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1楼2016-09-05 16:04回复
    此篇贴子主要以欧盟武器研制管理总局的纪奥基尔欧菲拉利工程学教授(Prof. Ing. Giorgio Ferrari)所作的论文为基础。其中并没有过多地与其理论的数学演算做讨论,而是以比较浅显的表面观察为主,这也就使得在叙述上有很大程度的混淆。最起码对兄弟是参考了一些专业知识之后才弄明白了一点,在文中笔者已经做了相应的修改和补充,所以大家可以放心读下去,此篇既不会太深,同样也不会太浅的。


    2楼2016-09-05 16:05
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      首先要说到前面的是:在网络中所流传的关于穿甲的文帖和专业知识之中都有很多错误,或是完全相反的半真理论和半真观点的。此篇论文之中的观点和注释虽然不能作为100%的权威,可是最起码大部分都是可以保证正确性的。
      在最开始的时候,我们先来讲讲到底如何定义最为理想的穿甲效果和流程。根据不同弹头的工作技术和工作效率为比较,大体可以将这个理想概念解释为如下:最为理想的穿甲是无论针对什么装甲类型和制造原理,其弹头都可以凭借穿越空气或是真空时的速度穿过阻挡物体的。[也就是说,这个概念是建立在速度上的,而不是其他的标准,如厚度、口径或是重量的!]


      4楼2016-09-05 16:06
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        这种理想类型的缺点就是过于理想化了[我知道这是废话!],所以对于现实生活之中的情况则绝对没有那么简单的了。最为关键的是:弹头到底什么时候才达到了毫无阻碍地进行穿透的程度呢?这种状态和现象可不是那么好观察和观测的。具体来说,在一个具有一定长度的弹头行进过程中,其前后的速度是并不平均的。相对来说,当此弹头穿甲的过程之中,其前部的穿透速度是从后向前减弱的,而其相对冲量和冲力却是逐渐增强的。
        换句话来说,当弹头前部进行穿甲的同时,后方并没有参与的部分依然拥有最高的穿越空气速度,而其前部的速度则是相对来讲减弱了的。也就是说,最为理想的穿甲效果就是当在整个穿越障碍的过程之中,只有与装甲接触的部分变形和消耗了,而其他的部分没有任何变化的。


        5楼2016-09-05 16:06
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          或许大家看到这里会认为:既然是这样的原理,那么就是说速度不就可以解决一切了吗?或者,如果将穿甲弹弄成最高的射速,让他具有最高的动能的话,这样不也就成了吗!可是其答案很可惜是否定的。
          这里要重点的区分一下,动能不是靠速度来传递的,而是以速度这个形式来体现的!弹头本身所具有的能量其实是来自炮弹的底药引爆而来的,而且只有这一个源头的。也就是说,一个相对较高的膛口速度所代表的是最低(!)的动能的。相反,采用一个较重的弹头则可以取得更好的效果的。因为在势能和动能的转换过程中,一个更重、更慢的弹头则可以充分地将自己的体重优势发挥出来的。[从数学上来讲,质量的比例数为三次方!]


          7楼2016-09-05 16:06
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            我们将穿甲弹分成了两个部分:其一是已经研究很清楚了的高科技产品的中空高爆弹;其二是结构简单但其运用原理却依然不能完全解释清楚的单纯冲力弹[很矛盾啊!]。此外,对于单纯冲力弹来说:其弹头的变形和消耗程度,以及从什么样的角度与部位撞击目标装甲的,所有这些情况都是有必要考虑进去的,而并不依靠这些来工作的中空高爆弹则完全不许要注意的。


            9楼2016-09-05 16:32
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              现代军备对中空高爆弹的改进主要是在这个倒三角的改良上。因为其开口的方向就是主爆破的方向,所以此三角的形状是极为重要的。在比较早的型号中,几乎所有弹药排列都是以垂直形式粘到三角形的两边的,而现代版的弹药则将弹药提前设计成能够将整个爆破面最为理想地集中到垂直于整个倒三角形底边上的。
              为此,在点火药和主爆破药之间必须插入一个Teflon结构用来影响整个主弹药的引爆次序。在普通炸弹爆炸之时,从理论上来说:是以一个平均的速度用气体充满一个外壳,由于其外壳的破裂而产生的效果。这种平均爆破在现实生活中这种平均分配的情况是不存在的。虽然这种现象对其他型号的炮弹并没有多大的影响,但是对于中空高爆弹此类弹药则是最为重要的。


              11楼2016-09-05 16:38
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                根据后来所做的伦琴射线照片研究表明:当这个中空倒三角形的“漏斗”底部的爆炸效果发挥出其本身的爆炸力量的时候,整个漏斗将和所有空心的容器一样轻松地被外部巨大的压力而挤压变形。 同时由于其边缘本身材料的厚度,所以整个三角形的中空结构可以在与爆炸冲击波接触之后的最短时间内紧缩为一个具有高速度的高密度集中体。但是所谓高速度同样是相对的,因为整个弹药内衬的分布并不是平均的。在最为理想的情况下,一个“彻底”压缩的弹头完全是平滑而且没有任何坑洼的金属体。


                13楼2016-09-05 16:38
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                  这里我们不妨完全设想一下,到底这个压缩过程是什么样子的:一个具有一定质量的金属物质被巨大的压力挤压到了一个狭小的空间,而且在高温高压的条件下此物质没有可能以固体形态存在的,而是以一种接近了液态的形式的“金属液”存在的。在爆炸气体的加速下,这种被抛出去的“岩浆”的威力是极其惊人的!当然整个倒三角的弹头并不是完全都集中于一个方向的,而是大部分从三角的开口方向释放出去,而很少的一部分从相反的方向以热能或是后座力的形式作为表现的。(注:这就是为什么在早期乃至即使是最为先进的高爆弹武器大多带有极强后射火焰或是后座力了!)


                  14楼2016-09-05 16:38
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                    当然,作为最为重要的解决方法或者说影响条件——就是之前所说的倒三角开口角度。同时,作为穿甲炮弹分类的重要根据也是这个数据。作为与中空高爆弹结构和工作原理完全相同另外一种特种炮弹就是所谓的EFP (德文:explosionsgeformte Projektil.以爆破力量造形式的弹头) 或者 SFF (英文:self Forging Fragments)。

                    上图为被高压变形之后的弹头
                    从上图我们可以将整个弹头分为两个部分:前部,一个相对较轻但是速度更快的尖端也就是普通的中空穿甲弹的杀手锏——Jet。后部,一个较重速度相对慢了一些的水滴形金属体,这个则是上面所说的EFP的穿甲工具了。


                    15楼2016-09-05 16:38
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                      这里需要再次解释一下的是:无论是Jet还是所谓水滴状的金属体,两者都不是液体、气体或是粉末体,他们一直保持的都是固态的金属体,只不过当他们在高速的情况下展现的是液态的形式而已。在最开始的HEAT效果研究中,实验员将倒三角放到了水中进行引爆,从而得到了完整的变形后的弹头。在之后的分析中表明:即使是更为重的金属水滴体都可以清楚地从弹头变形体中分清出来,也就是说他根本就不是液体否则他应该在遭到阻力之时与Jet混合在一起的。所以说两者是相互联系的固态的金属体而已。


                      16楼2016-09-05 16:39
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                        在研究出了水滴金属体之后,我们需要将主要的研究重点放到了最为重要的破甲尖端之上了。可是到底如何研究一个即单薄又如此高速解体的针尖呢?
                        在最开始时的研究过程中,本来被认为具有穿甲功效的水滴金属体却在大多实体实验结果中——被击穿的坦克内部——根本就找不到。唯一可以找到他们的地方是坦克装甲的外部,或者更多时候就是一个相对很小的“洞”而已!


                        17楼2016-09-05 16:39
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                          在后来的一系列实验之后表明:当倒三角的开口小于90°的时候,箭头的能量将大于尾部的水滴体(普通的中空高爆弹大多以45度或是更小);当开口的角度大于 90°的时候,所取得的效果则完全相反了,也就是说水滴体的能量远远大于箭头。前面所说的EFP-弹药就是利用了这一原理(普通的EFP所拥有的角度为将近120°)。
                          在普通的中空高爆弹中,箭头的速度要比声音在金属中的传播速度快,而水滴体的速度要慢于声速。所以,中空高爆弹的穿甲力要远远大于EFP弹药。


                          18楼2016-09-05 16:39
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                            水滴体的工作程序和原理属于普通的实弹撞击式炮弹(Wuchtgescho?),此类型的炮弹我们晚些时候在做仔细的介绍。这里我们具体地说说为什么这样一个细细弱弱的箭头、一个根本就经受不起任何横向力量的针尖竟然可以以一种液体运动的形式穿过一层层厚重的装甲呢?为什么这根“牙签”竟然不会折断或是折射开呢?
                            其实我们都应该记得中学时候物理课老师一再强调的所谓:作用力等于反作用力的定律吧actio = reactio。而在这里,我们不应该将厚重的装甲看成是固体,而是应该看成是与高速而来的箭头具有速度飞行的一种金属“液体”。也就是说,已经成为液体的坦克同样也只能经受得起一定程度的穿甲威胁。 也就是说:我们所说的穿甲功效无非是由两种液体所参与的一种物理反应而已!


                            19楼2016-09-05 16:39
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                              既然此类炮弹的原理已经清楚了,那么最大程度的穿甲程度大小和被击中后开口处的半径大小都可以理论上计算出来。从公式中我们可以看出:穿甲的效果与箭头的长度成正比,同时与倒三角内衬箭头体的密度成平方比例。也就是说:最为理想的穿甲箭头应该是黄金,因为他的质量上比铜沉而且更容易变形。在现实实验中也成功证明了这一点。并且也证明了密度更高但却更难变形的金属却反而降低了其本身的穿甲力量。其中需要说的一点是:铅芯箭头却要强于普通的钢芯的。


                              21楼2016-09-05 16:40
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