火炮弹药的组成及制备方法

火炮弹药也即炮弹，是供口径20 mm以上的各种火炮发射，用以毁伤目标或产生某种效应（信号、照明、烟幕）的弹药的总称，它依靠炮膛内火药燃气压力推动弹丸而获得初速。炮弹是火炮系统完成战斗任务的核心部分。它的发展和改进直接提高火炮系统的威力、射程和精度，并有效地增加火炮系统的作战功能。炮弹广泛配用于地炮、高炮、航炮、舰炮、坦克炮等武器，毁伤各种目标，完成各种战斗任务。

炮弹由弹丸和发射装药两部分组成，如图1-1所示。

图1-1　炮弹的组成

1—引信；2—弹体；3—炸药；4—弹头；5—紧塞盖；6—纸筒；7—纸垫；8—除铜剂；9—护膛剂；10—药筒；11—粒状发射药；12—管状发射药；13—底火；14—弹带；15—衬纸；16—传火管；17—传火药；18—底座；19—曳光管。

（1）弹丸

弹丸通常由引信、弹体（壳体）和装填物等组成，用以杀伤有生力量，摧毁目标，或完成其他战斗任务。

①引信。引信是利用目标信息和环境信息，在预定条件下引爆或引燃弹药战斗部装药的控制装置（系统），根据不同炮弹种类和对付目标的需要选择不同的引信。

②弹体。弹体是容纳弹丸装填物并连接炮弹各零部件的壳体，分为弹头部、圆柱部、弹尾部等。圆柱部的两端有定心部、弹带（导带）与闭气环。

弹头部是弹顶以下的弧形、台锥或两者结合的弹丸部分，为不同形状母线的回转体。其母线形状有直线、圆弧、抛物线或这些曲线的组合型等。在超音速下，弹头部受到波动阻力作用，需适当增加弹头部长度，并使其尖锐，这样可减小波动阻力。

圆柱部是与弹头部相连接的圆柱形弹丸部分，通常为上定心部至弹带之间的部分。它的尺寸能影响膛内导引性能和弹丸的威力。

弹尾部是圆柱部以下的弹丸部分，通常由尾柱部和尾锥部结合而成，也被称为船尾部。弹尾部的形状影响弹丸的底阻。为了与药筒牢固结合，一般定装式炮弹圆柱部上有车制的沟槽，以便弹丸与药筒牢固结合。

定心部分为上定心部和下定心部。它的作用是使弹丸在膛内正确定心。两个定心部表面可以承受膛壁的反作用力。定心部与炮膛间有一很小间隙，以保证弹丸顺利装填和运动。下定心部一般都在弹带之前，以保证弹丸装填时的弹带处于正确位置，并承受部分膛壁径向压力。

弹带是弹体上的金属或非金属的环形带。其作用是在发射弹丸时，嵌入膛线，赋予弹丸一定转速，并密闭火药燃气。在装填分装式炮弹时，弹带还起定位作用。弹带材料应具有良好的强度和塑性，一般采用紫铜或镍铜。弹带的宽度是根据发射时的强度要求而确定的。过宽的弹带会产生飞边，影响弹道性能，故常采用两条较窄的弹带，或开环形沟槽。弹带的直径应大于火炮阴线的直径，其超出的尺寸被称为弹带的强制量。强制量的大小应考虑到保证弹丸在膛内运动时密闭火药燃气，避免火药燃气对炮膛的烧蚀，并防止弹带对弹体产生相对旋转，使弹丸出炮口有一定的转速。强制量也不能过大，否则会影响火炮的寿命和弹带处弹体的强度。

闭气环由尼龙或塑料等材料制成，装在弹带的后面。它的作用是补充弹带闭气作用的不足。闭气环的直径比弹带的直径大，这样在膛线起始部有磨损的情况下，仍能保证弹丸装填入膛的初始位置不变，使初速不会下降，延长火炮的寿命。某些尾翼弹也装有闭气环。它的作用是密闭高压火药燃气，以减小对炮膛的烧蚀及漏气带来的影响。闭气环应具有弹性，通常卡入弹体槽内，在弹丸出炮口后破碎，不会增大弹丸飞行阻力。

③装填物。大部分炮弹的弹丸装填物是炸药。炸药的威力、猛度和装药结构应适合弹丸性能的要求。如杀伤爆破弹一般选梯恩梯或B炸药；破甲弹一般选用以黑索今为主体的混合炸药、钝化黑索今或奥克托今炸药，并采用聚能装药结构；穿甲弹和小口径高射炮弹一般选用钝黑铝炸药（钝化黑索今加铝粉）；碎甲弹选用以黑索今为主体的塑性炸药；迫击炮弹选用硝铵炸药或梯恩梯炸药等。根据炸药的性质和弹壳的结构，炸药的装填方法可分为螺旋压装、注装、压装和热塑态装等。核、化学、生物炮弹的弹丸装填物则分别为核装药、化学毒剂和生物战剂。

④其他零部件。除以上弹丸的基本组成部件，有些弹丸还有一些其他零部件和特殊结构。

头螺：当弹丸需要从弹头部抛出装填物（如霰弹、子弹、燃烧弹）或从弹头部装药时，常需使用头螺，如前抛反装甲子母弹头螺（图1-2）、燃烧弹头螺（图1-3）和破甲弹头螺（图1-4）。头螺与弹体间的连接必须保证同轴性、密封性和结合强度。

图1-2　前抛反装甲子母弹头螺

图1-3　燃烧弹头螺

图1-4　破甲弹头螺

底螺：螺接的底缘。当弹丸需要从底部抛出装填物（如照明弹、宣传弹、燃烧弹和子母弹）或弹丸必须保持坚固完整的实心头部、需要从底部装填炸药（如穿甲弹、混凝土破坏弹）时，常需使用底螺。底螺与弹体必须结合牢固，密封可靠。为了可靠紧塞火药燃气，须在螺纹间隙中填满密封胶或油灰，并使用各种塑性金属（铜、铅）制成垫圈装在弹底和底螺之间。底螺可分为固定式底螺和可抛式底螺两种。固定式底螺在穿甲弹、混凝土破坏弹、碎甲弹和底螺榴弹中使用。底螺用螺纹连接在弹丸上，发射与作用时都与弹体牢固连接在一起。固定式底螺分为内凸缘式、外凸缘式和无凸缘式三种结构形式，如图1-5所示。一些小口径穿甲弹，无底螺，而以引信直接旋入弹体上。可抛式底螺在照明弹、宣传弹、燃烧弹、子母弹等弹丸中使用。由于在弹丸作用时要在弹道上将底螺抛出，所以这种底螺与弹体的连接常采用剪切螺（螺纹圈数较少）和剪切销等连接方法。

底凹：弹丸底部的空腔。采用底凹结构可使整个弹丸具有良好的空气动力外形，并提高弹丸的飞行稳定性，增加射程。底凹结构有两种形式。一种是整体式：它与弹体为一整体，结构简单，强度好，与弹体同轴，但工艺性较差。另一种是非整体式：底凹件与弹体尾部用螺纹连接，构成弹丸的船尾部，采用铝合金材料，使弹丸质心前移，提高弹丸的飞行稳定性，拆卸方便，必要时可改成底部排气弹。

排气装置：提高弹底压力、减小弹丸底阻、增加射程的装置，一般由壳体、排气药柱、点火器组成。壳体构成弹丸的船尾部，其底部有排气孔，中间部分为燃烧室。排气药柱装在燃烧室内，一般用复合火药，做成多块扇形体，以增大起始燃烧面积，并用阻燃材料包覆药柱两端及外表面，使药柱呈减面燃烧。弹丸出炮口时，由于弹底压力迅速下降，排气药柱很容易熄灭，点火器的火焰则可继续点燃排气药柱，以保证正常燃烧。

图1-5　固定式底螺结构形式

（a）内凸缘式；（b）外凸缘式；（c）无凸缘式(www.xing528.com)

风帽：装在弹丸前端用来改善弹形、减小空气阻力的零件。旋转稳定的弹丸采用风帽能提高其飞行稳定性。风帽用酸洗钢板或轻金属等制成，用滚压或螺纹与弹体连接。通常在次口径脱壳穿甲弹、钝头穿甲弹等弹种上使用。

弹托：次口径弹在膛内承受火药燃气压力，支撑、带动、导引弹体在膛内正确运动的部件。弹托的质量应尽可能轻，以减少消极重量，并有足够的强度，在膛内保证支撑和正确导引弹丸运动。出炮口后，弹托应能与弹丸迅速分离，并对弹体不产生干扰。弹托常用在脱壳穿甲弹、次口径远程弹等弹种上。

爆管：内装炸药的管状部件，插入某些弹丸装填物（毒剂、黄磷等）中间，并借助爆管内炸药的爆炸能量，将弹体炸开，使其内装填物迅速弥散开来。爆管一般有整体式爆管、结合式爆管与药室等长式爆管三种结构形式，如图1-6所示。爆管主要用于化学弹和烟幕弹。爆管平时能密封装填物。为了防止爆管在弹丸发射时因离心力作用而产生振动和歪斜，要求爆管质量尽量轻，长度尽量短。如果需要长爆管，则要将其做成与弹丸内腔等长，并将其下端固定在弹底中心。

图1-6　带爆管的弹丸

尾翼稳定装置：保证弹丸飞行稳定的装置，分固定式尾翼和张开式尾翼两种。固定式尾翼的翼展多为适口径，常用于亚音速的迫击炮弹和某些破甲弹。张开式尾翼的翼展大于火炮口径，用于超音速弹丸上，尾翼在膛内呈合拢状态。弹丸出炮口后，可利用不同的结构和力使尾翼张开，有气缸张开式尾翼、涡流张开式尾翼、火药气体直接作用的张开式尾翼。由于低速旋转有利于提高射弹密集度，故常在尾翼片上做出斜面，使弹丸飞行时微旋。

杆形头部结构，用杆形头部代替一般弹丸的锥形头部，其气动力的特点是减小头部法向力，且杆形头部的台阶端面提供稳定力矩，这样就比一般弹丸更有利于稳定。这种具有杆形头部形状的弹丸在气动力方面具有两个方面的特点：其一是可以产生锥形激波和锥形分离区。如图1-7（a）所示，在超声速情况下，一个平钝头部的弹丸将产生强烈的脱体正激波，这时的波阻很大，如在平钝头部的前方伸出一个尖锐的短杆［图1-7（b）］，当杆较短时，与平钝头部的波阻没有明显区别。随着杆长的增加，开始出现新的波形［图1-7（c）］，即在杆尖处产生斜激波，并伴随一个锥形分离区，使波阻明显下降。此时弹丸前部的正面空气阻力相当于“等效锥形头部”下的空气阻力，它随杆长增加而下降。但当杆子过长时，波阻又开始上升，同时发生所谓“两重流”现象［图1-7（d）］，即气流激波分离点变得极不稳定。激波在杆上的位置有前有后，空气阻力有大有小。“两重流”可使弹丸的射击精度明显降低，所以应极力避免这种情况出现。

图1-7　杆形头部形状与长度对激波的影响

其二是减小法向力，使阻心后移。上述“等效锥”仅对正面阻力而言，对于法向力，仍决定于圆杆的断面积，故法向力比普通弹丸要小。因此，弹丸阻心后移，稳定力矩增加。这样，在超声速下，在弹丸后面安置同口径尾翼或小翼展的超口径尾翼，就可以保证弹丸的飞行稳定性。而一般弹丸采用同口径尾翼在超声速下是很难保证稳定飞行的，根据这一原理，目前许多国家广泛将杆形头部结构应用到使用直接瞄准的尾翼稳定破甲弹上。其优点是结构简单，头部空气阻力虽然比流线型的头部空气阻力略大些，但杆式尾翼稳定弹飞行稳定性好、精度高，头部的无用质量可以减轻。另外，杆形头部还可以安装弹头引信，同时也能保证破甲弹的有利炸高。杆形头部结构特别适用于高初速的破甲弹上，目前杆形头部破甲弹常用适口径筒式尾翼稳定。

（2）发射装药

发射装药由发射药、药筒、底火、辅助元件组成。

①发射药。发射药是具有一定形状和一定质量的火药。它被放置在药筒中的一定位置上，发射时，火药被点燃，并迅速燃烧生成大量的高压火药气体，从而推动弹丸前进。发射药是发射弹丸的能源。

②药筒。药筒用来连接弹丸和底火，盛装发射药，保护发射药不受潮湿和损坏。发射时，筒体膨胀，与火炮药室贴紧，以密闭火药燃气；发射后，由抽筒和抛筒机构将药筒从药室中抽出并抛掉。

③底火。底火受火炮机械的或电的作用而发火，以点燃发射药，产生膛压，推动弹丸运动。它由底火体、火帽、火帽座、发火砧、黑火药、压螺、闭气塞等元件组成，如图1-8所示。

④辅助元件。发射装药的辅助元件有消焰剂、除铜剂、护膛剂、点火药、传火药、紧塞盖和防潮盖等。

消焰剂：通常采用硫酸钾等物质，将其装在药包中，置于发射药的上面。其作用是将可燃气体的浓度冲淡，使其与空气接触的机会减小，并提高其发火点，减少出炮口后产生二次燃烧而形成的炮口焰和炮尾焰。

除铜剂：采用低熔点的铅锡合金制成，用以清除弹丸在膛内运动时弹带在膛壁上形成的积铜。

护膛剂：常用钝感衬纸等减轻火药燃气对炮膛的烧蚀，用来保护炮膛，提高火炮寿命，一般在初速较高的火炮上使用。

点火药：一般采用黑火药，放在底火上部，用以加强底火的火焰，保证瞬时点燃发射药。

传火药：通常采用黑火药装在有孔的传火管中，轴向置于装药的中心位置，或将传火药制成药包，置于发射药中间，以保证长药室火炮前后一致地点燃全部发射药。

紧塞盖：由硬纸制成，用以压紧发射药，使其在运输和操作中不致移动。变换发射药后仍需将紧塞盖装入药筒内并将发射药压紧，这样有利于发射药正常燃烧。

防潮盖：由硬纸板制成，用于药筒分装式炮弹中，从药筒口部压入，紧贴紧塞盖，并在防潮盖上涂密封油，用以保护发射药不受潮湿，须在装填火炮前取掉。

图1-8　底火

1—盖片；2—垫片；3—黑火药；4—底火体；5—纸片；6—粒状黑火药；7—发火砧；8—锥形体；9—螺套；10—火帽。