穿甲弹原理和各种主要的穿甲计算公式

穿甲弹原理和各种主要的穿甲计算公式（ＺＴ）

2007-07-10 23:25:41| 分类：趣味学习之点兵| 标签：|字号大中小订阅

把这几篇文章敲上来，使大家对于穿甲原理和主要的穿甲计算公式有个了解。穿甲是可以依照公式进行计算的，因为这种公式本身就是从无数试验中归纳，并得到验证的。摒弃所谓“一切通过试验”的说法，其实很多试验数据本身又隐藏了很多值，测试方是谁？装甲靶板是什么材料（两国装甲钢都不一样靶板会一样）？穿透标准是什么？贯穿率是多少？空气抵抗系数怎么取算？等等，很多网上二战坦克资料中从未给出，所以出入很大也就不奇怪了。

公式按原形式难以用文本书写，所以按照C语言的规范来写：

§5.2穿甲现象和抗弹能力的表征

各种穿甲弹都是利用长身管火炮发射它时所获得的高速飞行动能来穿头装甲和起杀伤作用的。弹丸在冲击装甲前具有的动能为W=1/2*M*Ｖc^2 （5-1）

公式中m——弹丸质量；

Ｖc——弹丸冲击装甲的速度。

弹丸的动能在穿甲过程中消耗于许多方面，包括破坏装甲、弹丸本身的变形、装甲板的弹性振动、碰撞及摩擦发热等。其中，破坏装甲做功是主要的。

从力学的观点看，装甲受破坏的应力可能有以下几种；

延性挤压：σx=F/π*d^2

环形剪切：τ=F/π*d*b

张应力破裂：径向：σn

周向：σm

式中F——弹丸对装甲的作用力；

d——弹丸直径；

b——装甲厚度。

当弹丸碰撞装甲时，这几种应力都同时出现，但其中那一种首先达到极限值造成破坏，随弹丸和装甲的材料性质和尺寸等不同而不同。实际的装甲损坏形式有如下的概约规律：

1、延性扩孔：主要由于挤压应力σx起作用，金属受弹丸挤压塑性流动，有的堆集在入口处，有的从出口处挤出，孔径约等于弹径d。这一般发生在装甲较厚而韧、弹较尖而硬，和装甲厚b稍大于d时。

2、冲塞穿孔：主要是超过剪切应力τ所起的破坏作用，装甲被弹丸冲出一块大体成圆柱形的塞子，其出口稍大于弹径d。这一般发生在中等厚度的装甲具有相当硬度，弹头较钝，装甲板厚略小于弹径时。

3、花瓣形孔：主要是周向张应力σm的作用，出现径向裂纹，装甲板卷向孔后，孔径约等于弹径约等于弹径d。这一般发生在装甲薄而韧，弹丸速度较低时。

4、整块崩落：当装甲不太厚和韧性比较差时，主要由于径向应力σn的作用，产生圆周形裂纹，装甲被穿成超过弹径若干倍的大洞。

5、背后碎块：当较厚装甲的强度足够而韧性不足时，弹丸命中所产生的震动应力波可使装甲背面崩落碎块，并飞出起杀伤作用。这时板前的孔不大，也可能未穿透。

实际出现的穿甲现象也可能是以上几种情况的不同综合。一般穿甲弹在一般装甲的厚度和硬度条件下，穿甲孔主要是前二种情况的综合。即先延性扩孔，当穿甲弹进行到装甲剩余厚度略小于弹径时，继之以冲塞成孔。对于薄装甲，穿孔一般以花瓣或冲塞为主，视弹丸直径与装甲厚度的相对比例而定。整块崩落不常产生的原因是过分硬脆的薄装甲难于加工，易于出现裂纹，不适于切割和焊接成车体。碎甲弹破坏装甲以背后碎块为主，属于不穿透装甲的特殊破坏形式。在一般穿甲弹射击装甲时，除装甲背部有生产中的金属缺陷外，极少出现。

在研究装甲防止弹丸穿透时，为能计算和试验，需要有一种表示抗弹能力的计量标准。实用表示方法是分别对每一定装甲板来表示的，即某板的抗弹能力为“对某炮某弹的Ｖc”为多少。这种一定装甲以能承受一定

最大命中速度（称为着速）的弹丸而不被穿透的表示方法，是在靶场大量射击实验中产生的。试验时，用一定炮和弹射击一定的靶板，逐渐增加发射药量来提高弹丸速度，直到刚刚穿透该板（或弹落点在板后近处，例如5m之内）为止，该发弹的Ｖc就用来表示该装甲板的抗弹能力。当然，板越厚、材料越好时，需要Ｖc越高才能穿透，表示一定装甲板抗不同口径弹丸的能力，这种表示方法能保证符合实际，准确可靠，所以一直沿用。只要在靶场试验出少数准确值，对不同的板厚，弹径和速度，可以按规律推算。计算的方法见下节。

对于较薄的板，例如30mm以下的装甲板，一般用枪来试射（若口径过大，一定穿透，试不出临界速度）。但枪弹不能改变发射药量，即弹丸离管口的初速为一定，不能改变。因此，只好利用弹丸飞行中空气阻力造成较大的速度降，即改变距离S来得到不同的命中速度。因此，这时的抗弹能力，就成了抗“某枪弹（击穿的）最小距离”来表示。

在试验中，有时改变距离不方便，也可以固定距离而改变靶板的命中角度。命中角α越大，越难穿透靶板，因此，这时的抗弹能力又可以用“某枪弹某距离（击穿）的α角”来表示。

不管用以上哪一种方式来表示抗弹能力，需要明确解决的还有一个什么叫“穿透”的标准问题。通常用两种标准：

1、背面强度极限——装甲受弹丸冲击时，为损坏装甲板背面金属的连续行，即无裂纹、无突起等时的最大速度，用m/s表示或相应的距离（m）或角度表示。

2、击穿强度极限——装甲受弹丸冲击时，不被弹丸头部穿透，即消耗完能量而装甲不出现洞孔的最大速度，用m/s表示或相应的距离（m）或角度表示。

这里的前一种情况较多地与装甲板的韧性有关，而后一种情况更多与板强度有关，按后一标准的速度值一般大于前一标准的速度值，是开始具有杀伤后效的标准。现在主要采用击穿强度极限。

§5.3抗弹能力计算的基本公式

设计的坦克装甲车辆能不能防御敌人火炮击穿？所设计坦克装甲车辆的火炮能不能击毁敌人的装甲？设计时没有敌炮或敌装甲可以试射，也没有数据或曲线可查时，需要用公式来计算。对于一些一定直径和速度的弹丸射击一些一定材料和厚度的装甲，有了试验数据以后，也可以通过计算而不必再对不同的弹丸和不同的装甲厚度及倾角都一一进行了破坏性试验，即可确定其穿甲能力或抗弹能力。

一、克虏伯(Ｋrupp)公式

由火炮生产历史上著名的德国克虏伯公司提出的穿甲公式，是按弹丸较大、装甲稍薄，即b/d值较小时，装甲被弹丸以冲塞方式破坏来考虑的。按此假设，冲塞过程中的作用力R每冲dx距离所作的功dW是一个变量

式中，阻力R与装甲板在冲塞过程中的剩余厚度成正比，即

R=π*d*(b-x)*τ

由0到b积分，得到把塞子完全冲掉的总功。

W=π*d*τ∫b→0 xdx=τ*π*d*(b^2/2)

但作功的动力来源是弹丸的动能如前面式（5-1）

W=m*Ｖc^2

得到所谓克虏伯公式

Ｖc=sqrt(τ*π)*d^0.5*b*m^(-0.5)=Ｋ*d^0.5*b*m^(-0.5) （5-2）

式中，Ｋ=sqrt(τ*π)称为装甲抗弹能力系数，随装甲材料而定。

由式可以分析弹丸和装甲的攻防光焰系。如果整理式(5-2)将“矛”和“盾”分别表示在等号的两端

Ｖc^2*m/d=Ｋ^2*b^2

由于一般不同直径的弹丸形状近似，即m∝d^3,得

Ｖc*d∝Ｋ*b