破甲彈為什麼要用紫銅作為藥型罩的材料?

HYD知

在回答為什麼之前,先給出一個結論,

破甲彈並非都是使用的紫銅藥形罩,在破甲彈發明早期,確實有很多種彈藥使用的鐵(鋼)質藥形罩,紫銅藥形罩是經過改良的成果。目前有多種單金屬和合金藥形罩已經研發成功和正在研發過程中,紫銅藥形罩也有被取代的可能性。我將從破甲彈的原理開始講解,為什麼現在主流仍是紫銅藥形罩。

門羅效應

門羅效應又叫做聚能效應,是破甲彈得以“破甲”的基本原理。簡單說來,就是爆炸產物在高溫高壓下基本上是沿炸藥表面的法線方向飛散。因此,帶有凹槽的裝藥在爆炸後會在凹槽的軸線上匯聚起一股高溫高速的爆炸產物流,這樣便能將炸藥爆炸的能量以這種形式匯聚起來。

如果在凹槽處襯上一個金屬罩,當炸藥爆炸時,金屬罩被壓垮融化(此處融化不太嚴謹,因為金屬射流仍是固體,只是可以看作流體),在軸線上形成一道高溫高速金屬射流。這股高溫高速射流攻擊裝甲便能起到破甲的作用(有關穿甲彈、破甲彈、碎甲彈區別的內容可以參見我另一篇文章)。下圖為破甲戰鬥部在紅外線攝像下的工作模式示意圖,注意中間橙紅色的高溫金屬射流。



為什麼要選擇紫銅作為藥形罩材料

讀完上文大家就能明白,長而穩定的金屬射流對於破甲效果至關重要,要控制金屬射流的形狀、大小、質量,藥形罩的材料又是關鍵。

在破甲彈剛剛誕生的時期,因為對於金屬射流的研究有限,加之加工工藝的限制,最初的藥形罩也是通過鋼材衝壓而成。比如前蘇聯生產的RPG-43反坦克手雷,藥形罩就是鋼製,加上藥形罩形狀設計不合理,靜破甲深度只有75毫米。



根據侵徹流體動力學理論,藥形罩要形成更長更穩定的金屬射流要求藥形罩材料具備高密度、高聲速、良好的導熱性、高動態斷裂延伸率等性能

說到這裡,大家可能會想到一種符合描述的金屬——黃金。沒錯,經過各國的實驗,黃金的各項性能極其符合製作藥形罩的要求,就只有一個唯一的缺點——太貴。所以在成本與性能之間反覆實驗考察,紫銅(單質銅)是當時最符合設計要求藥形罩材料。下圖為RPG-43的改進型RKG-3反坦克手雷。在從鋼製藥形罩換成銅質藥形罩後,破甲深度從135毫米提高到170毫米。

藥形罩材料發展方向

目前藥形罩材料有兩個發展方向,即純金屬和多相複合材料,純金屬主要集中在鉬、鎢、鉭等金屬材料,多相複合材料主要是貧鈾合金、鎢銅合金、錸銅合金、鉭銅合金。據報道,我國紅箭-12反坦克導彈破甲戰鬥部就是鉭製藥形罩。





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