王兆祥，常 穎，付昭旺，曹營(yíng)軍

（解放軍63966部隊(duì)，北京 100072）

某型坦克炮常規(guī)彈藥高原環(huán)境下打擊效能試驗(yàn)

王兆祥，常 穎，付昭旺，曹營(yíng)軍

（解放軍63966部隊(duì)，北京 100072）

根據(jù)某型坦克炮所配備的制式常規(guī)彈藥在高原的適應(yīng)性試驗(yàn)情況，分析了該型坦克炮作戰(zhàn)使用的主要彈種穿甲彈和殺傷爆破彈在高海拔條件下的外彈道狀態(tài)，將平原地區(qū)與高原地區(qū)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比計(jì)算，對(duì)該型坦克炮配備的穿甲彈和殺傷爆破彈在高海拔條件下的打擊效能加以分析和評(píng)估，為其在高原環(huán)境下作戰(zhàn)和使用的打擊效能提供參考依據(jù)。

坦克炮，高原適應(yīng)性，穿甲威力，打擊效能

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)周邊環(huán)境安全形勢(shì)的變化，我軍現(xiàn)役和新研的裝甲武器裝備適應(yīng)我國(guó)全境作戰(zhàn)的需求日益突顯，立足現(xiàn)有武器裝備打贏現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的戰(zhàn)法和技術(shù)研究越來(lái)越受到重視，武器彈藥打擊效能一直是武器裝備作戰(zhàn)使用研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，針對(duì)武器彈藥打擊效能試驗(yàn)研究顯得尤為重要。為此，本文以某型坦克炮高原適用性試驗(yàn)為依托，對(duì)其所配備的制式常規(guī)彈藥高原環(huán)境下的打擊效能試驗(yàn)進(jìn)行研究。某型坦克炮配備的常規(guī)彈藥主要是穿甲彈和殺傷爆破彈，高海拔條件對(duì)上述常規(guī)彈藥打擊效能有無(wú)影響？是降低了還是提高了？是一個(gè)非常值得研究的問(wèn)題，打擊效能主要體現(xiàn)在命中精度和穿甲威力上，近年來(lái)多次高原地區(qū)適應(yīng)性試驗(yàn)表明，無(wú)論是該型坦克炮所配備的制式常規(guī)彈藥還是其他型號(hào)坦克炮所配備的制式常規(guī)彈藥，在高海拔條件下命中概率都與平原地區(qū)基本相同，無(wú)明顯差異。因此，本文主要針對(duì)高原條件下穿甲彈的穿甲威力進(jìn)行試驗(yàn)研究。

結(jié)合某型坦克武器系統(tǒng)的射擊試驗(yàn)，分別在平原地區(qū)和高原地區(qū)，對(duì)該型坦克炮所配備的制式穿甲彈和殺傷爆破彈進(jìn)行了有效射程內(nèi)外彈道性能的初速和著靶速度（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“著速”）進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，對(duì)常規(guī)彈藥在高原地區(qū)作戰(zhàn)使用時(shí)打擊效能進(jìn)行分析評(píng)估，希望能夠?qū)μ箍伺诔Ｒ?guī)彈藥在高原地區(qū)的作戰(zhàn)效能評(píng)估有所幫助和借鑒。

1 某型坦克炮穿甲彈和殺傷爆破彈高原適應(yīng)性試驗(yàn)

歷次高原地區(qū)的射擊試驗(yàn)結(jié)果都表明，屬于密封發(fā)射裝藥的直射武器所配備的常規(guī)彈藥，其外彈道軌跡、射擊精度和命中概率都與平原地區(qū)沒(méi)有明顯的差別，各次射擊試驗(yàn)的結(jié)果也都達(dá)到了指標(biāo)要求。在射擊精度和命中概率滿足指標(biāo)和高原使用要求的前提下，我們又對(duì)該型坦克炮常規(guī)彈藥的主力彈種穿甲彈和殺傷爆破彈在高原環(huán)境下的著速與平原地區(qū)進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，穿甲彈和殺傷爆破彈在高原地區(qū)有效射程內(nèi)的著速相比平原地區(qū)有明顯的提高，而該項(xiàng)特性對(duì)作戰(zhàn)使用來(lái)講是有利的，它可以進(jìn)一步提高對(duì)敵裝甲目標(biāo)打擊時(shí)的穿透率和打擊率。

測(cè)試結(jié)果表明，穿甲彈在平均海拔高度4 500 m的高原環(huán)境下射擊時(shí)，炮口初速變化不大，但彈丸的著靶速度要高于平原地區(qū)，在遠(yuǎn)距離上的平均著速比平原地區(qū)高43 m/s，在近距離上的平均著速比平原地區(qū)高21 m/s。殺傷爆破榴彈在平均海拔高度4 500 m的高原環(huán)境下射擊時(shí)，同樣炮口初速變化不大，但彈丸的著靶速度要高于平原地區(qū)，在遠(yuǎn)距離上的平均著速比平原地區(qū)高36 m/s，在近距離上的平均著速比平原地區(qū)高28 m/s，說(shuō)明在高海拔條件下兩種彈的存速能力高于低海拔的存速能力，實(shí)戰(zhàn)時(shí)對(duì)敵裝甲目標(biāo)的打擊毀傷能力比平原更具有優(yōu)勢(shì)，殺傷爆破榴彈的打擊和毀傷力主要是著靶時(shí)的速度堆積力和彈丸的爆炸威力毀傷目標(biāo)，結(jié)果表明殺傷爆破榴彈在高原環(huán)境下的打擊能力和毀傷效果要高于平原。

2 穿甲彈在高原地區(qū)穿甲威力增益

2.1 穿甲威力影響因素

2.1.1 穿甲機(jī)理

由彈丸對(duì)裝甲碰擊引起的侵徹和破壞作用稱(chēng)為彈丸的穿甲效應(yīng)。彈丸在侵徹靶板的過(guò)程可能出現(xiàn)3種情況：穿透、嵌入和跳飛。穿透是指彈丸貫穿靶板的現(xiàn)象；嵌入是指彈丸在侵徹過(guò)程中因某些原因，被阻止而停留在靶內(nèi)的現(xiàn)象；跳飛是彈丸能量不足或著角過(guò)大，其無(wú)法持續(xù)地侵入到靶板中，且靶板抗力的方向始終沒(méi)掃過(guò)彈丸的質(zhì)心，因此，彈丸就會(huì)在翻轉(zhuǎn)力矩作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從靶板表面脫離靶板的現(xiàn)象。

兩個(gè)在高速碰撞時(shí)不僅會(huì)發(fā)生應(yīng)力波的傳播，還會(huì)發(fā)生侵徹與貫穿現(xiàn)象。當(dāng)兩個(gè)物體相對(duì)碰撞速度較低時(shí)，僅會(huì)在碰撞處產(chǎn)生塑性變形，隨著碰撞速度的增大，較小的物體穿入以及穿透較大的物體。在撞擊體的撞擊速度達(dá)到某一極限值vE時(shí)，靶體或者彈體的一方接觸應(yīng)力達(dá)到壓縮屈服應(yīng)力而產(chǎn)生永久的變形。靶體在不同速度的彈體撞擊下經(jīng)歷各種現(xiàn)象，其中包括彈性波、塑性波、流動(dòng)波的傳播，還有摩擦效應(yīng)及熱效應(yīng)，甚至是所伴隨的化學(xué)反應(yīng)及沖擊相變等多種動(dòng)力學(xué)的過(guò)程。

對(duì)于薄靶元和中厚靶元而言，最常見(jiàn)的破壞包括初始?jí)嚎s波后造成的徑向斷裂破壞；脆性靶板層裂型、疥斑型、擠鑿型、正面或背面花瓣型、碎塊型及靶板孔口擴(kuò)展等各種破壞。

初始應(yīng)力波大于極限壓力強(qiáng)度時(shí)，低密度和低強(qiáng)度材料的靶板會(huì)發(fā)生斷裂破壞；對(duì)于拉伸強(qiáng)度低于壓縮強(qiáng)度的靶板材料（如陶瓷），在撞擊中，初始應(yīng)力波之后會(huì)出現(xiàn)徑向斷裂破壞；層裂型破壞是由于當(dāng)壓縮波在外側(cè)表面反射后產(chǎn)生的材料拉伸破壞而造成；疥斑型破壞與層裂型破壞類(lèi)似，但出現(xiàn)的地區(qū)往往與材料的布局不均勻性，或在延伸成型中所遺留的各向異性特性所造成的；擠鑿型破壞是彈體把靶板中大小與彈體截面差不多的一塊擠鑿出去造成的，當(dāng)彈體擠壓這塊靶板時(shí)，它和靶板主體相連接的環(huán)形截面上產(chǎn)生很大的剪應(yīng)力。由此突然產(chǎn)生的剪應(yīng)變發(fā)出熱量，在短暫的撞擊過(guò)程中這些熱量來(lái)不及逸散，從而大大提高了局部環(huán)形區(qū)域的溫度，降低了材料的抗剪強(qiáng)度，以致出現(xiàn)擠鑿型破壞，脆性薄板或中厚板受到鈍頭彈體撞擊時(shí)，最易發(fā)生擠鑿破壞；花瓣型卷邊破壞是在侵入體四周的靶板上，當(dāng)初始應(yīng)力波過(guò)去后產(chǎn)生的環(huán)向和徑向的高值拉伸應(yīng)力所造成的。撞擊體向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，先把靶元的材料推向前去，從而造成靶板的彎曲，形成靶板的彎曲應(yīng)力，再加上靶板材料中存在的不均勻性，在其弱點(diǎn)上，這種彎曲應(yīng)力就造成花瓣型的卷邊破壞。當(dāng)尖拱形或錐形的彈體在較低的速度射向薄板時(shí)，最易出現(xiàn)這種破壞，當(dāng)鈍頭彈體在破壞極限速度附近撞擊薄靶板，也能出現(xiàn)這種破壞?；ò晷推茐目偸前殡S著產(chǎn)生較大的塑性流動(dòng)變形和板的永久的彎曲變形。如果彈體的撞擊速度較大，靶板背面隆起部分的拉應(yīng)力超過(guò)材料的拉伸強(qiáng)度，在彈體頂端四周產(chǎn)生星形裂縫，彈頭鉆出了靶板背側(cè)，靶板其余部分的拉應(yīng)力把已經(jīng)穿孔的邊緣拉住，造成背面的花瓣型卷邊破壞。硬度中等或較厚的厚板，穿孔破壞時(shí)兼有韌性破壞和層裂破壞的特性。除了靶元的破壞外，彈體也會(huì)產(chǎn)生如塑性變形、粉碎、彈殼炸裂或部分機(jī)能故障的損壞。

2.1.2 彈芯長(zhǎng)徑比

一般而言，彈芯質(zhì)量一定時(shí)，長(zhǎng)徑比越大，其在一定速度下的比動(dòng)能越大，侵徹的效果越好，對(duì)有限厚靶的極限穿透速度也越低，有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對(duì)同一種彈體材料來(lái)說(shuō)，如鎢合金桿，在一定的質(zhì)量下，長(zhǎng)徑比由5增大到10時(shí)，極限穿透速度可減小13%，鋼桿可下降8%。長(zhǎng)徑比對(duì)穿甲能力有明顯的影響：在同樣的著靶速度下，侵徹體長(zhǎng)徑比越大，其相對(duì)侵徹深度越小。且在相同侵徹體長(zhǎng)度條件下，長(zhǎng)徑比越大，桿體單位長(zhǎng)度獲得的侵徹深度越小，桿體的侵徹效率越低。大長(zhǎng)徑比桿體的侵徹效率低，并不一定意味著它的侵徹深度小，對(duì)于一定質(zhì)量的侵徹體，在高速侵徹時(shí)，采用大長(zhǎng)徑比盡管其侵徹效率低，由于其桿體長(zhǎng)，它的總侵徹深度還是增大了。但在較低的碰靶速度時(shí)，采用大長(zhǎng)徑比的桿體，總侵徹深度則不一定增大。

2.1.3 彈頭結(jié)構(gòu)及形狀

對(duì)鎢合金而言，垂直穿甲的速度大于1 200 m/s時(shí)，可以認(rèn)為桿體頭部形狀對(duì)穿甲能力影響不大，但當(dāng)桿體對(duì)傾斜均質(zhì)靶，特別是對(duì)傾斜分層裝甲作用時(shí)，侵徹體頭部形狀對(duì)侵徹能力的影響比較明顯。合理的頭部形狀和結(jié)構(gòu)有利于對(duì)這些種類(lèi)的靶板的開(kāi)坑，防止跳彈，如彈頭部質(zhì)量相對(duì)集中時(shí)，則有利于對(duì)傾斜的均質(zhì)裝甲的開(kāi)坑；合理的頭部結(jié)構(gòu)使桿體在侵徹分層裝甲時(shí)，僅有少量的質(zhì)量在碰擊薄板時(shí)消耗，將不影響或很少影響后續(xù)彈體的著靶姿態(tài)。

尖頭彈碰擊裝甲時(shí)常產(chǎn)生韌性穿甲，而鈍頭穿甲時(shí)，則易產(chǎn)生沖塞穿甲。由于尖頭部侵徹鋼甲時(shí)容易排擠開(kāi)靶板的金屬材料，使其產(chǎn)生塑性流動(dòng)。鈍頭彈由于作用面積大，應(yīng)力小，故不宜使金屬流動(dòng)而利于剪切，但是究竟產(chǎn)生侵徹還是打出塞塊要看裝甲的相對(duì)厚度和機(jī)械性能。

2.1.4 著靶時(shí)的攻角

桿式穿甲彈侵徹斜置靶時(shí)，俯仰角和偏航角對(duì)侵徹能力均有影響。偏航角的存在不論正負(fù)對(duì)侵徹都是不利的；在俯仰角度保持一定時(shí)，隨偏航角的不斷增大，侵徹深度不斷降低。若規(guī)定桿式彈體軸線與靶面法向夾角減小的俯仰角為正，則當(dāng)俯仰角為正時(shí)，比不帶攻角的侵徹更為有利一些，稱(chēng)為“有利攻角”所謂有利也僅是在較小的數(shù)值范圍內(nèi)才對(duì)侵徹有利。而俯仰角為負(fù)時(shí)，對(duì)侵徹總是不利的。

2.1.5 彈體質(zhì)量分布

彈丸中間質(zhì)量比兩端大時(shí)有利于侵徹，彈桿著速時(shí)速度較高，坑徑與彈徑之比較大，隨著速度的降低，其比值減小。中間粗兩頭細(xì)的彈桿，可以適應(yīng)坑徑的變化，提高侵徹效率，彈尾較細(xì)，在尾部參與侵徹時(shí)，雖然速度降低，但使比動(dòng)能下降緩和，有利于提高侵徹效率。

2.1.6 靶板的機(jī)械性能

對(duì)于非均質(zhì)鋼甲，如果表層硬度大，則不論其背面的硬度如何，被彈丸沖擊時(shí)往往都是沖塞破壞，并且塞塊的變形小，其厚度接近靶板的厚度。隨著表層硬度的減小，鋼甲的破壞形態(tài)稍有改變，即彈丸侵徹較深時(shí)才開(kāi)始剪切沖塞。若表層硬度繼續(xù)降低，就不再有塞塊產(chǎn)生而成為韌性破壞。

表1 穿甲彈平原地區(qū)遠(yuǎn)距離彈丸初速及著速仿真計(jì)算結(jié)果（海拔1 300 m）

2.1.7 初速和著速的影響

穿甲彈屬于高速動(dòng)能彈藥，其初速和著速的高低對(duì)目標(biāo)的穿透和打擊效能具有直接影響，初速和著速越高，對(duì)目標(biāo)的打擊毀傷效能越強(qiáng)，為此需要對(duì)彈藥穿甲威力和初速、著速的定量關(guān)系進(jìn)行研究。

表2 穿甲彈高原地區(qū)遠(yuǎn)距離彈丸初速及著速仿真計(jì)算情況（海拔4 500m）

2.2 不同海拔高度穿甲彈速度降仿真計(jì)算

對(duì)每一組的單發(fā)、平均值和射表標(biāo)定值進(jìn)行仿真計(jì)算，給出計(jì)算的著速及誤差。計(jì)算條件如下：彈徑：0.023 m，彈重：3.775kg，i43=1.77，射擊距離：2400m。

從以上兩種情況可以看出，平均著速與在平均初速情況下的計(jì)算著速誤差最小，分別是20.1 m/s（海拔1 300 m）和6.5 m/s（海拔4 500 m）。在初速為1 515 m/s的情況下，海拔從0m變化到6 000 m，計(jì)算著速隨海拔高度的變化如圖1所示。從圖1可以看出，隨著海拔高度的增加，穿甲彈的存速能力在增加。

圖1 著速隨海拔高度的變化情況

計(jì)算結(jié)論：

在0m海拔高度情況下，計(jì)算著速為1406.4m/s；在6 000 m海拔高度的情況下，計(jì)算著速為1 455.3 m/s。這兩種情況下，計(jì)算著速相差48.9 m/s。說(shuō)明在高海拔條件下穿甲彈的存速能力高于低海拔的存速能力，穿甲威力更具有優(yōu)勢(shì)。

2.3 穿甲威力計(jì)算

二代穿甲彈的威力指標(biāo)計(jì)算式為：

式中，P為穿深、L為桿長(zhǎng)，V為著靶速度，通過(guò)計(jì)算可知，在高原海拔高度為6 000 m的條件下，穿甲彈的穿甲能力相對(duì)于在0 m海拔高度下的威力增益大約在5%。在4 500 m海拔高度相對(duì)于0 m海拔高度的威力增益在3.75%左右。

3 穿甲彈在高原地區(qū)穿甲威力研究結(jié)論

試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果表明：該型穿甲彈在高原地區(qū)4 500 m海拔高度條件下，相對(duì)于0 m海拔高度的威力增益在3.75%左右。其打擊效益要高于平原地區(qū)。

4 結(jié)論

裝甲裝備是體現(xiàn)我軍地面進(jìn)攻和防御的一種重要武器裝備，對(duì)提高我軍在現(xiàn)役裝備條件下有效打擊敵裝甲裝備的重要突擊力量，在保衛(wèi)我國(guó)神圣領(lǐng)土的任務(wù)里，高原作戰(zhàn)必不可少。為了完成和適應(yīng)高原作戰(zhàn)的需求，了解和掌握我軍裝甲武器裝備在高原地區(qū)的整體作戰(zhàn)能力勢(shì)在必行。希望本文所分析和探討的問(wèn)題能夠?qū)ξ臆娧b甲武器裝備在高海拔環(huán)境條件下的作戰(zhàn)和使用提供參考和借鑒。

［1］汪國(guó)勝，肖潔，趙韜碩，等.坦克底盤(pán)角震動(dòng)對(duì)火炮射擊精度影響機(jī)理研究［J］.火力與指揮控制，2016，41（3）：39-42.

［2］孫少斌，韓志軍，馮亞斌.坦克兵力行為智能體模型研究［J］.火力與指揮控制，2016，41（7）：179-183.

Experimental Study on Operational Effectivesness under Plateau Environment for Certain Type of Tank Cannon Equipped with Conventional Ammunition

WANG Zhao-xiang，CHANG Ying，F(xiàn)U Zhao-wang，CAO Ying-jun
（Unit63966 of PLA，Beijing 100072，China）

According to the plateau adaptation validation of a certain type tank cannon equipped with conventional ammunition，outside ballistic are analyzed of the retrofirt for operational use，the main state of play in the condition of high altitude.Test data are computed for compared between plains and the plateau region.Combat effectivesness are analyzed and evaluated for armor-piercing and killer blasting play ofthis tank.The reference of operational effectivesness are supplied for tank cannon equipped with conventional ammunition in the plateau region operational use.

tank cannon，plateau adaptation，power of penetrator，combat effectivesness

TJ38

A

1002-0640（2017）05-0173-04

2016-02-17

2016-06-19

王兆祥（1965- ），男，山西朔州人，高級(jí)工程師。研究方向：火力與火控系統(tǒng)試驗(yàn)。