘余侵徹體和裝甲材料崩落的碎片等對目標(biāo)內(nèi)部乘員的殺傷,對儀表、設(shè)備的破壞作用。當(dāng)破片速度足夠高時,可以在目標(biāo)內(nèi)造成多次碰撞飛散,加強(qiáng)其殺傷效果。同時由于彈芯在侵徹鋼甲時因摩擦產(chǎn)生高溫,曳光管尚未燃燒完全的火焰,在擊中油箱、彈藥和其他易燃物時引起燃燒和爆炸等,從而使目標(biāo)失去戰(zhàn)斗能力。由于駕乘人員和目標(biāo)關(guān)鍵部件均處于裝甲保護(hù)之下,對其實(shí)施有效毀傷主要依賴于靶后破片特性。因此,對靶后破片及其特征分布進(jìn)行研究,是對裝甲目標(biāo)進(jìn)行毀傷評估的重要內(nèi)容。大量靶場試驗(yàn)結(jié)果表明:超速脫殼穿甲彈在正常穿甲之后,彈體自身破片和裝甲的碎片能形成上百片溫度很高的殺傷元,這些殺傷元速度大都為每秒幾百米,能有效殺傷裝甲目標(biāo)內(nèi)部人員。因此,穿甲彈不但要打穿裝甲目標(biāo),還要依靠穿透裝甲后的破片殺傷、縱火效應(yīng)等后效作用,對內(nèi)部乘員進(jìn)行殺傷,對內(nèi)部儀表、設(shè)備進(jìn)行破壞,使目標(biāo)失去應(yīng)有的戰(zhàn)斗能力。對穿甲彈的考核,不僅要考慮穿甲威力,還要考慮一定的后效作用,靶后效應(yīng)可以直觀地反映彈藥的威力效果,用來綜合評定彈藥對裝甲目標(biāo)的毀傷能力。

綜上所述,穿甲彈的后效作用就是穿甲彈貫穿裝甲后,仍具有的殺傷、毀傷等破壞能力的總和,主要是指穿甲彈穿入目標(biāo)內(nèi)部爆炸，或以強(qiáng)烈的二次破片、爆炸波、沖擊波等毀傷元對裝甲目標(biāo)內(nèi)的乘員、發(fā)動機(jī)、燃料等的毀傷,或使裝甲目標(biāo)攜帶的彈藥引爆等。

穿甲彈的穿甲能力(也就是靶前效應(yīng))和后效作用(靶后效應(yīng))綜合起來,才能完整地評價穿甲威力，本文通過試驗(yàn)研究某脫殼穿甲彈的穿甲后效和引燃性能。

2 試驗(yàn)方法

采用25高炮，水平射擊，分別在離炮口靶道50 m處布置靶架、主靶板、后效靶板及油箱。選用試驗(yàn)彈模擬1 000 m著速，依次射擊25 mm/60°均質(zhì)裝甲板、飛行器設(shè)備艙模擬靶、武裝直升機(jī)有防護(hù)駕駛艙模擬靶、地面裝甲車燃油箱模擬靶。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 穿甲試驗(yàn)

試驗(yàn)現(xiàn)場布局和穿甲效果如圖1所示，主靶板為25 mm/60°均質(zhì)裝甲板。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。試驗(yàn)共用彈12發(fā)，其中2發(fā)無效。試驗(yàn)結(jié)果表明：裝藥量為105 g，平均初速為1170 m/s時，能有效穿透25 mm/60°均質(zhì)裝甲板。

圖1 現(xiàn)場布局和穿甲效果圖

序號裝藥量/g初速/(m·s-1)穿甲效果備注1103．981143穿透2105．031165穿透3105．021168穿透4104．991170靶下沿?zé)o效5105．031175穿透6105．031173穿透7104．981169穿透8105．001167穿透9105．051170脫靶無效10105．031178穿透11104．971165穿透12105．011172穿透

3.2 毀傷后效試驗(yàn)

3.2.1 對飛行器設(shè)備艙模擬靶毀傷試驗(yàn)

試驗(yàn)現(xiàn)場布置如圖2所示，后效效果如圖3所示，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，破片數(shù)記錄如表3所示。試驗(yàn)用彈5發(fā)，試驗(yàn)結(jié)果表明：裝藥量為110 g，平均初速為1 194 m/s時，對飛行器設(shè)備艙模擬靶的毀傷效果良好。

圖2 現(xiàn)場布置圖

圖3 后效效果圖

序號裝藥量/g初速/(m·s-1)靶板布置后效效果1110．0111922110．0012023109．9811894109．9811905110．0211982mm/60°A3鋼板+11層硬質(zhì)鋁板良好良好良好良好良好

表3 各層鋁板破片數(shù)

3.2.2 對武裝直升機(jī)有防護(hù)駕駛艙模擬靶毀傷試驗(yàn)

試驗(yàn)現(xiàn)場布置如圖4所示，后效效果如圖5所示，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示，破片數(shù)記錄如表5所示。試驗(yàn)用彈5發(fā)，試驗(yàn)結(jié)果表明：裝藥量為110 g，平均初速為1 191 m/s時，對武裝直升機(jī)有防護(hù)駕駛艙模擬靶的毀傷效果良好。

圖4 現(xiàn)場布置圖

圖5 后效效果圖

序號裝藥量/g初速/(m·s-1)靶板布置后效效果1110．0211902110．0511983109．9811854110．0111935109．99118810mm/60°均質(zhì)裝甲鋼板+7層硬質(zhì)鋁板良好良好良好良好良好

表5 各層鋁板破片數(shù)

3.2.3 對地面裝甲車燃油箱模擬靶毀傷試驗(yàn)?zāi)M靶毀傷試驗(yàn)

試驗(yàn)現(xiàn)場布置如圖6所示，毀傷效果如圖7所示，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。試驗(yàn)用彈10發(fā)，試驗(yàn)結(jié)果表明：裝藥量為110 g，平均初速為1 194 m/s時，能有效引爆引燃地面裝甲車燃油箱模擬靶，滿足指標(biāo)要求。

圖6 現(xiàn)場布置圖

序號裝藥量/g初速/(m·s-1)靶板布置擊中位置引燃效果1110．0011932110．0111903110．0511904110．5412195110．0711946109．4911917109．5011898109．5511819110．04119510110．05119020mm/0°均質(zhì)裝甲鋼板+300×400～500×500油箱，內(nèi)裝一半0#柴油油面以上爆燃油面以上爆燃油面以下引燃油面以下引燃油面以下爆燃油面以下引燃油面以下引燃油面以下引燃油面以上爆燃油面以下引燃

4 結(jié)論

本文以脫殼穿甲彈為主要研究對象，開展了穿甲、毀傷后效及引燃等綜合毀傷能力的研究，通過對均質(zhì)裝甲板、飛行器設(shè)備艙模擬靶、武裝直升機(jī)有防護(hù)駕駛艙模擬靶、地面裝甲車燃油箱模擬靶等各項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證和綜合分析，得出如下結(jié)論：

1) 脫殼穿甲彈在一定的初速情況下，依靠動能效應(yīng)，均能有效穿透一定厚度的均質(zhì)裝甲板；

2) 后效破片通過終點(diǎn)動能侵徹，能夠?qū)︼w行器設(shè)備艙模擬靶、武裝直升機(jī)有防護(hù)駕駛艙模擬靶造成巨大的二次毀傷；

3) 后效破片通過終點(diǎn)動能侵徹和化學(xué)能釋放的聯(lián)合作用，能夠?qū)Φ孛嫜b甲車燃油箱模擬靶造成破壞，有效引燃燃油；

4) 對燃油的引燃特性與彈芯材料、靶板厚度和油箱擊中位置有關(guān)，不同的易碎含能合金材料對燃油的引燃程度影響很大；靶板厚度在一定范圍內(nèi)的增大有利于提高彈體的破碎特性，從而對引燃有利，而當(dāng)靶板厚度過大時，受彈體剩余速度等因素的影響，不利于對油料的引燃；油箱擊中位置影響引燃效果，擊中油面以下，毀傷效果顯著，爆燃后并能持續(xù)引燃燃油，擊中油面以上，大部分只是爆燃效果，在沒有引燃物的情況下均為短時間燃燒。

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(責(zé)任編輯周江川)

Experimental Study on APDS Penetration After-Effect and Ignition Performance

ZHANG Song-song1, CHEN Ying1, XUE Jian-feng2

(1.Guoke Yuanda Mechanical and Electrical Co., Ltd., Jiujiang 330400, China; 2.School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China)

In order to study penetrating power and aftereffect and diesel performance of missile, the experiments were carried out using 25mm gun battle. The velocities of projectiles were about 1000m/s, which shoots 25mm/60° of homogeneous armor plate, and aircraft equipment module simulation target, and armed helicopter has protective cockpit simulation target, and ground armored vehicle fuel tank simulation target. The experimental results of different targets were obtained, which provides a certain reference value for the structure design of the APDS.

APDS; penetration; aftereffect; ignition performance; equivalent cabin of aircraft

2016-09-22；

2016-10-15

張松松(1987—)，男，工程師，主要從事小口徑穿甲彈研究。

10.11809/scbgxb2017.01.010

張松松，陳英，薛建鋒.脫殼彈穿甲后效及引燃性能的試驗(yàn)研究[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2017(1):40-43.

format:ZHANG Song-song, CHEN Ying, XUE Jian-feng.Experimental Study on APDS Penetration After-Effect and Ignition Performance[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(1):40-43.

TJ391.9

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