探析新型小口径高炮弹药

（1）易碎穿甲弹

易碎穿甲弹（FAP）是一种具有穿甲弹纵向侵彻与爆破榴弹横向破坏特征的新型弹药。易碎穿甲弹有旋转稳定的易碎穿甲弹（FAP）（图12-5）和易碎脱壳穿甲弹（FAPDS）（图12-6）两种。瑞士厄利空公司与荷兰NLM及德国莱茵公司合作研制了12.7 mm，20 mm，23 mm，25 mm，27 mm，30 mm，35 mm等一系列口径的易碎穿甲弹，已被许多国家装备。该弹无引信，无炸药，结构简单，命中概率大，毁伤概率大，对坚硬目标及半硬目标破坏作用强，毁伤目标需要的弹药发数少，对付导弹和武装直升机最有效。因此，该弹成为现代与未来战争中防空反导的重要高炮弹药。

图12-5　德国27 mm易碎穿甲弹（FAP）

图12-6　易碎脱壳穿甲弹（FAPDS）。它的3片外壳正在与高速的次口径弹芯脱离

①易碎穿甲弹作用原理：易碎穿甲弹与以往的穿甲弹的不同之处在于其弹芯材料特殊，当与目标作用时，不仅具有穿甲弹的纵向侵彻作用，而且具有高爆榴弹的横向破坏作用。该弹丸的弹体是一种由易碎性重金属液相合金相烧结材料制成的。当弹丸与多层间隔目标作用时，每穿透一层目标，都要破碎成许多碎块。在穿甲过程中，不断穿甲，不断破碎，直到新生碎块具有的动能不足以穿透间隔靶中的分层板为止（图12-7）。

图12-7　易碎钨合金杆芯穿透效果

空中目标及地面轻型装甲车辆可以被简化成多层铝合金间隔或钢板与铝合金板组成的多层间隔靶。弹丸穿透多层间隔靶的首层板时，由于弹体材料的高易碎性，在膨胀波的作用下，破碎成许多碎块。这些碎块作为新的弹块命中间隔靶后续各层目标板后继续穿甲，并破碎成更小的弹块，在旋转作用下，形成一个分散角约3°的锥形碎块束，其横向碎块质量相当弹体质量的30%～40%，对目标的横向破坏起到相当大的作用。

锥形碎块束对目标具有3个效应，即穿甲效应、“寄生”效应及“协同”效应。在这3个效应的共同作用下，可获得最佳的纵向与横向毁伤效果。穿甲效应是易碎穿甲弹纵向侵彻作用的标志，而弹体材料的高密度是获得高穿甲能力的保障。在碎块束中由于碎块速度梯度的存在，当飞在前面的碎块穿过目标板并在板上穿出一个孔时，后面飞到该板的碎块就可以直接飞过穿孔。它们不需要再次穿透目标板，所以不会再次破碎，也无能量损失，这一现象就叫作“寄生”效应。“寄生”效应的存在使部分碎块保存了能量，提高了碎块束整体的侵彻能力。许多碎块同时碰撞目标板产生的效应要比等数量碎块分别命中目标板产生的效应更大。这就是多重碎块的“协同”效应。“协同”效应的存在，在多层间隔目标中会产生更大的横向破坏作用。对于多层间隔目标，易碎脱壳穿甲弹终点弹道性能的杰出表现是，由于高易碎性重金属碎块的累积效果在目标结构里穿出一个大洞，在大洞周围有许多直径为1～3 mm的小洞，这就扩大了该弹对目标的破坏效果。

图12-8　易碎穿甲弹在薄金属板上的穿孔

易碎穿甲弹在穿甲过程中的破碎主要取决于材料性能，但也与弹、板作用特征有关。易碎穿甲弹对付的空中与地面目标多为薄金属板，因而终点弹道性能研究的主要对象是动能弹与薄板的作用，如图12-8所示。

图12-9　瑞士20mm易碎穿甲弹

1—塑料；2—弹芯；3—弹体；4—弹带。

从试验可以观察到，易碎穿甲弹及碎块束对薄金属板的破坏分成3个区：穿孔、压痕及辐射状裂纹。破坏区内有大量的塑性变形及翘曲。在这种情况下，引起板产生塑性变形消耗的能量很大。这不仅使板产生破坏与形变，而且弹块也受到很大的轴向与径向力。当弹丸或弹块穿过板时，约束边界突然解除，应力释放。在这种突然加载与卸载的应力状态下，弹丸或碎块发生破裂，其规律是碰撞、穿甲、破碎，形成大量的弹体碎块，在锥形碎块束作用下，在间隔靶中形成相对应的锥形穿孔破坏。

②瑞士20mm旋转稳定易碎穿甲弹（FAP）。图12-9所示为瑞士20 mm全口径旋转稳定的易碎穿甲弹。该弹全长为168 mm，质量为259 g，弹丸质量为102 g，初速为1 040 m/s。它既可以单发射击，也可以连射。

整个弹丸由弹体、弹芯、弹带和塑料材料等组成，通过注塑方法将弹芯和弹体连接在一起，并赋予弹丸有利的气动外形。弹体采用钢质材料，可保证膛内发射强度。弹体的内部车有环形凸台和环形沟槽，可保证注塑材料与弹体的连接强度；弹体外刻有弹带槽，装配铜质弹带，赋予弹丸高速旋转，使其飞行稳定。弹芯采用钨合金材料，周向刻有4条环形槽，控制弹芯碰撞目标的破碎。

对目标的作用过程：撞击目标时，易碎的钨合金弹芯首先穿透目标的外蒙皮，然后逐渐破碎，以辐射形式穿透后续的目标结构。高能量的破片云在目标内部造成严重毁伤，保证较高的毁伤概率。该弹的特点是弹形好，弹丸飞行时间短，对目标的命中概率大；弹丸没有传统的高能炸药和引信，安全可靠；既可以对付硬目标，又可以对付软目标；撞到目标时，弹芯立即破碎，不易跳飞。

③易碎脱壳穿甲弹（FAPDS）。图12-10所示为一个适宜于脱壳穿甲弹的易碎弹芯。该弹芯结构的特点是结构简单、容易制造，在完全破碎之前能够穿透多层目标结构。该弹芯由弹芯头、弹芯杆、弹芯体和弹芯尾4部分构成。弹芯头采用延展性较好的穿甲材料，如钢、锆、钛、铝、钨合金等，主要是为了避免穿透目标第一层结构时弹芯体完全破碎；弹芯杆采用有足够延展性的钨，其压缩强度与拉伸强度之比达10～20；弹芯体由相对易碎的钨加工而成；弹芯尾采用延展性好的钨、硬金属、钢、钨合金等制成。

如图12-11所示，如果采用常规的易碎弹芯，它就会在撞击目标的第一层结构板时完全破碎，从而降低后续目标结构板的侵彻能力；如果采用这种弹芯结构，在撞击目标第一层结构时，弹芯体破碎，但是它还能够继续侵彻下一层结构，如图12-11（a）所示；图12-11（b）和图12-11（c）为弹芯侵彻第二层结构后的情况。可见，弹芯长度虽然减小，但仍能继续向后侵彻。(www.xing528.com)

图12-10　脱壳穿甲弹弹芯

1—弹芯头；2—弹芯杆；3—弹芯体；4—弹芯尾。

图12-11　易碎弹芯侵彻多层靶过程

总的来说，易碎穿甲弹是一种多用途的防空反导新型中、小口径弹药。该弹不用炸药，不用引信，结构相当简单，安全可靠，不仅具有穿甲弹的纵向侵彻作用，而且具有爆破榴弹的横向破坏作用，因此具有较大的发展前途。

（2）多用途弹

一方面，由于目标的多样性，小口径弹药只有完成多种功能，如杀伤、爆破、穿甲、燃烧等，才能全面对付各种目标，因而出现了如前所述的榴弹、预制破片弹、穿甲弹等弹种。它们各有侧重。如榴弹的杀伤爆破能力较大而穿甲能力较小；穿甲弹则反之，其穿甲能力较强而杀爆能力较弱或没有。另一方面，弹药的供应系统，包括后勤保障、武器供弹等，又要求弹药品种尽可能简单，多品种的供给有时是难以完成的。在这种思路下，人们研制出了多用途高炮弹药。

①76 mm MOM多用途弹。多用途弹就是一弹同时具有多种功能，如意大利奥托·梅拉拉公司研制的76 mm MOM多用途弹，因其引信同时具有着发、近炸、延期作用而被简称为“3P弹”。该弹弹体相对厚一点，可以提高贯穿能力。弹丸质量为6.35 kg，内装0.75 kg混合炸药和1.55 kg的几千个钨合金小立方体。其引信的装定是通过火炮装弹机构来完成的。当装定在着发作用时，弹丸在目标外部爆炸，起到外部杀伤爆破作用；当引信装定在延期作用时，弹丸侵彻到目标内部爆炸，起到内部杀伤爆破作用；当引信装定在近炸作用时，弹丸离目标一定距离爆炸，靠弹丸上的预制破片（钨合金小立方体）和弹丸本身破片毁伤目标，提高命中概率。此外，其炸药内混有燃烧剂，可以起到纵火作用。所以，这种多用途弹，借助于引信的改进，可以同时具有穿甲、杀伤、爆破、燃烧作用，简化了弹药的装备体制。

②30 mm多用途弹。图12-12所示是尼梦（NAMMO）公司开发的一种30 mm口径多用途弹。该弹具有侵彻、破片杀伤、冲击波和燃烧等多种效应。该弹质量为363 g，炮口初速达1 070 m/s，主要由弹体、弹带、风帽、炸药装药、燃烧装药、曳光管和自毁装置等组成。风帽为铝质材料。弹体为经过热处理的钢质材料。弹体内前面装填燃烧药，而后面装填高能炸药。此外，在铝质风帽内也装有燃烧剂，且在风帽的燃烧剂和高能炸药之间有传燃序列。

图12-12　多用途弹结构

1—曳光管；2—弹带；3，6—燃烧剂；4—弹体；5—风帽；7—传燃药剂；8—炸药；9—自毁装置。

该弹的作用过程：弹丸撞击目标时，装满燃烧剂的风帽快速变形。当燃烧剂达到引燃条件时它开始燃烧，随后点燃高能炸药，使弹丸壳体破碎，形成大量的杀伤破片。弹丸的敏感性依赖于弹丸风帽的变形速度。该弹的主要特点是采用了不同的终点毁伤机理，可对付更多类型的目标，如固定翼飞机、直升机、舰船、轻型装甲车辆和建筑物，其费效比高。它具有较强的侵彻能力和延期功能，冲击波、破片杀伤和燃烧等效应能够在目标内部发生，大大提高了对目标的毁伤能力。它采用了无引信设计，即没有采用传统的机械引信，而是采用燃烧序列提供对目标侵彻过程的延时，因此安全性较好。

③挪威25 mm×137 mm系列多用途弹。挪威北欧弹药公司生产的25 mm×137 mm系列多用途弹药包括3种型号，即PGU-32/U，MPT-SD Mk 2和MP M84A1（图12-13），可配用各种自动炮和航炮。主要战术技术性能：全弹长最长为219.2 mm，全弹质量最大500 g，弹丸质量为180～186 g，初速为（1 089±15）m/s。

图12-13　挪威25mm多用途弹结构

1—风帽；2—燃烧剂；3—支撑垫；4—锆；5—自毁装置；6—炸药；7—曳光管。

25 mm系列弹药采用独特的设计，具有较高的效费比，提高了对付飞机、直升机、舰船、卡车、建筑物和轻型装甲车辆的终点效应。由于所采用的多用途设计无须传爆管或敏感高能炸药，所以无须配用机械引信。弹药使用烟火点火序列确保了击中目标时的可靠性，以及在储存、处理和发射过程中的最佳安全性。在上述3种弹药中，仅MPT-SD Mk 2弹药具有自毁功能，且自毁时间最短为5.3 s。

在射程范围内，弹丸以北约规定的0°～87°着角撞击目标时，能够击穿2 mm厚的杜拉钢板。当炮口前方有1 mm厚的铝板时，弹丸不会起爆。当攻击飞机类型的目标时，弹丸在进入目标内大约0.3 m时才起爆。破片的飞散角为弹丸射击方向每侧大约25°。破片质量较大，对付器材目标的效果极佳。

25 mm系列弹药具有以下特点：可延期起爆，所有效应均在目标内部作用；具有穿甲能力；具有爆破、破片杀伤和纵火效应；破片质量大，确保了对目标有较深的穿甲能力；内/外弹道特性与现有弹药相匹配。