《校场》2020-11-18：波兰人如何让“两截钢套弹”化腐朽为神奇？

源济

校场：波兰人如何让“两截钢套弹”化腐朽为神奇？
新浪军事  2020年11月18日 09:11

熟悉现代主战坦克发展的军迷们都知道，目前主战坦克的甲弹对抗大体上是对防御一方更加有利的，对于目前世界上的主流重防护坦克（如豹2A7+、T-90M、99A等）来说，现役主流穿甲弹很难对其重点防护区域造成多大的威胁，仅部分在设计上无法避免的“弱点”相对容易击穿。这主要是因为目前120/125毫米火炮的潜力已经挖掘到了极限。因此，未来坦克想要在火力上取得突破，必须要在火炮或弹药上取得突破。此前，我们已经探讨过德国和俄罗斯在增大火炮口径上的尝试，那么今天我们就来谈谈各国在改进弹药上做出的探索。




之前我们说过，目前限制穿甲弹威力的最主要因素是穿甲体的长度和重量。因为尾翼稳定脱壳穿甲弹（APFSDS）本质上是动能炮弹，单位面积上的动能密度越高，炮弹的穿甲能力也就越强。而增加动能无非就是两种途径：增加速度或者增加质量。而如果炮弹的初速过快，则会让炮弹的外弹道变得不稳定。因此，增加炮弹穿甲体的面密度是很有必要的。




但在穿甲体材料密度基本固定的前提下，增加穿甲体的面密度就意味着炮弹的长径比必须很大。这时就会遇到一个穿甲体自身结构强度的问题。不然穿甲体的巨大动能很有可能会把自己掰断。目前，主流穿甲弹的穿甲体长径比通常都在30上下，如德国的DM53/63、美国的M829A2/3/4等等。虽然美国现在也在研究长径比40级别的新型穿甲弹，但目前这种炮弹还只见于论文，没有量产型号。




不过就是30左右的长径比放在上世纪90年代也已经算是“上古神兵”了，因此当时的人为了提升坦克炮的穿甲能力，搞出了有多段穿杆的APFSDS弹药。其中最著名的就是苏联的3BM42/3VBM17。这种穿甲弹拥有两截长度差不多的钨合金穿杆和在外面将其包裹成一个整体的钢制外套，因此也被戏称为“两截钢套弹”。虽然这种昙花一现的设计很快就被新技术加持下的大长径比单穿杆弹药扔进了垃圾堆，但在长径比重新成为限制火炮威力的主要因素的今天，其设计思路依旧值得我们借鉴。




在3BM42这种比较传统的“两截钢套弹”上，两段穿杆通常是紧紧贴合在一起的，中间只有非常薄的一层润滑层。这种炮弹在面对倾角较小的装甲时，前后两截穿杆可以保持对齐，穿甲性能并不显著逊于一根等长度的穿杆。




基于这种原理，另一些人还在实验室中开发出了一种新的组合穿杆——不同于3BM42的两截圆柱穿杆，这种新的组合式穿杆两端都被削成了针头状。其好处是可以在相同的技术条件下做出两截更长的穿杆，这样一来最终拼起来的穿杆也会更长。在面对小角度装甲时，比传统的两截钢套弹更加给力。但这种设计也有自己的问题，主要是穿甲弹在飞行过程中的动平衡非常难以把握，外弹道非常不稳定。因此这种穿甲弹也没有大规模生产服役。




此外，对于上述两种弹药来说，如果靶板的倾斜角度较大，则第二截穿杆很有可能在穿甲之前就被“带偏”了，穿甲能力也会大幅降低。因此我们也可以看到，3BM42的垂直穿透力并不比后来西方的大长径比穿甲弹差，而在面对自家的大角度倾斜装甲时，则往往不能取得多好的穿透效果。




为了解决这个问题，后来法德两国又在传统两截钢套弹的基础上研发出了一种用于高速小口径弹药的多段穿甲体间隔布置式的穿甲弹，和低密度管包裹高密度杆的杆-管式穿甲弹。另外还有人开发出了一种多段穿杆分公母两头，可以通过插起来的方式彼此相连的穿甲体设计（类似于M829A3的贫铀穿杆和钢制穿杆头的连接方式）。不过这三种穿甲弹都需要在较高的速度下（2500m/s以上）才能发挥较好的穿甲效果（甚至比相同长度的单一穿杆更强），因此并不能直接应用在坦克炮的大型穿甲弹上。




相比于这些设计，波兰人的一些探索更加适合在坦克炮上使用。在本世纪的头几年里，波兰人尝试研究了一种传统两截钢套弹的变种版本。这种穿甲弹由两截完全一样的，只有“公头”的穿杆组成，两截穿杆通过一小段与穿杆等外径的钢套连接，并在中间留出了大约2毫米的间隔。相比于3BM42，这种炮弹的动能更加集中在钨制弹芯而不是钢制外套上，且其钢套的强度也比3BM42更低，后一段穿杆受其影响更小。




在计算机的有限元模拟过程中，波兰人发现，同样是53.45厘米长，直径2.44厘米的穿甲弹，这种改进型的两截钢套弹的穿甲能力与相等长度的一截穿杆几乎没有什么差别，但在质量上反而还轻了100克。这也说明这种设计完全有继续试验下去的价值。而弹道试验的结果表明，这种穿甲弹能够在1550m/s的速度下完全穿透了以56.36°倾角摆放的275毫米厚的钢板，等效穿甲能力超过了500毫米RHA。




在证明了上述设计的有效性后，波兰人又更进一步的开始研究这种穿甲弹的改进方法。具体来说他们尝试了3种不同的改进构型，第一种是保持重量与一截穿甲弹一致的前提下，将前段穿杆加长5厘米并把后段尾部钻孔；第二种是保持重量与一截穿甲弹一致的前提下，将前段穿杆加长5厘米并把后段的直径缩小；第三种是保持重量与一截穿甲弹一致的前提下，将钢套的长度增加了5厘米。这三种穿甲弹的长度均为58.45厘米，直径均为2.44厘米。




虽然一般人可能觉得第二种变种是最有可能提升穿甲能力的，而第三种完全就是被抓来做控制变量，陪太子读书的。但最终的弹道试验结果却令大家大跌眼镜，试验证明，前两种变种并不能有效提升穿甲弹的穿甲性能，反而是第三种变种的穿甲能力提升了约10%。换句话说，这种炮弹能够在不使用自锐钨等高精尖技术，不使用长径比30一级的超长一截穿杆的前提下，凭借区区1550m/s的着靶速度，击穿约550毫米的倾斜RHA。穿深/杆长达到了1.03（按两截穿杆的实际长度）和0.94（按两截穿杆的测量长度），达到了自锐钨或贫铀的水平，这不得不说是一个奇迹。




波兰人的这项研究不仅对未来的坦克发展有一定的前瞻性意义，对当前我国的穿甲弹发展也有一定的借鉴意义。虽然我军装备的125毫米坦克炮受自动装弹机影响已经不太可能继续通过增加穿杆长度来提升火力。但另一方面，我国依旧有大量的105毫米坦克炮在役，如59D坦克、88系列坦克、11式轮式突击炮和15式履带式突击炮等。对于这些长度可以超过1米的整装弹来说，波兰人的研究对我们还是有一定意义的。