内容簡介
破甲彈(High Explosive AntiTank)與碎甲彈同屬化學能彈藥(CE)。破甲彈的打擊方法實際上是炸藥爆炸後産生高溫金屬射流擊穿裝甲。破甲彈主要配用于坦克炮、反坦克炮、無坐力炮、反坦克導彈、單兵火箭和航空集束炸彈的反裝甲子炸彈以及大口徑火箭炮的反裝甲子炸彈等。用于毀傷坦克、裝甲車等裝甲目标和工事。射流穿透裝甲後，以高溫金屬射流、裝甲破片和爆轟産物毀傷人員和設備。
破甲彈的使用，加強了對坦克、裝甲車和各種技術兵器的威脅，其主要原理是靠彈藥所裝炸藥本身的能量來融化金屬罩形成金屬射流擊穿目标裝甲防護的，故不受初速和射距的限制，是一種發展潛力較大的彈種。空心裝藥破甲彈，主要靠把裝藥制成帶錐形孔的空心圓柱體藥柱，并在錐形孔藥表面加上錐形金屬罩，爆炸時能量會使錐形罩融化凝聚成一股速度極高的高溫金屬射流，即“聚能效應”，摧毀裝甲，因為金屬射流形成需要一定的時間和空間，此種彈藥一般彈頭前部有很大一塊空腔，所以此種彈藥又被稱為空心裝藥破甲彈。
發展曆史
19世紀發現了帶有凹窩炸藥柱的聚能效應。在第二次世界大戰前期，發現當炸藥裝藥凹窩上襯以薄金屬罩時，裝藥産生的破甲威力大大增強，緻使聚能效應得到廣泛應用。1936～1939年西班牙内戰期間，德國幹涉軍首先使用了破甲彈。随着坦克裝甲的發展，破甲彈出現了許多新的結構。例如，為了對付複合裝甲和反應裝甲爆炸塊，出現了串聯聚能裝藥破甲彈。為了提高破甲彈的後效作用，還出現了炸藥裝藥中加殺傷元素或燃燒元素等随進物的破甲彈，以增加殺傷、燃燒作用。為了克服破甲彈旋轉給破甲威力帶來的不利影響，采用了錯位式抗旋藥型罩和旋壓藥型罩。20世紀80年代以來，由于坦克裝甲防護能力的不斷提高，破甲彈的破甲深度已由原來的6倍裝藥直徑提高到8～10倍的裝藥直徑。并不斷提高破甲彈的炸高，研究在大炸高下提高破甲彈侵徹能力的途徑。如采用雙錐藥型罩和精密裝藥等。為了提高遠距離破甲彈的命中概率，還出現了末段制導破甲彈和攻擊遠距離坦克群的破甲子母彈。
原理
原理的核心是：門羅效應。
破甲彈的攻擊部外殼包裹的是壓成圓柱形的高爆物質。這個圓柱的頂端挖了一個錐形坑，坑壁上壓上銅一類金屬制造的一張襯層。打擊時，爆破來自于圓錐後方，沖擊波以8000米/秒的速度沖擊金屬襯層，集中在圓錐頂點上。整個襯層于是向圓錐的底部壓縮，壓強被集中在圓錐的中線上。受到壓縮的金屬襯層堆集到一起，繼而由圓錐底部的中心被向外推出。
由于爆破沖擊波産生的壓強非常龐大，金屬是以8000米/秒-9000米/秒的速度向外噴直線噴出的。雖然仍然是固态的金屬，但強大的動能使它的運動方式近似于液态(溫度并不高)。當襯層在壓力的作用下堆集時，由于沖擊波需要推動的質量逐漸增加，單位質量得到的動能也逐漸減少。其直接結果是，最初射出的金屬速度在8000米/秒以上，而後面射出的逐漸減少至2000米/秒上下。速度的區别令射出的金屬形成柱狀，被稱為金屬射流。金屬射流撞擊裝甲時，它強大的動能逼迫構成裝甲闆塊的物質向四周液态流動，讓出一條隧道。但同時，射流的首部也不斷向四周擴散，射流也就不斷被耗費。如果射流完全被耗費時仍無法穿通裝甲，裝甲勝利。但如果在射流在完全被消耗掉前貫通裝甲，它将攜帶着撞擊和穿透過程中形成的碎片高速噴射入車輛内部，殺傷人員、破壞器械。 '
穿透深度影響因素
穿透深度公式
P = L√λρj/ρt_
P是穿深，L是金屬射流的長度。ρj和ρt分别是金屬射流和被打擊的裝甲的密度。另外λ是一個複合系數，包括多方面的影響。
外力影響
射流首部的速度在25馬赫左右，遠遠高出撞擊裝甲後震蕩波的傳遞速度，所以不受震蕩波形成的張合壓強的影響，不會折斷或者碎裂。
但金屬射流的密度并不高，一些高硬度的闆塊可以有效地抵禦它的侵襲，令射流在表層大量消耗，例如陶瓷裝甲模塊。另外金屬與非金屬材料層次重疊的一些裝甲結構可以有效地以碎片襲入射流穿透的途徑，擾亂它，減少其穿擊能力。總地來說，破甲彈對勻壓制鋼仍十分有效，通常可以穿透彈徑5倍以上厚度的勻壓制鋼闆。另外，旋轉對破甲彈穿深的負面影響非常大。金屬襯層的旋轉會令産生的射流攜帶角加速度。在角加速度作用下，射流會由于離心力分散，密度減少，均勻性下降，穿透能力當然也降低。襯層是圓椎形的，椎底相對椎頭的直徑更大，所以旋轉時椎底的角速度也更大。射流形成時由椎頭到椎底，所以旋轉下射流的後端相對前端更為分散。另外起爆距離越大，旋轉産生的分散作用的作用時間越長，影響也越強。
金屬射流的長度越大，穿深越大。前面提到，射流的首尾的速度有區别，在前進過程中，首尾的間隔也不斷增大。最理想的情況下首尾要分離到不斷裂的最大程度，這樣射流的長度最大，穿深也最大。但當首尾間距加大到一定程度時，射流會斷裂成許多小截，失去穿透能力。所以設計破甲彈時要求将其起爆距離設置得正好可以在撞擊裝甲前形成連貫而長度又大的金屬射流，通常在彈頭前端裝置探杆來達到這一目的。探杆的長度根據彈體的不同構造通常要求在彈頭(也就是圓錐體底部)直徑的4到7倍。
探杆撞擊裝甲時引爆彈頭的炸藥，這樣射流在彈頭接觸裝甲表面前開始形成，提前達到理想的長度和密度。但大口徑的破甲彈，探杆也必須很長。長探杆構造受到彈藥的設計與使用的制約，所以很多時候小口徑的破甲彈效果反而比大口徑的好，主要因為小口徑的設計容易滿足起爆距離的要求
襯層影響
破甲彈的金屬襯層通常是銅制的。銅的密度比較大，同時流動比較容易，能夠形成比較均勻的射流。從破甲彈威力的公式看，能夠流動的襯層密度越大，穿透能力越強。黃金雖然是一種非常昂貴的金屬，但它柔軟而比重又高，實際上是非常好的襯層材料(以反裝甲武器彈藥的價格來看，即使黃金真的被用上也不足為奇)。其它很多重金屬雖然密度足夠，卻難以壓迫成射流。随着制造工藝的進步，貧鈾也開始被作為襯層材料。對勻壓制鋼，貧鈾襯層的破甲彈從理論上看應該相對銅制襯層的同構造破甲彈的穿透能力提高40%，但由于高密度的物質受壓迫形時成射流相對緩慢，實際上貧鈾襯層隻相對銅制襯層的威力提高20%左右。但更重要的是，高密度襯層對陶瓷一類的高硬度低密度裝甲闆塊的作用良好。襯層的厚度通常在彈頭直徑的2%上下。
金屬襯層在爆破的沖擊波壓迫下堆集并形成射流，堆集的方式直接影響着射流的均勻狀态與速度。圓錐形的襯層由頂點向底面凹入，堆集的金屬質量逐漸增加，射出的速度也不斷減少。高速的射流射出以後，很大一部分堆集成塊的金屬會被留在後頭，以300-800米/秒的較低的速度抛出。襯層圓錐的造型關系着射流和堆集塊的速度。錐頭的角度越小(圓錐越尖)，射流越細長，穿透能力也就越強。錐頭的角度增大，射流變得粗短，雖然穿透的深度降低，但破壞面積增大，穿透後攜帶的碎片也更多，造成的穿透後效益更嚴重。另外射流後的金屬堆集物的速度随錐頭的角度增大而增加。
錐體的造型必須合适，這樣既具有足夠的穿透能力(射流長度足夠)，又具有良好的穿透後作用(射流直徑足夠、剩餘堆集物速度快)。為達到最好的效果，一些先進的破甲彈采用了喇叭形或者雙角度(錐體壁中段改變角度，頂頭尖，邊緣闊)。但錐體必須有良好的對稱性，否則襯層在擠壓下凹入不均勻，也就無法形成均勻的射流，所以這些特殊造型的襯層對制造工藝的要求也比較高。
除了錐體角度外，沖擊波峰與襯層接觸的角度也至關重要。沖擊波程弧形，弧面與椎體壁形成夾角。如果沖擊波來自椎體的頂端，波峰與襯層成幾乎90度的夾角，形成的射流不均勻，且大量的金屬在沒有被推出去前形成堆集，阻塞路線。波峰與椎體壁的夾角實際上越小越好，這樣把椎體壁由四周向中間壓迫進去，射流細長均勻，且堆集物減少。所以最好的情況下爆破來自椎體四周而不是頂端。讓爆破物由椎體四周的間距的點上開始燃爆可以達到這一目的，但這樣的設計難度也相對較大。較簡便的方法是在椎體下方中間放置惰性物質沖擊波無法從惰性物質中穿過，隻好由其四周前進。
組成
破甲彈由彈丸和發射裝藥組成。彈丸有頭螺（或風帽或杆形頭部）、彈體、聚能裝藥、穩定裝置和引信。有的破甲彈還在聚能裝藥中設有隔闆，在傳爆序列中采用中心起爆調整器。
①頭螺。是保證破甲彈有利炸高的零件，其長度約為藥型罩口部直徑的2～3倍。采用頭螺結構還利于裝配彈體内零件和改善彈丸氣動力外形。杆形頭部還可産生穩定力矩。
②彈體。是盛裝聚能裝藥、連接頭螺與彈尾，并保證彈丸在膛内正确運動的部件，一般用鋼或鋁制成。
③聚能裝藥。通常由藥型罩和帶有凹窩的炸藥裝藥組成，爆炸時産生聚能效應。藥型罩是形成金屬射流的零件，襯于裝藥凹窩内。多采用錐形罩，錐角一般為40°～60°。也有半球形罩、曲線組合形罩以及雙錐形罩等。材料除要用延性好，密度大的金屬外，還可采用兩種金屬或金屬與非金屬複合的雙層藥型罩。最常用的藥型罩材料是紫銅。炸藥裝藥一般采用高爆速的猛炸藥壓制，或用B炸藥注裝而成。裝藥前端的錐形凹窩，可使爆炸能量集中在凹窩的軸線方向上，用以增大該方向上的爆炸作用。在壓藥或注藥時，一般均帶藥型罩。
④隔闆。是改變炸藥裝藥爆轟波波形，提高破甲能力的零件。一般用惰性材料制成，如塑料等，也可采用低爆速炸藥制成。采用隔闆的破甲彈可提高破甲深度，但破甲穩定性降低。
⑤中心起爆調整器。是保證炸藥裝藥對稱起爆，以獲得良好對稱性射流的部件。
⑥引信。是使破甲彈适時起爆的控制裝置。破甲彈一般采用壓電引信、儲電式機電引信，有的采用電容感應引信等。
⑦穩定裝置。有尾翼穩定和旋轉穩定兩種方式。破甲彈大多采用尾翼穩定，這是因為彈丸的高速旋轉将使破甲彈的威力下降。根據飛行速度不同，有的采用适口徑固定尾翼，有的采用張開式超口徑尾翼，有前張式和後張式兩種。
彈丸
幾種破甲彈彈丸
（1）筒式破甲彈彈丸
此外，有的破甲彈采用筒式穩定裝置，其特點是沒有尾翼片，它依靠彈丸尾部的圓筒達到穩定。一般與杆形頭部結構配合使用，既适用于超音速飛行，也适用于亞音速飛行。在破甲子母彈的子彈中，有的還使用飄帶柔性穩定裝置等。
法國105毫米G型旋轉破甲彈彈丸
法國105毫米G型旋轉破甲彈彈丸
（2）法國105毫米G型旋轉破甲彈彈丸
少數破甲彈還采用旋轉穩定裝置，為了克服彈丸高速旋轉時破甲威力的下降，常在彈丸結構上采取一些減旋措施。例如在彈體内裝滾珠軸承，發射時，彈體高速旋轉而聚能裝藥不旋轉或微旋。有些線膛炮發射的尾翼穩定破甲彈，可采用活動導帶環結構，使彈體隻産生低速旋轉，既消除了高速旋轉對威力的不利影響，又保持了彈丸的密集度。
