概述
眾所周知,常規(guī)彈藥的戰(zhàn)斗部主要有破片殺傷戰(zhàn)斗部、爆破戰(zhàn)斗部、聚能裝藥破甲戰(zhàn)斗部等幾種。20世紀80年代中期以來,一種新型的破甲戰(zhàn)斗部悄然興起,倍受各國重視,這就是自鍛破片(SFF)破甲戰(zhàn)斗部。過去這種戰(zhàn)斗部主要用在長炸高末敏彈和中炸高精確制導導彈上。進入90年代以后,隨著近戰(zhàn)武器各方面性能的不斷發(fā)展,這種戰(zhàn)斗部技術在小型榴彈上也得到了應用,成為小型榴彈戰(zhàn)斗部家族中的新成員。
SFF英文全稱為Self-ForgingFragment,中文稱作自鍛破片。SFF戰(zhàn)斗部有多種叫法,如爆炸成形侵徹體(ExplosivelyFormedprojectile,簡稱EFP)、P裝藥(ProjectileCharge)、米斯尼-沙汀裝藥(Misznay-Schardin)、質量聚集裝藥、彈道盤或擠壓破片戰(zhàn)斗部等。圖1為典型的SFF戰(zhàn)斗部,主要由金屬藥形罩、殼體、炸藥以及傳爆系列組成,通常還有一個壓環(huán)將藥形罩和炸藥組件固定到位。從結構上看,SFF戰(zhàn)斗部與聚能裝藥戰(zhàn)斗部非常相似。SFF戰(zhàn)斗部是破甲戰(zhàn)斗部的一個重要組成部分。
發(fā)展歷程
SFF概念并不新鮮,早在1936年,R.W·伍德就公開演示了這種戰(zhàn)斗部裝置。當時他用雷管做試驗,也不知是出于什么目的,在雷管的炸藥端面上開了一個淺空腔,在空腔上安裝了銅襯片。雷管爆炸后,空腔中的銅襯片形成了類似彈丸形狀的侵徹體,并以固定的形狀高速飛行了很遠的距離。伍德的發(fā)現在當時并未引起人們的重視,直到1944年,研制反坦克地雷的德國工程師沙汀發(fā)明了一種非接觸起爆的反坦克地雷,該裝置利用了伍德的發(fā)明,藥形罩采用微凹的厚鋼板,凹面對著目標。在爆炸力的作用下,鋼板形成榴彈形狀的侵徹體高速向前沖擊,能夠擊穿坦克裝甲。與此同時,米斯尼也做過類似的試驗,并公布了這類裝藥的技術數據。因此人們將這種裝藥稱為米斯尼-沙汀裝藥。這種裝藥的典型藥形罩是曲率相同的等壁厚圓盤,到現在還用于攻擊坦克底裝甲的地雷系統(tǒng)中。后來發(fā)現等壁厚的米斯尼-沙汀裝藥的缺點是不適合在很大的炸高下使用,也就是說爆炸形成的類似榴彈的侵徹體在飛離原來戰(zhàn)斗部位置1～2m時就會破碎,因此起爆點距目標較遠,不能起到破甲的作用。以后德國陸軍彈道研究所的克朗曼采用類似聚能裝藥的等壁厚圓錐形藥形罩也能產生一個密實的、榴彈形狀的侵徹體。海爾德也對這種裝藥進行了研究,不過他所設計的藥形罩是不等壁厚的大角度圓錐形藥形罩。人們將這些裝藥統(tǒng)稱為P裝藥。其顯著特點是可以通過炸藥爆炸形成一個榴彈形狀的侵徹體,能夠飛行幾十米的距離進行破甲。
P裝藥看起來似乎很有前途,但由于當時相關技術發(fā)展的限制,直到20世紀70年代中期,流體力學及數控加工技術的發(fā)展,這種裝藥技術才得到長足的發(fā)展。在命名上各國也達成了共識,將這種裝藥稱為爆炸成形侵徹體(EFP)或稱作自鍛破片(SFF)。
SFF形成過程見圖2。高能炸藥起爆后,爆轟波傳遞給藥形罩,藥形罩受力發(fā)生變形,隨裝藥方式的不同而向前或向后折疊,并且獲得高達2000m/s以上的速度。所形成的自鍛彈丸因彈頭與彈尾之間存在速度梯度而迅速拉長,最終形成圖中所示形狀的侵徹體。所以可以這么說:自鍛彈丸主要是依靠其自身的高動能來完成破甲任務的。
存在的優(yōu)勢
90年代以后,國外已將這種技術用在小型榴彈上。如美國的理想班組支援武器(OCSW)的一個彈種就是25mm自鍛破片破甲彈,而且現在正處于如火如荼的研究探索之中。那么,自鍛破片技術與現有的成熟的聚能破甲技術相比,有什么優(yōu)勢呢?
聚能戰(zhàn)斗部主要靠炸藥爆炸后形成的金屬射流來進行破甲,金屬射流的速度高達8000m/s,質量很小(約為藥形罩質量的20%),由于射流具有較大的速度梯度并且很細,因而射流會迅速拉長。在短炸高(小于10倍藥形罩直徑)時,射流的侵徹能力可達到10倍藥形罩直徑的裝甲厚度。
聚能戰(zhàn)斗部的不足之處是射流在長炸高時會斷裂,導致侵徹性能急劇降低。另外,射流是靠動能來破甲的,而動能與速度的平方成正比,因而射流的動能很高,相應地在破甲時產生的能量也相當高,這樣會輕而易舉地將裝甲中的反應裝甲引爆而達不到破甲的目的。而且,最致命的缺點是這種破甲方式要求彈丸的轉速不能太高,如果彈丸的轉速過高,聚能戰(zhàn)斗部所形成的射流因流束太細,質量太輕而會被彈丸的離心力拋開,向四周發(fā)散,破甲效果也不理想。
現在的小型榴彈武器為了提高終點效應,在武器結構與性能上已做了很大改進。如美國正在研制的理想班組支援武器采用對榴彈編程的方法來實現空爆,以提高終點破壞效能。榴彈空爆的直接影響是彈頭起爆點與目標的距離拉大了,也就是說炸高增加了。因此,依靠射流破甲效果甚微。理想班組支援武器的初速比現在的自動榴彈發(fā)射器有大幅度提高,達到了424m/s,彈頭轉速也達到了15000轉/分,這樣高的轉速對破甲效果的影響也是很大的。同時由于步兵戰(zhàn)車與裝甲車的防護能力較以前有了很大的提高,許多裝甲車前裝甲的傾角很大,靠機械碰炸引信起爆彈頭破甲已經很困難。而且一些先進技術也在裝甲車上使用,如美國的一些裝甲車已采用了反應裝甲,許多聚能破甲戰(zhàn)斗部對這種裝甲已無能為力。因此,傳統(tǒng)的聚能裝藥破甲戰(zhàn)斗部技術現已受到非常嚴峻的挑戰(zhàn)與考驗,也更不可能適應未來戰(zhàn)爭對破甲能力的要求。自鍛破片破甲技術的出現,成功地克服了聚能裝藥結構在以上幾個方面的不足。
首先,自鍛破片破甲對炸高不敏感,如果裝藥結構設計非常成功,那么在起爆點距目標30～50倍口徑處即可形成密實的自鍛彈丸進行破甲,而自鍛彈丸不會破碎,也就是說一般小型榴彈的破甲炸高可達3m左右,這是聚能裝藥戰(zhàn)斗部所不能比擬的。
其次,彈丸的轉速對自鍛破片的形成和侵徹能力沒有影響。其原因是所形成的自鍛彈丸的質量很大,約占藥形罩質量的90%,平均直徑約為1倍藥形罩直徑,這樣的自鍛彈丸是不會被彈丸的旋轉離心力拋飛的。
第三,自鍛破片戰(zhàn)斗部所形成的侵徹彈丸不會引爆反應裝甲。這是因為所形成的自鍛破片速度沒有射流那么高,只有2000m/s左右,因此動能也相應地要低,也就是說在破甲時,所生成的能量還不足以引爆反應裝甲。其結果是自鍛彈丸會返回主列表(ReturntoMainList)《輕兵器》2000年第6期刊登了“95式5.8mm狙擊步槍存在的問題及改進建議”一文,依筆者看,該槍應是“88式5.8mm狙擊步槍”(本刊已于2000年第12期作了更正——編者注),文章中提出了4個問題,并提出了4種改進建議。認真看后,覺得令人費解,現就文中的有關內容談一點自己的不同看法。
順利地穿過反應裝甲,直接與反應裝甲后面的鋼裝甲發(fā)生作用,從而達到破甲的目的。
不但如此,自鍛破片破甲技術還有其他一些優(yōu)點。比如就破甲綜合效果而言,聚能戰(zhàn)斗部的破甲出孔約為0.1倍藥形罩直徑,SFF戰(zhàn)斗部的破甲出孔可達1倍藥形罩直徑,所以其二次毀傷的后效作用大。
研究狀況
國內外許多彈藥設計部門和使用部門對SFF戰(zhàn)斗部的研究和應用都很重視,近年來取得了顯著的成績。美國正加緊對理想班組支援武器自鍛破片破甲彈進行研究;俄羅斯、德國、法國、英國、加拿大、瑞典、澳大利亞、意大利、西班牙、以色列、印度、挪威、荷蘭等國和臺灣地區(qū)都結合單兵攻堅彈藥發(fā)展SFF技術。對SFF戰(zhàn)斗部技術研究涉及形成機理、飛行動力學與飛行穩(wěn)定性以及侵徹機理3個方面的基礎研究。
為促進歐洲有關SFF戰(zhàn)斗部的研究,法國、德國、英國、意大利等國還組建了獨立歐洲項目集團(IEPC),成立了有關技術組織。該組織針對小型榴彈SFF戰(zhàn)斗部研究提出了4項關鍵技術:藥形罩材料研究;適用于侵徹體穩(wěn)定的材料技術條件;藥形罩參數優(yōu)化;提高炸藥性能的探索。
IEPC通過調整炸藥的理化性能;裝藥尺寸、外形、直徑和長度;殼體材料和厚度;藥形罩材料及形狀、曲率半徑、厚度和質量分布;起爆方式等優(yōu)化設計,來改進小型榴彈SFF戰(zhàn)斗部的破甲效能,目標是使小型榴彈破甲深度達到2倍藥形罩直徑,據報道進展相當理想。
相信不久的將來,在小型榴彈破甲方面,SFF戰(zhàn)斗部一定會占有一席之地并且必將獨領風騷。◆
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