轉自 彩雲的機械整備間
這是一位熱心讀者的提問，今天來回答一下。
空心裝藥破甲戰鬥部（High-explosive anti-tank，HEAT）是一種常見的反裝甲戰鬥部，它的原理要從“門羅效應”說起。
1888年，美國一個叫查理斯·門羅（Charles E. Munroe）的人發現了一種現象：在鋼板上擺放炸藥柱然後引爆，實心藥柱雖然炸藥量更大，但只能在鋼板上炸出一個淺坑；如果在炸藥柱面向鋼板一側開一個錐形的凹坑，爆炸時能在鋼板上炸出一個深坑，顯然，炸藥上的錐形凹坑起到了匯聚爆轟波能量的作用。因為這種現象是門羅發現的，所以後來就被稱為“門羅效應”。
門羅效應示意圖，實心藥柱爆炸只能在鋼板上炸出淺坑（左一），帶錐坑的空心藥柱炸出的凹坑明顯要深（左二），使用金屬藥型罩後，炸出的坑更深（左三），控制合理炸高後，破甲深度進一步增加（左四）。
“門羅效應”被發現後，有人就動起腦筋，利用“門羅效應”研發一種反裝甲武器，靠炸藥定向爆轟的衝擊波擊穿裝甲。在研究過程中人們還發現，單純在炸藥上挖凹坑還不夠，如果在這個凹坑裡墊上一個金屬罩子，爆炸時的爆轟波從後往前傳播，爆轟的壓力能使這個金屬罩子從後往前沿著軸線塑性流動，將金屬罩聚攏、壓縮，匯聚成一根速度很高、溫度很高、直徑極細的金屬射流，能像高壓水槍衝泥牆一樣在鋼板上穿出一個洞，威力要比單純的空心炸藥柱更大。這就是空心裝藥破甲戰鬥部的原理，這個金屬罩子，學名叫做藥型罩。
這裡要說明的是，很多描述破甲戰鬥部原理的文字都將藥型罩在爆轟波作用下匯聚成金屬射流的過程描述成“將藥型罩壓攏，融化，變成一股灼熱的金屬射流”，這個描述其實有問題。雖然炸藥爆轟產生的溫度很高，但尚未達到藥型罩金屬融化的溫度，匯聚的金屬射流本質上還是固體，只不過在高速、高壓條件下，有了類似流體的特性。
破甲戰鬥部金屬射流形成的過程
破甲彈金屬射流擊穿裝甲後，射流殘體、衝擊中破碎的裝甲碎片和炸藥爆炸產生的超壓衝擊波衝進裝甲車輛內部，殺傷乘員破壞車內設備，如果擊中彈藥、油料等部分，還可引發車內起火殉爆。
在二戰時期，出現了多種使用空心裝藥破甲戰鬥部的反坦克彈藥。在這之前，傳統的穿甲彈是依靠動能擊穿裝甲的，也就是用穿甲彈頭硬撞，砸開裝甲，這需要有較高的初速，只適合坦克炮、反坦克炮等高初速身管火炮，而空心裝藥破甲戰鬥部是靠裝藥爆炸將藥型罩聚攏形成金屬射流擊穿裝甲的，和彈藥存速無關，所以能用在低速彈藥上，比如反坦克火箭筒、無後坐力炮、槍榴彈，甚至單兵投擲的反坦克手榴彈。可以說，空心裝藥破甲戰鬥部的運用大大豐富了反坦克武器種類，提高了戰場反坦克火力密度，使普通步兵也有了相對靠譜的反坦克火力。
蘇聯RPG-43反坦克手榴彈
但是，二戰時期的空心裝藥反坦克彈藥設計還很粗糙，性能較差，空心裝藥爆轟波的利用率不高，實際破甲深度較低，與戰鬥部直徑之比大約只有1：1。那麼，哪些因素會影響空心裝藥破甲戰鬥部的破甲效率呢？後來人們又是怎麼解決的呢？
1、藥型罩金屬材料。藥型罩要達到較高的破甲深度，需要使用密度較大的金屬材料。二戰時期很多國家為了節約成本，用的是鋼或者鋅合金，限制了破甲深度，現代破甲彈的藥型罩材料普遍用紫銅，密度更大，金屬射流的破甲威力也更大。
RKG-3反坦克手榴彈，最初用鋼藥型罩，破甲深度135mm，後來換用紫銅藥型罩後馬上提高到170mm（與上圖的RPG-43相比，藥型罩形狀也優化了，炸藥柱內加裝了隔板，也就是灰色零件）。
2、藥型罩形狀。早期破甲戰鬥部藥型罩形狀較為簡單，多為簡單的錐形或者半球形，形成的金屬射流速度較低；現代破甲戰鬥部為提高金屬射流速度，會使用變曲線的喇叭形藥型罩，形成的金屬射流速度更大，破甲深度也就提高了。當然，喇叭形藥型罩的生產成本較高，所以現在不少破甲彈用的還是簡單的錐形藥型罩，或者用變錐形角度的藥型罩，後者可以看成是喇叭形藥型罩的簡化，前端開口較大，錐形角度較大，後半部分錐角縮小，相當於把喇叭形的曲線變成簡單的直線。
美國M18 57mm無後坐力炮使用的M307破甲彈，該炮和該彈於二戰末期服役，為簡化生產工藝藥型罩為半球形，缺點是射流 速度較低，現代破甲彈已很少用這種形狀的藥型罩。
3、有利炸高。破甲戰鬥部起爆時，戰鬥部離裝甲表面要有一定距離，在這個合理距離上，金屬射流匯聚的能量最大，過近或者過遠效果都不好。所以現代破甲彈前端的整流罩都充分考慮到合理炸高，有的還有專門的探杆，目的就是控制最佳炸高。
105mm坦克炮破甲彈（切開），頭部有探杆，控制有利炸高
4、炸藥爆轟速度。早期的破甲彈使用過TNT炸藥，這種炸藥產量大、安全性能好、威力也很大，作為殺傷榴彈、爆破榴彈裝藥完全沒有問題，但作為破甲彈裝藥時，爆轟速度偏低，形成的金屬射流速度較低。現代破甲彈多使用黑索金為主要成分的混合炸藥，爆轟速度比TNT炸藥更大。此外，為改變炸藥爆轟波形，充分匯聚炸藥爆轟能量，還要在戰鬥部炸藥柱內裝隔板，提高破甲威力。
蘇聯RPG-7火箭筒使用的PG-7V火箭增程破甲彈掛圖，第二張局部放大圖中標註為25的就是戰鬥部裝藥內隔板。
5、使用靈敏度更高的引信。早期破甲彈使用的是機械引信，靈敏度較差，戰鬥部不能在最有利的炸高起爆。現代破甲彈多使用壓電引信，壓電引信的原理是在破甲彈頭部裝一塊壓電陶瓷，用導線或者直接利用戰鬥部金屬外殼將壓電陶瓷與戰鬥部底部的電雷管構成迴路，當破甲彈撞擊目標時，壓電陶瓷被撞擊，產生脈衝電流，通過導線或彈藥金屬外殼引爆電雷管，引爆戰鬥部。
蘇聯125mm BK-14M破甲彈，頭部探杆裡零件3就是壓電陶瓷，受撞擊後就能產生電流，順著彈體、藥型罩構成的電路迴路引爆彈體尾部的電雷管。
6、抗旋。對尾翼穩定的火箭彈、滑膛炮彈來說，彈體在飛行中不會高速旋轉，沒有這個問題，但對線膛炮發射的破甲彈來說，由於彈體會高速旋轉，離心作用會干擾、分散金屬射流的匯聚過程，導致其動破甲深度明顯低於靜破甲深度（靜破甲深度，就是戰鬥部固定在靶板上起爆炸出的深度，動破甲深度，則是用武器真實射擊打出的破甲深度）。為解決線膛炮破甲彈旋轉問題，人們又採用過好幾種辦法。
一種是使用滑動彈帶。這種破甲彈的彈帶和彈體不是緊密配合的，可以相對滑動；當炮彈發射通過膛線時，彈帶嵌入膛線旋轉，但彈帶和彈體之間可以滑動，彈體並沒有同步高速旋轉，僅因為彈帶與彈體之間的滑動摩擦力低速旋轉；出炮口後，破甲彈尾部的尾翼張開，靠尾翼穩定飛行。
蘇聯100mm BK-5M坦克炮用破甲彈，用D-10線膛炮發射，其使用的抗旋手段就是滑動彈帶。
另一種辦法是滑動彈帶的進化，叫軸承破甲彈，原理是彈體外部和內部的破甲戰鬥部之間有滾柱軸承，發射時彈體外部高速旋轉，但戰鬥部沒有一起高速旋轉，其轉速要低得多（畢竟滾珠軸承不是無摩擦，戰鬥部被帶動旋轉還是必然，只是速度低得多）。這種破甲彈典型產品是法國105mm Obus G破甲彈，缺點是結構複雜，成本高。
法國105mm Obus G破甲彈，箭頭指出的就是前後兩組滾珠軸承（注意該彈藥型罩就是典型的喇叭形藥型罩）
第三種辦法是使用錯位抗旋藥型罩。這種藥型罩不是光滑的，而是由一個個錯位重疊的扇面組成的，爆炸時產生的金屬射流轉向與彈體自旋方向相反，互相抵消，減小彈體旋轉帶來的不利影響。
抗旋藥型罩示意圖
“阿帕奇”武裝直升機的30mmM230鏈式炮發射的M789破甲殺傷雙用途彈，注意觀察其藥型罩，有典型的抗旋結構。
美國M551“謝里登”輕型坦克的152mm主炮發射的M409破甲彈，藥型罩也有抗旋結構
破甲戰鬥部在二戰時期出現，戰後走向成熟，因為其破甲深度大，不依賴初速，所以一度成為非常受歡迎的反坦克彈藥，大有取代傳統穿甲彈的趨勢。但是隨著複合裝甲、爆炸反應裝甲的出現，破甲戰鬥部的效能被大大降低了，而複合裝甲、爆炸反應裝甲對穿甲彈的效果沒有那麼好，再加上尾翼穩定脫殼穿甲彈（APFSDS）的出現，因此尾翼穩定脫殼穿甲彈又稱為坦克炮反裝甲主用彈。但是破甲彈也沒有消失，一方面出現了專門對抗爆炸反應裝甲的串列破甲戰鬥部，主戰鬥部前方還有個小戰鬥部，先引爆爆炸反應裝甲塊，隨後主戰鬥部引爆擊穿坦克主裝甲；另一方面破甲彈朝著多用途方向發展，不簡單追求破甲深度，而是兼顧破甲與殺傷爆破，破甲與攻堅，作為多用途彈藥，既能打輕裝甲目標，又能摧毀各種工事掩體。
RPG-29重型反坦克火箭筒，它的火箭彈有串列戰鬥部，主戰鬥部前方還有一個小戰鬥部
除了打坦克裝甲車輛，空心裝藥原理還用於多用途戰鬥部，既能破甲，又能爆破工事掩體，這是PF98A單兵火箭攻堅彈。
這是PF89A多用途火箭彈，有破甲戰鬥部，但周圍有殺傷環，內裝殺傷鋼珠，能形成密集破片殺傷人員。
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