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滑膛砲成為主流,彈藥改變砲管的選擇

圖:維基百科、軍傳媒 文:軍傳媒 Giovan

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【軍傳媒/軍事專欄】隨著戰車主砲口徑越來越大,萊茵金屬甚至推出140公厘的主砲,而現代化的戰車砲(包含西方世界最通用的120公厘戰車砲)幾乎都採用無膛線的滑膛砲。線膛砲強調的是使砲彈旋轉讓彈道更直飛得更遠才衰弱,那為何隨者口徑增加反而被滑膛砲取代?

這結果要從戰車砲的彈藥來說起,過往1940年代的戰車砲砲彈基本是子彈型的外觀,因此陀螺旋轉對其精准度有很大的幫助,當時的穿甲彈(Armour Piercing,AP)其實就是大型的子彈,因此二戰末期蘇聯才會開發出一系列122/152公厘的驅逐戰車,利用大口徑砲彈強大的動能擊破德軍末期戰車厚重的裝甲。英國的兩磅砲彈重900克,砲口初速達到792公尺/秒,可在1000公尺的距離穿透40公厘厚的裝甲。

二戰過後,各國就發現一般穿甲彈(Armour Piercing,AP)已經無法有效穿透越來越普遍的傾斜裝甲,因此進化出被帽穿甲彈(Armour Piercing Capped Ballistic Capped,APCBC)。藉由在彈頭上額外裝上空氣動力學帽和穿甲帽,第一層彈頭再撞上傾斜裝甲時能改變砲彈角度,使得第二層穿假帽對斜面裝甲的穿透更有效。例如用於M4雪曼坦克的75公厘M61被帽穿甲彈彈重6.6公斤,砲口初速為617公尺/秒,能在1000公尺的距離穿透70公厘厚的裝甲,這幾乎是早期兩磅重AP彈穿透力的兩倍。

但是隨著裝甲和穿透的競賽持續,且由於炮彈穿透力與動能有關,因此要提高裝甲穿透力就只能提高砲彈質量或飛行速度,砲彈材質從原本的鋼合金轉成密度2.5倍的鎢合金,但砲彈重量的增加反而使得初速降低動能大幅衰弱,因此脫殼穿甲彈(Armour Piercing Discarding Sabot,APDS)應運而生,這是一種次口徑彈藥,口徑小於發射砲管的直徑,外面包覆一層管狀物符合砲管口徑,因為它使用了更重的鎢合金製造,並且較小的截面積形狀減少了空氣阻力,使得彈頭能以更高速度發射,在撞擊時能施加更大的穿透力,從而增強穿透效果。例如17磅APDS彈頭重3.5公斤,砲口初速為1200公尺/秒,能在1000公尺的距離穿透233公厘厚的裝甲,其重量是APCBC的50%,砲口初速快30%,穿透力增加了55%。

棒狀物越長越細,它在空氣動力學上就越不穩定,飛行中翻滾的風險增加,並且一般難以保持精度。使用膛線旋轉彈頭是穩定彈頭的一種方法,但這只在一定範圍內有效。當彈頭長度超過其直徑大約七倍時,陀螺穩定就變得不太有效了。而膛線與彈頭的接觸摩擦會消耗一部分彈頭能量,降低速度,又會降低穿甲效果。在這些條件下,翼穩脫殼穿甲彈(Armour Piercing Fin Stabilised Discarding Sabot,APFSDS)成為新寵。

翼穩脫殼穿甲彈(APFSDS)與脫殼穿甲彈(APDS)的不同,就是在彈頭添加尾翼,藉由細長彈頭尾部4-6個安裝的葉片使得彈頭微微旋轉,能有限度的抵消飛行時彈頭的受力而穩定飛行;不過尾翼的增加導致單獨細棍的阻力增加150%至225%,因此為了維持目前國際主流標準的砲口初速(約為1700-1800公尺/秒),火藥量勢必不能太小,因此砲管口徑無法小於一定尺寸,無法做成像牙籤砲一樣口徑小穿透力強。

隨著裝甲防護的提升,翼穩脫殼穿甲彈(APFSDS)從1979年的DM13約457公厘,增長到今天的DM63約745公厘,雖然最新的翼穩脫殼穿甲彈(APFSDS)能夠透過將大型穿甲彈體置於彈藥殼內,並在周圍填充推進劑來從線膛砲發射,但所有組成材料彼此在接觸時的動能損失比彈頭在光滑砲管內移動要大得多,也造成線膛砲的壽命短於滑膛砲。

而隨著砲管口徑越來越大,反而讓原本的高爆反坦克彈(High Explosive Anti-Tank,HEAT)又重獲新生,二次大戰的德國「鐵拳」或是英國的「PIAT」都是類似的彈藥,但當時砲管口徑限制了高爆反坦克彈(HEAT)的威力;高爆反坦克彈(HEAT)是使用成形裝藥,藉由壓縮彈頭內的金屬內襯(通常為銅),形成一股超高速(>8,500公尺/秒)的超高溫金屬噴射流融化穿透裝甲。由於這金屬噴射流僅為銅質材料,在穿透目標時本身並無爆炸效果,除非是其高溫引爆原本車內彈藥。而金屬噴流越集中,高爆反坦克彈(HEAT)的穿甲威力越佳,線膛砲的旋轉反而使噴流受離心力影響發散,也促進滑膛砲的被重用。

圖片來源:維基百科

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