淺談尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈含能金屬基材料彈芯技術(shù)體會(huì)

焦延博

（宜春先鋒軍工機(jī)械有限公司，江西 宜春 336000）

彈芯技術(shù)是尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈的關(guān)鍵部件，也是穿甲作用的主體所在，因此，穿甲彈的穿甲能力與彈芯材料的性能、結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。彈芯材料在目前最常見(jiàn)的是貧鈾合金或鎢合金，存在“擊而不毀”的情況，對(duì)其進(jìn)行深入研究顯得尤為重要。

1 彈芯材料特性試驗(yàn)

通過(guò)現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)，根據(jù)一定的比例將金屬材料燒結(jié)而成的材料被稱為含能金屬基材料，其金屬材料包括某稀土金屬以及鈷、鎢、鐵、鎳、錳等，通過(guò)對(duì)配方中的鈷/鎳比例進(jìn)行調(diào)整，來(lái)調(diào)整材料的抗壓和抗拉強(qiáng)度；調(diào)整配方與參數(shù)是能夠?qū)?種含能屬基材料制備，其編號(hào)分別為W-1、W-2、W-3、W-4，然后對(duì)其展開動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)與靜態(tài)性能試驗(yàn)。

1.1 動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)

根據(jù)GJB3197-1998炮彈試驗(yàn)方法，以小口徑彈道炮作為發(fā)射裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)。射擊過(guò)程中，膛壓平均達(dá)到380～400MPa，需要將紙靶樹立在彈道炮10m處，從而對(duì)彈芯出炮口后的飛行姿態(tài)進(jìn)行觀測(cè)，表1為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。從結(jié)果能夠了解到，彈芯密度與延伸率以及拉伸強(qiáng)度有關(guān)系，密度越高，延伸率、拉伸強(qiáng)度則會(huì)降低，并且會(huì)增加延伸率波動(dòng)，同時(shí)抗壓強(qiáng)度不變。從理論上講，延伸率和抗拉強(qiáng)度必降低，彈芯有較良好的易碎性能，但在炮管內(nèi)比較強(qiáng)的過(guò)載沖擊下，很容易出現(xiàn)彈芯斷裂的情況。W-1、W-2彈芯均出現(xiàn)橫彈和斷裂情況，這說(shuō)明抗拉強(qiáng)度低于900MPa、延伸率小于7.8%時(shí)，彈芯難以滿足射擊強(qiáng)度要求，因此，后續(xù)研究通過(guò)W-3、W-4彈芯來(lái)進(jìn)行。

表1 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

1.2 靜態(tài)性能試驗(yàn)

金屬?zèng)_擊、金屬拉伸、金屬壓縮的試驗(yàn)方法以標(biāo)準(zhǔn)GB228-1987對(duì)材料進(jìn)行壓縮與拉伸，環(huán)境溫度為10℃，相對(duì)濕度為60%，試件的直徑為5mm，橫截面長(zhǎng)度為25mm，表2為試驗(yàn)結(jié)果。

表2 含能金屬基材料拉伸、壓縮試驗(yàn)結(jié)果

2 穿甲后效以及毀傷威力試驗(yàn)

利用小口徑彈道炮進(jìn)行射擊，彈芯分為W-3、W-4以及93W鎢合金3種狀態(tài)。

2.1 破片殺傷試驗(yàn)

選取后效鋁板為靶標(biāo)，放置炮口50m處，共8層2mm2A12-T4，尺寸為1000mm×1000mm，間距為300mm。以（900±50）m/s的速度，將彈芯垂直撞擊靶標(biāo)，破片穿孔數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。其結(jié)果表明，W-3彈芯在該速度下所產(chǎn)生的破片穿孔總數(shù)最多，而93W鎢合金彈芯穿透8層鋁板基本不會(huì)形成破片，因此，W-3彈芯易碎性能最佳。

2.2 穿甲性能試驗(yàn)

將45mm603鋼板設(shè)置為靶標(biāo)，放置炮口50m處，尺寸為1000mm×1000mm。以（1200±50）m/s的速度，將彈芯著角45°對(duì)靶標(biāo)撞擊，W-3、W-4以及93W彈芯均試驗(yàn)了3發(fā)，效果如圖2所示。該試驗(yàn)結(jié)果能夠說(shuō)明W-3、W-4以及93W鎢合金彈芯均能夠?qū)Π袠?biāo)進(jìn)行有效穿透，從而表明在抗壓強(qiáng)度與密度相當(dāng)?shù)那闆r下，彈芯有著基本一致的穿甲能力，并且彈芯的穿甲能力與延伸率、拉伸強(qiáng)度沒(méi)有顯著的相關(guān)性。

2.3 引燃性能試驗(yàn)

然后在炮口50處靶標(biāo)后方將盛滿航空煤的油箱放置靶標(biāo)，靶標(biāo)為2mm2A12-T4鋁板，共10L，油箱與鋁板之間設(shè)置300mm間隔。以（950±50）m/s的速度，將彈芯對(duì)靶標(biāo)進(jìn)行垂直撞擊，結(jié)果如表4所示。根據(jù)其中的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以充分說(shuō)明與93W鎢合金彈芯相比，含能金屬基材料彈芯的引燃性能更加顯著。

2.4 引爆性能試驗(yàn)

設(shè)置50mmQ235的鋼板靶標(biāo)，放置炮口50m出，然后在靶標(biāo)后方放置B炸藥靶彈，靶彈殼體厚度為7mm，裝藥量為2.3kg，其密度為1.65g/cm3，撞擊速度為（950±50）m/s，撞擊角度為45°，分別對(duì)W-3、W-4、93W鎢合金彈芯進(jìn)行了3發(fā)試驗(yàn)。

結(jié)果顯示，W-3、W-4均能夠?qū)Π泻驜炸藥靶彈有效引爆，93W鎢合金彈芯無(wú)法對(duì)其引爆。這說(shuō)明，含能金屬基材料彈芯的引爆性能明顯優(yōu)于93W鎢合金彈芯。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，抗拉強(qiáng)度和延伸率是影響含能鎢材料適應(yīng)性的主要參數(shù)，抗拉強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)高于900MPa，延伸率應(yīng)當(dāng)超過(guò)7.8%，同時(shí)在破片性能上，W-3彈芯要明顯優(yōu)于W-4彈芯，所以延伸率可以控制在7.8%～10%的范圍內(nèi)，抗拉強(qiáng)度可以控制在900～1000MPa范圍內(nèi)。與傳統(tǒng)93W鎢合金彈芯相比，含能金屬基材料彈芯的各個(gè)性能更具優(yōu)勢(shì)，能夠極大地提高綜合毀傷效能。