4.3.2 药型罩设计
药型罩是聚能装药结构的关键件，是形成射流的主要零件。在药型罩设计中，需要确定的参数有形状、锥角、壁厚、材料和加工质量等。药型罩直径的上限与战斗部壳体的直径有关。药型罩口直径的大小影响聚能效应，罩口直径与主装药直径之比为0.8～0.85。
关于药型罩材料的选择，若仅从侵彻能力出发，在低炸高时，材料选择顺序是铜、钢、铝。但考虑到药型罩和战斗部壳体的连接工艺和成本，反舰聚能爆破战斗部选用了延性较好的15～20号低碳钢作为药型罩的材料。
药型罩的形状有圆锥形、阶梯圆锥形、喇叭形、半球形等。用脉冲X光摄影研究射流的形成表明，圆锥形和喇叭形罩形成的射流细而长，射流头部速度高，速度梯度大；半球形罩形成的射流短而粗，射流速度梯度低。以舰舷目标为例，鉴于希望战斗部能在舰舷造成大的破孔，因此选用了半球形罩。药型罩厚度对破甲深度是个很敏感的数据，客观上存在最佳厚度值。如果药型罩的壁厚比最佳值小，则穿孔深度调到大，并且深度较低。而罩的壁厚比最佳值大时，破空深度也降低。根据试验研究表明，药型罩的最佳厚度为罩口直径的2%～4%。
1.形状
药型罩形状是多种多样的，有半球形、截锥形、喇叭形、圆锥形、球锥结合形、球柱结合形、锥柱结合形、双锥形等，如图4.3.1所示。
图4.3.1 常用药型罩的形状
（a）半球形；（b）截锥形；（c）喇叭形；（d）圆锥形
不同形状的药型罩，在相同装药结构的条件下得到的射流参数不同。对装药直径为30mm、长度为70mm的聚能装药，药型罩壁厚为1 mm（钢板）所做的试验表明（表4.3.2）：喇叭形药型罩所形成的射流速度最高，圆锥形次之，而半球形最差。
表4.3.2 药型罩形状对射流速度的影响
虽然喇叭形药型罩具有母线长、炸药装药量大和变锥角等优点，但其工艺性不好，不易保证加工质量。因此，在国内外装备的破甲弹中大都采用圆锥形药型罩。圆锥形药型罩不但能够满足破甲威力要求，而且工艺简单、容易制造。
为了克服弹丸高速旋转对破甲性能的不利影响，提出了抗旋药型罩（如错位药型罩和旋压药型罩等）。为了提高成型装药破甲弹的侵彻能力，在一些破甲弹上也采用双锥药型罩（图4.3.2）。
图4.3.2 双锥形
2.锥角
圆锥形药型罩锥角的大小，对所形成射流的参数、破甲效果以及后效作用都有很大影响。当锥角小时，所形成的射流速度高，破甲深度也大，但其破孔直径小，后效作用及破甲稳定性较差；而当锥角大时，虽然破甲深度有所降低，但其破孔直径大，并且后效作用及破甲稳定性都较好。
对药型罩锥角的研究表明，0°时射流质量极少，基本不能形成连续射流，但可用来作为研究超高速粒子之用。药型罩锥角在30°～70°时，射流具有足够的质量和速度。破甲弹药型罩锥角通常在35°～60°选取，对于中、小口径战斗部，以选取35°～44°为宜，对于中、大口径战斗部，以选取44°～60°为宜。采用隔板时，锥角宜大些；不采用隔板时，锥角宜小些。
药型罩锥角大于70°之后，金属射流形成过程发生新的变化，破甲深度下降，但破甲稳定性变好。药型罩锥角达到90°以上时，药型罩在变形过程中产生翻转现象，出现反射流，药型罩主体变成翻转弹丸，成为爆炸成型弹丸，其破甲深度较小，但孔径很大。这种结构用来对付薄装甲效果极佳，如反坦克车底地雷就是采用这种结构形式。(https://www.daowen.com)
3.壁厚
药型罩的壁厚与药型罩材料、锥角、罩口径及装药有无外壳有关。总的说来，药型罩壁厚随罩材密度的减小而增大，随罩锥角的增大而增大，随罩口径的增加而增大，随外壳的加厚而增大。研究表明，药型罩最佳壁厚与罩半锥角的正弦成比例。一般地，最佳药型罩壁厚为底径的2%～4%，对于反飞机用的药型罩，在大炸距情况下，较适当的壁厚为底径的6%。
为了改善射流性能，提高破甲效果，在实践中通常采用变壁厚药型罩（图4.3.3）。试验结果表明，采用顶部厚、底部薄的药型罩，其穿孔浅；采用顶部薄、底部厚的药型罩，只要壁厚变化适当，穿孔进口变小，随之出现鼓肚，且收敛较慢，能够提高破甲效果，但如果壁厚变化不合适，则破甲深度降低。
图4.3.3 变壁厚药型罩
采用顶部薄、底部厚的变壁厚药型罩之所以使破甲深度增加，是因为这样的药型罩使射流头部速度提高、射流尾部速度降低，从而增加了射流的速度梯度，使射流拉长。壁厚的变化情况通常用壁厚的变化率Δ来表征，即
式中，Δli为对应于微元i的母线长度；δi+1和δi为对应于同一母线上点i+1和点i处的壁厚；l为药型罩母线长。
一般来说，药型罩的厚度变化率为1%左右。锥角小时低些，锥角大时高些。
4.材料
原则上说，药型罩材料应具有密度大、塑性好及在形成射流过程中不气化等特性。试验结果表明，传统药型罩材料紫铜的密度较高，塑性好，破甲效果最好；生铁虽然在通常条件下是脆性的，但是在高速、高压的条件下却具有良好的塑性，所以破甲效果也相当好；铝作为药型罩，虽然延展性好，但密度太低；铅作为药型罩，虽然延展性好、密度高，但是由于铅的熔点和沸点都很低，在形成射流的过程中易于气化，所以铝罩和铅罩破甲效果都不好。因此，传统的药型罩多用紫铜。目前，随着对破甲能力要求的不断提高，不少新的材料加入药型罩的选材中，如铝、铁、铀、铝、镍、贫铀、钨等大密度金属，它们的主要特点都是密度大、延展性好、不易气化。由于活性材料（如Al/Ni等）兼具较好的力学性能和化学反应释能特性，活性材料可广泛应用于活性药型罩中，以提高对目标毁伤效能。
当药型罩被压垮后，形成连续不断裂的射流越长，密度越大，其破甲越深。从原则上讲，要求药型罩材料密度大、塑性好、在形成射流过程中不气化。
对采用梯黑（50/50）药柱、装药直径为36mm、药量为100 g（装药密度为1.6 g/cm3）、药型罩锥角为40°、罩壁厚为1mm、罩口直径为30 mm和炸高为60mm的试验结果表明（表4.3.3），紫铜的密度较高，塑性好，破甲效果最好；铝虽然延性较好，但密度太低，熔点低；铅虽然密度高，延展性也好，但由于其熔点和沸点都很低，在形成射流的过程中易气化，所以铝和铅的药型罩破甲效果不好。
表4.3.3 不同材料药型罩的破甲试验结果
为了提高破甲弹的破甲效果，也可以采用复合材料药型罩，即药型罩内层用紫铜，外层用铝合金、镁合金、钛合金和锆合金等具有燃烧效能的低燃点的金属材料。
5.加工质量
药型罩一般采用冷冲压、旋压法和数控机床切削加工法制造。用旋压法制造的药型罩具有一定的抗旋作用，这是因为在旋压过程中改变了金属药型罩晶粒结构的方向，形成内应力所致。
药型罩的壁厚差易使射流扭曲，影响破甲效果，所以，在加工时应严格控制壁厚差（一般要求不大于0.1mm），特别是靠近锥顶部的壁厚差，对破甲的影响更大，所以更应严格控制。
