2019-11-12 06:12:40 佚名

窮極一生追尋的大伊萬

輕鬆倒是不一定輕鬆，但是就現階段來說，常用的尾翼穩定脫殼穿甲彈都是長杆形彈芯，這種大長徑比外形的穿甲彈對材料自身的性能要求很高。而在同等條件下，用貧鈾合金製造的穿甲彈比鎢合金穿甲彈的穿甲性能普遍要高10-15%。舉個例子，對於同樣的勻質裝甲鋼板，在鎢合金穿甲彈所有複合材料技術沒有大的發展的前提下，普通鎢芯彈要想達到貧鈾彈的穿甲效能，僅以動能算的話可能得比貧鈾彈的打擊速度高200米/秒（但是增加動能，又會給鎢芯彈帶來其他負面效應）。至於為何貧鈾彈的性能較為優異，且聽我們細細道來：

▲尾翼穩定脫殼穿甲彈出膛後的脫殼過程示意（速度約1650米/秒）

什麼是貧鈾彈？

要了解貧鈾彈的性能，我們首先要知道什麼是貧鈾。自然界中存在的鈾主要是由“鈾-238、鈾-235和鈾-234構成”，其含量大約分別為99.28%、0.714%和0.006%，我們提取出用於製造核燃料或者核武器的U-235後，剩下的大量U-238就被稱為貧鈾（DU）。而用於製造貧鈾彈的材料其實是用這些鈾-238與其他合金元素合成的合金，比如美國早期的貧鈾彈就是用鈾-238與0.8%的鈦製成的鈾鈦二元合金作為基礎材料。在當時，美國人在貧鈾中加入鈦，並且通過固溶和時效處理使U2Ti析出，強化U-0.8Ti合金，使其抗拉強度達到1400MPa以上，斷面收縮率超過42%，延伸率大於25%。顯然擁有不錯的機械性能，但是這只是貧鈾合金的早期發展，後來通過不斷研究又發展了“鈾鎢鉬、鈾鈦鈮、鈾鈦鉿”等綜合性能更好的貧鈾合金。

▲鈾-238的衰變歷程

貧鈾既然含有大量的鈾-238，其放射性及危害自然不能忽略，在衰變過程中主要釋放α、β、γ三種射線。其中α射線是氦離子，穿透性很弱，隨便整點什麼薄薄的一層材料基本都能擋住，但是其電離能力很強，如果不慎進入人體內將產生嚴重的內照傷害；β射線是高速電子，穿透性強而電離能力弱，有很強的外照傷害而內照風險低；γ射線是光子，穿透能力遠超前兩種射線，是外照輻射傷害的主要來源。同時貧鈾彈在穿甲過程中經高溫氧化，會形成貧鈾氧化物，如果進入人體會部分溶解與生物分自反應，導致人體細胞毒性效應。

▲海灣戰爭中，被美軍M1A1坦克發射的M829A1貧鈾穿甲彈側向貫穿的T-72坦克

貧鈾彈為何擁有不俗的穿甲性能

貧鈾彈的穿甲性能主要是得益於其材料性能，比如說其動態屈服強度極高，以早期的U-0.8Ti貧鈾合金為例，其動態屈服強度可以達到2100MPa，比起靜態屈服強度（約850MPa）高出兩三倍，這一點就比鎢合金更適用於穿甲彈這類動能彈藥。同時，貧鈾合金的抗斷裂能力遠遠高於鎢合金且高速衝擊載荷下的塑性變形範圍極大，因此在穿過多層傾斜裝甲的過程中遇到彎曲應力不易斷裂，可以更好的發揮侵徹效應。

▲日本從德國引進的鎢合金尾翼穩定脫殼穿甲彈

此外，貧鈾彈具有高密度特性，同等結構體積下比鎢合金的重量更大，這一點有利於增大彈芯的動能，也就是說其緻密性有利於增強穿甲能力。而我們說起貧鈾彈，又常會提到其“自銳性”，通常金屬材料在衝擊載荷條件下，會發生絕熱剪切現象，這一種普遍存在於高速撞擊、侵徹、衝孔、高速成型等高速變形過程中。當穿甲彈彈芯在撞擊、侵徹過程中出現局部材料失效進而造成該部位材料承載力喪失或下降，就形成了獨特的絕熱剪切帶。

▲貧鈾合金（DU-Ti）與鎢合金（WHA）穿甲彈在侵徹過程中的變形對比

在穿甲過程中，看似不好的“絕熱剪切”反而會造成更好的穿甲效果，貧鈾合金擁有較強的剪切失穩和局部變形敏感性，所以比較容易出現絕熱剪切變形，而“易絕熱剪切變形”則被稱為“自銳”現象。這種特性使得貧鈾彈體在撞擊侵徹裝甲的過程中，使得彈尖部分容易發生剪切破壞，使得彈尖部位的材料不斷髮生剝落，結合彈芯圓柱段的高屈服極限和受力不同，使得彈尖始終可以保持較小的截面積和尖銳外形，也就是說因為“自銳”從而使貧鈾穿甲彈能夠始終保持較好的侵徹體外形（如上圖a）；但是普通的鎢合金則是“絕熱剪切不敏感材料”，在撞擊侵徹過程中，主要發生塑性變形，隨著穿甲過程的深入（超過鎢合金的屈服極限），彈頭形狀會被“壓縮堆積”為蘑菇狀，彈頭截面積逐漸變大，不利於繼續穿甲，自然穿甲效果不如同條件下的貧鈾彈了。

▲尾翼穩定脫殼穿甲彈的基本結構

綜上所述，貧鈾彈相較而言有更好的穿甲特性，主要是還由於其高密度、高強度、高塑性以及“自銳”效應等特點綜合造成的；此外，貧鈾合金的“自燃”性能對於其穿甲後效也很有好處。關於貧鈾彈暫且說這麼多吧，但是隨著人們對貧鈾合金自燃危害的日益擔憂，以及複合材料鎢合金的發展，貧鈾彈的優勢還能保持多久，還有待觀察。

▲美國號稱“最強”貧鈾穿甲彈M829A4

裝備空間

貧鈾彈是以鈾238為主要原料，製造出來的高性能穿甲彈。提到鈾這種元素，人們最先想到的就是原子彈，製造原子彈的鈾元素是鈾235，而大自然中的大部分鈾元素都是鈾238。在原子彈剛剛發明的時候，貧鈾的巨大用途還沒有被人們發現，製造原子彈的國家在提煉出鈾235之後，鈾238就成為了“下腳料”，到了上世紀七十年代，貧鈾的巨大用途逐漸被人們發現，堅不可摧的貧鈾裝甲和無堅不摧的貧鈾彈都被髮明出來。

貧鈾彈的原理同普通穿甲彈一樣，使用方法也同普通穿甲彈沒有任何差距，不過貧鈾彈的穿甲能力更強，穿甲後的殺傷力也更大。貧鈾彈的穿甲能力強，主要有三個重要原因。第一個原因是貧鈾彈的質量更大，同等體積下的貧鈾彈要比普遍穿甲彈更重，質量越大的物體，所造成的衝擊力也越大，因此貧鈾彈對於裝甲的突防能力更強。

第二個原因是貧鈾彈的硬度更大，貧鈾的硬度高於普通的穿甲彈，硬度越高的穿甲彈，越容易擊穿坦克的裝甲。第三個原因是貧鈾彈和普通穿甲彈在穿甲過程中的變化不同，普通穿甲彈在穿甲的過程中越來越鈍，穿甲彈的尖頭會逐漸的被磨平，最後失去穿甲能力。而貧鈾彈在穿甲的過程中越來越鋒利，也就是說貧鈾彈進入坦克裝甲後，彈頭越來越鋒利，穿甲的效果能夠事半功倍。

除了穿甲能力更強之外，貧鈾彈的殺傷力也比普通穿甲彈更強。普通穿甲彈主要依靠撕裂坦克的裝甲，造成的碎片對坦克駕駛艙內的戰鬥人員造成殺傷。而貧鈾彈在穿甲的過程中能夠氧化燃燒，燃燒產生的高溫可以提高貧鈾彈的穿甲能力，同時也能讓貧鈾彈在進入坦克座艙後引發大範圍殺傷。

而且貧鈾彈具備一定的輻射能力，受到貧鈾彈攻擊的車輛，肯定會遭到核輻射的汙染，無法再繼續修復使用。在海灣戰爭和伊拉克戰爭時期，美軍大量使用了貧鈾彈，造成了伊拉克被攻擊地區長期受到汙染，美軍大量使用貧鈾彈一度引起了國際社會的強烈不滿。從貧鈾彈強大的穿甲能力來看，在新型穿甲彈發明之前，貧鈾彈仍然是攻擊坦克裝甲的一大利器。

軍武小咖

早在上世紀90年代初的波斯灣戰爭中，伊拉克陸軍就有幸見識到美國空軍的A-10“疣豬”攻擊機，其機身下方安裝有一門30毫米口徑的GAU-8“復仇者”機炮曾經給伊軍帶來無邊的恐懼，按理說比這個口徑更大的火炮比比皆是，但這門“復仇者”簡直成為了伊拉克陸軍坦克的“開罐器”，這主要得益於其使用的貧鈾彈的緣故。

A-10攻擊機的GAU-8“復仇者”機炮正準備發射貧鈾彈

首先就這門30毫米機炮展開，由於使用了30×173毫米的貧鈾彈，“復仇者”成為了有史以來威力最大的航空用機炮，通過從上至下發動對坦克頂部裝甲的密集開火才完成對地方陸上載具的殺傷。

那麼為什麼貧鈾彈能夠造成極其大的殺傷力呢？這要從貧鈾彈中的重要成分——貧鈾說起，貧鈾又稱衰變鈾，或者縮寫為DU，是一種以鈾-238位主要構成物質的材料，是核燃料濃縮過程中產生的副產物。由於元素自身衰變的原因，自然界中存在的鈾元素中鈾-238的含量僅能達到99.3%，另外還有部分鈾是中子數更少的鈾-234和鈾-235。為了獲取武器級的濃縮鈾，必需要將其中的鈾-235分離出來，這裡會有兩步需要做的，一是將鈾-238通過核裂變降解到鈾-234和鈾-235狀態；這一步完成後需要特殊的方法來提高其中鈾-235的含量。當鈾-235含量超過0.3%，就已經可以被稱作濃縮鈾，伊朗讓美國為之不滿的，就是不斷提高濃縮鈾中鈾-235的含量，直到高到能夠用作核武器（90%以上）。

根據美國國防部規定，鈾-235在實際使用中如果低於0.2%，就可以被稱作貧鈾。由於貧鈾密度高達19.1g/cm3，是鐵的近3倍，因此參入貧鈾的合金物理性質都發生了明顯變化，最大的顯著特點就是變得更硬。

首先，貧鈾彈相比於普通炮彈而言，重量更重，如果發射出去能夠獲得更大的動能。另外一種相對分子量大，與貧鈾合金類似的的合金——鎢合金經常會被與貧鈾彈相互比較，但是鎢合金彈頭在命中均質裝甲之時，彈頭的尖端會發生明顯形變並變鈍；但貧鈾彈則不同，由於存在自銳現象，貧鈾彈的穿透性會更加強大。

另外，和鐵、鎢不同，鈾元素熔沸點更低，其熔點僅為1132℃，由於炮彈與敵方目標發生碰撞、摩擦併產生大量熱量，鈾元素會因此熔解，在空氣中劇烈燃燒，燃燒產生的三千度高溫可以加強穿甲效果。

但是，由於鈾元素具有強烈放射性，對人體有著極大的損害，經常會誘導癌症發生，所以使用貧鈾彈的爭論近年來一直在持續，像是中國、法國、俄羅斯、日本、美國等國都研製生產國貧鈾彈，而美國是唯一一個在實戰中使用過貧鈾彈的國家，如伊拉克的領土上就被貧鈾汙染到很長時間不能進行農業生產，嚴重汙染空氣、土壤和水。

一輛被美國A-10攻擊機發射的貧鈾彈實施“天靈蓋手術”的坦克

海灣戰爭後，美軍的回國士兵中就不少人發生所謂的“海灣戰爭綜合徵”的疾病，有人主張貧化鈾是造成這種疾病的原因之一，但美國軍方予以否認。另外過去使用到貧化鈾彈頭的波斯尼亞與科索沃等地區，白血病的罹患率與畸形兒的出生率有所增加。

科羅廖夫

貧鈾密度大，相同體積的彈丸質量大，一個物體動能EK和動量P關係P=2mEK，在動能相同的情況下，彈丸的動量和質量m的平方根成正比，根據動量原理，彈丸平均穿透力F

Fdt一p…F=p/t=2m，這就是傳統性能強的主要原因，同時，貧鈾的高強度是另一個主要原因，由於氧化發熱，燃燒形成較大的破壞作用，殺傷人，坦克內部設備，燃燒形成的煙霧和塵埃，也造成放射性汙染，環境的破壞。

遼寧盤錦管燈

坦克的尾翼穩定脫殼穿甲彈有貧鈾彈和鎢合金穿甲彈之分，美國主要使用貧鈾彈，其他國家也有貧鈾彈，只不過沒有大量使用而已。貧鈾合金的主要是由鈾-238添加加其它金屬製成的，因為單一的鈾硬度和強度都不高，不能夠滿足穿甲彈彈芯硬度的要求。

貧鈾彈之所以能夠擊穿坦克的裝甲，主要是因為它有著四個特點。

第一:貧鈾合金存在自銳性，當貧鈾彈擊中裝甲時，發生的主要是剪切破壞。彈頭部分的材料不斷剝落，由於貧鈾彈的應變率較低，而屈服極限較高。導致彈芯頭部圓面材料的剝落速度大於圓心的，所以就形成了圓錐狀。只要貧鈾彈不斷導彈發生自銳，就能夠持續的保持侵徹外形，去擊穿裝甲。

第二:貧鈾合金的密度為19.1克/立方厘米，鎢的密度是19.25克/每立方厘米，鋼的密度是7.85克/立方厘米。

第三:硬度高，貧鈾合金的硬度非常高，擊中裝甲時就容易穿透。

第四:貧鈾合金的易燃燒，貧鈾合金在400多度時即可燃燒，產生的高溫可以使裝甲變軟，更容易的穿透。

貧鈾彈也有其弱點，其一:當速度擊中目標的速度在1750m/S以上時，其自銳性能就會下降；其二:貧鈾彈的保質期較短，不如鎢合金穿甲彈；其三:就是有輻射，汙染環境。

鈾-238是核燃料產生的副產物，用於製造貧鈾彈具有性價比高的優勢，況且美國的核彈頭好幾千枚，產生的鈾-238必然不少，與其想法辦處理掉，不如用來製作穿甲彈。美國貧鈾合金主要有鈾鈦合金，鈾鉬合金，鈾鈮合金，只是後來發現這幾種貧鈾合金的強度和韌性都不怎麼好，所以又開發了鈾鈦鉿合金，鈾鈦鈮合金等等。

目前來說，大規模應用的貧鈾彈主要就是美國的M829系列。從M829到M829A1再到M829A2，再到M829A3，乃至最新的M829A4，穿深是逐漸增加。M829A1的炮口初速為1675米/秒，在2000米距離上的穿深為550毫米；M829A2的炮口初速為1575米/秒，2000米距離上的穿深為600毫米；M829A2的炮口初速為1700米/秒，2000米距離上的穿深為700毫米。

而普遍認為M829A3在2000米距離上的穿深為750毫米，宣傳稱M828A4的穿深比M829A3高了20%，也就是150毫米。所以說，大長徑比的M829A4在2000米距離上更是達到了驚人的900毫米。事實上，M829A4的彈芯並沒有比M829A3的長，那麼M829A4是如何達到900毫米的穿深呢？據稱M829A4穿甲彈的發射藥採用了分層燃燒技術，燃燒慢的在外層，燃燒快的在內層，從而提高了穿甲彈的炮口初速。宣傳畢竟是宣傳，究竟能夠提升多少，只有研發公司自己知道。(圖片來自網絡)

江山何沉

貧鈾彈是一種以含鈾238硬質合金為主要原料製成的彈藥，它具備高硬度、高比重和高熔點的特點，非常適合用於穿甲。貧鈾彈的核心就是其貧鈾合金，而所謂貧鈾，其實指的就是提煉核反應原料鈾235的副產品鈾238。與鈾235相比，鈾238的反射性比較弱，所以稱之為貧鈾。

（鈾238）

貧鈾彈的特點很突出，它是一種重金屬，具有密度高、易氧化、強度及硬度高的特點，而且它在穿透物體時會表現出自發銳性。在冷戰時期，美蘇爭霸讓雙方都儲存了大量的貧鈾，為了“廢物利用”，美國人根據貧鈾的這些特性，率先將它用到了穿甲彈上。

（美軍A10攻擊機的GAU-8/A復仇者機炮使用的貧鈾穿甲彈）

前邊我們提到貧鈾的密度大而且硬度很高，所以同等體積彈頭，貧鈾彈的質量更大，因為彈頭的動量與質量平方成正比，所以貧鈾彈具備很強的動能優勢。再加上彈頭的硬度很高，這就讓貧鈾彈的穿透力得到了極大提升。另一方面，貧鈾彈具備自銳性，在穿透裝甲過程中，不容易發生變形，這與其他材料的彈頭相比，也有著很大的優勢。例如鎢合金彈頭，在穿透過程中就會因為發生形變而變鈍，從而導致穿透過程變形。最後，貧鈾彈頭易氧化，在穿甲過程中容易燃燒，而在高溫的作用下，裝甲容易變形融化，所以它可以有效破壞裝甲目標。

（貧鈾彈的彈頭硬度高）

（貧鈾彈頭具備良好的自銳性）

（貧鈾彈易氧化燃燒產生高溫）

（被貧鈾彈擊中的裝甲）

雖然貧鈾彈穿甲能力很強，作為穿甲彈來說非常合適，不過它也有一個很不好的缺陷，那就是貧鈾彈會帶有放射性。大量使用貧鈾彈很容易造成放射性汙染，而且貧鈾作為一種重金屬，長期接觸也會引發化學中毒。美軍在伊拉克、阿富汗以及巴爾幹地區都曾使用過貧鈾彈，這對當地人的生活產生了巨大影響。甚至連很多美軍士兵都反感貧鈾彈，畢竟誰也不想同放射性物質有太多的接觸。