侵彻钢甲时的阻力

引信设计者最关心弹丸侵彻钢甲时阻力变化的规律，特别是最大阻力的计算方法，但目前尚无这方面的公式，只能在大量试验基础上建立弹丸侵彻钢甲的临界穿透速度的计算公式，以估算弹丸侵彻钢甲过程中的平均阻力。

弹丸穿甲过程如图2-15所示。

图2-15　弹丸穿甲过程

假定忽略钢甲发热、移动、推逐空气、克服摩擦和弹丸变形所消耗的功，按能量守恒原理，弹丸在整个穿甲过程中所受到的平均阻力按下式计算：

式中，

S——弹丸的穿甲行程，m；

——弹丸侵彻钢甲受到的平均阻力，N；

——弹丸侵彻钢甲前的速度，m/s；

——弹丸穿过钢甲后的剩余速度，m/s。

将代入上式，则平均阻力按下式计算：

式中，

——弹丸头部长度，m；

b——钢甲厚度，m；

α——弹丸的着角，（°）。

假定已求出弹丸侵彻钢甲的临界穿透速度（穿透钢甲所需的最小速度），并忽略次要功的影响，弹丸穿甲前后的能量平衡表达式为：

式中，

——弹丸侵彻钢甲的临界穿透速度，m/s；

——弹丸穿甲时冲出钢甲的质量，kg。

对于冲塞穿甲和破碎穿甲，≠0；对于韧性穿甲和花瓣穿甲，＝0，即没有钢塞冲出和破片飞散。破碎穿甲主要出现在不带引信的实心穿甲弹对钢甲的侵彻；花瓣穿甲常出现在着速≤600m/s对薄钢甲的侵彻；韧性穿甲常出现在尖头弹对均质钢甲，特别是b/d≥l.25的均质钢甲和表面层硬度HB≤363、背层硬度HB≤269的非均质钢甲的侵彻。

对钝头弹侵彻非均质钢甲或硬度高（HB≥390）的均质钢甲、弹头硬度很高的尖头弹侵彻非均质钢甲或b/d＜1.25的均质钢甲、高速弹（≥600m/s）侵彻薄钢甲、弹丸侵彻铸造钢甲等，均可产生冲塞穿甲，其穿甲时冲出钢甲的质量按下式计算：

式中，

——弹丸穿甲时冲出钢甲的质量，kg；

k——冲出钢塞大小的系数；

ρ——钢甲密度，kg/m3。

当弹丸、着角和钢甲厚度一定时，钢甲硬度越高，弹丸着速越大，则冲出的钢塞越大。对于大着速、高硬度钢甲，k≥0.8；对于中硬度（HB＝286～302）钢甲，在弹丸侵入钢甲很深时才冲出钢塞，k＝0.6～0.7。

实际穿甲情况很复杂，往往同时存在以上几种情况。通常应根据具体情况来确定穿甲时冲击钢甲质量的大小。平均阻力按下式计算：

弹丸侵彻钢甲时计算临界穿透速度的经验公式如下。

式中，

——弹丸侵彻钢甲的临界穿透速度，m/s；

K——由钢甲性质、厚度和弹丸结构、性质决定的系数，对于现代钢板和弹丸，K通常为2000～2600，一般取K＝2400；

d——弹丸的直径（以dm表示的数值）；

b——钢甲厚度（以dm表示的数值）；

——弹丸的质量（以kg表示的数值）。

当钢甲厚度小于d/2时，对匀质钢甲：

对非均质（渗碳）钢甲：

斜碰钢甲时，穿透钢甲所必需的临界速度要比垂直碰钢甲时的临界速度大。若不考虑弹丸轨迹的弯曲，则。但实际的轨迹是弯曲的：对均质钢甲，α有减小趋向；对非均质钢甲，α有增大趋向。

对均质钢甲：

式中，

——弹丸斜穿钢甲时的临界速度，m/s；

——弹丸垂直（α＝0°）穿钢甲时的临界速度，m/s；

α——弹丸的着角，（°）；

λ——修正的角度值，（°）。

对非均质（渗碳）钢甲：

的值可根据弹丸着角α的大小查表2-10得到。

表2-10　不同着角下的1/cos（α＋λ）和1/cos（α-λ）值

以上经验公式计算的准确性主要取决于K值，而K值主要与钢甲性质有关，同时还与钢甲厚度、弹丸材料、弹丸头部形状、弹丸的相对质量等因素有关。要求准确计算时，应按钢甲性质、厚度和试验用弹丸等来确定K值。

当缺乏K值试验资料时，也可按下式计算：

式中，

K——由钢甲性质、厚度和弹丸结构、性质决定的系数（一般取K＝2400）；

——效能系数；

——钢甲材料的屈服极限，N/mm2；

φ——与钢甲的相对厚度和相对质量有关的系数。

式（2-106）中，其中，，为钢甲的相对厚度；，为钢甲的相对质量。

对于尖头弹丸，按下式计算：

式中，

i——弹形系数，，其中n为弹丸卵形部曲率半径与弹丸半径之比。

对于钝头弹丸，有

式中，

i——弹形系数，，其中为弹丸头部钝化直径与弹丸直径之比，n为弹丸卵形部曲率半径与弹丸半径之比。

对于被帽穿甲弹，应将按被帽的形状和尺寸并用式（2-107）和式（2-108）计算出的i值，乘以0.90～0.95间的某一值计算。

对于厚度近似弹丸直径的均质钢甲，值可从表2-11中查得。表中数据是用现代普通穿甲弹对均质钢甲射击获得的。

表2-11　普通穿甲弹对厚度接近于弹丸直径的均质钢甲射击时的效能系数