4.3.6 旋转运动
1.旋转运动的影响
当聚能战斗部在作用过程中具有旋转运动时,对破甲威力影响很大。这是由于:一方面,旋转运动破坏金属射流的正常形成;另一方面,在离心力作用下,射流金属颗粒甩向四周,横截面增大,中心变空,而且这种现象随转速的增加而加剧,随转速的增加,孔形逐渐变得浅而粗,表面粗糙,很不规则。
旋转运动对破甲性能的影响随装药直径的增加而增加,随炸高的增加而加剧,还随着药型罩锥角的减小而增加。
众所周知,旋转对于破甲弹聚能金属射流成型过程具有离散效应,进而对侵彻深度的影响十分明显,如82mm口径破甲弹聚能射流在6 000 r/min的侵彻深度仅为零转速的50%。
2.消除旋转运动对破甲性能影响的措施
弹丸旋转运动能够提高飞行稳定性和精度,但是旋转运动却大大降低破甲性能,两者是矛盾的。为了使矛盾的双方协调起来,需要采用特殊的结构。目前从结构上考虑消除旋转运动对破甲性能影响的措施主要有:采用错位式抗旋药型罩(美制M789 30mm聚能爆破弹、XM409E5式152mm多用途破甲弹),采用滑动弹带结构等。
错位式抗旋药型罩的作用是使形成的射流获得与弹丸转向相反的旋转运动,以抵消弹丸旋转对金属射流产生的离心作用。错位式抗旋药型罩的结构由若干个相同的扇形体组成,每一个扇形体的圆心都不在轴线上,而是偏心在一个半径不大的圆周上。当爆轰压力作用在药型罩壁面上时,各扇形体在此圆周上压合,由于偏心作用而引起旋转运动,获得一个具有旋转运动的金属射流。射流的转速与弹丸转速相同,但方向相反,二者叠加后转速大为降低,从而消除了弹丸旋转运动的影响。(https://www.daowen.com)
滑动弹带不是固定在弹体上的,而是装在钢环上,钢环位于弹体的环形槽内,能够自由旋转。发射时弹带嵌入膛线,致使弹带与钢环受膛线作用而发生旋转,弹丸仅由摩擦力的作用而产生低速转动,大约是膛线所赋予的转速的10%,故不会影响聚能装药的破甲效果。
外壳旋转、装药微旋的结构(弹体轴承结构)以法制105mm G型破甲弹为代表。这种结构分内外两个壳体,空心装药由内壳固定在两个滚珠轴承上,发射时通过弹带使较重的外壳旋转,从而使弹丸稳定飞行。聚能装药的内壳、整流罩及引信仅由于滚珠轴承的摩擦作用而产生低速旋转(20~30 r/s),故对破甲威力没有明显的影响。此结构与滑动弹带的思想一致。
旋压成型药型罩是在罩成型加工过程中使材料的晶粒产生某个方向上的扭曲,药型罩压合时将产生沿扭曲方向的压合分速度,使药型罩微元所形成的射流不是在对称轴上汇合,而是在以对称轴为中心的一个小的圆周上汇合,使射流具有一定的旋转速度,且与弹丸旋转方向相反,故可抵消一部分弹丸旋转运动的影响,起到抗旋的作用,其抗旋作用如图4.3.7所示。此方法与错位式抗旋药型罩的构思类似,不同的是,错位罩从结构上进行改善,旋压罩是从材料上加以修正。旋压成型工艺简单,已成为解决旋转运动对破甲性能影响的一种常用的办法。

图4.3.7 变壁厚药型罩
(a)破甲效果好;(b)破甲效果差