AutoCAD/SolidWorks含能穿甲燃烧枪弹的设计(6)
随着主战坦克、舰船装甲及各种军事工事的日益强化，对穿甲弹性能提出了越来越高的要求。高密度钨合金杆式动能穿甲弹，不仅具有良好的穿甲威力，而且与贫铀合金穿甲弹相比具有无毒性、无放射性污染等优点，是当今世界各国装备的主要穿甲弹用材料，也是穿甲弹今后发展的主要方向。以钨、镍、铁或钴等元素为主要成份的粉末冶金钨重合金(WHA)是现今制造杆式动能穿甲弹的主要材料之一。这种材料没有放射性和毒性，因此发展前景好于弹用铀合金。
为对付装甲日益强化的主战坦克，大口径杆式动能穿甲弹的长径比和初速有不断增加的趋势。上述提高穿甲弹穿甲能力的方法使弹体在发射过程中和与倾斜装甲作用时所承受的动态拉伸应力或弯曲应力也相应变大。为防止弹体断裂失效，需要不断提高弹体材料的综合力学性能以满足新型穿甲弹对材料性能的要求。
目前用粉末冶金工艺制造的WHA坯料在真空热处理条件下，拉伸强度一般在900～1000MPa之间，延伸率在20%～40%之间。研究人员曾利用成份调整、制造工艺参数优化及合金强化等方法来提高WHA的综合力学性能，但总的来说收效不大。用常规锻造变形工艺可以使WHA的抗拉强度有较大提高，但同时WHA的延韧性急剧下降，并且当锻造变形量超过25%时，材料内部往往发生脆性断裂，因此，常规锻造工艺对于提高WHA的综合力学性能也是有限的[10]。
综上所述，钢制弹芯密度小，穿甲性能不如其余两种，且在弹头中占用较大部分体积使燃烧剂所占的分量很少，燃烧效果小。贫铀穿甲弹芯在穿甲过程中，巨大的撞击力可以产生900℃以上的高温。由于铀在空气中燃烧的温度仅为400℃，所以弹芯在穿透装甲的过程中，还会自行燃烧，降低装甲局部强度，破甲而过，杀伤车内人员和内部设备。即使弹芯未能穿透装甲，燃烧的弹芯也会生成大量云雾状的氧化铀尘埃。这些氧化铀尘埃会沾附于坦克等装甲车辆表面，形成放射性污染源，并向周围区域扩散，悬浮于空气之中，其放射性杀伤与原子弹爆炸后造成的放射性沾染基本相同。
使用贫铀作为穿甲弹芯时，由于其本身可以燃烧，与设计中添加的含能燃烧材料的作用重复，而且会无故增加弹重。因此，在设计含能穿甲燃烧枪弹时选用钨合金作为穿甲弹芯最为合适。单一的穿甲作用使所设计的枪弹穿甲性能更好，同时也不会污染环境。
2.1.2结构设计
通过查枪弹手册[11]可以得到关于54式12.7mm穿甲燃烧弹的相关数据，如图2.2所示为其穿甲钢芯的示意图。
图2.2 穿甲钢芯示意图
经过三文制作软件代入数据可以得到54式12.7mm穿甲燃烧弹穿甲钢芯的工程图和三文图如图2-3和2-4中所示：
图2.3 穿甲钢芯工程图
图2.4 钢芯三文图
由上图可以直观地看到54式12.7mm穿甲钢芯的直径为10.9mm已经接近于所选择的口径，体积过大。其穿甲弹芯选用T12A钢，整个弹芯重29.25～30.5g。若不改变其结构直接替换为钨合金材料，由于原钢芯密度约为7.85g/cm3，WHA钨合金密度约为17.6g/cm3，故仅弹芯质量就超过60g，远大于制式弹头的总重量，影响弹丸速度。因而参照MK211 MOD 0 API穿甲燃烧弹弹头内的弹芯尺寸及布局设定穿甲钨芯的结构尺寸，从而保证弹丸总体质量接近于54式12.7mm穿甲燃烧弹，且其穿甲性能也不会因为弹芯体积减小而降低。
图2.5 穿甲弹芯设计工程图
图2.6 穿甲弹芯三文图
为减小弹芯的体积并保证其穿甲性能，在一定范围内增加弹芯的长径比，提高弹芯的着靶动能，在设计中使弹芯直径减小量大于弹芯长度的减小量。所设计出的弹芯在形状上仍然以54式12.7mm穿甲钢芯为蓝本，并不改变其各个部分的工艺性能。
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