埋头弹的优势缩小弹药尺寸好理解,但是发射药减少后发射穿甲弹时效果应该不好吧?

客矢解


埋头弹真的装药少,效果不好,被夸大了?那是因为一直以来你存在一个误区,就是拿同等口径的埋头弹和同等口径的普通弹比。实际上这么比是错的。我放一张图来说明。下图是大毒蛇III 35mm机关炮,通过简单更换炮管(用美国人的话说是半分钟内换完),就可以升级成50mm炮:

看到了吧?35mm炮弹和50mm埋头弹的药筒其实直径相同,但是由于50mm埋头弹药筒长度更长,所以装药量反而比35mm普通弹更高。所以埋头弹和普通但比较时,应该是拿同等药筒直径的弹药放一起比,拿同等口径放一起比是错误的。在这个事实基础上,我们比一下50mm埋头弹的威力和35mm普通弹的威力,那就是天上和地下的区别,但很明显,50mm埋头弹所占圆柱体积和35mm炮弹一样,也就是说携带弹药量没有减少。


我们再看看40mm埋头弹(Cased Telescoped Ammunition)和其他口径普通弹的对比:

在同等体积下,埋头弹比普通弹威力高30%;在同等威力下,埋头弹比普通弹体积少30%。所以再强调一次,你觉得埋头弹的装药相比普通弹变少了,那是因为你是拿同口径的埋头弹和同口径的普通弹相比了,同等口径的埋头弹的炮和普通弹的炮压根就不是一种炮,埋头弹使用的炮,其药筒直径其实和口径小一级的火炮相近的。


埋头弹的意义其实非常深远,其意义不仅是减小弹药尺寸可以携带更多弹药;埋头弹配套的火炮采用的是旋转闭锁原理,而不是传统机关炮驻退复进。这样即减小了炮尾的体积,还少了闩锁撞击,提升了精度。所以埋头弹不仅仅是弹药的革命,是整个武器系统的革命。

40mm埋头弹的炮炮尾比25mm大毒蛇炮都要小,这进步是革命性的

埋头弹火炮采用旋转方式完成装弹闭锁


目前埋头弹采用的弹药有两种,一种是APFSDS,一种AHEAD,分别用来对付装甲目标和人员目标,这和普通弹是一样的。但是在穿透能力和威力上却表现出了极大的差距。上两张图:


第一个是APFSDS弹种。你可以看到,蓝色那条线,也就是埋头弹的穿深曲线是所有曲线里最高的。0距离可以打穿175mm均质钢板,1500m处可以打穿150mm均质钢板,你在看30mm和25mm弹药,差的好远了。与此同时,40mm埋头弹长度比30mm炮弹还要小,药筒直径只大一点点,所以体积没大多少。

国产40mm埋头弹,右边是被打穿的靶板


第二个是AHEAD弹药的威力测试。这个就更有意思了。第一个是30mm AHEAD弹药打出来的,第二个是40mm埋头弹AHEAD型(GPR-AB)打出来的,杀伤范围差了好多吧?可是正如刚才所说,二者的尺寸差距并不大。如果你用同口径的40mm普通弹,确实可以实现和埋头弹一样的威力,但是你在看看40mm普通弹的体积。。。

所以综上所述,埋头弹的效果,只能用三个字形容:好滴很!预测一下,未来的步兵战车,埋头弹很可能会成为标配,因为实在是太好用了。试想一下,当山猫全地形车都能携带机关炮和相当数量的弹药突击的时候,对面难道不感到绝望吗?


纸上的宣仔


题主看来完全没有理解埋头弹的设计逻辑。埋头弹并不缩小弹药实际体积,而是缩小占用体积。因此所谓减少发射药是不存在的,甚至可以在一定范围内增加装药量。

让我们用初等几何解决这个问题:

要增加子弹装药量,有两个选择,增加弹壳长度,或者增加弹壳半径。

弹壳长度增加到二倍,装药量增加到二倍;

弹壳半径增加0.414倍,装药量增加到二倍;

那么在机械设计上,实现自动装填,是长二倍的弹体容易,还是粗了0.414倍的弹体容易?显然是后者。本来就长的弹体进一步加长,弹匣,复进簧,导弹坡,抽抛壳路线的设计都会出现问题,而加粗一点儿倒是问题不大。因此我们常见的弹壳都呈现瓶型,直径比弹头口径大很多。

进一步说,既然加大0.414倍半径,装药量就加倍,那么我们也可以少装一些药,节约下弹壳内空间来容纳弹头——通常步枪弹头的体积远小于弹壳,容纳下弹头以后,我们仍然可以获得增加装药的效果,但是子弹的长度可以缩短三分之一以上。

埋头弹闪亮登场。

这样一来,子弹占用的空间变小,外形更加规整呈现圆柱型,供弹可靠。自动供弹时枪机行程小,有更大的空间留给复进簧做缓冲,可以实现非常小的冲击力。

但是有一个问题,埋头弹的弹头在发射前没有嵌入膛线,而是在弹壳里。如果用普通方式高压燃气直接推动弹头,没有导向的弹头很快就把枪管和弹膛接口打坏了。

因此埋头弹一般使用低高压原理,底火附近有少量装药产生较低的膛压,把弹头推入枪管嵌入膛线,然后才是速燃药产生高压,推动弹丸。

因此埋头弹的设计有点复杂。





味冷


“埋头弹”作为近几年不少国家开始研发的新型武器弹药,其最大的特点就是可以大幅度缩减弹药整体尺寸和其发射枪炮的整体尺寸和重量,并提高弹药的发射特性。所以对于很多国家来说,长期以来传统的弹药受制于尺寸的限制使得弹药携带基数相对较少,或者就是在大口径武器弹药上,受限于装弹机尺寸的限制,很多大口径武器弹药不得不采用分装式设计来缩小尺寸。但是分装式却会造成弹药本身的性能下降。特别是对于穿甲弹而言,由于穿甲弹的穿甲深度高低很大一部分取决于穿甲弹弹芯的长径比,而分装式弹药整体长度本一分为二,所以也就从根本上限制了穿甲弹的穿甲深度和发射药装药量,从而影响穿甲弹的穿甲深度大小。

事实上新出现的埋头弹虽然整体尺寸缩小了很多,但是其发射药量并没有缩减,反而有了不小的进步。比如传统的弹药前部是弹头弹芯、中后部才是发射药,而且受限于弹头的风阻比设计,实际装药量只有弹药中后部一部分。而新型的“埋头弹”是将弹头直接埋藏在发射药内部的,这样弹头的弹芯依然可以作成尖锐的低风阻气动外形,但是整个弹药从前到后都可以填充更多的发射药。等于是传统弹药弹头前部这一部分被浪费的空间,也因为埋头弹的出现而被整体设计为一个标准的圆柱体,那么其实际装药量反而是上升的。
再一个对于穿甲弹而言,采用埋头弹设计后,其弹芯长度可以略接近于整枚弹药的长度。因为传统的弹药受限于发射药的点燃推动过程,弹头必须设计在发射药前部来承载发射药点燃后火药燃气巨大的推动力,所以就算是穿甲弹,其弹芯长度也不可能接近整枚弹药的长度,所以在长径比不够大的时候,传统的穿甲弹穿甲深度也就不高了。而埋头弹设计的弹芯长度可以略接近于整枚弹药的长度,所以其长径比更大后穿甲深度也就更深了。但是穿甲弹弹芯长径比更长后,对于埋头弹的发射药点燃过程就提出了更大的要求和技术难度,而这一切都是限制埋头弹被普遍量产大规模使用的难点。

当然现有像我国外贸出口的40毫米埋头弹系统和英国CTA公司研制的埋头弹,都不约而同的采用了40毫米口径,这一口径恰好是一款具有地面火力突击与支援、人员与物资输送、大射角打击与兼顾防空等功能的复合性火力打击武器。而且在采用埋头弹设计后,不光这些步战车携带的弹药基数大幅增加,而且整个炮塔尺寸和体积都能够进一步缩小,这无疑对于提高战场生存能力,和提高步战车的空运及机动能力有很大帮助。像英国CTA公司开发的40毫米埋头弹系统中就有多达6种不同类型的弹药,而其中就包含有脱壳尾翼稳定穿甲弹,该脱穿弹弹芯依然由钨合金组成,弹托和弹带则分别为铝制和尼龙,借助更强更多的发射药推动其炮口初速达到了1600米每秒,最多则可击穿175mm均质钢装甲,或者在1500米距离上还可以击穿150mm均质钢装甲,这个穿甲深度如果要传统穿甲弹来实现的话,像俄罗斯最新计划换装的“贝加尔”无人炮塔所采用的57毫米低膛压炮 ,在发射57×347毫米这类穿甲弹时,其在1000米距离内也仅能击穿130毫米均质钢装甲,所以光是从穿甲深度上就可以看出埋头弹的优势有多大。

最后加说一句,未来像坦克等大口径主炮采用埋头弹的可能性并不大,因为从各国坦克主炮使用的穿甲弹主要分为整装弹和分装弹的两种思路来说,分装弹从结构上就不能采用埋头弹设计。所以主要还是以西方国家普遍装备的120毫米主炮采用的整装弹来说,像美国M1坦克最新准备采用的M829A4脱穿弹实际上弹芯已经戳到了底,所以其结构与埋头弹埋的深度也差不多了,那么埋头弹的优势也就不那么明显了。

不过坦克用不了,不代表其他炮不能用,不如一些次口径的主炮采用埋头弹设计后,是可以大幅度实现降低炮塔整重和体积、以及提高弹药基数的,那么一些装备大口径的轮式战车恰好更需要这种武器,并大口径主炮上轮式战车最大的问题就是体积和超重问题。


魑魅涅槃


埋头弹其实是一个系统工程,他并不是光是把弹头埋在弹壳内,减少弹体长度那么简单。题主问到的发射药这块也是埋头弹研发项目中的课题,尤其是既要缩头,又要保持发射药的推进力保持传统弹药水准,甚至是超过传统装药水准就得改进发射药的构造。

上边这个就是美军正在研发的埋头弹大致构造,他将发射药分两组,6是先燃烧的速燃药,击发底火后通过3号传火管预燃2号标的主装药(这个装药比传统子弹密度更高),接着点燃6号速燃药,速燃药抢先一步将弹丸推出弹壳,进入枪管,这会儿弹壳内留出的空间足以让高密度的主装药迅速燃烧,将弹头迅速推出枪管。


所以说埋头弹的发射分两步,比传统弹药那种单一发射药的结构要复杂点。


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