空心裝藥（shaped charge）指的是戰(zhàn)斗部中存在一個空腔部分的破甲彈頭。破甲彈頭在彈頭前部裝有一個圓錐形金屬罩（一般是紫銅的合金），錐口朝前，錐尖朝后，金屬罩后面裝有炸藥，前面是空的。彈頭爆炸時，金屬罩被高溫熔化成高速液體金屬射流，象透鏡那樣聚焦到空心部分的中心，射向敵坦克的裝甲，把裝甲沖出一個洞，并毀傷里面的設(shè)備和人員。
空心裝藥應(yīng)用于軍事上是第二次世界大戰(zhàn)時德國首先開始的。第一個完整的空心裝藥是工兵爆破裝藥，在1940年10月德國攻陷安朋安滿要塞時起了很大的作用，隨后英、德、俄、日等國在第一次世界大戰(zhàn)期間都先后裝備或試測了多種無座力炮用空心裝藥破甲彈和火箭筒用空心裝藥破甲彈。第二次世界大戰(zhàn)后，空心裝藥破甲彈有了顯著的發(fā)展。戰(zhàn)后一般破甲彈的破甲厚度僅為彈徑的2倍，到1950年其破甲厚度達到了彈徑的4倍，到1960年達到了彈徑的5倍。70年代后破甲性能又有所提高，其靜破甲深度可為藥型置直徑的6~8倍。它的使用范圍也比其它反坦克彈種更為廣泛。它作為炮彈，可用無座力炮、如農(nóng)炮和榴彈炮發(fā)射；也可作為戰(zhàn)斗部裝在導(dǎo)彈和火箭上使用；還可做成空心裝藥航空炸彈、地雷、手榴彈、槍榴彈等用于反坦克和反裝甲車輛。
榴彈炮用空心裝藥破甲彈，作為輔助彈種，主要用于反坦克。加農(nóng)炮用空心裝藥破甲彈、由于坦克機動性的日益提高，正在向提高直射距離和命中精度方向發(fā)展，加農(nóng)炮用空心裝藥破甲彈已達到初速1000m/s以上。直射距離在1000~1200m的水平空心裝藥破甲彈是無座力炮的主要彈種，無座力炮空心裝藥破甲彈也正在向增大射程、改善精度和進一步提高威力的方向發(fā)展。
發(fā)展歷程
早期發(fā)現(xiàn)
空心裝藥效應(yīng)（shaped charge effect）又稱聚能效應(yīng)，是炸藥裝藥爆轟的一種特性，有空穴的炸藥裝藥和實心的（無空穴的）炸藥裝藥與目標接觸時，裝藥爆轟后有空穴的比無空穴的造成更深的穿孔。
福斯特（Foerster）早在1883年指出了使用空心藥筒的重要性。
1888年美國教授門羅（C.E.Munroe）把這種現(xiàn)象解釋為二個或多個爆轟波疊加成為一個合成波，比任一原來的波具有更大的力量，也可以說爆炸效應(yīng)在一個方面向上的集中，因而對目標有更大的侵徹作用。
門羅的發(fā)現(xiàn)多年來沒有實際應(yīng)用，幾乎為人們所遺忘，1910-1911年諾伊曼（E.Neumann）重新發(fā)現(xiàn)了這一效應(yīng)，甚至認為這種效應(yīng)是他自己的發(fā)明。在德國和英國申請了專利，但沒有在軍事上投入實際應(yīng)用。
由于門羅和諾伊曼分別發(fā)現(xiàn)了這一效應(yīng)，所以空心裝藥效應(yīng)也稱為門羅-諾伊曼效應(yīng)（Munroe-Neumann effect）。
發(fā)展運用
空心裝藥效應(yīng)這一概念最早用于制造雷管（德國）。最早使用空心裝藥彈藥是德國于1936年的西班牙內(nèi)戰(zhàn)，在西班牙戰(zhàn)爭以后，其它國家開始進行將空心裝藥效應(yīng)應(yīng)用于軍事，但此時很少有公開報道的文獻。
第一次世界大戰(zhàn)前的1939年德國發(fā)展一種磁吸地雷。另外還發(fā)展了一種用尾翼穩(wěn)定的空心裝藥炮彈，系用鋼管發(fā)射。應(yīng)用了無后坐力炮原理，在第二次世界大戰(zhàn)時期，德國使用了空心裝藥的炮彈、炸彈、榴彈和火箭。
在第二次世界大戰(zhàn)時俄國發(fā)展了各種空心裝藥的炮彈。日本發(fā)展了空心裝藥地雷（對付坦克），也使用幾種空心炮彈，在第二次世界大戰(zhàn)時設(shè)計出許多種使用空心裝藥的其它武器，如高爆彈、穿甲彈、爆破藥包、地雷、水雷和魚雷等。二次大戰(zhàn)后，大量的軍用空心裝藥轉(zhuǎn)為民用。表明空心裝藥在民用爆破中有相當?shù)挠猛尽Ｔ?jīng)使用的空穴類型有錐形、半球形、V 形和圓筒形。
使用藥型罩大大增加了侵徹力是二次大戰(zhàn)前不久發(fā)現(xiàn)的，雖然德國發(fā)明帶罩空心裝藥（lined cavity charge）可能早在第一次大戰(zhàn)時。
庫克（Cook）的說法也十分相似，即早于1936年美國采礦業(yè)認可了利用帶罩空心裝藥的益處。
伍德（R.W.Wood）和霍普金斯（J.Hopkins）對帶罩空心裝藥有貢獻，他們首先發(fā)現(xiàn)了帶罩的空心裝藥生成高速破片和/或金屬射流，莫豪普特（H.Mohaupt）等人于1940年對美國軍械部提供了鋼制藥型罩的錐孔裝藥。還設(shè)計了75mm和105mm 高爆反坦克榴彈、M9空心裝藥槍榴彈和機關(guān)槍榴彈，后來成為火箭筒（“bazooka”）。莫豪普特在1942年就使美國陸軍擁有空心裝藥彈藥，因之美國曾建議把帶罩空心裝藥效應(yīng)命名為莫豪普特效應(yīng)（Mohaupt effect）。美國從原來門羅效應(yīng)到采用帶罩空心裝藥效應(yīng)走過了一段較長的路程。
美國對帶罩空心裝藥的基礎(chǔ)研究和發(fā)展工作開始于1941年，在杜邦公司的東方實驗室進行，同時進行武器設(shè)計。當時有幾個單位（NDRC的第8分部和CIT）研究帶置空心裝藥的射流侵徹機理和對付這些射流的防護裝置。
美國1953年開會提出需要有更直接的方法來觀察藥型罩壓垮和射流的形成，進行了對藥型罩壓垮、射流生成和目標侵徹的閃光X射線研究，工作是在美國彈道研究實驗室（BRL）進行的，伯克霍夫（G.Birkhoff）認為對藥型置壓垮過程的研究應(yīng)以流體流動的流體動力學(xué)為基礎(chǔ)并很快作出了理論體制算式。
德國對空心裝藥的研究，采用了半球形、橢園形和錐形的藥型罩，并解釋了藥型罩的最佳形式，在研究中發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)會顯著地降低藥型黑效應(yīng)，結(jié)論是旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定的彈丸與空心裝藥是不調(diào)協(xié)的。1943年末，旋轉(zhuǎn)使射流分散已被克爾盒照相機的照相圖所證實。
德國研究空心裝藥彈的最佳裝藥，發(fā)現(xiàn)60/40賽克洛托兒（cycloto1）（相當于B炸藥）有最佳性能，而含鋁炸藥則無益處可言，藥型罩的材料有鋼、鐵、銅、鋁和鋅，以銅為最好，但因稀貴而采用鋅。還研究了藥型罩的斜度和厚度的影響、變動錐體的影響、變動炸高的影響。還研究了射流速度、直徑、壓力、沖量、動能和光亮度對藥型罩厚度和其它參數(shù)的關(guān)系，計算爆壓為20260MPa（200000大氣壓）數(shù)量級，射流速度為7620m/s數(shù)量級。
用照相法研究空心裝藥彈丸的爆轟過程發(fā)現(xiàn)用合適的空穴形狀和合適的藥型罩可大大增加有效炸高，例如7kg的空心裝藥在距離150m時能嚴重地壞飛機，蘇聯(lián)的研究表明有金屬藥型罩的效果比無罩裝藥大4倍，尤其是帶金屬藥型罩的空心裝藥的射流與裝藥有某些距離時能保持相當?shù)那謴亓Α：喲灾趲д挚招难b藥中，一個薄的藥型罩（通常是0.6mm左右），用鋼或銅制成，緊貼在空心裝藥的空穴中，藥型罩可以是軋制的、旋制的、沖壓的或鑄造的。美國的藥型罩可分為空心錐形或楔形，前者生成小直徑的圓柱形射流，后者生成細的、平的、刀口狀的射流。
生產(chǎn)裝備
空心裝藥應(yīng)用于軍事上是第二次世界大戰(zhàn)時德國首先開始的。第一個完整的空心裝藥是工兵爆破裝藥，在1940年10月德國攻陷安朋安滿要塞時起了很大的作壓，隨后英、德、俄、日等國在第一次世界大戰(zhàn)期間都先后裝備或試測了多種無座力炮用空心裝藥破甲彈和火箭筒用空心裝藥破甲彈。鐵拳反坦克火箭筒（Panzerfaust、Pzf），又稱裝甲拳或鐵拳，是第二次世界大戰(zhàn)期間德國制造的廉價的發(fā)射藥推進近程無后座力反坦克榴彈發(fā)射器。該武器是一種小型預(yù)裝填無后座力炮。
第二次世界大戰(zhàn)后，空心裝藥破甲彈有了顯著的發(fā)展。戰(zhàn)后一般破甲彈的破甲厚度僅為彈徑的2倍，到1950年其破甲厚度達到了彈徑的4倍，到1960年達到了彈徑的5倍。70年代后破甲性能又有所提高，其靜破甲深度可為藥型置直徑的6~8倍。它的使用范圍也比其它反坦克彈種更為廣泛。它作為炮彈，可用無座力炮、如農(nóng)炮和榴彈炮發(fā)射；也可作為戰(zhàn)斗部裝在導(dǎo)彈和火箭上使用；還可做成空心裝藥航空炸彈、地雷、手榴彈、槍榴彈等用于反坦克和反裝甲車輛。
技術(shù)原理
破甲彈就是利用炸藥爆炸的空心效應(yīng)，使藥形罩形成高速金屬射流來侵徹裝甲、殺傷裝甲后面的乘員、破壞其設(shè)備和引起易燃物體的燃燒。破甲彈的結(jié)構(gòu)種類很多，但其破甲原理都基本一樣。它的主要組成件有引信、頭螺、彈體、藥形罩、炸藥等，在這些組成件中，除炸藥外，其他構(gòu)件均由金屬材料制造。其中彈體的強度和藥形罩的力學(xué)性能對破甲作用有重要的影響。特別是藥形罩，它是破甲彈關(guān)鍵零件，它的結(jié)構(gòu)、形狀和材料等，都直接影響金屬射流的破甲性能。
實驗證明，為達到金屬射流的最大破甲威力，藥形罩必須選用比重大、強度高和壓動載荷作用下有較大塑性的材料，要滿足這樣的性能要求，紫銅和銅合金是最理想的材料。但是銅是稀缺元素之一，價格昂貴。因此，目前國內(nèi)外都在尋求采取低碳鋼、鑄鐵以及其他金屬材料來代替紫銅藥形罩，但其效果遠不如紫銅藥形罩。另外，藥形罩所用的紫銅材料加工工藝不同，對其破甲威力也有很大影響。
基本設(shè)計
空心裝藥戰(zhàn)斗部主要用來對付裝甲目標，其改進型還可以有效地攻擊海上和空中目標。
反坦克導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部
反坦克導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部大都為空心裝藥破甲戰(zhàn)斗部。因戰(zhàn)斗部直徑不像炮彈那樣嚴格受到發(fā)射裝置的限制，故可按照破甲威力的要求增大或減小。如“霍特”反坦克導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部，該戰(zhàn)斗部主要由風帽（殼體的前半部）、戰(zhàn)斗部殼體、藥型罩、爆炸裝藥和底蓋組成等構(gòu)成。
頭部風帽分為外風帽和內(nèi)風帽兩層，內(nèi)、外風帽用連接調(diào)整環(huán)固定并與殼體連接。裝配后與殼體外表面形成的間隙用整形環(huán)充填。外風帽的內(nèi)層與內(nèi)風帽是兩個電極，構(gòu)成電引信的碰撞開關(guān)。當導(dǎo)彈命中目標時，頭部風帽變形，內(nèi)外風帽接觸，從而接通引信的點火電路，使雷管起爆，并引爆空心裝藥。
外風帽是蛋形殼體，外層由塑料熱壓成型，內(nèi)層附有一層用黃銅（含銅58%）板沖成的銅殼，且內(nèi)表面鍍銀（銀層厚5~9mm）。內(nèi)風帽同樣是蛋形殼體，也是用黃銅板沖成的，其內(nèi)、外表面均鍍銀（銀層厚5~9μm）。
戰(zhàn)斗部殼體為鋁合金鑄件，經(jīng)機械加工成形，內(nèi)裝空心裝藥藥型罩是用紫銅板經(jīng)旋壓而成的圓錐形罩，其錐角為60°。
裝藥的主裝藥采用梯黑混合炸藥，其成分為：梯恩梯（25%），黑索金（75%）。隔板后面的輔助裝藥，其成分為：梯恩梯（15%），黑索金（85%）。隔板分前后兩塊疊在一起，均用硅橡膠制成。傳爆藥柱裝于戰(zhàn)斗部底部。戰(zhàn)斗部用螺環(huán)和彈性卡環(huán)與發(fā)動機連接。
其它類型的導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部
由于空心裝藥戰(zhàn)斗部爆炸后能量密度高，方向集中，而且局部破壞作用大，因而它不但可以用于反坦克，而且還可用于對付地面、空中和海上的其它目標。以下再簡要介紹幾種不同類型的空心裝藥戰(zhàn)斗部。
“冥河”艦對艦導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部
該戰(zhàn)斗部殼體是制有兩個平面的圓柱體。這種結(jié)構(gòu)是為便于安裝而設(shè)計的。藥型罩為半球形，其直徑為500mm，整厚為15mm，材料為低碳鋼。藥型罩直接接在戰(zhàn)斗部殼體上，采用這種藥型罩的原因是使形成的射流短而粗，以便在艦體上打出較大的穿孔（孔徑可達藥型罩直徑的0.7倍，穿深為直徑的2倍）。這樣，海水即可迅速流入艙內(nèi)。此外，射流也能破壞艦內(nèi)的武器裝備，殺傷人員。該戰(zhàn)斗部裝藥是梯恩梯、黑索金和鋁粉的混合炸藥，裝藥量為180kg。
“鸕鶿”空對艦導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部
這是一種形成體彈（自鍛破片）的戰(zhàn)斗部，主要用于對付艦艇。在戰(zhàn)斗部殼體內(nèi)沿圓周分兩層設(shè)置了16個大錐角藥型罩，裝藥爆炸后可形成速度為2000m/s的自鍛破片。導(dǎo)彈擊中軍艦后，依靠其動能可擊穿12mm厚的鋼板，然后對付空中目標。該戰(zhàn)斗部具存大量的聚能穴，并裝有藥型罩。炸藥爆炸后，利用聚能效應(yīng)在徑向上形成密集的高速“破片”（實際是斷裂射流），其威力比普通殺傷破片為高。在戰(zhàn)斗部的圓柱形殼體表面上設(shè)置有5排，每排12個（共60個）直徑為40毫米的半球形藥型罩，并呈交錯對稱分布。炸藥爆炸后，每個藥型罩將形成50~60個“破片”，其飛散速度在3000m/s以上，飛散方向比較集中，整個戰(zhàn)斗部的殺傷作用場呈輻射狀分布。
“白星眼”空對地導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部
該導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部為圓柱形，在裝藥的圓周上有8個同樣尺寸的V形槽，其上裝有低碳鋼制成的V型藥型罩（錐角為120°，罩壁厚6.5mm），并焊接在殼體上。殼體是0.85mm厚的薄鋼板焊接成形，構(gòu)成彈身的蒙皮，以保證導(dǎo)彈具有良好的氣動外形。戰(zhàn)斗部直徑為382mm，空心裝藥長1.8m，炸藥質(zhì)量200kg（B炸藥）。戰(zhàn)斗部爆炸后，在圓周上形成8股片狀金屬射流，每股射流的切割長度為1.7m，具有強大威力，可用來攻擊海上規(guī)艇、地面橋梁，亦可用于對付坦克和裝甲車輛等。
運用
軍事運用
法國坦克炮
法國坦克加農(nóng)炮用G犁空心裝藥破甲彈。它采用以雙重彈殼結(jié)構(gòu)，在兩者之間加放滾珠軸承，外殼旋轉(zhuǎn)，內(nèi)殼（裝藥）不旋轉(zhuǎn)。可獲得1000m/s的初速，大大提高了破甲性能。
美國坦克炮
美國坦克炮用M431式空心裝藥破甲彈，它采用固定式尾翼穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，為了有利于大著角，彈體上有一個銳利的臺肩，全彈重約15公斤，配用壓電引信，裝用B炸藥，初速為 1220m/s。
美國空心裝藥爆破藥筒
空心裝藥爆破藥簡美國MB和M3A1磅空心裝藥筒是一個高39.4cm、直徑22,9cm的黃褐色金屬殼內(nèi)裝炸藥而成的圓形藥筒，其底部帶有產(chǎn)生高速射流的錐形裝藥，M3型空心裝藥藥筒含有12.8kgB 炸藥和 0.77kg作為傳爆藥的 50/50 彭托利特（pcntolit）（槍彈沖擊敏感）。M3A1型空心裝藥藥筒含有13.6kg作為主裝藥的B炸藥和50gA-3傳爆藥（槍彈沖擊不敏感）。裝藥的頂部中心帶有雷管孔，并帶有38.1cm高的控制炸高的金屬三腳架，可使空心裝藥在沖擊目標前形成更有效的射流，空心裝藥襯有鋼或銅的藥型罩以增加射流效應(yīng)，它可穿透1.5m（5英尺）厚的鋼筋混凝土。
法國無座力炮
法國無座力炮用增程空心裝藥破甲彈，法國研制了一種75mm APX無坐力炮和該炮配用的增程破甲彈。破甲彈可分為飛行部和推動部兩部分：飛行部，即彈頭，包括空心裝藥戰(zhàn)斗部、增程發(fā)射機、塑料彈帶、尾翼和壓電引信；推動部，即火炮的活動炮尾，包括藥筒和噴口，藥筒套在彈丸后部，噴口用以噴出火藥氣體平衡火炮。彈丸飛出炮口，6片尾翼自動張開，穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)彈丸，炮彈發(fā)射后，通過延期點火裝置，經(jīng)0.4s后，點燃裝在彈丸前端的增程火藥，火藥氣體通過彈丸中心管，由后部噴口噴出，使彈丸由400m/s增速到530m/s，改善了彈道性能。彈丸飛行時間為1.2s，有效射程在500m 以上。
彈丸到達目標，增程火藥燃盡，彈丸頭部形成空體，空心裝藥由引信起爆，進行破甲，這種破甲彈可在65度破甲120mm，60度破雙層裝甲40+110mm。
工程運用
油井射孔彈
油井射孔彈（Jet perforator）這是專門用于油井壁及其周圍巖層穿孔的一種空心裝藥裝置，由銅藥型罩和炸藥組成，裝在金屬或塑料殼內(nèi)，其大小按被穿孔的油井而異，當炸藥爆轟時，射孔彈發(fā)射出由藥型罩金屬的細粒碎片組成的射流，穿透油井壁和周圍巖層，形成深而直徑大的穿孔，使石油流入井中。中國研制的WS無槍身油氣井射孔彈，其特點與過去使用的有槍身射孔彈相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，性能穩(wěn)定等特點，可在各種條件下迅速、安全、可靠地完成油-氣井的開采，現(xiàn)有兩種品號：WS-600適用于壓力600kg/cm2、溫度150℃的深井：WS-1000適用于壓力1000kg/cm、溫度180℃的深井和超深井。
平爐出鋼穿孔彈
平爐出鋼穿孔彈（Jet tapper）美國杜邦公司生產(chǎn)的平爐出鋼穿孔彈是由裝于塑料殼中的帶有銅藥型罩57g高威力炸藥組成，這種裝藥裝入彈頭形的絕熱套中。在使用時，將特制的高溫雷管旋入 2.44m長的中空硬纖維制的裝藥桿中，雷管插入裝藥中，將絕熱套放到裝藥桿的端部，穿孔彈中使用的炸藥要求對撞擊、摩擦和熱比較鈍感的炸藥，若在足夠高的溫度下加熱時，會燃燒而不爆轟，與穿孔彈配套使用的高溫雷管，它們作為穿孔彈中的一部分，在熱的出鋼口能逗留 3~8分鐘而不爆轟。
中國研制的PS平爐出鋼穿孔彈，裝填高能雷炸藥，可穿透172mm鋼靶，入口直徑15mm以上，相當于開啟率達90%以上，開啟時間2分45秒，平均每爐出鋼時間縮短1分45秒，從而保證了鋼種質(zhì)量，它與燒氧工藝相比，可提高出鋼口使用壽命。
切割索（線型空心裝藥）
切割索（線型空心裝藥），美國炸藥工藝公司（Explosive Technology）制造的切割索（商名Jetcord）是一種用于切割各種材料的線型空心裝藥，作為芯藥的炸藥的太安、黑索今、六硝基芪和二氨基六硝基聯(lián)苯，外包的金屬管可用鉛、鋁、銅或銀制成，藥芯裝藥量為106.38/m、銅外管的切割索可切割1.91cm厚的C1068鋼板，芯藥量為 21.38/m（100格令/英尺）時可切割0.76cm厚的同樣鋼種的鋼板。
切割索用于宇宙和防御系統(tǒng)，用于宇宙飛船的艙的分離、火箭和導(dǎo)彈的級的分離和導(dǎo)彈破毀。在搶修或爆破作業(yè)時，在用于廢橋梁或建筑物拆毀時曾得到明顯的效果，完成破毀工作有時只需要平常炸藥量的十分之一。
切割索在一種進入大氣層裝置中實施爆炸切割，它可用標準雷管起爆，其爆速隨所用的藥芯而異，可超過6000m/s，大多數(shù)切割索有充分的撓性，可形成各種復(fù)雜的形狀。可供應(yīng)特種芯藥量的制品，其藥量可超過1063g/m。
參考資料 >
panzerfaust.thearmorylife.2024-08-09