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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 脫殼瞬間
1.彈筒2.彈體3.穩定環

尾翼穩定脫殼穿甲彈（英語：Armor-piercing fin-stabilized discarding sabot，縮寫：APFSDS），俗稱「鋼針」，是目前反坦克火炮的主要彈種之一，一般由大口徑滑膛炮發射（英國採用線膛炮發射），脫殼穿甲彈的威力一般也是衡量坦克火炮威力的最重要的標準。[1]

穿甲彈原理

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尾翼穩定脫殼穿甲彈是由最初的普通穿甲彈一步一步進化而來。

穿甲彈的目的主要是擊穿坦克裝甲，而穿甲彈取決於炮彈擊中目標時的動能（速度X質量）和炮彈材料自身的物理特性。穿甲彈在炮膛中被發射藥加速出膛之後只受阻力和重力的作用，為了使穿甲彈在擊中目標時仍然存有較大的速度，穿甲彈在設計時就必須採用有利於減小阻力的形狀。

根據基本的物理學知識，炮彈越細越尖，受空氣阻力越小，對裝甲壓強越大，越容易穿透裝甲。但是考慮到火炮口徑是一定的，科學家們想出了用一個輕質彈托把穿甲彈彈體夾在中間，彈托的口徑與大炮口徑一致，穿甲彈被做成細長的桿狀，出膛之後彈托由於阻力的作用自動脫落，彈體沿著炮管指向繼續飛行，這就是「脫殼」一詞的由來。為了保證細長的彈體在飛行過程中的平穩和精度，在製造穿甲彈時，在尾部安裝有四片尾翼，成十字形排列，故稱「尾翼穩定」。[2]

動能決定於速度和質量，在速度一定的情況下，增加彈體的質量就是增加動能的另一種方式，故而穿甲彈一般由密度較大，較為堅硬，同時耐受高溫的金屬，比如鎢製成。這樣還可以保證彈體在與被打擊裝甲碰撞時不易彎折，碰撞產生的熱能不會降低彈體的強度。

尾翼穩定脫殼穿甲彈的尾翼部分在線膛炮和滑膛炮上有不同的設計和作用：

  • 滑膛炮發射的炮彈，因為炮身沒有膛線所以炮彈不能自轉，進而炮彈本身的章動效應[3]對精度影響很大，因此滑膛炮裝備的尾翼穩定脫殼穿甲彈所設置的尾翼是為了讓炮彈能夠擁有自旋能力，提高飛行穩定性和精準度。
  • 線膛炮使得炮彈本身在發射的時候具有極高的轉速，從而最大限度的消除了炮彈的章動效應，進而提高射擊精度，距離越遠效果越明顯（3000米以上）。缺點是過高速度的旋轉會對帶尾翼的彈芯造成嚴重負擔，因此線膛炮發射的尾翼穩定脫殼穿甲彈需要進行特殊設計，使用滑動彈帶等手段來降低部分旋轉速度。這點和滑膛炮是剛好相反的。

設計

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材料

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目前較為廣泛採用的材料都是密度大的材料：

  • 貧鈾合金的密度更大，且具有自銳性（撞擊過程中通過絕熱剪切帶（英語：Adiabatic shear band）保持尖銳），是更為理想的材料。貧鈾撞擊產生的粉塵更有自燃性，可以提供額外傷害。
  • 鎢合金的密度、韌性、硬度都和貧鈾合金類似，但由於形變方式的不同，其形成的孔洞更大、穿深也更小（所謂「不自銳」）。[4]南韓等國現在通過特別的熱處理技術，精確控制金屬晶粒結構的分離，[5][6]從而給鎢合金彈提供了自銳性，穿深增加8–16%，衝擊韌性增加300%。[7][8][9][10]

由於使用貧鈾的貧化鈾彈在擊中目標後會產生大量高溫並帶有毒性（貧鈾對生物體毒性基本來自於鈾元素本身的化學性質，而非其放射性）的粉塵，對自然環境造成不可逆損害，倍受人道主義人士的譴責，雖然多國有生產，但僅有美國實際使用在戰場。實際上鎢合金的粉塵也有不小的毒性。[11][12]一個更大的原因是鎢比貧鈾更便宜也更容易得到。


區別

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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. （原始內容存檔於2008-10-07）. 
  2. ^ 120mm Tank Gun KE Ammunition. Defense Update. 2006-11-22 [2007-09-03]. （原始內容存檔於2007年8月5日）. 
  3. ^ 章動效應通常是指炮彈在飛行過程中因為一些外部擾動（如空氣不均勻、重力等）導致的左右或上下的振盪。
  4. ^ J.B. Stevens; R.C. Batra. Adiabatic Shear Banding in Axisymmetric Impact and Penetration Problems. VT. （原始內容存檔於2008-10-07）.  已忽略未知參數|df= (幫助)
  5. ^ 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]. （原始內容存檔於13 July 2001）. 
  6. ^ United States Department of the Army. 1998 Army Science and Technology Master Plan. Federation of American Scientists. 1998 [10 April 2023]. （原始內容存檔於29 September 2000）. 
  7. ^ 국방과학연구소 50주년. www.add.re.kr. [2022-09-26]. （原始內容存檔於2022-09-26） （韓語）. 
  8. ^ 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]. （原始內容 (PDF)存檔於10 April 2023）. 
  9. ^ Heo Sun-moo. 미세입자 텅스텐 중합금 관통자의 관통 성능과 셀프샤프닝 거동. Korea Institute of Science and Technology Information. 22 November 2016 [6 May 2023]. （原始內容存檔於6 May 2023）. 
  10. ^ 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]. （原始內容 (PDF)存檔於17 October 2021）. 
  11. ^ Masten, Scott. Tungsten and Selected Tungsten Compounds – Review of Toxicological Literature (PDF). National Institute of Environmental Health Sciences. 2003 [2009-03-19]. （原始內容 (PDF)存檔於2009-03-25）. 
  12. ^ 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. 

延伸閱讀

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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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