小口径脱壳穿甲弹作为舰艇末端反导系统的主要拦截作战弹药,必须具备对来袭导弹的高效毁伤能力,尤其是对导弹战斗部的引爆毁伤效应。但同样受惰性金属弹丸单一动能侵彻机理的限制,传统小口径脱壳穿甲弹往往在命中导弹战斗部时出现“穿而未爆”现象,难以对来袭导弹进行有效摧毁。
活性脱壳穿甲弹作用屏蔽装药毁伤效应实验原理如图4.40所示。实验系统主要由25 mm口径线膛弹道炮、活性脱壳穿甲弹、防护板、测速网靶、屏蔽装药模拟靶等组成。实验中,活性脱壳穿甲弹通过弹道炮发射,通过调整发射药量使活性脱壳穿甲弹碰撞速度控制在750 m/s左右,并通过设置在模拟靶前的测速网靶测量,弹靶作用过程通过高速摄影系统记录。此外,同时开展同质量钨合金脱壳穿甲弹丸作用屏蔽装药毁伤实验进行对比分析。
图4.40 活性脱壳穿甲弹作用屏蔽装药毁伤效应实验原理
实验中所用屏蔽装药模拟靶如图4.41所示,主要由屏蔽板、环形壳体、后挡板以及炸药装药组成。屏蔽板为均质装甲钢,厚度分别为6 mm、10 mm、15 mm,环形壳体和后挡板均为5 mm厚。炸药装药采用注装B炸药,装药质量约为2.6 kg,通过螺栓将其紧固于屏蔽板与后挡板之间。
图4.41 实验中所用屏蔽装药模拟靶
活性脱壳穿甲弹和钨合金弹丸撞击屏蔽装药毁伤实验结果列于表4.7和表4.8。可以看出,在撞击点均为装药中心的前提下,活性脱壳穿甲弹以750 m/s速度撞击屏蔽板厚度为6~15 mm屏蔽装药模拟靶,均成功引爆B炸药。当撞击点为装药边缘时,在活性脱壳穿甲弹以750 m/s速度撞击下,三种屏蔽板厚度的B炸药均未能被完全引爆,且当屏蔽板厚度增加至15 mm时,仅有少量装药被引燃。然而,钨合金弹丸以945~1 151 m/s撞击屏蔽板厚度为6 mm的屏蔽装药时,B炸药均未被成功引爆,实验中仅观察到屏蔽板机械穿孔以及装药碎裂。
表4.7 活性脱壳穿甲弹撞击屏蔽装药毁伤实验结果
表4.8 钨合金弹丸撞击屏蔽装药毁伤实验结果
速度750 m/s条件下,活性脱壳穿甲弹撞击屏蔽板厚度为6 mm装药毁伤效应如图4.42所示,高速摄影如图4.43和图4.44所示。在命中屏蔽装药中心位置处后,弹丸成功贯穿屏蔽板并引爆B炸药,环形壳体被炸裂,如图4.42(a)~(b)所示。高速摄影表明,此时炸药发生了剧烈爆炸,产生了剧烈的大范围火光。弹丸撞击后并未观察到炸药的缓慢燃烧现象,这表明此时炸药在弹丸作用下基本被完全引爆,主要以爆轰的形式发生反应。与命中屏蔽装药中心时不同的是,弹丸在命中屏蔽装药边缘后虽成功引爆炸药,但可以清晰观察到后续的炸药缓慢燃烧现象,且伴随产生明显黑烟,如图4.44所示。此时炸药爆炸产生的火光明显减弱,且有部分未反应的炸药粉末被抛掷到爆炸洞顶部,如图4.42(c)所示。这表明活性脱壳穿甲弹命中屏蔽装药边缘时仅引爆部分炸药,其余炸药是以爆燃或燃烧形式发生反应。
图4.42 活性脱壳穿甲弹作用6 mm厚屏蔽装药毁伤效应
图4.43 活性脱壳穿甲弹命中6 mm厚屏蔽板中心引爆效应
图4.44 活性脱壳穿甲弹命中6 mm厚屏蔽板边缘引爆效应
屏蔽板厚度增至10 mm后,活性脱壳穿甲弹作用屏蔽装药典型毁伤效应及高速摄影如图4.45~图4.47所示。可以看出,弹丸命中位置同样对毁伤效应影响显著。命中屏蔽装药中心时,B炸药被完全引爆,发生剧烈爆轰并伴有耀眼的大范围火光。而命中屏蔽装药边缘时,装药虽被成功引爆,但此时爆炸火光还要弱于6 mm厚屏蔽板时,且同样可以观察到后续有明显的炸药缓慢燃烧现象,这表明屏蔽板厚度增加将会削弱弹丸引爆毁伤效应。(www.daowen.com)
图4.45 活性脱壳穿甲弹作用10 mm厚屏蔽装药毁伤效应
屏蔽板厚度继续增加至15 mm时,活性脱壳穿甲弹作用屏蔽装药典型毁伤效应及高速摄影如图4.48~图4.50所示。可以看出,弹丸命中屏蔽装药中心后,同样将装药成功引爆,但此时却可以观察到较为明显的炸药燃烧现象。该现象表明活性脱壳穿甲弹在贯穿15 mm厚装甲钢屏蔽板后并未将炸药完全引爆,仍有部分炸药发生了爆燃或燃烧。而当弹丸命中屏蔽装药边缘时,仅有极少部分B炸药被引燃,整个撞击过程中仅产生了零星火焰与少量烟雾。
图4.46 活性脱壳穿甲弹命中10 mm厚屏蔽板中心引爆效应
图4.47 活性脱壳穿甲弹命中10 mm厚屏蔽板边缘引爆效应
图4.48 活性脱壳穿甲弹作用15 mm厚屏蔽装药毁伤效应
图4.49 活性脱壳穿甲弹命中15 mm屏蔽板中心引爆效应
图4.50 活性脱壳穿甲弹命中15 mm屏蔽板边缘引爆效应
钨合金脱壳穿甲弹碰撞屏蔽装药典型毁伤效应如图4.51所示。弹着点为屏蔽装药中心位置时,钨合金弹丸以945~1 151 m/s速度撞击6 mm厚屏蔽板防护装药,均未能将其引爆。从图4.51中可以看出,钨合金弹丸撞击屏蔽装药中心位置后,虽成功贯穿屏蔽板,但依旧未能引爆屏蔽装药,最终仅造成屏蔽板机械穿孔以及B炸药碎裂,大量炸药粉末在碰撞作用下被抛掷飞散。
图4.51 钨合金脱壳穿甲弹碰撞屏蔽装药典型毁伤效应
活性与惰性脱壳穿甲弹丸在不同速度下命中屏蔽装药不同位置时的引爆效应如图4.52所示。从实验结果可以看出,相较于惰性钨合金弹丸,活性脱壳穿甲弹能够以更低的撞击速度实现对炸药的有效毁伤,显著提升对屏蔽装药的引爆能力,但活性脱壳穿甲弹对装药造成的毁伤效果会随着屏蔽板厚度的增加而有所下降。值得注意的是,弹丸命中位置同样对毁伤效果有显著影响,活性脱壳穿甲弹在命中屏蔽装药边缘时的毁伤效果要大幅弱于命中屏蔽装药中心时。当命中位置为屏蔽装药边缘时,活性脱壳穿甲弹在贯穿屏蔽板后均无法将装药完全引爆,且当屏蔽板厚度为15 mm时,弹丸仅能引燃部分装药。
图4.52 弹丸类型与命中位置对引爆效应影响
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