破甲彈（High Explosive Anti-Tank Projectile，HEAT）在一般情況下，是指成型裝藥破甲彈，也稱錐型裝藥破甲彈、空心裝藥破甲彈或聚能裝藥破甲彈，是反坦克的主要彈種之一。破甲彈是基于門羅效應開發的化學能反裝甲彈種，依靠成型裝藥（常見藥型包括錐型、半球型、喇叭型等）的聚能效應壓垮藥型罩，形成一束高速金屬射流來擊穿裝甲。其裝藥在距離裝甲板一定高度起爆，聚焦高溫高速射流穿透裝甲并對人員器材造成殺傷，不要求彈丸必須具有很高的彈著速度。因而，破甲彈能夠廣泛應用在各種加農炮、無坐力炮、坦克炮以及反坦克火箭筒上。
1888年，查爾斯·愛德華·門羅發現了“門羅效應”，從而改變了人們對爆炸的理解。19世紀發現了帶有凹槽裝藥的聚能效應。在第二次世界大戰前期，發現在炸藥裝藥凹槽上襯以薄金屬罩時，裝藥產生的破甲威力大大增強，使聚能效應得到廣泛應用。1936-1939年，納粹德國在西班牙內戰時期研發了一種對付坦克的新式彈藥——破甲彈。隨著坦克裝甲的發展，破甲彈出現了許多新的結構。例如，破-破串聯等新型結構的聚能裝藥破甲彈、炸藥裝藥中加殺傷元素或燃燒元素等隨進物的破甲彈以及多用途破甲彈。20世紀80年代以來，由于坦克裝甲防護能力的不斷增強，破甲彈性能也不斷提高，破甲深度已由原來的6倍裝藥直徑提高到8~10倍的裝藥直徑，還出現了末段制導破甲彈和破甲集束炸彈。進入20世紀90年代，坦克主炮彈種出現了新的變化。美國坦克開發了M830多用途破甲彈，將破甲彈和高爆彈合一，以達到類似榴彈的效果。
破甲彈大都由彈體、炸藥裝藥、藥型罩、隔板、引信和穩定裝置等部份所組成。它們的差別，主要反映在火炮發射特點、彈形和穩定方式上。主要分為氣缸式尾翼破甲彈、長鼻式破甲彈、具有抗旋結構的旋轉穩定破甲彈和火箭增程破甲彈4種類型。
發展沿革
研制背景
1888年，一名名叫查爾斯·愛德華·門羅的美國工程師在使用消化纖維做實驗時，偶然發現將一個實心的圓柱形炸藥放在鋼板上引爆，只能將鋼板的表面炸出一個小坑，爆炸的威力十分有限。但如果炸藥柱一頭有空腔，空腔朝下放在鋼板的表面引爆，卻能夠將好幾層的鋼板同時擊穿，這種爆破的效應被稱為“門羅效應”。“門羅效應”的發現改變了人們對爆炸的理解，那就是只要把一小坨炸藥合理塑型，就能夠匯聚能量來擊穿裝甲板，效果甚至好于未經塑型的一大坨炸藥。19世紀發現了帶有凹槽裝藥的聚能效應。在第二次世界大戰前期，發現在炸藥裝藥凹槽上襯以薄金屬罩時，裝藥產生的破甲威力大大增強，使聚能效應得到廣泛應用。
發展歷程
二戰時期，面對著已經在陸地戰場稱霸的坦克，各國一方面不斷研發提升坦克性能，另一方面積極尋找對付坦克的有效辦法。1936-1939年，納粹德國在西班牙內戰時期發現了一種對付坦克的新式彈藥——破甲彈。二戰后期，坦克炮口徑已經設計到100mm以上，發射彈丸內藥形罩的直徑可以輕松達到80mm。因此到了美蘇冷戰時期，各國研發坦克徹底摒棄了“戰場移動堡壘”式的思路，重防護、重火力、輕機動力的重型坦克被淘汰，新型的主戰坦克越來越追求火力、防護力與機動力的平衡。破甲彈的出現曾一度危及坦克“陸戰之王”的桂冠，因為不用受限于初速的彈丸破甲能力，使得單兵反坦克武器也對坦克有著致命的傷害。
隨著坦克裝甲的發展，破甲彈出現了許多新的結構。例如，為了對付復合裝甲和反應裝甲爆炸塊，出現了破-破串聯等新型結構的聚能裝藥破甲彈；為了提高破甲彈的后效作用，還出現了炸藥裝藥中加殺傷元素或燃燒元素等隨進物的破甲彈，以增加殺傷、燃燒作用；為了克服破甲彈旋轉給破甲威力帶來的不利影響，采用了錯位式抗旋藥型罩和旋壓藥型罩。除此之外，為適應戰場反坦克、反直升機的需要，還出現了以破甲為主，兼有殺傷、燃燒、干擾等功能的多用途破甲彈。
從20世紀60年代的變壁厚藥型罩、喇叭形和雙錐形藥型罩，到后來的串聯成型裝藥藥型罩、截錐藥型罩、分離式藥型罩和大錐角自鍛破片藥型罩等，都是為了對付不斷發展的裝甲防護而提出的新型成型裝藥結構。20世紀80年代以來，由于坦克裝甲防護能力的不斷增強，破甲彈性能也不斷提高，現代破甲彈的靜破甲深度通常可達藥型罩直徑的五倍以上，破甲深度已由原來的6倍藥型罩直徑提高到8~10倍的藥型罩直徑，現代一些破深超過1000mm的反坦克導彈應用的是串聯破甲戰斗部。為了提高遠距離攻擊裝甲目標的能力，還出現了末段制導破甲彈和攻擊遠距離坦克群的破甲集束炸彈。
進入20世紀90年代，坦克主炮彈種出現了新的變化。美國坦克開發了M830多用途破甲彈，將破甲彈和高爆彈合一。之所以在彈藥方面做減法，很大程度上的是美國方面認為破甲彈的威力已經不能擊穿帶有“接觸-5”這類重型爆炸反應裝甲的坦克，于是索性減小了破甲彈藥罩的直徑，將破甲彈側面的彈體增厚，以達到類似榴彈的效果。
結構與原理
技術原理
破甲彈的理論依據是基于美國人門羅發現的“門羅效應”，破甲彈穿透裝甲的方式是通過化學能彈來完成的，其戰斗部的金屬殼體可以在發射后，通過錐形裝藥的聚能原理將高溫高壓的金屬射流聚焦成一條線，使得內部壓力集中于一點并穿透敵方裝甲，金屬射流撞擊裝甲時，它強大的動能逼迫構成裝甲板塊的物質向四周液態流動，讓出一條隧道，以達到殺傷敵方坦克內部乘員、破壞武器裝備的效果。理論上破甲彈可以擊穿五倍于自身金屬墊口徑的均質裝甲。
技術結構
破甲彈一般是由彈體、炸藥裝藥、藥型罩、隔板、引信和穩定裝置等部分組成。
彈體
破甲彈彈體一般由頭螺、彈體殼、彈底和螺塞等零件組成。頭螺高度是根據最有利炸高確定的。彈體殼外形通常為圓柱形，其上有一定寬度的定心部；彈體長度與炸藥威力、裝藥結構以及引信配置等因素有關；外殼一般采用合金鋼材料。
炸藥裝藥
炸藥裝藥是形成高速金屬射流的能源。炸藥的能量越高，所形成射流的速度就越高，破甲效果就越好。目前大量使用的是以黑索金為主體的混合炸藥（爆速在8000米/秒左右），或其他高能炸藥（爆速可達9000米/秒）。炸藥可以采用鑄裝、壓裝或其他裝填方式。
藥型罩
藥型罩是形成金屬射流的關鍵部件。常用的藥型罩有圓錐形、喇叭形和半球形等形狀，另外，根據性能的需要，也可以由以上三種形狀組合而成，如雙錐罩、曲線組合罩等。藥型罩襯于裝藥凹窩內，錐角一般為40°～60°。材料除要用延性好，密度大的金屬外，還可采用兩種金屬或金屬與非金屬復合的雙層藥型罩。最常用的藥型罩材料是紫銅。
隔板
隔板的作用是改變爆轟波形，從而提高射流速度。隔板一般采用塑料制成。
引信
引信的作用時間對炸高有影響，引信雷管的起爆能量、起爆的對稱性、傳播藥等均直接影響破甲威力和破甲穩定性。所以，應根據具體的裝藥結構選擇合適的引信。
穩定裝置
早期的破甲彈大多采用旋轉穩定的方式，但由于高速旋轉會嚴重破壞射流的穩定性，從而大大降低破甲威力，所以目前裝備的破甲彈大多采用不旋轉或微旋轉的尾翼穩定方式。此外，對于旋轉穩定方式，人們已經進行了許多抗旋結構的研究。
主要分類
為了適應各種火炮的要求，加上多年來破甲彈本身在結構上的發展，使破甲彈的結構多種多樣。但一般說來，破甲彈大都由彈體、炸藥裝藥、藥型罩、隔板、引信和穩定裝置等部份所組成。它們的差別，主要反映在火炮發射特點、彈形和穩定方式上。
氣缸式尾翼破甲彈
氣缸式尾翼破甲彈，是因利用發射藥氣體的壓力推動活塞使尾翼張開而得名的。翼片張開后，由結構本身保證“閉銷”，而將翼片固定在張開位置。翼片張開的角度一般為40°~60°。為提高射擊精度，在翼面上制有5°左右的傾斜角，使彈丸在飛行中呈低速旋轉。該彈翼片采用鋁合金材料制成。氣缸式尾翼破甲彈的穩定裝置具有翼片張開迅速，同步性好和作用比較可靠的特點，有利于提高彈丸的射擊精度。其缺點是結構較為復雜、加工精度要求也高。
長鼻式破甲彈
長鼻式破甲彈是因其采用瓶狀結構的特殊彈形而得名的。這種彈形雖然使空氣阻力增加，但卻減小了頭部的升力，從而給飛行穩定性帶來好處。長鼻式破甲彈的結構形式很多，如瑞典84mm破甲彈、德國DM-12式120mm破甲彈和中國100mm破甲彈等都有其各自的特點。
瑞典84mm破甲彈采用了筒式穩定方法。該彈以尾部的圓筒代替尾翼，使彈丸質心位于壓力中心之前而獲得飛行穩定。這種長鼻式結構既可用于滑膛炮，也可用于線膛炮。
德國DM-12式120mm破甲彈采用了固定尾翼穩定裝置。該彈在提高破甲性能的同時，大大提高了其殺傷作用，從而使長鼻式破甲彈具有多用途彈的性能。
中國100mm破甲彈配用于53年式100mm線膛加農炮和坦克炮上，主要用于對付坦克和裝甲車輛。該彈穩定裝置的翼片是通過銷軸連接于尾桿的翼座上。由于翼片的質心較銷軸中心距彈丸軸線更近，所以發射時翼片的慣性力矩與剪斷切斷銷所需要的剪切力矩之和，大于離心力所產生的力距，因而翼片在膛內自鎮而呈“合攏”狀態。彈丸飛離炮口后，慣性力矩消失，在離心力作用下，切斷銷被剪斷，翼片繞銷軸向后張開，并在迎面阻力作用下使翼片緊靠在定位銷上。這種使尾翼張開的結構比較簡單，既適用于高速旋轉彈丸也適用于低速旋轉彈丸。其缺點是翼片張開的同步性較差，對彈丸的射擊精度有一定影響。此外，這種結構有時會出現滑膛槍現象，影響炮管的使用壽命。為了使彈丸低速旋轉，該彈采用了滑動彈帶結構，即將彈帶鑲嵌在彈帶座上。彈帶座與彈體之間為動配合，并用帶有螺紋的壓環固定，以限制其軸向運動。這種結構既能在發射時起閉氣作用，避免發射藥氣體沖刷炮膛，延長火炮壽命，又能使彈丸低速旋轉，既有利于提高彈丸的射擊精度，又可保證破甲威力不受高速旋轉的影響。滑動彈帶可采用紫銅、陶鐵或型料（如F4）等材料制造。
具有抗旋結構的旋轉穩定破甲彈
旋轉穩定破甲彈的破甲威力因其高速旋轉而下降。為了解決這一問題，人們在藥型罩上采取了各種各樣的措施，此處以美152mm多用途破甲彈和法105mm破甲彈為例。
美152mmXM409E5式多用途破甲彈是20世紀六十年代末期的產品，配用于坦克炮上。該彈采用旋轉穩定式結構，其彈帶采用陶鐵材料。為了克服彈丸旋轉對破甲性能帶來的影響，該彈采用了錯位抗旋藥型罩。這種錯位抗旋藥型罩是采用先沖壓后擠壓的方法制成的，其材料為紫銅（含銅量在99.9%以上）。該彈藥型罩由16個圓錐扇形塊組成，每塊對應圓心角約為21°16’。這種藥型罩之所以能夠抗旋，是因為當炸藥爆炸時，每一扇形塊都由于錯位而使壓垮速度的方向不再朝向彈丸軸線，而是偏離軸線并與半徑為r的圓弧相切。這樣一來，形成的射流將是旋轉的，如使其旋轉方向與彈丸的旋轉方向相反，即可抵消或減弱彈丸旋轉運動對破甲性能的影響。此外，該彈在彈丸底部采用了短底凹結構，有利于改善其射擊精度。
法105mm破甲彈配用于法國AMX-30主戰坦克的105mm坦克炮上，為了解決彈丸的高速旋轉對破甲性能的不利影響，該彈把聚能裝藥與彈體分開，并在兩端設置滾珠軸承。發射時，雖然彈體作高速旋轉運動，但裝藥部分卻因慣性作用而不旋轉或低速旋轉，從而達到了抗旋目的。平時，在彈體與裝藥部分用脆弱元件銷住，防止它們之間的相對轉動。該彈在彈丸底部還設有通氣孔，其目的是減小軸承在發射時的受力。該彈由于采用旋轉穩定，故其射擊精度較高。
火箭增程破甲彈
火箭增程破甲彈是為增加直射距離而加裝火箭發動機的。以中國供步兵使用的輕型反坦克武器-69年式40mm火箭增程破甲彈為例，該彈是無坐力炮發射，依靠火箭發動機增程的彈種。該彈在結構上的主要特點如下：
超口徑戰斗部
為了提高破甲威力，該彈的聚能裝藥部分（戰斗部）采用了大于火炮口徑的結構。為了減小空氣阻力，在頭部設有風帽。風帽和彈體均采用鋁合金材料制造。藥型罩為錐形，采用紫銅板（T2M）沖壓而成。為提高破甲威力，聚能炸藥采用高能炸藥（8321）。
張開式尾翼
為了保證彈丸的飛行穩定性，該彈采用了后張式尾翼結構，其四個翼片用銷軸裝在尾桿上，平時呈合攏狀態;出炮口后在離心力作用下（約距炮口3~4m處）張開，與彈軸成90°，翼展為282mm。該彈的翼片制有10°40’的斜面，以使彈丸旋轉，提高射擊精度。
火箭增程發動機
由于火炮的口徑小、膛壓低，故采用火箭發動機增程。增程發動機采用前噴管，其噴孔（共六個）中心線與彈軸轉軸傾角為18°，其目的是防止噴出的發射藥氣體噴在尾翼上。為了減小彈丸的旋轉速度。各噴孔沿切線方向向右傾斜3°，用來抵消尾翼的一部分右旋作用。火箭發動機采用延期點火的方式，其延期時間約0.08~0.11s，相當于彈丸在出炮口后12~14m的距離上點火。
該彈的優點是火炮質量輕、機動性好、彈丸的直射距離較長和威力較大，其缺點是炮口速度小，受橫風的影響較大，零部件數量多，生產工藝較為復雜。
典型型號
卡爾古斯塔夫無后坐力炮
“卡爾·古斯塔夫”無后坐力炮可發射的彈藥類型包括反坦克榴彈、高爆榴彈、多用途破甲彈、空爆彈、煙幕彈、照明彈、教練彈等。其中，HEAT 551和HEAT 551C型破甲彈均采用聚能裝藥戰斗部，用于毀傷披掛反應裝甲的目標、毀傷鋼筋混凝土工事或建筑物墻壁。戰斗部配用壓電引信，既可保證大著角碰擊目標時起爆戰斗部，也可確保彈丸可靠地穿過低矮灌木叢而不引爆。與HEAT 551型破甲彈不同的是，HEAT 551C型破甲彈采用的是雙金屬藥罩聚能破甲戰斗部，而且還加裝了增速增程火箭發動機。彈體在飛離筒口5-15米處開始啟動助推火箭發動機，以縮短破甲彈飛抵目標的時間并增加了射擊距離。
美國XM409E5多用途破甲彈
美國XM409E5多用途破甲彈采用錯位抗旋轉藥型罩，由16個錯位排列的紫銅塊組成藥型罩，爆炸后產生與炮彈旋轉方向相反的金屬射流，正好可以抵消彈丸旋轉對金屬射流的破壞。
法國105毫米G型破甲彈
法國105毫米G型破甲彈使用滑動彈體，把彈體和破甲戰斗部分開，中間用滾珠軸承相連，發射時彈體高速旋轉，但破甲戰斗部則只有低速旋轉。
英國L7型105毫米坦克炮破甲彈
英國L7型105毫米坦克炮破甲彈是一型尾翼穩定滑動彈帶破甲彈，彈丸采用滑動的彈帶，發射后彈帶嵌入來福紋，彈體不隨彈帶旋轉，出膛后炮彈使用尾翼保持穩定。
1966年式85毫米加農炮氣缸尾翼破甲彈
85毫米氣缸尾翼破甲彈的直射距離可達1000米，動破甲厚度120毫米/65度，可以輕松穿透臺軍的M41輕型坦克，就是面對蘇聯T-62坦克和美國M-48重型坦克，也一樣能打穿其裝甲。這是中國首次設計成功的炮用破甲彈，該彈采用線膛炮發射無彈帶的滑膛槍炮彈新結構，炮彈和炮膛之間用閉氣帶形成氣墊，使彈丸在膛內呈懸浮狀態。彈丸飛行中，翼片在空氣阻力推動下，彈頭以每分鐘800-1000轉微旋，將炮彈轉速降低到5%左右，同時克服彈頭質量偏心對飛行穩定的影響，提高了射擊精度。
發展趨勢
現代主戰坦克相繼披掛上附加裝甲、間隔裝甲、爆炸式反應裝甲、復合裝甲，并加裝主動防護系統后。破甲彈也發展出了串聯戰斗部予以對抗。如“亞辛”105就是這樣一款擁有串聯破甲戰斗部、最大彈徑為105毫米的反坦克火箭彈。此外，一些反坦克導彈將炸高棒設計與前置破甲戰斗部融為一體，靠前置破甲戰斗部引爆爆炸式反應裝甲，為后面的主破甲戰斗部掃清障礙。
有鑒于此，人們又在破甲彈藥型罩材質上作起了文章。研究表明，要想爆炸后形成的金屬射流破甲能力更強，破甲彈藥型罩材料的密度越大越好，且同時要具備良好的延展性。如果僅僅就材料性能面言、金、銀其實是最適合用于制造藥型罩的。但是，武器設計不能僅考慮性能，還要充分考慮效費比及勤務性能等諸多因素。破甲彈戰場應用廣泛，裝備數量極大，因此性能過得去且價格可承受的紫銅便成為自破甲彈問世以來的藥型罩主流制作材料。不過，隨著軍工科技的發展，人們已經成功研發出鎢合金藥型罩和貧鈾合金藥型罩。鎢合金和貧鈾合金的密度要比紫銅大得多，而且如果材料配方及熱處理工藝處理得當，這兩種高密度材料的延伸性能達到甚至超出紫銅的水平，價格也不至于令人望而卻步，因此十分有望在不久的將來全面取代紫銅，成為制作破甲彈藥型罩的主流材料。
參考資料 >
“矛”與“盾”之爭：冷戰時期坦克的攻防競賽.光明網.2024-06-17
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