贫铀穿甲弹的自锐性并不是重点,密度才是

友琴评军事 2024-10-03 03:32:49

贫铀穿甲弹一直因其“自锐性”而广受讨论,这一特性通常被视为提升其穿透力的关键。然而,深入分析表明,自锐性并不是决定贫铀穿甲弹穿甲效能的核心因素。相比之下,材料的密度对穿甲效果的影响更加深远。无论是贫铀穿甲弹还是钨合金穿甲弹,其真正的穿甲效能主要取决于材料密度如何在动能传递中发挥作用,而自锐性更多是材料断裂过程中产生的附带效应。本文将探讨为什么密度才是穿甲弹设计中的关键,并分析自锐性为何难以成为决定性优势。

自锐性通常被描述为贫铀材料在高速撞击装甲时,由于材料内部结构断裂而形成尖锐的碎片,从而保持穿甲弹在穿透过程中的锋利度。表面上看,这种现象似乎能帮助贫铀弹芯在穿甲过程中保持良好的穿透形态,避免因弹头扩展变形(“蘑菇效应”)而导致动能损失。然而,这一特性在实际中有较大的局限性。

首先,自锐性是随机的形态结果,而非可控优势: 在高速冲击过程中,贫铀材料的微观裂纹生成往往不可预测,弹头形成的尖锐碎片在穿透路径上是否有效,取决于多种随机因素,如冲击角度、装甲材质及内部缺陷等。因此,自锐性难以在实际作战中作为稳定的效能提升手段。

其次,微观断裂带来的能量损失: 贫铀材料虽然在断裂时能形成锋利的碎片,但同时也伴随着显著的能量损失。这是因为材料发生脆性断裂时,大量动能被转化为材料内部的形变能和热能,而非完全用于破坏装甲结构。相反,钨合金材料虽然容易发生蘑菇头效应,但其韧性能够在撞击时更好地保持整体结构,从而避免动能的过多散失。

密度:穿甲弹穿透力的真正核心

穿甲弹的穿透力主要取决于动能,而动能又由弹头的质量和速度决定。弹头的质量与材料密度密切相关,在相同体积条件下,高密度材料能够为穿甲弹提供更大的动能储备。这种高动能在穿透装甲时形成的高压区域,能够更有效地击破装甲材料的分子结构,从而实现穿透。

密度提升动能: 动能公式为:

其中, m 是质量, v 是速度。高密度材料(如贫铀和钨合金)能够在相同尺寸下提供更大的质量,从而提升动能。这一点在穿甲过程中尤为重要,因为弹头需要足够的动能来克服装甲材料的抗压强度,才能有效穿透目标。

同时,我们要知道的是阻力是和截面积成正比的,因此越是细小的弹丸在同等速度的飞行过程中受到的阻力越小。

所以,一方面我们要追求穿甲弹的细小外形,另一方面还要尽量的增加穿甲弹的质量,高密度材料也就进入了武器设计师的视线。而贫铀、钨合金这类材料本身的密度极大,也就天生的成了制造穿甲弹的首选材料。

而且,密度决定弹头的形态保持: 高密度材料通常具有更高的抗压强度和抗弯曲能力,这意味着在穿透过程中,弹头不容易发生形变或断裂。钨合金的密度比钢高出近1.7倍,贫铀则更高。这种高密度材料能够在穿透过程中保持稳定的形态,从而避免动能损失。而自锐性带来的碎裂效应,反而可能导致动能在断裂过程中消耗掉,削弱实际的穿透力。

刚刚说到形状,通常现在的动能穿甲弹都是长杆形状的脱壳尾翼稳定穿甲弹,形状和一个飞镖相似,其设计目的在于通过高密度材料形成的细长杆状弹芯,在接触装甲时将动能集中在极小的接触面积内,从而形成极高的单位面积压强。这种设计能够在瞬间击穿高硬度装甲材料,而不会因弹头变形而分散能量。

长杆穿甲弹通常使用高密度的钨合金或贫铀材料。由于其密度高,长杆在高速撞击时能够保持其几何形状,避免发生显著的横向形变和弹道偏移。这种稳定性在长距离射击中尤其重要,因为长杆弹头如果发生弯曲或变形,动能将迅速转化为横向形变能,从而大幅度削弱穿甲能力。

弹芯密度也是对穿透路径有显著影响的: 高密度材料在撞击时更容易形成集中的穿透路径,使其在穿透多层装甲或复合装甲时能保持稳定的冲击方向。相比之下,低密度材料在撞击时更容易受到装甲内部的反作用力影响,导致偏转或形态崩溃。

现代装甲对“自锐性”效应的抵消

现代装甲(如复合装甲和爆炸反应装甲)在设计时,已经充分考虑到贫铀和钨合金弹芯的不同特性。针对贫铀的自锐性效应,装甲设计者往往采用多层结构和高韧性材料来分散自锐性碎片的局部破坏力,从而有效削弱自锐性带来的次级破坏效应。

复合装甲与多层结构: 复合装甲通常由多种材料(如陶瓷、高强度钢和凯夫拉)组成,这种设计能够在贫铀弹芯穿透前几层时形成有效的能量消散。陶瓷层通过脆性断裂吸收部分动能,而凯夫拉层则利用其高韧性将弹头产生的应力扩散到更大范围,从而抵消自锐性带来的局部破坏。

爆炸反应装甲(ERA): 当装甲受到贫铀穿甲弹攻击时,装甲内的炸药会迅速引爆,产生横向冲击力。这种冲击力能够有效改变贫铀弹芯的运动方向,使自锐性碎片在穿透过程中发生偏移,失去对装甲后层的直接威胁。

所以说,尽管贫铀弹头的自锐性被认为是一种提升穿透效能的特性,但在实际战斗中,密度才是决定穿甲效果的真正核心。高密度材料能够在保持动能、抵抗形变和稳定冲击路径方面提供显著优势,从而确保穿甲弹在高速撞击中有效地将动能传递到装甲内部,实现最大穿透深度。相比之下,自锐性效应更像是贫铀材料在极端应力环境下的副产物,而非提升穿甲效能的主要因素。

因此,穿甲弹设计应更注重材料密度的提升与弹芯几何结构的优化,而非单纯追求材料在断裂时的“自锐性”效果。只有通过高密度材料与合理设计的结合,才能在面对现代复杂装甲时保持穿甲弹的高效杀伤力与穿透能力。

而大家特别关心的中美在穿甲弹材料选择上的是钨还是贫铀谁优谁劣,问题就更不是贫铀穿甲弹更好还是钨合金更好,讨论材料其实就落入了下乘。

美国人倒是想用钨合金穿甲弹呢,其实,归根结底是各自资源禀赋差异所决定的战略选择。

中国凭借其世界上最丰富的钨资源(储量占60%,产量占90%),发展了以钨合金为核心的穿甲弹技术,并将其低成本、高效能和无放射性污染的特点作为未来发展方向。

而美国则由于核工业带来的贫铀资源过剩,将贫铀弹芯视为“变废为宝”的最佳方案,并在冷战时期将其广泛用于反装甲作战中。两国在穿甲弹材料上的选择,不仅是出于技术上的考虑,更深植于其战略需求与资源优势的根本不同,因此这一分化趋势在未来仍会持续。

知道了资源优势,是不是有了当年李云龙的感觉呢?

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评论列表
  • 2024-10-04 04:00

    多看几篇论文吧,密度很重要,但是自锐性一样重要,甚至能提高10%到20%的穿深。而且密度高不能提高长穿杆的刚度和稳定性,韧性才是关键,所以下一代的脱穿都采用钨合金纤维丝强化硬质合金结构。还有一点需要强调,爆反抗脱穿的原理主要靠前后飞板的剪切效应,而不是爆炸的横向力

友琴评军事

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