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尾翼穩定脫殼穿甲彈

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日本自衛隊翼穩脫殼穿甲彈
125mm 脱壳瞬間
1.彈筒2.彈體3.穩定環

尾翼稳定脱壳穿甲弹（英語：Armor-piercing fin-stabilized discarding sabot，縮寫：APFSDS），是目前反坦克火炮的主要弹种之一，一般由大口径滑膛炮发射（英国采用线膛炮发射），脱壳穿甲弹的威力一般也是衡量坦克火炮威力的最重要的标准。[1]

穿甲弹原理

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尾翼稳定脱壳穿甲弹是由最初的普通穿甲弹一步一步进化而来，穿甲弹的威力取决于炮弹击中目标时的动能（速度、质量）和炮弹材料自身的物理特性。穿甲弹在炮膛中被发射药加速出膛之后只受阻力和重力的作用，为了使穿甲弹在击中目标时仍然存有较大的速度，穿甲弹在设计时就必须采用有利于减小阻力的形状。

根据基本的物理学知识，弹体越细，阻力越小。但是考虑到火炮口径是一定的，科学家们想出了用一个轻质弹托把穿甲弹弹体夹在中间，弹托的口径与大炮口径一致，穿甲弹被做成细长的杆状，出膛之后弹托由于阻力的作用自动脱落，弹体沿着炮管指向继续飞行，这就是“脱壳”一词的由来。为了保证细长的弹体在飞行过程中的平稳和精度，在制造穿甲弹时，在尾部安装有四片尾翼，成十字形排列，故称“尾翼稳定”。[2]

动能决定于速度和质量，在速度一定的情况下，增加弹体的质量就是增加动能的另一种方式，故而穿甲弹一般由密度较大，较为坚硬，同时耐受高温的金属制成。这样还可以保证弹体在与被打击装甲碰撞时不易弯折，碰撞产生的热能不会降低弹体的强度。

缺點：尾翼會增加風阻，減少動能，易受側風影響，降低命中率。

尾翼稳定脱壳穿甲弹的尾翼部分因线膛炮和滑膛炮的不同而有所区别：

  • 线膛炮使得炮弹本身在发射的时候具有极高的转速，从而最大限度的消除炮弹的章动效应，进而提高射击精度，距离越远越明显（3000米以上）。缺点是高速旋转对于有尾翼的弹芯来说有严重影响，因此线膛炮发射的尾翼稳定脱壳穿甲弹需要进行特殊设计，使用滑动弹带等减旋手段。
  • 滑膛炮发射的炮弹因限于炮身没有膛线导致炮弹不能自转，进而炮弹本身的章动效应对精度影响很大，因此滑膛炮装备的尾翼稳定脱壳穿甲弹所设置的尾翼是为了能够让炮弹在出膛后有一个自转能力，提高飞行稳定性，这点和线膛炮是刚好相反的。

设计

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材料

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两种钨穿甲弹的微结构（英语：microstructure）。左侧为一般工艺，右侧为多阶段循环热处理制成的自锐钨弹。

目前较为广泛采用的材料都是密度教大的材料：

  • 贫铀合金的密度更大，且具有自锐性（撞击过程中通过绝热剪切带（英语：Adiabatic shear band）保持尖锐），是更为理想的材料。贫铀撞击产生的粉尘更有自燃性，可以提供额外伤害。
  • 钨合金的密度、韧性、硬度都和贫铀合金类似，但由于形变方式的不同，其形成的孔洞更大、穿深也更小（所谓“不自锐”）。[3]南韩等国现在通过特别的热处理技术，精确控制金属晶粒结构的分离，[4][5]从而给钨合金弹提供了自锐性，穿深增加8–16%，冲击韧性增加300%。[6][7][8][9]

由于使用贫铀的貧化鈾彈在擊中目標後會產生大量高溫並帶有毒性（贫铀对生物体毒性基本来自于铀元素本身的化学性质，而非其放射性）的粉塵，倍受人道主义人士的谴责，雖然多國有生產，但仅有美國實際使用在戰場。实际上钨合金的粉尘也有不小的毒性。[10][11]一个更大的原因是钨比贫铀更便宜也更容易得到。


区别

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APFSDS發射的情況

相關條目

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參考

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  1. ^ ADIABATIC SHEAR BANDING IN AXISYMMETRIC IMPACT AND PENETRATION PROBLEMS. J. B. Stevens and R. C. Batra. （原始内容存档于2008-10-07）. 
  2. ^ 120mm Tank Gun KE Ammunition. Defense Update. 2006-11-22 [2007-09-03]. （原始内容存档于2007年8月5日）. 
  3. ^ J.B. Stevens; R.C. Batra. Adiabatic Shear Banding in Axisymmetric Impact and Penetration Problems. VT. （原始内容存档于2008-10-07）.  已忽略未知参数|df= (帮助)
  4. ^ United States Department of the Army. Annex E. International Armaments Strategy Army Science and Technology Master Plan (ASTMP 1997). Federation of American Scientists. 1997 [10 April 2023]. （原始内容存档于13 July 2001）. 
  5. ^ United States Department of the Army. 1998 Army Science and Technology Master Plan. Federation of American Scientists. 1998 [10 April 2023]. （原始内容存档于29 September 2000）. 
  6. ^ 국방과학연구소 50주년. www.add.re.kr. [2022-09-26] （韩语）. 
  7. ^ Agency for Defense Development. 환경오염 문제가 전혀 없는 대 전차 탄용 텅스텐 중합금 재료 개발 (PDF). Korea Defense Industry Association. 1 August 2001 [10 April 2023]. （原始内容 (PDF)存档于10 April 2023）. 
  8. ^ Heo Sun-moo. 미세입자 텅스텐 중합금 관통자의 관통 성능과 셀프샤프닝 거동. Korea Institute of Science and Technology Information. 22 November 2016 [6 May 2023]. （原始内容存档于6 May 2023）. 
  9. ^ Heung Sub Song; Eun Pyo Kim; Kyung Jin Park; Joo Ha You. Manufacturing of Tungsten Heavy Alloy Composites for Kinetic Energy Penetrator (PDF). Agency for Defense Development. 1 October 2004 [17 October 2021]. （原始内容 (PDF)存档于17 October 2021）. 
  10. ^ Masten, Scott. Tungsten and Selected Tungsten Compounds – Review of Toxicological Literature (PDF). National Institute of Environmental Health Sciences. 2003 [2009-03-19]. （原始内容 (PDF)存档于2009-03-25）. 
  11. ^ Marquet, P.; et al. Tungsten determination in biological fluids, hair and nails by plasma emission spectrometry in a case of severe acute intoxication in man. Journal of Forensic Sciences. 1997, 42 (3): 527–30. PMID 9144946. doi:10.1520/JFS14162J. 

延伸阅读

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  • Cai W. D., Li Y., Dowding R. J., Mohamed F. A., Lavernia E. J. A review of tungsten-based alloys as kinetic energy penetrator materials. Rev. Particulate Mater. 1995, 3: 71–131. 
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