[转帖]关于弹药的科普

来源：百度文库编辑：超级军网时间：2024/04/29 20:44:19

范围

　　弹药一词包括的范围很广，从手枪子弹到高速穿甲弹，从手榴弹到重炮炮弹，从简单的照明火箭到洲际弹道导弹统称之为弹药。本章将概述从武器中发射的弹丸装药系统之设计及所使用弹丸的类型。还将论述火箭和制导武器的战斗部，但不谈它们的推进剂部分，推进剂部分将在第8册中详述。有关地雷部分也在本章内论述。

全弹

　　一发弹的结构取决于发射该弹的武器的设计，武器的主要分类有速射炮、无坐力炮和分装式或后装火炮等。还有其他一些炮种，但它们都是这三种炮的变种。速射炮发射药装在钢或黄铜的金属药筒内。药筒密封装在身管药室的末端以阻止火药气体的逸出；这种密封作用称闭气。弹丸被牢牢固定在药筒的口部，使全弹能整体装填到武器上：就是这种单发装填作用使火炮可实现快速发射。

　　当发射药被点燃时，所产生的火药气体压力使药筒膨胀紧贴炮膛而达闭气的目的。当火药气体压力进一步增大时可迫使弹丸脱离药筒颈部，并沿身管脱离炮口而射出。当气体跟随弹丸逸出炮口后，身管和药筒内的压力下降。药筒不再紧贴炮膛壁，并可被抽出。
　　无坐力炮正如它的名称所描述的那样，没有后坐力，因此就无需缓冲装置。通常比一般火炮为轻，但这是以炮弹较重、初速较低(下面还要进行解释)为代价的。图3．2为无坐力炮弹与武器结合在一起的情况。

　　当发射药被点燃后所产生的火药气体开始使压力升高。这一点和速射炮是一样的。使无坐力炮弹成功地实现无坐力的设计原理是使弹丸和药筒颈部连接的压紧力，与药筒底部闭气垫爆裂极限之间处于平衡状态，在闭气垫破裂前，弹丸已挣脱药筒，开始向前运动了几毫秒，推动弹丸沿身管向前运动的力与气体向后喷出喷管的力是大小相等方向相反的。武器则仍保持静止不动。许多火炮配用的弹可能太大，以致不能整体装填，这是由于重量过重不便手工搬运，或由于过长而造成储存与手工搬运的困难，解决此问题的办法就是设计后膛装填火炮。这种火炮使用的弹药常称为“分装式”弹药，因为弹头和发射药彼此是分离的。在弹头被塞进药室前端后，发射药再跟着推进药室。分装式弹药的发射药可能装在带金属底座的可燃药筒内；但在大多数火炮和“酋长”坦克上通常采用的是发射药药包。由于没有药筒起闭气作用，所以必须认真地设计和制造炮闩，由炮闩来完成闭气作用。

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发射药 　　药筒装药或发射药的作用就是非常快速的燃烧，以产生大量火药气体并形成较高的压力，其结果是推动弹丸在膛内做高加速度运动。装药的主要部件是只燃烧而不会瞬时起爆的火药。对设计者来说不幸的是这种火药不易点燃，因此就需要有一个炸药链，也就是用很少量易起爆的敏感炸药，逐次经过一些不太敏感的中继药再传至主装药。 　　典型药筒装药的炸药链见图3．3，火帽依靠它的结构设计和组分在受到击针或电脉冲击发时能被点燃，然后它产生的火焰再点燃在传火管中不太敏感的火药，依次通过传火管中的部件最后点燃敏感性最低的主发射装药。
 弹丸 　　弹药的另一个主要部分就是弹丸或称弹头。最简单的弹丸是轻武器的子弹头。 
轻武器子弹 　　也许设计轻武器子弹头最容易的途径是考虑它的“制动能力”。概略估计，一粒子弹头必须能将80焦耳(59英尺一磅)的能量转移到人体上，才能使之失去活动能力，为此一枚一定重量的弹头在射击达到有效距离时，必须具有足够的速度。如在第五章和在本丛书第5册中描述的那样，现在的趋势是子弹头比过去小而速度高了，由子弹头减小而降低的“制动能力”可由速度的提高而得到补偿。轻武器子弹头的形状和所有火炮弹丸一样是在对目标的最大损伤要求与能穿过空气准确到达目标上的要求，两者间的协调统一。 　　平头子弹头可能会具有最大的毁伤能力，但为了保证射击精度及所需射程，又要求子弹头细而尖。 　　迄今用得最广的轻武器子弹是反人员杀伤弹头。这种子弹头称普通子弹，另外两种常用的子弹是穿甲弹和曳光弹。它们的一般结构见图3．4。 　　所有子弹头都有一外壳，此外壳具有足够的强度以致能经受住发射时的压力。同时还必须具有一定的塑性，以便于能嵌入枪膛中的来福线，使之产生旋转运动。通常采用在膛线内几乎不产生挂铜现象的镍制成。在外壳内弹芯的结构是由穿透目标和保持弹丸在空气中飞行稳定性的需要而定的。为保持良好的飞行稳定性，弹丸的重心应尽可能的接近弹底，其次要有助于在预定射程上具有良好的穿透能力。

杀伤弹 　　对于杀伤弹头来说要获得最佳终点效应和在预定射程上保持最佳弹道性能之间达到协调统一是比较困难的。最容易设计的是用手投掷的杀伤手榴弹。这种弹唯一的限制是必须小到能用手握得住和轻到便于投掷。 　　多年来一般公认用于杀伤人员的装置，其效果最佳的破片为一克左右。达到这一要求是没有问题的，因为可用在手榴弹弹壁内刻槽的办法来保证破片性能。一殷采用的方法是用带刻痕的线圈缠绕在薄壳内。美国 M26手榴弹和至今还在英军中服役的12AI就采用这种结构(见图3．5)，手榴弹的其余部分是炸药链，是用来将预先刻制好的刻槽弹爆炸成1250个破片。 　　除手榴弹外，最容易设计的是火箭或地对地导弹的战斗部。这类战斗部不象炮弹那样要承受很大的发射应力。因为火箭和导弹的加速度比较小，有可能配用弹壳按最佳破片要求刻槽的有效破片战斗部，甚至有可能配用在弹壳上嵌入预定尺寸滚珠的战斗部。然而，一般说来为运送比较简单的破片装置而使用火箭或导弹则过于昂贵，所以如果不配用核或化学战剂战斗部的话，一般倾向于用它们运载子母弹战斗部，关于这方面问题后面还将详细介绍。
　　迫击炮弹也是一种比较容易设计的弹种，因为它通常是在亚音速下发射，它的弹壁一般比炮弹弹壁薄，但这也仅限于60毫米左右或更小口径的轻型迫击炮弹可以采用刻槽弹，超过这一口径的迫击炮弹都嫌发射应力过大而不能采用。现在介绍一下“装药重与弹重质量比”的概念是合宜的。 
　　为确定杀伤装置的破片效能，可用一经验方法，设计者总是想使产生约一克重量的破片数量最多，所以相对于弹壳重量的炸药装药量应多一些为宜。在极端情况下，在一厚壁容器内装有很少量的炸药，爆炸后只能将容器分裂成两半；而在一个很薄的容器内装有大量炸药，爆炸后则可将容器变成粉末。实际上设计一个弹壁非常薄的弹头是很困难的。 
　　由于迫击炮弹承受较低的发射应力，所以能设计出比炮弹弹壁薄的弹丸，这样。它当然是一种破片性能比较好的弹丸。而且，由于迫击炮弹的落角近于直角，它的破片可有效地分布在一个圆内。由于火炮落角较小，它的破片有许多要损失在地下，如图3.6所示。
　　最难设计的杀伤弹头是现代高速火炮发射的榴弹。士兵要求火炮应将炮弹发射到更远的距离上，那么炮弹在身管内就要承受更大的加速度，以达更高的炮口速度，此外还要求炮弹具有一定的射击精度。这意味着炮弹必须具有良好的空气动力外形，并进行高速旋转。所以为满足这些要求只得降低对薄壁弹壳的要求。
　　但是现代的设计者使用了性能更好的金属做外壳，采用改进的炸药做装药，又不断地提高了装药与弹重的质量比。 
 反装甲弹丸 　　对于反装甲弹丸来说，同样有上面这些要求来达到协调统 
　　一、只是它们的主要目标是对装甲车辆的内部造成损坏，而坦克 的装甲内部则是最难对付的目标。为使弹丸具有对装甲后面的作用效果，有四种主要的途径。一般将它们分类为：第一动能攻击(弹)，第二碎甲弹，美国称之为塑性炸药弹，第三最常用的空心装药破甲弹，第四碟型装药弹。我们将依次进行介绍。 
 动能攻击弹(简称动能弹--译者注) 　　动能攻击在概念上就是以一种强力的方法进行攻击。实际上就是投掷一块用非常坚硬的材料做成的实体(弹丸)，以尽可能快的速度撞击到装甲车上并在它上面冲出一个洞。此弹丸在穿透装甲时常被撞成碎片，在车辆内部爆裂并向四周飞散而造成损伤。事实上，现在这种弹的设计和所使用的材料已变得复杂多了。最初这种动能攻击弹仅是一个实心的钢弹称为穿甲弹，但随着装甲目标材料和角度的改进，需要更大的速度才能穿透装甲。经过1939一1945年第二次世界大战及战后时期对这种弹进行一系列的改进后，实心钢弹发展成脱壳穿甲弹并已用于大多数的西方坦克炮上。其草图如图3．7所示： 　　采用这种设计结构是由在弹丸飞行的两端所存在着的相互矛盾的要求而导致的。在目标端需要一个很细的高密度材料做成的能穿孔的杵，而在火炮发射端则为使发射药气体推动弹丸达到最大推力和炮口速度，则要求弹丸具有更大的压力承受面。在脱壳穿甲弹上使这两者协调统一的办法是将一个杵--准确地说是弹芯，封装在一个以全炮膛尺寸为其基座的脱壳中从而形成此弹。 
　　在弹丸离开身管后，脱壳脱离弹芯，弹芯戴着风帽飞向目标。风帽有一弹道部件可以提供一个良好的空气动力外形，另外还有一穿甲部件(称被帽--译者注)在撞击目标时可防止弹芯破碎，因此当碰击目标时，它先穿孔然后弹芯钻入装甲，在装甲后面破碎；产生损伤效应。近年来，弹芯常使用碳化钨合金制成，现在许多国家正在考虑使用废铀制弹芯。
　　为使脱壳穿甲弹飞行稳定，如采取旋转稳定方式就必须用有膛线的火炮发射，为提高脱壳穿甲弹的穿甲性能，弹芯应越长越细为好。可是用线膛炮发射时，弹芯就不能太长，如果太长就会失去飞行稳定性，所以这时弹丸的长度又受到了限制。而采用尾翼稳定，就可以解决这个问题，可以使弹形呈箭形，由一光滑的炮膛发射或在弹上装以滑动弹带用线膛炮发射。西德、苏联和美国已选用了滑膛炮，只有英国还保留用线膛炮发射，因为他们希望能继续使用不宜于尾翼稳定的碎甲弹。尾翼稳定脱壳穿甲弹的主要部件如图3．8所示： 　　在弹丸离开炮口以后，弹托和底坐脱落，留下图中称为穿甲弹芯的长棒，靠尾翼稳定继续飞向目标。这种弹比一般脱壳穿甲弹的优点是由于使用滑膛身管炮发射，炮口速度较高，并由于以较小的面积撞击目标，单位面积上相对质量就要大些，因而可获得较大的穿甲深度。
　　很容易看出，任何动能弹都必须用高膛压火炮发射。这就意味着必须将一个长而重的火炮安装在一个大的炮架上。实际上常常被架在大的装甲战车上。如果考虑到价格或隐蔽性则需要用比较小的发射架，那么必须采用其他的击毁装甲的手段。

碎甲弹 　　就碎甲弹本来的性质来说，它是不能以高速度进行发射的。碎甲弹弹头的设想是很简单的，但是就象在动能弹设计上看到的一样，许多简单的东西并不都是很容易就想出来的，这一设想就是弹头是由装在弹内的相对于外壳来说重量要大得多的塑性炸药组成的。在弹头到达目标时塑性炸药象“牛奶饼”那样贴在装甲的外面，再靠引信在它的底部引爆。这种弹并不会穿透装甲，而是在装甲内产生一强大的振动波，由于波的作用，使装甲背面产生一大块金属痂。金属痂的飞行速度可以使战车内部产生爆炸声响，并在装甲后面造成损伤。
　　由于有大量的炸药，所以爆炸的二次效应是相当可观的；里面的观测仪器装置很可能破碎，无线电天线很可能被吹掉，可以完全肯定车里的车组人员(如果有的话)在一段时间内会失去继续作战的能力。另外由于这种弹尺寸大的原故不可能采用尾翼稳定(全部塑性炸药的尺寸需加上长尾杆和大尾翼才能使之稳定)。 
　　由于尺寸太大，实际上不可能存在这种尾翼稳定弹。它只能限制于用线膛火炮发射旋转稳定弹。所以在使用滑膛炮的国家已不装备这种弹。 破甲弹 　　破甲弹是反坦克武器中广泛使用的弹种，这种弹设计的突出优点是有可能用相对来说较少的炸药和较轻的弹头来达到较大的穿透深度。它们的用途可从125毫米坦克炮扩展到重量小于3公斤的肩射反坦克火箭筒。破甲战斗部的基本组件，也许可更准确地称之为空心装药战斗部，如图3．1O所示： 　　这种设计结构其目的是产生一个含有金属粒子的狭长气流(即射流一译者注)，爆炸穿过装甲并在装甲内部产生象喇叭样散开的装甲碎片。 　　为使战斗部形成适宜的射流，必须在最佳炸高上适时爆炸，为此在引信触发器上装一长探针(即长鼻一译者注)，当与装甲接触时在锥底中心的引信起爆炸药装药。锥形使含有从金属药型罩(一般是铜制的)来的金属粒子的气体集中成一条射流。药型罩的剩余部分形成杵，跟在射流的后面。金属射流的性能可以从改变药型罩材料、锥角和直径而改变。根据经验，穿透深度大约是药型罩直径的3-4倍，然而现代的破甲弹可能已超过此值。 
　　破甲弹丸采用尾翼稳定比旋转稳定更有利，因为旋转稳定可使射流分散而降低穿透作用，这就是用滑膛炮发射比较好的原因，但如同尾翼稳定脱壳穿甲弹一样采用滑动弹带，破甲弹也能从线膛炮上发射了。破甲战斗部常用于大多数反坦克导弹和肩射反坦克火箭弹以及子母弹的子弹和子母雷的子雷上以及由他们演变而来的碟形装药。 
 碟形装药
　　碟形装药也称为‘ P’装药、自锻破片或米日内一夏尔丁效应。它依靠爆炸一碟形金属板以很高的速度撞击在装甲上，打一个洞并穿透过去。尽管它的穿透深度比破甲战斗部要小得多，但如能穿透，碟形板本身从装甲板上敲下的碎片对装甲后面会造成更大的损伤。它的作用过程如图3．12所示： 　　它越来越广泛用于地雷和子母弹的子弹上。用于子母弹的子弹上特别有利，因为这种弹即使在爆炸时与目标间有一段距离仍然是有效地。 
运载弹丸 　　运载弹丸已经受时间考验过的装填物有多色发烟剂、照明剂、燃烧剂、信号和宣传材料等，最近核子化学、生物、雷达干扰片和子弹丸也增加到装填物行列中了，这一节提到的是三种： 　　发烟弹、照明弹和化学弹。子弹丸将在下节介绍。 　　一种最好的瞬时形成发烟屏幕的爆炸发姻弹，其主要成分是普通白磷或有时用红磷，但它对人员有不希望它有的燃烧作用。 　　它还有很快就消失和不能贴在地面而向空中呈现出一柱状烟云的。 　　缺点；一种形成烟幕比较慢但持续时间比较长的发烟剂，其主要成分是六氯乙烷。彩色发烟弹是用于指示目标和信号的。典型的白磷爆炸弹丸和底抛式弹丸的结构在图3．13中给出： 　　苏联和美国都生产化学填充物，它们与装白磷的弹丸结构完全相同。 　　最普通的照明弹是抛出一个用降落伞悬挂着的照明炬。照明炬内一般装有镁，可以燃烧很长时间，它的发光强度与照明炬的大小有关。照明弹形式有各种各样，大小差别也很大，从用手发射的火箭弹丸、小的和大的迫击炮弹到各种口径的炮弹。有色照明剂用钡盐发绿光，锶盐发红光，钠盐发黄光。

子母弹 　　弹药设计者们日益转到将子炸弹、子手榴弹和子地雷装到运载炮弹、航弹或火箭弹中运送。一般说来，由于减小了发射时的应力，在航弹、火箭和地对地导弹战斗部中运载子弹丸比在火炮炮弹中运载子弹丸要容易些，但是这些弹种也都制成了。图3．14是美国 M483式155毫米炮弹的示意图。当抛射装药爆炸时，子弹丸从弹底抛出飞向目标。图3．15为另一种典型的子炸弹(这种子炸弹主要是反装甲的，其次还具有杀伤人员的作用) 的示意图，但不论他们里面装的是什么，一切运载战斗部的设计原理都是一样的。
　　这种子弹丸的优点是子手榴弹的破片在地面上的分布比较好，子航弹或子雷由于数量多命中率较高，后两种还能攻击装甲车辆防护较弱的顶部和腹部。许多子母弹(标有各种标记和缩写字的)正在被研制出来，将来他们的命中率还可进一步通过应用微电子搜索装置和制导系统来提高，在机械化战斗中，他们可以更好地起到决定性的作用。 
 弹丸用引信和炸药链 　　到现在为止我们已经知道了战斗部的情况，但还不了解他们引爆的方式。用于战斗部的引信和本章前面所述的发射药引燃的原理基本上是一样的，炸药链是从一敏感的炸药，经过不太敏感的中继炸药，最后引爆主炸药或释放装填物。不同的是战斗部有一个引信，引信执行着士兵最关心的两个特殊作用，这就是可靠性和安全性。可靠性是基本的，因为士兵是否信任他们的炮兵，则是使他们在进攻中获得成功和在防御中得以生存的关键，为获得可靠性(尽管弹药可能遇到在战场条件下储存和运输的困难情况)要求非常认真地进行设计和制造。此外，当需要爆炸时，战斗部不爆炸；甚至当不需要它爆炸时它却爆炸则更是灾难。对任何引信来说安全性则是最最重要的。
　　为保证绝对安全，引信一般都安装有两级保险装置。在最简单的战斗部上，第一级可能是一个保险销，与在手榴弹上的一样，可以用手拉下。在火炮发射的弹丸上，这第一级保险一般是靠发射时的后坐力或弹丸旋转时的离心力来完成的。这种装置在图3．16中示出。
　　当弹丸在膛内被加速而向前运动时，卡销后坐压缩支撑弹簧将离心栓滑脱，弹丸旋转时离心栓依次在离心力作用下沿水平通道向外运动，这时击针被解脱，进入第二级保险。 　　第二级保险是最后的保险，这级保险的解除就导致弹丸的爆炸。图3．16所示为一擦地炸引信，有一个很重的击针，当弹头擦碰或撞击地面时被减速，击针向前猛撞雷管。在简单的引信上，当弹头撞击目标或地面时，撞针向回撞击雷管。此外，也常利用弹丸撞击(目标)时，使一电路系统通电的办法引爆引信。 　　空炸弹丸变得越来越普遍了，因为它比地面爆炸效果大得多。
　　空炸引信有两种主要类型，第一种是近炸引信，它利用一个小型雷达发出信号，测量与地面的距离，在预先装定的距离上引爆。也可用时间引信来达到同样作用，发射前预先装定好弹丸从火炮发射后到爆炸时的飞行时间。它可能与钟表一样是机械的，称机械时间引信；也可能是通过保险丝控制燃烧时间的，称时间药盘引信。如果火炮数据计算是准确的，弹丸将在准确高度上爆炸。 　　引信的工艺技术现在已变得十分广泛，本章仅给出概貌，本丛书第3册将更为详细地进行介绍。

地雷 　　为使弹药部分形成完整系统，地雷的一部分也包括在本章中叙述，但在第3册中还要用一整章来更详细地介绍。这里的一部分仅限于介绍反坦克和反人员地雷的性能。 
 反坦克地雷 　　地雷攻击坦克或任何车辆的三种方式是切断履带或炸坏车轮，袭击车的腹部或两侧。一枚地雷攻击坦克的履带大约至少需要3公斤炸药，但正常情况下地雷都有2-3倍的这个量。最简单的地雷是用压力引信起爆。令人吃惊的是，当使用空心装药或使用米日内-夏尔丁效应时，一枚腹部攻击地雷只需很少的炸药。米日内一夏尔丁地雷用一公斤炸药就能有效。然而，腹部攻击雷比切断履带的地雷需要更复杂的引信，这种地雷上的直立杆子被坦克车体弄弯或弄断时，地雷即可爆炸；或地雷在地面上向水平方向伸出的细丝或软管，其中两根被坦克履带压过时也立即起爆。这两种都不容易隐蔽，但这两种地雷却都能使用更先进的传感引信，如利用坦克的热、声、震动或磁效应等引爆。 
　　同样复杂的引信能用来触发攻击坦克侧装甲的路旁地雷，但它用简单的绊索就能触发。绊索本身还能和用空心装药或米日内—夏尔丁装置的反坦克火箭连接。
　　反坦克布雷和抗反坦克布雷的整个问题成为摆在设计者们面前的智力较量。坦克携带的滚轮和扫雷器被二次冲击引信所对抗，苏联常使用的扫雷犁被斜置引信和抗干扰引信所对抗。塑料壳体雷，如英国的无壳雷，使金属探雷器失效。反坦克布雷和抗反坦克布雷措施是一军事上的专门课题。杀伤雷与反坦克雷联合在一起是另一复杂的课题。 
 反人员地雷 　　反人员雷能设计成当用脚踩在它上面时，可炸掉一支脚或腿的。它们也可设计成当被绊索引发时能跳起来，并喷出子弹丸或喷出砍断丝到人体高度上，进行杀伤，如克雷莫尔雷就是用于对付某些直立体如树或篱笆等的，当被指令引爆时喷出小钢球。最小的能炸掉一支脚的地雷仅装有8克炸药，而最大的如克雷莫尔雷差不多可以装700克左右炸药。 
设置雷场 　　直到1939一1945年第二次世界大战，雷场是靠手工设置的，一般探测这种雷比较复杂，随着机械化作战的进展，采用了较快的设置方法，为了提高设置速度往往要牺牲隐蔽性能。反坦克雷一般是从车辆上利用机械布雷器布放。

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