弹药概论-第05章 碎甲弹

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1、第5章碎甲弹第5章碎甲弹碎甲弹也称碎头榴弹（HESH）、塑性榴弹（HEP）和粘着碎甲弹。碎甲弹是二十世纪六十年代发展起来的一种新型反坦克弹种。它的出现，当即受到世界许多国家的重视。从作用原理上讲，碎甲弹与穿甲弹和破甲弹不同，穿甲弹是将发射药的能量转化为弹丸的动能，利用弹丸着靶时的动能穿甲（有炸药的穿甲弹穿过靶板后爆炸，从而提高靶后的破坏作用），一般需配用在具有高初速的火炮上；破甲弹是通过聚能装药结构将炸药的化学能转化为金属射流的动能来穿透装甲的。而碎甲弹则是将高猛度的塑性（或半塑性）炸药直接贴附在装甲表面爆炸，使炸

2、药能量通过波的形式向装甲板内部传播，即向装甲板内传入高强度冲击（压缩）波，使装甲板背面产生局部崩落。碎甲弹并不穿透装甲，而是利用崩落下来的装甲碎片在坦克内部进行杀伤和破坏作用。目前，由于坦克目标广泛采用复合装甲，使这种弹药的作用效果大大降低。因此世界各国已将这种弹药从反坦克弹药中撤装。但是由于这种弹药的作用机理独特，在对付单层钢甲和混凝土目标时效果显著，所以有必要进行介绍。5.1碎甲作用原理及影响因素5.1.1碎甲作用的基本原理1）层裂（崩落）效应人们早就注意到，当爆破榴弹命中混凝土碉堡时，虽然没有将其击穿，但内壁

3、崩裂出许多碎块，这种破坏效应称为层裂或崩落效应。通过静碎甲试验（图5-1）可清楚地看到钢甲的层裂效应。取一块一定厚度的钢板，把一个一定尺寸的圆柱形炸药装药直接贴放于钢板表面，用一个雷管从药柱上端起爆（相当于弹丸垂直命中钢板）。当药柱爆轰后可以看到，钢板上原来放药柱的地方发生了剧烈的塑性变形，形成了一个表面光滑的凹坑（靶前坑），坑口直径一般略大于药柱直径。除了在炸药与靶板的接触面上出现上述塑性变形外，同时，在靶板的背面与药柱的相对应位置也将产生严重破坏，从靶板上剥落出一大块碟形破片（也有的是数块碎块）。碟片厚度一般约

4、为10～20mm，直径比药柱略大。该破片外表面光滑（即原来的自由表面）内表面非常粗糙。这种破片具有一定的质量和较大的速度（速度为10～300m/s），因而具有强大的杀伤和破坏作用。例如，我国设计的85mm碎甲弹，其破片质量达3～5kg，速度达100～250m/s。崩落现象出现后，靶板崩落处中心比两侧深，有较多撕裂锐棱，侧面带有约45º的剪切角。１１９弹药概论炸药柱钢板靶背面碟片图5-1静碎甲试验示意图2）层裂现象的物理解释与应力波的相互作用如图5-1所示，当炸药起爆后，炸药爆轰波将以恒定的速度在药柱中沿轴线方向从药

5、柱底部向钢板表面传播，波阵面上的峰值压力可达约25GPa以上。由于爆轰产物的向外飞散，因而紧跟在爆轰波后的是稀疏波。当爆轰波阵面入射到炸药与靶板的接触面时，立即在接触面上产生一个反射冲击波进入爆轰产物，同时有一个强冲击压缩波透射进靶板内部并以弹塑性应力波的形式传播。由于在接触面处反射的是冲击波，因此接触面上的峰值压力远远大于爆轰波阵面上的压力，此压力可达40GPa以上，远远超过钢材的屈服应力。实际上，应力波是以一个压力脉冲的形式在靶板中传播的，其波形如图5-2所示。（波头是陡峭的冲击波，由于稀疏波的作用，其波尾是曲

6、线变化的卸载波）。与其它机械波一样，这里所说应的应力波，其波阵面仍然是介质中力已受扰动与未受扰动区域的分界面。根据应力的大小，应力波可分为弹性应力波（简称弹性波）和塑性应力波（简称塑性波）。当上述这种强度很高，作用时间很短的冲击距离时间载荷对固体介质（如靶板）作用时，图5-2应力波形示意图如果载荷引起的应力在材料的弹性极限内，则在介质中只传播弹性波；如果载荷引起的应力超过材料的弹性极限，则在介质中传播弹塑性波。也正是稀疏波的作用使得药柱中心部分冲量大于两侧，故钢甲表面被挤压变形，中心下凹。假设起爆点离靶面较远，爆轰

7、波是平面波，因此靶扳内传播的应力波也是平面波。当靶板受冲击部分的尺寸比靶板的平面尺寸小得多，可以近似认为，实际的靶板平面是无限大的、而厚度是有限的。在这种极大的横向惯性约束下，横向变形可以忽略，受冲击部分的压缩应力可以近似认为是以单向应变平面波的形式对靶板入射的。即认为仅在应力波的传播方向上有变形，故可把这种应力波称为一维应变平面波。此时受应力波扰动的材料质点运动方向也是在应力波的传播方向上（或同向或反向），所以也称为一维平１２０第5章碎甲弹面应变纵波，简称纵波（即膨胀波或压缩波），以区别于质点运动方向与应力波传播

8、方向垂直的横波（剪切波）。在应力波传播过程中，由于稀疏波的传入与追赶、靶板的塑性变形与内摩擦，从而使压缩应力波急剧衰减，其峰值压力（波幅）减小，波长增大，波形变得愈来愈平坦，如图5-3所示。（a）（b）（c）图5-3应力波在传播过程中的衰减为了便于讨论，应力波近似地用一个三角形脉冲来代替，并忽略它的衰减。从靶面传入的高强度压缩应力波头到达靶背自由表面时，由于