殊途同归——浅谈德美APFSDS的发展

忘情 · 发表于 2017-2-3 13:23:29

长杆次口径尾翼稳定脱壳穿甲弹（APFSDS）不仅是现代坦克炮的主力弹种，而且也是反装甲能力最强，作战效果最佳的弹种。该弹的设计，往往代表着研制国在弹药、发射药、治金等军工技术上的最高水平。

1979年，德国莱茵金属公司为豹2主战坦克研发的RH120（L44）滑膛炮一经推出，就成为西方阵营新一代坦克炮的技术标杆，连西方阵营的领头羊美国也采取了“拿来主义”，使之成为西方阵营装备数量最大的坦克炮。不过，炮虽一样，但德美两国在为其研制配套的APFSDS时，却根据各自国情，采取了不同的技术路线。三十多年来，德美在该领域内的你追我赶，极大促进了两国APFSDS的技术进步。

忘情 · 发表于 2017-2-3 13:23:52

DM13∕23：奠基之作

DM13是德国人为RH120研制的第一款120毫米长杆次口径尾翼稳定脱壳穿甲弹。它由脱壳穿甲弹丸、钢底半可燃药筒和发射药组成。
DM13的脱壳穿甲弹丸包括弹套、尾翼、弹芯和装在弹底的曳光装置等部件。三段焊接式弹芯由钨合金制成（密度为17.1克∕立方厘米），外部包有钢套。钢套直径为38毫米，弹芯长径比为12：1。马鞍形、三瓣式弹托装有前、后定心环，后面装有闭气环。尾翼有5个翅片，由轧制高强度铝合金挤压制成，表面热处理，可承受500MPA以上的膛压。尾翼用真空电子束焊接工艺将其焊在弹芯尾部。
DM13的半可燃药筒由惰性纤维、硝化棉、二苯胺、树脂等混合制成，内装发射药、底火和缓蚀添加剂衬套。用带中心传火管的多孔底火与闭锁卡环将金属筒底、闭气环及可燃筒体连接在一起。为防止烧蚀，延长炮管寿命，药筒前半部分内侧装有防烧蚀的添加剂衬套。为防止药筒受潮和微生物侵蚀，在药筒上涂有一层油膜。
DM13的半可燃药筒内装有7.1千克JA2型7孔粒状粘结型压实发射药。它是利用特殊粘结剂将含硝化棉成分的发射药粘结在一起，制成整体形状发射药柱。点火时，这种发射药将分裂成原始的疏松粒状火药，可使初速增大，但膛压增加不多。其优点是装填密度大，但又简化了装填工艺。
DM13的初速为1650米∕秒，最大有效射程达3500米。在1979年服役的时候，它在飞行速度、命中精度以及终点弹道性能方面达到了世界领先水平。
不过，德国并未就此止步。面对八十年代华约装甲防护技术的进步，德国于1983年投了DM23。其基本结构与DM13类似，但DM23的弹芯采用了整体式钨合金，直径减少到32毫米，长径比增加到14：1。在弹体长度不变的情况下，DM23因为弹芯长径比的增加，初速和穿甲威力都有所提高。

忘情 · 发表于 2017-2-3 13:24:10

M827∕828：DM13∕23的异国“兄弟”

1985年初，美国就引进RH120技术在国内按许可证生产的问题，与德国达成了协议。该炮被美军赋予M256的编号。随同火炮一块引进的，包括DM13∕23在内的配套弹药。不过，美国人在仿制DM13∕23时，并没有沿用德国的钨合金弹芯，而是将弹芯材料换成了密度达18.6克∕立方厘米的贫铀合金（由U238加入0.75%钛制成，强度比纯铀金属高3倍），这就是美制M827∕828贫铀长杆次口径尾翼稳定脱壳穿甲弹。

通过原装进口的DM13∕23与自制的M827∕828大量实弹射击对比试验，美国人确信贫铀弹芯延展性、韧性更好，大幅度提高了弹丸的横向载荷（断面比重），降低了飞行途中的速度损失，再加上贫铀穿甲弹芯在撞击装甲时具有的自锐特性，从而将穿甲威力提高了10%左右。

不过，任何事物都具有两面性。由于贫铀合金弹芯的弹性模量仅为钨合金弹芯的一半，刚度要明显低于后者。弹芯在高速飞行中的气动加热可2500K左右的高温。在强大的高温和气动力的耦合作用下，弹芯难免会发生变形。贫铀合金比钨合金的耐热性差，所以它的变形也大，这在一定程度上降低了弹芯的飞行稳定性，直接导致M256在同样距离上使用DM13∕23的射击精度要优于M827∕828。两者精度上的差距会随着射击距离的增加而扩大。而为了保证贫铀弹芯在飞行途中不弯曲变形，就得用更长的弹托，由此增加了APFSDS的消极重量。

忘情 · 发表于 2017-2-3 13:24:27

M829A1 VS DM33：威力超出精度相当

眼见美制M827∕828的穿甲性能超过了自家的DM13∕23，德国遂于1989年研发出了DM33。该弹弹芯直径28毫米，长径比提高到20：1，同时钨合金弹芯的材料成分变为钨90%，镍7%，铁3%，炮口初速增加到1679米∕秒。这些改进极大地挖掘了整体式钨合金弹芯的侵彻潜力。

美国的动作很快，在极短时间内就推出了DM33的贫轴弹芯版本——M829，并全面替换了早期的M827∕828。不过，由于贫铀弹芯强度不够，导致M829在2000米处的精度比DM33低1.3%左右。因此，M829只经历了小批量生产便被改进型M829A1所替代。M829A1弹芯直径24毫米，长径比仍为20：1，但为了承受更高的膛内发射应力，保证贫铀合金弹芯在膛内不发生弯曲，从而达到提高射击精度的目的，该弹的弹托长度增加了7%。测试表明，虽然此举在一定程度上增加了消极质量，降低了初速，但M829A1初速仍达1675米∕秒，在2000米距离上可击穿550毫米厚的均质钢装甲板，射击精度与DM33相当。

忘情 · 发表于 2017-2-3 13:24:48

DM53 VS M829A2 ：弯道超车

M829A1在1991年初设计定型后，立即投产并参加了海湾战争，获得了极大成功。但美国并没有就此满足，而是于1992年又推出了M829A2。M829A2在贫铀弹芯中嵌入了钨丝以提高其弹性模量；采用用碳——环氧树脂复合材料制造弹托，降低了消极质量，并提高了初速；半可燃药筒内装的是袋装粒状多孔发射药，以防在药筒损坏时发射药漏失，并提高了燃烧效率。相较M829A1，M829A2的初速提高了近30米∕秒，在2000米距离上对均质钢装甲的穿深达到了600毫米。

面对M829A1∕A2的压力，德国于90年代中期推出过渡性质的DM43后，将主要精力都放在于力图重夺性能优势的DM53研发上。

DM53于2000年研发成功。其弹芯采用改进自WHA（钨重合金，含W90%，NI9%，CO 1%）的WHA Ⅳ材料，具有接近贫铀弹芯的绝热修剪能力（自锐化能力）。WHA Ⅳ化学组成极为紧密，主要由密度17.1克∕立方厘米的W-CU-NI-AI纳米基体合金构成。

DM53全弹质量21.4千克，射弹长745毫米，质量5千克，炮口初速1670米秒（L44）或1750米秒（L55）。千米速降约55米∕秒，精度0.2密位，有效射程3000-4000米；多基发射药质量约9千克，炮口初速1670米秒（L44）和1750米秒（L55）。在使用RH120（L55）发射时，2000米距离上能达到780毫米穿深，一举超过了使用贫铀弹芯的M829A2。

DM53既可以用RH120（L55）发射，也可用RH120（L44）。但使用后者发射时，由于压力曲线问题，火炮必须安装改进K900复进机。

忘情 · 发表于 2017-2-3 13:25:10

M829A3 VS DM63：再次领先

为了确保美国在APFSDS上的领先地位，美国于21世纪推出了M829A3。

M829A3采用了美国在穿甲弹芯、复合材料弹托、发射药等方面的最新技术。全弹由IM兼容器，改进型药筒，粘合接头和弹性弹底，带钢制风帽的超级贫铀穿甲体、低阻力尾翼、TR998曳光体、碳纤维复合材料弹托、M123A1底火、PRD-380棒状发射药组成。全长982毫米，质量22.3千克，RPD-380棒状发射药质量8.1千克，贫铀弹芯直径22毫米，炮口初速1555米秒，有效射程3000米。

M829A3的穿甲体采用钢制风帽。相较铝制风帽，虽然钢制风帽更重，但却可以提前诱爆反应装甲，减少反应装甲对穿甲弹芯造成的损害。M829A3对均制装甲板的穿甲威力略大于DM53。

面对M829A3，德国于2006年推出的DM63与DM53最大的区别，是前者采用了TIPS发射药，提高了低温和高温下发射药的稳定性，改善了压力曲线。使得RH120（L44）发射DM63时，不必安装改进后的复进机。同时，由于发射药的改进，DM63的外弹道更为稳定，精度更佳，在2000米上对均质钢装甲的穿深，也小幅提高到800毫米。

显然，DM63的推出，主要着眼于提高弹药的适配性能，根本目的在于争夺外销市场。对于穿甲威力的则没有再刻意追求。这是因为德国认为该弹的威力已经足够，况且最新研究表明，虽然在对付均质装甲板时，同等情况下贫铀弹芯较钨合金弹芯有约10%的性能优势，但在对付日益普及的复合装甲时，弹性模量要大得多的钨合金弹芯实际效果要好于贫铀弹芯。

忘情 · 发表于 2017-2-3 13:25:25

结语

三十多年来，德美两国在APFSDS发展上，可谓你追我赶，殊途同归。虽说同时代的美制贫铀APFSDS具有一定的穿甲性能优势，但德系钨合金APFSDS在射击精度上却总能胜出一筹。这其中最主要因素，是由贫铀和钨这两种重金属的基本特性决定的。采用哪种重金属合金作弹芯材料，是由各国具体国情决定的。美国作为“世界警察”，根本不必考虑装甲兵本土作战的问题，因此在发展贫铀弹这个对环境和人体有无穷后贵症的弹种时显得并无顾忌。不过，贫铀和钨各有优劣。德国的实践证明了，如果设计得当，钨弹一样能达到或接近贫铀弹的性能。

这是马甲 · 发表于 2017-2-3 19:12:20

好贴要顶！楼主再谈谈高铁吧，记得当年说高铁对本地很不适应，滤网每天要清洁，否则四处都是粪便，车辆过了外国公司的保修期后，让人十分担心。不知现在情况如何了？是否有改进？车辆比当年多了10倍，运营维护解决了么？

忘情 · 发表于 2017-2-3 19:17:22

本帖最后由忘情于 2017-2-3 19:20 编辑

这是马甲发表于 2017-2-3 19:12
/ E0 ?; p* ?2 j, i好贴要顶！楼主再谈谈高铁吧，记得当年说高铁对本地很不适应，滤网每天要清洁，否则四处都是粪便，车辆过了 ...

三年前写过保证书，不能再在网上写铁路了。你提的问题后续动车组全都重新设计了风道，这个问题早就彻底解决了。更何况当年是在既有线上跑动车，现在基本都在专门兴建的高铁线路上跑，环境完全不一样了。但是，动车所人员素质问题依然没有改观。现在仍然极度依赖中车集团的售后服务人员。现在过了保修期，要另外付钱了。不过看来无论是哪个局，都不吝惜这点钱。

这是马甲 · 发表于 2017-2-3 19:25:03

忘情发表于 2017-2-3 19:17
! g- [% E, d, X三年前写过保证书，不能再在网上写铁路了。你提的问题后续动车组全都重新设计了风道，这个问题早就彻底解 ...

不好意思啊，当年你的文章给我心里种了草，这么多年了，我一定要拔掉。
估计很多和我一样的广大高铁乘坐者都对这个感兴趣啊。
谢谢！

忘情 · 发表于 2017-2-3 19:39:07

这是马甲发表于 2017-2-3 19:25
5 x) {) o9 Q/ E+ Y }不好意思啊，当年你的文章给我心里种了草，这么多年了，我一定要拔掉。: f. R, v, X8 W9 Q/ C. U$ p+ ^8 I, s% H
估计很多和我一样的广大高铁乘坐 ...

我那是07年写的贴子。十年过去，难得你还记得，非常感谢。其实这么多年过去了，我觉得应该关注另外一个问题了。那就是在许多地区，旅客仍有带方便面上车泡的习惯。但动车组列车密封性太好了，泡面那股味道积在车内久久不散，实在是难闻。而且泡面费水，又没人真正把面汤喝完再扔，于是给车上保洁工作带来了极大的麻烦，滚烫的面泡也容易撒在别人或自己身上，造成伤害。

所以今天我和同事还在热议，觉得今年铁总果断废止十五元盒饭不断供的政策真是英明，要是再能下个禁止方便面带上动车组的禁令就更好了。毕竟90年代初方便面兴起时，能随身携带的大众化方便食品种类稀少。而现在则品种大大丰富，方便面这种东西真不该再带上动车组了。

这是马甲 · 发表于 2017-2-4 00:33:40

忘情发表于 2017-2-3 19:39( |$ ]2 ]) c+ D0 C# Q/ I8 d3 b; }% Q
我那是07年写的贴子。十年过去，难得你还记得，非常感谢。其实这么多年过去了，我觉得应该关注另外一个问 ...

这个估计要被喷了……现在铁老大不好当，尽量不要给老总添麻烦。这个建议一旦实施，估计一定会恶评如潮，扣帽子的，唯恐天下不乱的人大有人在啊。
另外，泡面也是东亚人的习惯了（中日韩都在泡面，我在宿务航空上看马来人、菲律宾人、印度人都吃泡面），连国外航空公司都不禁止（很多航空公司还卖方便面；其实，机舱密闭度更高，味道影响更大）。
我觉得吧，还是安全第一，只要不影响安全，可以任由他自生自灭。地铁不就禁止乱吃东西了么，大家痛苦10来年，总算达成共识了。

老马丁 · 发表于 2017-2-4 01:48:12

忘情发表于 2017-2-3 19:39
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上些手段。比如说一个列车就一个地方可以打开水。这样泡面就非常不方便。大家也不愿意泡了。

xlan1976 · 发表于 2017-2-4 17:50:21

忘情发表于 2017-2-3 19:394 ^, F0 ~+ ~4 R3 w
我那是07年写的贴子。十年过去，难得你还记得，非常感谢。其实这么多年过去了，我觉得应该关注另外一个问 ...

这个嘛，我不觉得是什么问题吧。。
飞机客舱的环境更封闭也更狭小，但也依然允许旅客和机组成员吃泡面。而且我从来没有闻到满客舱的泡面味。高铁我坐过几次，也没有闻到泡面味。
对于飞机来说，飞行的时候，因为增压的关系，空调系统始终是工作的，特别是新的飞机上，因为设备冷却的缘故，空调气路与很多系统的热交换器是交联的，再加上去湿/加湿的设备，客舱内的气流更换的其实很快，很少有气味淤积不散的情况。
至于保洁的问题，飞机上基本都是乘务员从旅客那里收集，然后往垃圾袋里一扔，落地后有专门的垃圾车收集，保洁工作并不麻烦。不过飞机上这种做法其实是靠堆人力解决的，需要乘务员经常的巡视客舱，收集垃圾。一般来说，一架窄体飞机如737，4小时以内的航程，100-150乘客需要2-4名乘务员。宽体机，长航线，200-250名旅客，10小时左右航程，需要8-10名乘务员，大致是这个样子，不知道高铁上服务人力做不做得到

xlan1976 · 发表于 2017-2-4 18:19:15

忘情发表于 2017-2-3 19:172 C/ P" G2 K ]- ]- w
三年前写过保证书，不能再在网上写铁路了。你提的问题后续动车组全都重新设计了风道，这个问题早就彻底解 ...

这个我觉得挺正常的吧，飞机就是这个样子的，而且从适航法规上就决定了飞机的整个使用周期内制造厂家是必须全程参与的。

小米粒 · 发表于 2017-2-4 22:19:38

美三代主战坦克选型时，也要请德竞标比对了。顺路抄豹２验证型号的不少设计，这算偷师么？为啥不选德版，政治正确性，你肯那堆国会大佬们也不肯。
西方国家三代坦克，德国真是一路走在前列，不愧是中欧陆地强国。

忘情 · 发表于 2017-2-6 08:58:32

这是马甲发表于 2017-2-4 00:33
% r. ^# D9 D' y& v2 }这个估计要被喷了……现在铁老大不好当，尽量不要给老总添麻烦。这个建议一旦实施，估计一定会恶评如潮， ...

个人认为关键就是要硬气点，不要怕喷，不要怕所谓舆论。干实事的不能被所谓舆论牵着牵子走。前几年返祖在的时候，每到春运被十五元盒饭问题被媒体追着打。今年就硬气得很。媒体找上门来也丝毫不怕，就这样了，爱咋的咋的，也没见媒体真能翻起浪来。

人家地铁搞一刀切，就禁止在车厢里吃东西，包括一切。一开始不也有人叽歪吗？人家地铁强硬到底，大家习惯了也就习惯了。

我们这项提议的大前提是，方便面已经不再是中国人出行的几乎唯一的方便食品了。况且那东西真没营养，添加剂太多，吃多了也对身体不好。

忘情 · 发表于 2017-2-6 09:01:37

xlan1976 发表于 2017-2-4 17:50
' i% M" W! I6 K7 q: C: j$ \$ B这个嘛，我不觉得是什么问题吧。。# G5 t' D. ` y6 c
飞机客舱的环境更封闭也更狭小，但也依然允许旅客和机组成员吃泡面。 ...

动车组一列八节车厢，可坐600余旅客，但只有两个保洁员，一个人要管四节车厢，这个劳动量不是飞机能比的。在中国发达地区的动车上，吃泡面的人极少。所以我不知道你坐的是哪个地区的动车，居然闻不到车厢里那股异味？

按说地铁车厢更不封闭，但人家地铁就能禁止在车厢里吃东西，也没见多少人不服的。

忘情 · 发表于 2017-2-6 09:06:20

xlan1976 发表于 2017-2-4 18:19( `( g# n8 n5 R9 x
这个我觉得挺正常的吧，飞机就是这个样子的，而且从适航法规上就决定了飞机的整个使用周期内制造厂家是必 ...

人家航空业当然有厂家参与，但与航空公司的地勤承担的不同的工作量，不同的责任，否则的话，还要地勤作什么？而中国铁路的地勤机械师们，就是群渣，连最起码的维护和故障处理都依赖厂家。这么做的后果就是自己半点技术没有。为什么各动车所都要设立110指挥台。就是因为随车机械师狗屁不懂，遇到丁大点毛病都要打电话回来，由110指挥台指挥他们第一步检查什么，第二步检查什么。我们自己都说，既然这样，干脆取消随车机械师，让动姐们来干吧，反正都是一样指挥的。

你见过哪家航空公司的飞行员在途中有问题时打电话回厂家让对方在电话里指挥如何操作的吗？你见过哪家航空公司的地勤除了搞卫生外，其他事都打电话让厂家指导或者干脆有问题就让厂家售后直接上的吗？

xlan1976 · 发表于 2017-2-6 09:21:39

忘情发表于 2017-2-6 09:010 e( F9 a- C4 F; G7 X
动车组一列八节车厢，可坐600余旅客，但只有两个保洁员，一个人要管四节车厢，这个劳动量不是飞机能比的 ...

我坐过上海到杭州的和北京到河南几个城市的，次数确实不多，因为工作的原因主要是坐飞机，不过我确实没闻到过啥异味，比飞机上感觉清爽多了。我觉得这个还是要看乘客体验，可以做个调查，看看高铁乘客是更不能忍受这个气味，还是不能忍受在高铁上不能吃泡面。
至于保洁的问题，飞机上的解决方法就是拿人力堆，高铁上如果没有这么多人力，又没有其他的解决办法，那确实是个问题。
地铁跟高铁还是不一样的吧，地铁上不是仅仅不允许吃泡面，而是所有吃的都禁止，这在高铁上是不可能的吧。一方面地铁车厢的人员密度比高铁要大多了，特别是高峰的时候，而且地铁运行期间也没有保洁服务。另外地铁乘坐时间短，乘客没有进食的硬性需求，而吃东西产生的气味不管散的快慢，那怕只有一会儿，对于乘坐时间短的地铁来说也是非常不好的乘坐体验。
不同的行业有不同的具体情况，就好像地铁上不允许旅客吃东西，而飞机和高铁是不可能不允许旅客吃东西的。还是要看自己的具体情况，我也就是根据我自己的经验说一说而已。

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