高爆弹 :武器弹药

更新时间:2023-08-15 17:56

高爆弹,又称榴弹(High Explosive Projectile,HEP),武器弹药。

高爆弹其破坏力主要依靠弹内炸药爆炸形成的气体膨胀功、爆炸冲击波以及破碎弹体形成大量破片,破坏、杀伤工事、人员及装备,“爆破”和“杀伤”是其基本作用。世界各国坦克上主要装备杀伤爆破榴弹(高爆弹),同时具有杀伤和爆破两种作用。为了确保其发射和碰击强度以及产生尽量多的有效杀伤破片,弹体通常采用强度较高的优质炮弹钢制造,如D60等。弹丸初速为300~600m/s时弹带的材料多用紫铜;对初速较高的加农、加榴炮弹则用强度稍高的铜镍合金或H6黄铜等铜质材料。铜弹带耐磨,可塑性好,利于保护炮膛。也有些弹丸采用尼龙弹带或粉末冶金陶铁弹带。炸药常用三硝基甲苯钝黑铝炸药

部分国家已研制出智能榴弹,通过导航系统攻击目标。

发展沿革

研制背景

16世纪中期,英国人在发明了一种球形炮弹,其内部装有很多小金属弹丸,就像是多籽的石榴,由此得名榴弹。17世纪,欧洲把使用大射角发射爆炸弹的短管火炮统称为“榴弹炮”。弯曲的弹道、较小的初速、较短的身管,是榴弹炮的主要特征,压制技术兵器和有生力量合射击水平目标和隐蔽物后的目标,破坏工程。

发展历程

一、二次大战前

1880年以前,榴弹中装填的全部是黑火药,1890年代法国研制出了苦味酸炸药作为弹头装药,极大地提高了爆炸威力。大量高爆弹药可以有效地摧毁舰船的无装甲部位。1900年,德国海军引入了三硝基甲苯炸药炮弹,进一步提高了爆炸威力的同时也增强了安全性。

一、二次大战时期

1940年5月,纳粹德军发起西欧战役,阿道夫·希特勒的装甲集群绕开英法联军依托的马奇诺防线,从中立国荷兰和比利时打进法国,一下子将集结在比利时与法国交界地带的几十万英法联军合围起来。当时,驻扎在阿拉斯的是德军第7装甲师师长埃尔温·隆美尔配属高炮团的6门FlaK18式88毫米口径高射炮,可以发射高爆弹、被帽穿甲弹和烟幕弹。高爆弹重9千克,初速每秒820米,穿甲弹和烟雾弹则重9.5千克,初速800米/秒。88毫米炮弹有两种引信,打飞机用定时引信,打坦克用撞击引信。

第二次世界大战期间,榴弹炮发展很快,有代表性的如美国的M101式105毫米榴弹炮。

现代

现代,世界各国坦克上主要装备杀伤爆破榴弹(高爆弹),同时具有杀伤和爆破两种作用。从威力上看,杀伤爆破榴弹的爆破作用不如同口径的爆破弹,杀伤作用不如同口径的杀伤弹,但综合了两种作用,并具有简化生产和供应的优点,故广泛配用于中口径以上的火炮上。一般来说,杀伤爆破榴弹的弹体厚度比同口径的杀伤榴弹薄,比爆破榴弹厚;装药比同口径的杀伤榴弹多,比爆破榴弹少;弹体材料一般为钢质,装填三硝基甲苯或B炸药;为了对付不同的目标,一般配用具有瞬发、短延期和延期装定的弹头着发引信。击中目标后,弹内炸药的爆炸能推动弹头碎片杀伤目标前的人员及摧毁装备,部分爆炸能按碎甲弹的同一工作原理传递到装甲上,产生应力波,对装甲造成如碎甲弹所致的损伤。

2018年4月,美国北卡罗来纳州立大学和陆军进行的一项新研究表明,有一种材料可以阻隔距离不足两英尺(约合0.61米)的爆炸产生的压力和碎片。

2018年11月,俄罗斯装备了2S4型“郁金香”240毫米履带式自行迫击炮,这是全球现役最大的迫击炮系统。为对付不同类型目标,M-240型迫击炮可使用多种弹药。它所用的炮弹体积很大。例如,F864型高爆弹长达1.5米,重量可与小型航空炸弹相提并论。使用火箭增程弹药时,该炮射程可达20千米。然而其射速仅为每分钟1发。

部分国家已研制出智能榴弹,固定鸭舵式二维弹道修正引信替换常规榴弹原有引信即可实现其智能化改造。该型智能榴弹飞行过程中,弹体右旋(从弹尾向弹头方向看),而固定鸭舵通过轴承实现了与弹体间的滚转隔离,并通过差动舵在来流作用下产生的导转力矩使固定鸭舵左旋。

基本设计

高爆弹由弹带、炸药装药、传爆药、引信榴弹组成。高爆弹杀伤能力与形成的弹片数量、尺寸分布和形状有直接关系。榴弹的碎甲性能低于碎甲弹,弹片的穿甲能力弱,只对轻装甲有效。

弹体

为了确保其发射和碰击强度以及产生尽量多的有效杀伤破片,弹体通常采用强度较高的优质炮弹钢制造。

弹丸

弹丸材料多用紫铜、铜镍合金或H6黄铜等铜质材料。有些弹丸采用尼龙弹带粉末冶金陶铁弹带。炸药常用三硝基甲苯钝黑铝炸药

分类

整体设计

高爆弹分为高爆性能榴弹、预制弹片榴弹等。此外,装甲车辆的装甲防护系统结构不良时,被榴弹击中后,由于爆轰波给车内乘员造成的瞬间高加速度,足以使乘员失去战斗能力。榴弹的着速一般在1000 m/s以下,射击精度低于尾翼稳定的长杆形次口径动能穿甲弹。

高爆性能榴弹

榴弹的弹体采用较厚的高强度钢制成,同时加大了高能量炸药的装药量,使之击中目标时,于穿甲过程或穿透目标后爆炸,产生大量弹片,造成杀伤及穿甲效果,地对空速射武器或空对地速射武器多装备此类弹种。

预制弹片榴弹

为了增加弹片的杀伤力和穿甲性能,须增加弹片数量、改善其形状和提高弹片的平均飞行速度。为此将弹片预制成不同形状。口径为100 mm的榴弹可以预制钢球10000个,钢球平均飞行速度约2000 m/s,有良好的杀伤软目标和穿透轻装甲的能力,对装甲车辆的观瞄系统也能构成威胁。

应用领域

高爆弹应用于世界各国坦克上,是主要装备(弹药)之一。世界各国坦克常用的是榴弹、穿甲弹和高爆穿甲弹。榴弹飞行速度低,不适合击穿敌坦克,但爆炸威力大,适合攻击步兵、卡车等缺乏防护的目标。穿甲弹靠着高速冲刺的弹芯钻透坦克装甲,杀伤车内人员,是击杀坦克的利器。高爆穿甲弹则介于前两者之间,速度、杀伤力、穿甲能力比较均衡,弹头要穿透一定厚度的装甲后才爆炸,不仅能对付防护稍弱于坦克步兵战车等轻装甲目标,也能有效摧毁野战工事、混凝土建筑等。

服役情况

采用国家

高爆弹被俄罗斯、美国、以色列等国家采用。

服役动态

2017年初,6G27巴尔干(Balkan)自动榴弹发射器使用的7P39无壳高爆弹完成了性能试验,按照合同已交付俄罗斯军队并开始服役。7P39无壳高爆弹采用类似枪挂榴弹发射器所使用榴弹的无壳设计,长132mm,质量435g,装填火炸药90g,初速225m/s,射程可达2500m。

美国军队正在研制3种适用于M203榴弹发射器和M320下挂榴弹发射器发射的40mm低速弹。每种弹都有各自的功能,XM1166高爆空炸杀伤弹,也称增程杀伤弹,最大射程增加到600m,还具有空炸能力;XM1167破门弹用于破门;XM1168近距杀伤弹(SRAP)用于杀伤50m以内目标。前两种弹于2020年配发部队,XM1166弹用于取代M433杀伤破甲两用高爆弹(HEDP),XM1167破门弹取代被陆军认为在实战中能力不足的破门枪榴弹,XM1168近距杀伤弹尚处于需求阶段。此外,还有一种改进型高爆杀伤两用弹正在研制中,该弹使用Mk19 榴弹发射器发射,计划于2023财年取代M430A1高爆杀伤两用弹。

典型型号

M339尾翼稳定多用途榴弹

以色列军事工业公司早早就开始研发集穿甲、高爆、空爆能力于一身的多用途榴弹——M339尾翼稳定榴弹。该弹“多能”的奥秘,在于它配备了可编程电子引信。这种可编程电子引信有3种起爆模式,不同的起爆模式对应着攻击不同目标的能力。比如,在触发起爆模式下,它可以击穿一定厚度的钢筋混凝土墙;在延迟起爆模式下,它能在穿透一些轻装甲后释放出大量高速破片和钨合金球,杀伤目标内部人员;在空爆模式下,它可以用来打击在空旷地带活动或隐藏在遮蔽物后的敌人。

DM11多用途榴弹

德国的DM11多用途榴弹也使用了可编程电子引信,具有3种起爆模式。这使它可打击轻型装甲目标、野战工事和有生力量,甚至可用来对付一定范围内的直升机。DM11多用途榴弹的穿透能力,一部分来自弹顶那根短杆,如果在遇到较为坚硬的目标时,弹头部位的钨合金球也能提供一定穿透力

这种结构与其内部压力开关等部件的配合,使它能精准地选择钝感高爆炸药引爆时间,通过破片、钨合金球和其他杀伤介质共同发力,最大程度地集中能量毁伤目标。

XM1147先进多用途通用炮弹

美国研发XM1147先进多用途通用炮弹,是德国DM11多用途榴弹给它打的底子。不仅能攻击轻型装甲目标、空中目标、机关枪最大射程之外的有生力量,还具备射穿一些障碍物的能力。这些功能的实现,离不开多功能引信的加持。其弹载数据链的应用,则给其他国家研发或改进此类炮弹提供了思路。

发展趋势

高新技术下,榴弹已脱去了“钢铁+炸药”简单配置的“平民外衣”,正沿着现代弹药“远、准、狠”的方向发展。根据弹药的发展趋势和未来战争的需要,远程压制杀爆弹的发展趋势是口径射程系列化,弹药品种多样化,无控弹药与精确弹药并存。

先进增程技术

从发展现状、今后需求以及技术走向来分析,冲压发动机增程、滑翔增程、复合增程是远程压制杀爆弹药的主要增程技术。冲压发动机增程炮弹是未来陆军低成本、远程压制杀爆弹药的主要弹种。滑翔增程是受滑翔飞机及飞航式导弹飞行原理的启发而提出的一种弹药增程技术。

精确打击技术

随着射程的增大,弹丸落点的散布随之增大,从而使得毁伤效率下降。为了提高远程压制榴弹的射击精度,各国开展卫星定位、捷联惯导、末制导、微机电等技术的应用研究,以提高远程压制的精确打击能力。与导弹相比,炮射压制弹药的特点是体积小、过载大,生产成本低。

高效毁伤技术

在远射程、高精度的作战要求下,战斗部有效载荷必然降低。为提高远程弹药的威力,须加强战斗部总体技术和破片控制技术的研究,采用各种技术措施提高对目标的毁伤能力。归纳起来,有提高破片侵彻能力、采用定向技术提高破片密度,以及采用含能新型破片等几种方法。含能破片是一种新型破片,具有很强的引燃、引爆战斗部的能力,能够高效毁伤导弹目标,因此受到高度重视。有3种类型的含能破片:本身采用活性材料,当战斗部爆炸或撞击目标时,材料被激活并释放内能,引燃、引爆战斗部;在破片内装填金属氧化物,战斗部爆炸时引燃金属氧化物,通过延时控制技术使其侵入战斗部内部并引爆炸药;在破片内装填炸药,并放置延时控制装置,破片在侵入目标战斗部后爆炸,并引爆目标战斗部。

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