客矢解
埋頭彈其實是一個系統工程,他並不是光是把彈頭埋在彈殼內,減少彈體長度那麼簡單。題主問到的發射藥這塊也是埋頭彈研發項目中的課題,尤其是既要縮頭,又要保持發射藥的推進力保持傳統彈藥水準,甚至是超過傳統裝藥水準就得改進發射藥的構造。
上邊這個就是美軍正在研發的埋頭彈大致構造,他將發射藥分兩組,6是先燃燒的速燃藥,擊發底火後通過3號傳火管預燃2號標的主裝藥(這個裝藥比傳統子彈密度更高),接著點燃6號速燃藥,速燃藥搶先一步將彈丸推出彈殼,進入槍管,這會兒彈殼內留出的空間足以讓高密度的主裝藥迅速燃燒,將彈頭迅速推出槍管。
所以說埋頭彈的發射分兩步,比傳統彈藥那種單一發射藥的結構要複雜點。
瘋狗的輕武
題主看來完全沒有理解埋頭彈的設計邏輯。埋頭彈並不縮小彈藥實際體積,而是縮小佔用體積。因此所謂減少發射藥是不存在的,甚至可以在一定範圍內增加裝藥量。
讓我們用初等幾何解決這個問題:
要增加子彈裝藥量,有兩個選擇,增加彈殼長度,或者增加彈殼半徑。
彈殼長度增加到二倍,裝藥量增加到二倍;
彈殼半徑增加0.414倍,裝藥量增加到二倍;
那麼在機械設計上,實現自動裝填,是長二倍的彈體容易,還是粗了0.414倍的彈體容易?顯然是後者。本來就長的彈體進一步加長,彈匣,復進簧,導彈坡,抽拋殼路線的設計都會出現問題,而加粗一點兒倒是問題不大。因此我們常見的彈殼都呈現瓶型,直徑比彈頭口徑大很多。
進一步說,既然加大0.414倍半徑,裝藥量就加倍,那麼我們也可以少裝一些藥,節約下彈殼內空間來容納彈頭——通常步槍彈頭的體積遠小於彈殼,容納下彈頭以後,我們仍然可以獲得增加裝藥的效果,但是子彈的長度可以縮短三分之一以上。
埋頭彈閃亮登場。
這樣一來,子彈佔用的空間變小,外形更加規整呈現圓柱型,供彈可靠。自動供彈時槍機行程小,有更大的空間留給復進簧做緩衝,可以實現非常小的衝擊力。
但是有一個問題,埋頭彈的彈頭在發射前沒有嵌入膛線,而是在彈殼裡。如果用普通方式高壓燃氣直接推動彈頭,沒有導向的彈頭很快就把槍管和彈膛接口打壞了。
因此埋頭彈一般使用低高壓原理,底火附近有少量裝藥產生較低的膛壓,把彈頭推入槍管嵌入膛線,然後才是速燃藥產生高壓,推動彈丸。
因此埋頭彈的設計有點複雜。
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味冷
埋頭彈真的裝藥少,效果不好,被誇大了?那是因為一直以來你存在一個誤區,就是拿同等口徑的埋頭彈和同等口徑的普通彈比。實際上這麼比是錯的。我放一張圖來說明。下圖是大毒蛇III 35mm機關炮,通過簡單更換炮管(用美國人的話說是半分鐘內換完),就可以升級成50mm炮:
看到了吧?35mm炮彈和50mm埋頭彈的藥筒其實直徑相同,但是由於50mm埋頭彈藥筒長度更長,所以裝藥量反而比35mm普通彈更高。所以埋頭彈和普通但比較時,應該是拿同等藥筒直徑的彈藥放一起比,拿同等口徑放一起比是錯誤的。在這個事實基礎上,我們比一下50mm埋頭彈的威力和35mm普通彈的威力,那就是天上和地下的區別,但很明顯,50mm埋頭彈所佔圓柱體積和35mm炮彈一樣,也就是說攜帶彈藥量沒有減少。
我們再看看40mm埋頭彈(Cased Telescoped Ammunition)和其他口徑普通彈的對比:
在同等體積下,埋頭彈比普通彈威力高30%;在同等威力下,埋頭彈比普通彈體積少30%。所以再強調一次,你覺得埋頭彈的裝藥相比普通彈變少了,那是因為你是拿同口徑的埋頭彈和同口徑的普通彈相比了,同等口徑的埋頭彈的炮和普通彈的炮壓根就不是一種炮,埋頭彈使用的炮,其藥筒直徑其實和口徑小一級的火炮相近的。
埋頭彈的意義其實非常深遠,其意義不僅是減小彈藥尺寸可以攜帶更多彈藥;埋頭彈配套的火炮採用的是旋轉閉鎖原理,而不是傳統機關炮駐退復進。這樣即減小了炮尾的體積,還少了閂鎖撞擊,提升了精度。所以埋頭彈不僅僅是彈藥的革命,是整個武器系統的革命。
40mm埋頭彈的炮炮尾比25mm大毒蛇炮都要小,這進步是革命性的
埋頭彈火炮採用旋轉方式完成裝彈閉鎖
目前埋頭彈採用的彈藥有兩種,一種是APFSDS,一種AHEAD,分別用來對付裝甲目標和人員目標,這和普通彈是一樣的。但是在穿透能力和威力上卻表現出了極大的差距。上兩張圖:
第一個是APFSDS彈種。你可以看到,藍色那條線,也就是埋頭彈的穿深曲線是所有曲線裡最高的。0距離可以打穿175mm均質鋼板,1500m處可以打穿150mm均質鋼板,你在看30mm和25mm彈藥,差的好遠了。與此同時,40mm埋頭彈長度比30mm炮彈還要小,藥筒直徑只大一點點,所以體積沒大多少。
國產40mm埋頭彈,右邊是被打穿的靶板
第二個是AHEAD彈藥的威力測試。這個就更有意思了。第一個是30mm AHEAD彈藥打出來的,第二個是40mm埋頭彈AHEAD型(GPR-AB)打出來的,殺傷範圍差了好多吧?可是正如剛才所說,二者的尺寸差距並不大。如果你用同口徑的40mm普通彈,確實可以實現和埋頭彈一樣的威力,但是你在看看40mm普通彈的體積。。。
所以綜上所述,埋頭彈的效果,只能用三個字形容:好滴很!預測一下,未來的步兵戰車,埋頭彈很可能會成為標配,因為實在是太好用了。試想一下,當山貓全地形車都能攜帶機關炮和相當數量的彈藥突擊的時候,對面難道不感到絕望嗎?
紙上的宣仔
“埋頭彈”作為近幾年不少國家開始研發的新型武器彈藥,其最大的特點就是可以大幅度縮減彈藥整體尺寸和其發射槍炮的整體尺寸和重量,並提高彈藥的發射特性。所以對於很多國家來說,長期以來傳統的彈藥受制於尺寸的限制使得彈藥攜帶基數相對較少,或者就是在大口徑武器彈藥上,受限於裝彈機尺寸的限制,很多大口徑武器彈藥不得不採用分裝式設計來縮小尺寸。但是分裝式卻會造成彈藥本身的性能下降。特別是對於穿甲彈而言,由於穿甲彈的穿甲深度高低很大一部分取決於穿甲彈彈芯的長徑比,而分裝式彈藥整體長度本一分為二,所以也就從根本上限制了穿甲彈的穿甲深度和發射藥裝藥量,從而影響穿甲彈的穿甲深度大小。
當然現有像我國外貿出口的40毫米埋頭彈系統和英國CTA公司研製的埋頭彈,都不約而同的採用了40毫米口徑,這一口徑恰好是一款具有地面火力突擊與支援、人員與物資輸送、大射角打擊與兼顧防空等功能的複合性火力打擊武器。而且在採用埋頭彈設計後,不光這些步戰車攜帶的彈藥基數大幅增加,而且整個炮塔尺寸和體積都能夠進一步縮小,這無疑對於提高戰場生存能力,和提高步戰車的空運及機動能力有很大幫助。
不過坦克用不了,不代表其他炮不能用,不如一些次口徑的主炮採用埋頭彈設計後,是可以大幅度實現降低炮塔整重和體積、以及提高彈藥基數的,那麼一些裝備大口徑的輪式戰車恰好更需要這種武器,並大口徑主炮上輪式戰車最大的問題就是體積和超重問題。