药型罩的锥角对破甲效果及后效作用的影响

药型罩是形成金属射流的主要零件。它的形状、锥角、壁厚、材料和加工质量等都对破甲威力具有显著影响。

（1）形状

药型罩的形状是多种多样的，有半球形、截锥形、喇叭形和圆锥形等，如图5-11所示。

图5-11　常用药型罩的形状

（a）半球形；（b）截锥形；（c）喇叭形；（d）圆锥形

不同形状的药型罩，在相同装药结构的条件下得到的射流参数不同。对装药直径为30mm、长度为70mm的聚能装药，药型罩壁厚为1mm（钢板）所做的试验表明（表5-3）：喇叭形药型罩所形成的射流速度最高，圆锥形次之，而半球形最差。

表5-3　药型罩形状对射流速度的影响

虽然喇叭形药型罩具有母线长、炸药装药量大和变锥角等优点，但其工艺性不好，不易保证加工质量。因此，在国内外装备的破甲弹中大都采用圆锥形药型罩。圆锥形药型罩不但能够满足破甲威力要求，而且工艺简单、制造容易。

为了克服弹丸高速旋转对破甲性能的不利影响，提出了抗旋药型罩（如错位药型罩和螺旋药型罩等）。为了提高成型装药破甲弹的侵彻能力，在一些破甲弹上亦采用双锥药型罩（图5-12）。

（2）锥角

圆锥形药型罩锥角的大小，对所形成射流的参数、破甲效果以及后效作用都有很大影响。当锥角小时，所形成的射流速度高，破甲深度也大，但其破孔直径小，后效作用及破甲稳定性较差；而当锥角大时，虽然破甲深度有所降低，但其破孔直径大，并且后效作用及破甲稳定性都较好。

对药型罩锥角的研究表明，在35°～60°范围内选取锥角为好。对中、小口径破甲弹，可以取35°～44°；对中、大口径，可以取44°～60°。采用隔板时锥角宜大些，而不采用隔板时锥角宜小些。

图5-13所示为锥角为80°～180°时铜药型罩形成射流和杵体的成型过程，闪光X射线拍摄记录了金属加速和变形过程。

（3）壁厚

图5-12　双锥药型罩

图5-13　用闪光X射线拍摄的不同锥角铜药型罩形成的射流和杵体

药型罩的壁厚与药型罩材料、锥角、罩口径和装药有无外壳有关。总的来说，药型罩壁厚随罩材密度的减小而增大，随罩锥角的增大而增大，随罩口径的增加而增大，随外壳的加厚而增大。药型罩有等壁厚和变壁厚两种。内外锥角相等为等壁厚，而内外锥角不相等则为变壁厚。罩厚要适当。等壁厚罩常取0.03～0.04倍罩口径；变壁厚双锥形药型罩顶部壁厚取罩口径的0.02～0.03倍，底部壁厚取0.03～0.04倍。壁厚差应从严控制，应在0.1mm以下，否则将影响破甲性能。(www.xing528.com)

为了改善射流性能，提高破甲效果，在实践中还常采用变壁厚药型罩。图5-14所示为各种变壁厚药型罩形成射流破甲的情况，展示了壁厚变化对射流破甲效果的影响，其中图5-14（b）是等壁厚的试验情况（图中壁厚单位为mm）。从破甲深度试验结果看，采用顶部厚而底部薄的药型罩，穿孔浅而且成喇叭形［图5-14（a）］。采用顶部薄而底部厚的药型罩，只要壁厚变化适当［图5-14（c）］，则穿孔进口变小，随之出现鼓肚，且收敛缓慢，能够提高破甲效果。但如壁厚变化不合适，则会降低破甲深度［图5-14（d）、（e）］。

图5-14　各种变壁厚药型罩形成射流破甲的情况

采用顶部薄而底部厚的变壁厚药型罩之所以使破甲深度增加，是因为这样的药型罩使射流头部速度提高，射流尾部速度降低，从而增加了射流的速度梯度，使射流拉长。壁厚的变化情况，通常以壁厚的变化率Δ来表征（图5-15），即

式中　Δli——对应于微元i的母线长度，mm；

δi+1和δi——对应于同一母线上点i+1和点i处的壁厚，mm；

图5-15　变壁厚药型罩

l——药型罩母线长，mm。

一般来说，药型罩的厚度变化率为1%左右。锥角小时低些，锥角大时高些。

（4）材料

当药型罩被压垮后，连续不断裂的射流越长、密度越大，其破甲就越深。从原则上讲，要求药型罩材料密度大、塑性好，在形成射流过程中不汽化。

对采用梯黑（50/50）药柱、装药直径为36mm、药量为100 g（装药密度为1.6 g/cm3）、药型罩锥角为40°、罩壁厚为1mm、罩口直径为30mm和炸高为60mm的试验结果表明（表5-4）：紫铜的密度较高，塑性好，破甲效果最好；铝虽然延性较好，但密度太低、熔点低；铅虽然密度高、延展性也好，但由于其熔点和沸点都很低，在形成射流的过程中易汽化，所以，铝和铅的药型罩破甲效果不好。

表5-4　不同材料药型罩的破甲试验结果

为了提高破甲弹的破甲效果，也可以采用“复合材料药型罩”，即药型罩内层用紫铜，外层用铝合金、镁合金、钛合金和锆合金等具有燃烧效能的低燃点的金属材料。

（5）加工质量

药型罩一般采用冷冲压、旋压法和数控机床切削加工法制造。用旋压法制造的药型罩具有一定的抗旋作用。这是由在旋压过程中改变了金属药型罩晶粒结构的方向而形成的内应力所致。

药型罩的壁厚差易使射流扭曲，影响破甲效果，所以在加工时应严格控制壁厚差（一般要求不大于0.1mm），特别是靠近锥顶部的壁厚差，对破甲的影响更大，所以更应严格控制。