实验表明,射流部分的质量与药型罩锥角的大小有关,一般占药型罩质量的10%~30%。虽然金属射流的质量不大,但由于其速度很高,所以它的动能很大。射流就是依靠这种动能来侵彻与穿透靶板的。金属射流侵彻靶板的过程如图5-9所示。
金属射流对靶板的侵彻过程,大致可以分为以下3个阶段。
(1)开坑阶段
开坑阶段也就是射流侵彻破甲的开始阶段。当射流头部碰击靶板时,碰撞点的高压和所产生的冲击波使靶板自由界面崩裂,并使靶板和射流残渣飞溅,而且在靶板中形成一个高温、高压、高应变率的区域,此区域简称为“三高区”。此阶段所形成的孔深只占整个孔深的很小部分。
图5-10所示为100mm直径的聚能装药侵彻钢装甲成坑时间和侵彻深度的关系曲线。由图5-10可以看出,在钢装甲上侵彻600mm以上深的孔大约需要400μs的时间,这表明成坑的平均速度为1 500m/s;而在侵彻过程刚开始时,平均成坑速度可以高达4 000m/s。
图5-9 金属射流侵彻靶板的过程
1—杵体;2—金属射流;3—弹道波;4—钢靶。
图5-10 100 mm直径的聚能装药侵彻钢装甲成坑时间和侵彻深度的关系曲线
(2)准定常侵彻阶段
在这一阶段,射流对三高区状态的靶板进行侵彻破孔。侵彻破甲的大部分破孔深度是在此阶段形成的。由于此阶段的破击压力不是很高,射流的能量变化缓慢,破甲参数和破孔的直径变化不大,基本上与时间无关,故该阶段被称为准定常侵彻阶段。(www.xing528.com)
(3)终止阶段
这一阶段的情况较为复杂。首先,射流速度已经很低,靶板强度对阻止射流侵彻的作用越来越明显;其次,由于射流速度降低,不仅破甲速度减小,而且扩孔能力也下降,以致后续射流推不开前面已经释放出能量的射流残渣,不能作用于靶孔的底部,而是作用于射流残渣上,影响侵彻破甲的进行;再次,射流在破甲的后期出现失稳(颈缩和断裂),从而影响破甲性能。当射流速度低于射流开始失去侵彻能力的所谓“临界速度”时,射流已不能继续侵彻破孔,而是堆积在坑底,使破甲过程结束。
对于杵体,由于其速度较低,一般不能起破甲作用,即使在射流穿透靶板的情况下,杵体也往往留存在破孔内。
在工程设计中,常用一些经验公式来估算设计方案的破甲深度。根据新40破甲弹总结的经验公式为:
式中 L——静破甲的平均深度,mm;
α——药型罩半锥角,(°);
γ——与药型罩锥角有关的系数;
dk——药型罩口部内直径,mm。
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