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炮弹

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各种炮弹,M68战车炮、M101榴弹炮、波佛斯40毫米高射炮、M224迫击炮与M120迫击炮的炮弹。摄于台北国军历史文物馆
各种炮弹,M68战车炮、M101榴弹炮波佛斯40毫米高射炮M224迫击炮M120迫击炮的炮弹。摄于台北国军历史文物馆

炮弹是一种内有负载的投射物,与枪械使用的子弹不同。炮弹内有炸药或是其他的装药。炮弹通常是大尺码尖头圆柱形物体,外形合乎空气动力学的要求,由炮兵的火炮或是搭载于装甲车辆、战车或是军舰上的火炮发射。

历史

120mm高爆TNT迫击炮弹
120mm高爆TNT迫击炮弹

内部装填有炸药的炮弹直到16世纪中期还不十分普及。早期,由臼炮发射的中空内部装填有黑火药的石质或是铸铁炮弹使用燃烧缓慢的合成药充当信管,藉以引爆内填的黑火药,由于信管的点燃与燃烧速度的不稳定,不爆炸的哑弹在当时非常容易见到。

能发射内部装填有炸药的炮弹,具有平直弹道的加农炮一直到1823年才由法国将军Henri-Joseph Paixhans发明。 19世纪的炮弹多数是用铸铁制造,质炮弹最初只使用于穿甲,铸铁炮弹由于无法承受现代火药所产生的爆震,高初速火炮使用的炮弹多数是钢质炮弹。

一次大战,将近70%的步兵伤亡是炮弹爆炸所产生的破片造成的。

德国“史威尔·古斯塔夫/朵拉”列车炮使用的80 cm口径的炮弹与T-34战车对比。
德国“史威尔·古斯塔夫/朵拉”列车炮使用的80 cm口径的炮弹与T-34战车对比。

直径与重量

炮弹的直径就是炮弹的口径。视时代与制造国家不同,口径以毫米(毫米)、公分、英寸为单位。大型火炮的炮管长度也经常会列入口径。

在分类上,常用炮弹的最小口径为20毫米。德国列车炮史威尔·古斯塔夫炮”使用的800毫米(31.5英寸)是史上最重的炮弹。火箭导弹以及炸弹技术的发展逐步取代了大口径的炮弹,目前使用最大的炮弹是少见的240毫米(9.5英寸)弹。155毫米(6.1英寸)则是常用炮弹中的最大口径。

炮弹的重量随口径的增加而上升,一枚150毫米弹重约50公斤,一枚203毫米炮弹重约100公斤,280毫米(11英寸)的战舰舰炮的炮弹重约300公斤,460毫米(18英寸)战舰舰炮的炮弹重量超过1500公斤。纳粹德国古斯塔夫列车炮可以发射5到8公吨重的800mm炮弹。

英国旧式重量分类

1950年代以前,英国的火炮与炮弹是以重量来命名。

种类

高爆弹(HE)

高爆弹是最普通的炮弹,或称榴弹,英文为High Explosive 简称HE。多为质外壳内填装高爆炸药与雷管。雷管引爆炸药后,炸裂的外壳变成许多高热锐利的弹片以高速四散。弹片是造成伤亡的主要原因。依据目标的不同,高爆弹可以经由雷管的设定来控制引爆高度,例如地表、空中或是在炮弹穿透目标达某一深度后引爆,以达到最大破坏效果。

穿甲弹(AP)

穿甲弹1:风帽2:弹芯(钨、不锈钢、贫化铀)3:炸药(TNT、RDX、HMX)4:雷管5:弹带
穿甲弹
1:风帽
2:弹芯(不锈钢贫化铀
3:炸药(TNTRDXHMX
4:雷管
5:弹带

穿甲弹是以炮弹材料的硬度与形状,加上装药在射击时传递的动能,在与坚硬的目标接触时穿透表面而达到破坏的效果。英文为Armor Piercing,简称AP.穿甲弹除了用来反坦克以外,也可以用来对付其他坚固目标,或者使用在炸弹上,攻击军舰的防护装甲。

早期穿甲弹弹头的外型为简单的尖锥状流线形,但随着射击距离的增加,简单的流线型并不能保证弹头的射击精度,因此为了稳定弹头的弹道,风帽开始出现在弹头前端,这类穿甲弹被称作“风帽穿甲弹”(APBC,Armor Piercing Ballistic Cap)于二战中开始应用,。二战后期,随着坦克车体正面装甲的倾角越来越大,尖锥状的普通穿甲弹容易被倾斜装甲弹开,但各国在这个时期都开始发现所谓的“转正效应”---钝头弹药在接触大倾角装甲的时候可以以更接近垂直的角度入射,从而有更大的几率击穿装甲。二战后期开始出现钝头被帽穿甲弹,代表作为苏联IS-2系列重型坦克配备的BR-471穿甲弹。而有些则在普通穿甲弹前焊接上一个软质被帽,击中装甲时被帽会给后面的尖头穿甲弹体提供转正效应,使尖头弹部分以较小的法线角尝试击穿装甲,被称作被帽穿甲弹(APC,Armor Piercing Capped);为了改善其弹道特性,在被帽前加上风帽,于是成了风帽被帽穿甲弹(APCBC,Armor Piercing Capped Ballistic Cap),代表作为虎I坦克所使用的Pzgr.40碳化钨芯被帽穿甲弹 。战舰所用的穿甲弹大多为风帽被帽穿甲弹APCBC或被帽延时穿甲弹APCHE。

脱壳穿甲弹(APDS)

脱壳穿甲弹是传统穿甲弹提升破坏效果的改良型。脱壳穿甲弹将真正会与目标接触的戰鬥部直径缩小,外面以较轻的材质作成套筒包覆,在外观上,与普通穿甲弹接近,直径也相同,能够继续使用原有的火炮。

发射之后,当炮弹离开炮管时,因为压力的关系,外层的套筒会迅速与中间的小直径戰鬥部分离,只剩下中央的部分继续前进。脱壳的意思就是将外层的套筒在发射初期脱离的步骤。

这种穿甲弹的好处是可以使用较大口径的火炮,利用较多的装药提供的能量,集中在比传统穿甲弹小的戰鬥部上,提高整体的穿甲能力,以及减少飞行过程中能量的耗损。但APDS采用自转来克服章动效应,其长径比不得大于7:1否则自转无法提供足够的稳定性。故戰鬥部较现代APFSDS显得粗而短,接触面的增大和弹芯较短使其穿甲能力也明显逊色于APFSDS,APDS主要被二战末期至冷战前期的坦克使用。

尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)

法国“箭”尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)
法国“箭”尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)

弹体与脱壳穿甲弹类似,弹芯多由制程复杂的合金陶瓷制造,拥有极高的硬度,最大差异在翼稳脱壳穿甲弹的弹芯尾部拥有尾翼,其功用在射击后,弹芯在空中飞行的姿态能够与射击抛物线成一直线,接触目标后动能集中在弹芯尖端贯穿目标,也就是说尾翼的功用是让弹芯不在空中翻滚。缺点:尾翼会增加风阻,减少动能,易受侧风影响,降低命中率。早期的APFSDS长径比较小,大多在15:1左右,随着技术的发展,现在的APFSDS长径比已经在25:1左右,弹芯的质量增加了,动能和存速性也显著的提高。APFSDS弹芯材质大多采用合金钢,碳化钨,贫铀。

尾翼稳定脱壳穿甲弹由线膛炮和滑膛炮发射时威力也不相同:

  • 线膛炮发射常规炮弹时弹赋予炮弹极高的转速,从而最大限度的消除炮弹的章动效应,进而提高射击精度,距离越远越明显(3000米以上)。但发射APFSDS炮弹时炮弹的自转使炮弹表面与空气的摩擦比不转时更强(炮弹表面绕弹芯的直线速度与炮弹本身的速度的合成才是其摩擦力的真实大小),但光靠自转又不能克服章动效应,这个尾翼又不得不装,因此同样条件下线膛炮发射的炮弹所受的阻力更大,远距离穿透力也没滑膛炮大。
  • 滑膛炮发射的炮弹因限于炮身没有膛线导致炮弹不能自转,但炮弹的尾翼已能提供足够的稳定性克服章动效应。
  • 而此前有说法称滑膛炮的尾翼提供自转克服章动效应,但单靠尾翼提供的转速与线膛炮发射APDS时提供的转速根本没法比,高速旋转使弹翼比不转时提供更大的阻力,反而降低威力,故该说法不成立。

高速穿甲弹(HVAP)

另一称呼为硬芯穿甲弹(APCR),为了击穿更厚的装甲,势必要提高炮弹射击后的动能,制造更大的炮弹,相对的要有更大的大炮来使用,一味的加大尺寸并不是唯一的方法。

将弹芯缩小,用质量较轻的金属包裹弹芯,例如铝,使外径与原有的穿甲弹一样,如此一来便不必更动既有的发射装置,在射击后,轻金属与弹芯一同飞出,接触目标,轻金属质量轻携带动能少,无法破坏装甲,被挡在装甲外,而弹芯保留了大部分火药燃烧后所提供的动能,持续前进、贯穿装甲,与传统穿甲弹比较,两者火药所提供的动能相同,但高速穿甲弹的弹芯截面积较小,且由于相同火药量仅用于推动较为轻量的弹体,因此可以带来较为高速的炮口初速,因此可以保证固定距离内的贯穿力大幅提升。

但因为重量较低,飞行距离造成的贯穿力衰减会远大于一般弹药,拉长到一定距离后贯穿力甚至会低于一般穿甲弹。

复合非硬芯穿甲弹(APCNR)

为德国于二战研制的炮弹,只能用于锥膛炮。其目的为于不增加后座力但可增加炮弹的贯穿能力。原理为将穿甲弹的弹带用软金属制造,再以碳化鵭作弹芯。当炮弹出膛时,由于炮管为渐缩式,因此炮弹会被炮管内的高膛压压缩,到离开炮管时弹带己变为碳化钨弹芯上的薄膜,只剩下弹芯。德军原本计划采用此炮弹及锥膛炮,但由于大战未期德国的钨产量严重不足,再加上此技术炮管需要极高的加工技巧及开发出脱壳穿甲弹,因此此炮弹只是被德国用于测试用途。

破甲弹(HEAT)

破甲弹(HEAT)
破甲弹(HEAT)
破甲弹1:弹帽2:金属内衬3:金属成形内衬4:雷管5:炸药6:引爆探针
破甲弹
1:弹帽
2:金属内衬
3:金属成形内衬
4:雷管
5:炸药
6:引爆探针

或翻译成破甲榴弹,有的军方文件内称为战防弹,中国大陆通称为破甲弹,或直译为反坦克榴弹,这弹种还有另一种说法:成形装药弹、锥形装药弹、空心装药榴弹(shape charge,简称:SC) 。破甲弹使用成形装药技术达到来破坏装甲的目的。成形装药对付传统装甲(均质装甲)非常有效,不过对于现代的复合装甲反应装甲却有力不从心之感。距离及初速对破甲弹的影响很小,对距离1000 m与100 m的目标有相同的效果,但由线膛炮发射时,炮弹的自转使金属射流提前分散,反而降低了破甲效果,所以线膛炮发射的HEAT弹一般采用滑动弹带减少自旋并以尾翼来稳定。成形装药必须在离目标一定的距离引爆才能达到最大穿透效果,大口径破甲弹/导弹前端的引爆探针就是用以确保这距离,而小口径的火箭筒等由于起爆距离相对好控制,所以很少采用探杆。射击后,飞出的炮弹接触目标,前方引爆探针触发,雷管引燃金属成形内衬后方火药,并不是立即产生大规模爆炸,触发0.00006秒后火药引起的化学反应在金属(以软铜为主流)成形内衬中央熔融成金属喷流,每秒高达7000m的金属喷流贯穿战车的表面传统装甲,毁灭战车成员,达到瘫痪战车的目的。 由于破甲弹并不依靠炮弹发射时的动能来产生破坏,这使得破甲戰鬥部能用在火箭筒,反坦克导弹甚至手榴弹(现在很少见)上,并在巷战里对坦克和装甲车构成严重威胁。为此坦克除了装上反应装甲外,还采用金属裙板,格栅装甲(也可用来堆放杂物),金属链条来提前引爆这类弹药,倘若HEAT弹未能在最佳起爆距离上引爆时,金属射流要么未能聚集到一点,要么提前分散了,从而大幅度削弱破甲能力。 然后矛与盾的战争永远不会停息,虽然复合装甲和反应装甲,间隙/格栅装甲等能削弱破甲弹的攻击能力,但现在的很多反坦克导弹或火箭筒已采用串联戰鬥部,前端的戰鬥部先行引爆反应装甲,或在装甲上开个洞,紧跟其后的第二级戰鬥部将对暴露出来的弱点进行第二次破甲。这种攻击模式不仅在反坦克时有用,还用在反工事和反舰武器上。而一部分反坦克导弹更是采用攻顶模式,要知道主战坦克顶部的钢板厚度一般在5厘米左右,对攻顶的导弹基本没防御能力。所以反坦克导弹仍然装备在装甲车上,当遭遇链炮无法有效对付的主战坦克时仍然能对坦克构成威胁。

两用高爆弹(HEDP)

或称破甲杀伤弹、高爆多用途弹、高爆双用途弹等等。基本结构与HEAT相同,但在引爆时炮弹外壳也被炸成破片、参与杀伤过程。换句话说,HEDP(Dual Purpose)兼有HEAT的反装甲能力,也有普通HE的破片杀伤能力。

碎甲弹(HESH、HEP)

碎甲弹(High Explosive Squash Head, HESH)或称为碎甲弹,是一种现代主要由英国所使用的弹种,美国称为塑性榴弹(High Explosive Plastic, HEP),它是由塑性炸药与延迟信管所构成。当空心装药榴弹碰撞目标后,塑性炸药会因为冲击而附着在目标表面上,由炮弹底部的延迟信管引爆塑性炸药,爆炸产生的震波会在目标体中传递,在目标内侧产生向内碎裂的破片,达成杀伤内部人员、破坏装备的效果。

HESH/HEP翻译做碎甲弹更严谨也更合适些,早期也有文献翻译成爆震弹。

炮管测试用弹

炮管测试用弹,仅用于新炮管耐压测试,内部无填充物,通常是实心弹,较正常炮弹重,推进药亦较多。虽然通常是实心弹,但有时会以水、沙或铁粉作填充物。虽然于炮管内炮管测试用弹与真正炮弹无异,但离开炮管后炮管测试用弹的飞行距离比真正炮弹短,因为炮管测试用弹的设计并不如真正炮弹般重视空气动力学

因安全理由,使用炮管测试用弹的新炮管会遥控发射,发射后再检查炮管有否损坏。

集束弹

美国集束弹,1960年
美国集束弹,1960年

炮兵用的集束弹与空用集束炸弹除尺码与投射工具不同外,理论与使用大致类似。集束弹对战后平民的伤害远超过对敌方的人员设备,是否允许使用集束弹在国际间造成强烈争论。

生化弹

内含大量生化战剂,如毒气、细菌、病毒。生化弹仅含微量的炸药,做为裂解戰鬥部以释放所载战剂之用。

核炮弹

用火炮发射核弹头的战术核武器,仅一定要相当大口径的火炮才可以发射。

非杀伤弹

并非所有炮弹都为杀伤或破坏而设计,以下的炮弹被设计成达到特定的非杀伤性的效果。但它们并非完全无害,烟幕弹及照明弹可能意外引起火灾,而各种弹体的撞击可能会造成人员伤亡或轻微财产损失。

烟幕弹

内含烟雾剂,施放烟幕用。

照明弹

内含药剂与小型抗热降落伞,于预设的高度开伞使其滞空时间延长,同时点燃内含药剂,内含药剂燃烧时可以产生强光,供夜间战斗短暂照明。

炮宣弹

内含心理战传单,利用内含微量炸药将传单散布于目标上空,仅传单、头尾与左右四件弹片落于目标,除非直接命中否则无心战以外的其他破坏能力。

后勤补给弹

这种弹药的弹体内不装火药,而装后勤物资或急救药物。当战场上部队物资缺乏或士兵受伤而后勤保障人员或医务人员不能靠近时,可发射这种弹药向前线部队投送补给物资或药品。

外部参考

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炮弹
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