殷杰
長桿次口徑尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈(APFSDS)不僅是現(xiàn)代坦克炮的主力彈種,而且也是反裝甲能力最強、作戰(zhàn)效果最佳的彈種。該彈的設(shè)計,往往代表著研制國在彈藥、發(fā)射藥、治金等軍工技術(shù)上的最高水平。
1979年,德國萊茵金屬公司為“豹”-2主戰(zhàn)坦克研發(fā)的RH120(L44)滑膛炮一經(jīng)推出,就成為西方陣營新一代坦克炮的技術(shù)標(biāo)桿,連西方陣營的領(lǐng)頭羊美國也采取了“拿來主義”,使之成為西方陣營裝備數(shù)量最大的坦克炮。不過,炮雖一樣,但德美兩國在為其研制配套的APFSDS時,卻根據(jù)各自國情,采取了不同的技術(shù)路線。三十多年來,德美在該領(lǐng)域內(nèi)的你追我趕,極大促進了兩國APFSDS的技術(shù)進步。
DM13∕23:奠基之作
DM13是德國人為RH120研制的第一款120毫米APFSDS。它由脫殼穿甲彈丸、鋼底半可燃藥筒和發(fā)射藥組成。
DM13的脫殼穿甲彈丸包括彈套、尾翼、彈芯和裝在彈底的曳光裝置等部件。三段焊接式彈芯由鎢合金制成(密度為17.1克∕立方厘米),外部包有鋼套。鋼套直徑為38毫米,彈芯長徑比為12:1。馬鞍形、三瓣式彈托裝有前、后定心環(huán),后面裝有閉氣環(huán)。尾翼有5個翅片,由高強度鋁合金軋制而成,表面經(jīng)熱處理,可承受500兆帕以上的膛壓。尾翼用真空電子束焊接工藝將其焊在彈芯尾部。
DM13的半可燃藥筒由惰性纖維、硝化棉、二苯胺、樹脂等混合制成,內(nèi)裝發(fā)射藥、底火和緩蝕添加劑襯套。用帶中心傳火管的多孔底火與閉鎖卡環(huán)將金屬筒底、閉氣環(huán)及可燃筒體連接在一起。為防止燒蝕,延長炮管壽命,藥筒前半部分內(nèi)側(cè)裝有防燒蝕的添加劑襯套。為防止藥筒受潮和微生物侵蝕,在藥筒上涂有一層油膜。
DM13的半可燃藥筒內(nèi)裝有7.1千克JA2型7孔粒狀粘結(jié)型壓實發(fā)射藥。它是利用特殊粘結(jié)劑將含硝化棉成分的發(fā)射藥粘結(jié)在一起,制成整體形狀發(fā)射藥柱。點火時,這種發(fā)射藥將分裂成原始的疏松粒狀火藥,可使初速增大,但膛壓增加不多。其優(yōu)點是裝填密度大,但又簡化了裝填工藝。
DM13的初速為1650米∕秒,最大有效射程達(dá)3500米。在1979年服役的時候,它在飛行速度、命中精度以及終點彈道性能方面達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。
不過,德國并未就此止步。面對20世紀(jì)80年代華約裝甲防護技術(shù)的進步,德國于1983年投產(chǎn)了DM23。其基本結(jié)構(gòu)與DM13類似,但DM23的彈芯采用了整體式鎢合金,直徑減少到32毫米,長徑比增加到14:1。在彈體長度不變的情況下,DM23因為彈芯長徑比的增加,初速和穿甲威力都有所提高。
M827∕828:DM13∕23的
異國“兄弟”
1985年初,美國就引進RH120技術(shù)在國內(nèi)按許可證生產(chǎn)的問題,與德國達(dá)成了協(xié)議。該炮被美軍賦予M256的編號。隨同火炮一塊引進的,包括DM13∕23在內(nèi)的配套彈藥。不過,美國人在仿制DM13∕23時,并沒有沿用德國的鎢合金彈芯,而是將彈芯材料換成了密度達(dá)18.6克∕立方厘米的貧鈾合金(由鈾238加入0.75%鈦制成,強度比純鈾金屬高3倍),這就是美制M827∕828貧鈾APFSDS。
通過原裝進口的DM13∕23與自制的M827∕828大量實彈射擊對比試驗,美國人確信貧鈾彈芯延展性、韌性更好,大幅度提高了彈丸的橫向載荷(斷面比重),降低了飛行途中的速度損失,再加上貧鈾穿甲彈芯在撞擊裝甲時具有的自銳特性,從而將穿甲威力提高了10%左右。
不過,任何事物都具有兩面性。由于貧鈾合金彈芯的彈性模量僅為鎢合金彈芯的一半,剛度要明顯低于后者。彈芯在高速飛行中的氣動加熱可達(dá)到2227度左右的高溫。在強大的高溫和氣動力的耦合作用下,彈芯難免會發(fā)生變形。貧鈾合金比鎢合金的耐熱性差,所以它的變形也大,這在一定程度上降低了彈芯的飛行穩(wěn)定性,直接導(dǎo)致M256在同樣距離上使用DM13∕23的射擊精度要優(yōu)于M827∕828。兩者精度上的差距會隨著射擊距離的增加而擴大。而為了保證貧鈾彈芯在飛行途中不彎曲變形,就得用更長的彈托,由此增加了APFSDS的消極重量。
M829A1 VS DM33:
美國威力超群,精度相當(dāng)
眼見美制M827∕828的穿甲性能超過了自家的DM13∕23,德國遂于1989年研發(fā)出了DM33。該彈彈芯直徑28毫米,長徑比提高到20:1,同時鎢合金彈芯的材料成分變?yōu)殒u90%,鎳7%,鐵3%,炮口初速增加到1679米∕秒。這些改進極大地挖掘了整體式鎢合金彈芯的侵徹潛力。
美國的動作很快,在極短時間內(nèi)就推出了DM33的貧軸彈芯版本—M829,并全面替換了早期的M827∕828。不過,由于貧鈾彈芯強度不夠,導(dǎo)致M829在2000米處的精度比DM33低1.3%左右。因此,M829只經(jīng)歷了小批量生產(chǎn)便被改進型M829A1所替代。M829A1彈芯直徑24毫米,長徑比仍為20:1,但為了承受更高的膛內(nèi)發(fā)射應(yīng)力,保證貧鈾合金彈芯在膛內(nèi)不發(fā)生彎曲,從而達(dá)到提高射擊精度的目的,該彈的彈托長度增加了7%。測試表明,雖然此舉在一定程度上增加了消極質(zhì)量,降低了初速,但M829A1初速仍達(dá)1675米∕秒,在2000米距離上可擊穿550毫米厚的均質(zhì)鋼裝甲板,射擊精度與DM33相當(dāng)。
DM53 VS M829A2 :
德國彎道超車
M829A1在1991年初設(shè)計定型后,立即投產(chǎn)并參加了海灣戰(zhàn)爭,獲得了極大成功。但美國并沒有就此滿足,而是于1992年又推出了M829A2。M829A2在貧鈾彈芯中嵌入了鎢絲以提高其彈性模量;采用碳-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制造彈托,降低了消極質(zhì)量,并提高了初速;半可燃藥筒內(nèi)裝的是袋裝粒狀多孔發(fā)射藥,以防在藥筒損壞時發(fā)射藥漏失,并提高了燃燒效率。相較M829A1,M829A2的初速提高了近30米∕秒,在2000米距離上對均質(zhì)鋼裝甲的穿深達(dá)到了600毫米。
面對M829A1∕A2的壓力,德國于90年代中期推出過渡性質(zhì)的DM43后,將主要精力都放在力圖重奪性能優(yōu)勢的DM53研發(fā)上。
DM53于2000年研發(fā)成功。其彈芯采用改進自WHA(鎢重合金,含W90%,NI9%,CO1%)的WHA Ⅳ材料,具有接近貧鈾彈芯的絕熱修剪能力(自銳化能力)。WHA Ⅳ化學(xué)組成極為緊密,主要由密度17.1克∕立方厘米的W-CU-NI-AI納米基體合金構(gòu)成。
DM53全彈質(zhì)量21.4千克,射彈長745毫米,質(zhì)量5千克,炮口初速1670米/秒(L44)或1750米/秒(L55),千米速降約為55米/秒,精度為0.2密位,有效射程3000-4000米;多基發(fā)射藥質(zhì)量約9千克。在使用RH120(L55)發(fā)射時,2000米距離上能達(dá)到780毫米穿深,一舉超過了使用貧鈾彈芯的M829A2。
DM53既可以用RH120(L55)發(fā)射,也可用RH120(L44)。但使用后者發(fā)射時,由于壓力曲線問題,火炮必須安裝改進的K900復(fù)進機。
M829A3 VS DM63:
德美難分伯仲
為了確保美國在APFSDS上的領(lǐng)先地位,美國于21世紀(jì)推出了M829A3。
M829A3采用了美國在穿甲彈芯、復(fù)合材料彈托、發(fā)射藥等方面的最新技術(shù)。全彈由IM兼容器、改進型藥筒、粘合接頭和彈性彈底、帶鋼制風(fēng)帽的超級貧鈾穿甲體、低阻力尾翼、TR998曳光體、碳纖維復(fù)合材料彈托、M123A1底火、PRD-380棒狀發(fā)射藥組成。全長982毫米,質(zhì)量22.3千克,RPD-380棒狀發(fā)射藥質(zhì)量8.1千克,貧鈾彈芯直徑22毫米,炮口初速1555米/秒,有效射程3000米。
M829A3的穿甲體采用鋼制風(fēng)帽。相較鋁制風(fēng)帽,雖然鋼制風(fēng)帽更重,但卻可以提前誘爆反應(yīng)裝甲,減少反應(yīng)裝甲對穿甲彈芯造成的損害。M829A3對均質(zhì)裝甲板的穿甲威力略大于DM53。
面對M829A3,德國于2006年推出的DM63與DM53最大的區(qū)別,是前者采用了TIPS發(fā)射藥,提高了低溫和高溫下發(fā)射藥的穩(wěn)定性,改善了壓力曲線。使得RH120(L44)發(fā)射DM63時,不必安裝改進后的復(fù)進機。同時,由于發(fā)射藥的改進,DM63的外彈道更為穩(wěn)定,精度更佳,在2000米上對均質(zhì)鋼裝甲的穿深,也小幅提高到800毫米。
顯然,DM63的推出,主要著眼于提高彈藥的適配性能,根本目的在于爭奪外銷市場。對于穿甲威力則沒有再刻意追求。這是因為德國認(rèn)為該彈的威力已經(jīng)足夠,況且最新研究表明,雖然在對付均質(zhì)裝甲板時,同等情況下貧鈾彈芯較鎢合金彈芯有約10%的性能優(yōu)勢,但在對付日益普及的復(fù)合裝甲時,彈性模量要大得多的鎢合金彈芯實際效果要好于貧鈾彈芯。
結(jié)語
三十多年來,德美兩國在APFSDS發(fā)展上,可謂你追我趕,殊途同歸。雖說同時代的美制貧鈾APFSDS具有一定的穿甲性能優(yōu)勢,但德系鎢合金APFSDS在射擊精度上卻總能勝出一籌。這其中最主要因素,是由貧鈾和鎢這兩種重金屬的基本特性決定的。采用哪種重金屬合金作彈芯材料,是由各國具體國情決定的。美國作為“世界警察”,根本不必考慮裝甲兵本土作戰(zhàn)的問題,因此在發(fā)展貧鈾彈這個對環(huán)境和人體有無窮后遺癥的彈種時顯得無所顧忌。不過,貧鈾和鎢各有優(yōu)劣。德國的實踐證明,如果設(shè)計得當(dāng),鎢彈一樣能達(dá)到或接近貧鈾彈的性能。
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