尾翼穩定脫殼穿甲彈（Armour-Piercing Fin-Stabilized Discarding Sabot，簡稱APFSDS），通常稱為桿式穿甲彈，是穿甲彈的其中一種。依靠發射彈丸的動能來擊穿裝甲、破壞設備殺傷人員的炮彈。其特點是穿甲部分的彈體細長，直徑較小，且彈體邊破碎、邊穿甲，稱為“破碎穿甲”。
自20世紀60年代蘇聯率先裝備以來，尾翼穩定脫殼穿甲彈經歷了五個發展階段：20世紀60年代中期至70年代初，采用合金結構鋼彈體與彈托，代表為蘇聯115mm炮彈。20世紀70年代初至70年代末，彈芯升級為高密度燒結鎢合金或貧鈾合金，長徑比提升，如美M735、德DM13等。20世紀70年代末至80年代中期，采用整體式高強度合金彈體，長徑比增大，適用于多種裝甲類型，如美M833、德DM23等。20世紀80年代中期至90年代中期，彈體直徑減小，長徑比顯著增加，采用突出牙形結構，材料多樣，如美M900、德DM43等，應對更厚裝甲。20世紀90年代中期之后，為應對新型裝甲，彈體材料與技術高度多樣化，長徑比超30，穿甲能力顯著提升，能穿透700-850mm均質裝甲及現代復合裝甲，包括主動裝甲和反應裝甲。
尾翼穩定脫殼穿甲彈由彈丸和裝藥部分組成。其中，彈丸由飛行部分和脫落部分組成，裝藥部分一般由發射藥、藥筒、點傳火管、尾翼藥包（簡）、緩蝕襯里、緊塞具等組成。可根據坦克炮的結構分為滑膛炮使用的長桿式尾翼穩定脫殼穿甲彈，以及線膛炮使用的采用滑動彈帶技術的尾翼穩定脫殼穿甲彈。
發展沿革
自20世紀60年代蘇聯在115mm滑膛炮上裝備了長桿式尾翼穩定脫殼穿甲彈以來，尾翼穩定脫殼穿甲彈得到了長足的發展。就其材料與結構而言可劃分為5個階段。
第一階段20世紀60年代中期至70年代初，彈體與彈托一般采用合金結構鋼，長彈體短彈托，同口徑的鋼尾翼，代表產品為蘇聯115mm滑膛炮尾翼穩定脫殼穿甲彈。
第二階段為20世紀70年代初至70年代末，彈體采用帶鋼套的高密度燒結鎢合金或貧鈾合金彈芯，多采用鋼套內裝一節或多節鎢芯，長徑比在10以下，彈體直徑大于30mm。采用高強度鋁合金馬鞍形彈托。對付的目標是法向角較大的中厚度均質裝甲板，如150mm/60°。代表產品如美國的M735式105mm、德國的DM13 式120mm、中國的73式100mm滑膛炮鎢芯穿甲彈和100mm線膛坦克炮鎢頭穿甲彈等。
第三階段為20世紀70年代末至80年代中期，采用整體式高強度、高密度變形鎢合金、貧鈾合金鎢或貧鈾合金彈體，長徑比為10~16，彈體直徑為33~25mm。仍采用高強度鋁合金馬鞍型彈托。對付的目標是法向角較大的中厚度均質鋼板、多層間隔板及具有非金屬夾層的復合板。代表產品如美國的M833式105mm貧鈾合金穿甲彈、以色列的M111式105mm、英國的PPL64式105mm、德國的DM23式120mm、DM33式120mm及中國的73式100mm滑貧鈾及鎢穿甲彈、100mm坦貧鈾及鎢穿甲彈等。
第四階段為20世紀80年代中期至90年代中期，多采用小彈體直徑、大長徑比的鎢或貧鈾合金彈體，彈體直徑一般小于28mm，長徑比達到18~25，多采用突出牙形結構，即彈體與彈托嚙合的牙形結構處采用較大的直徑，而非嚙合的彈體部分采用較小的直徑。彈托材料仍以高強度的鋁合金馬鞍型彈托為主，也采用了非金屬材料彈托。對付的目標是法向角較大的大厚度均質鋼板、多層間隔板及復合板。代表產品如美國的M900式105mm及M829E2式120mm貧鈾合金穿甲彈，德國的DM43、DM53及中國的DTW2式105mm、DTW式125mm和PZL式120mm穿甲彈等。
第五階段為20世紀90年代中期之后，為對付新出現的多種裝甲目標，長桿式穿甲彈的速度更高，結構呈現出多樣化：彈體采用的高密度材料也呈現出多樣化，如高強度高韌性大變形鎢合金、鎢鉭合金、納米鎢合金、貧鈾鈦鎢合金、貧鈾鎢復合材料、貧鈾或鎢與其他金屬或非金屬的復合材料，同一彈體的不同部位材料力學性能各異等；彈托材料由高強度鋁合金向比強度更高的金屬或非金屬復合材料變化；彈體的長度與長徑比進一步加大，長徑比達到30以上，其穿甲威力將能穿透700~850mm以上厚度的均質裝甲靶板及現代裝備的多種形式的裝甲。它能對付主動裝甲（防護）貧鈾裝甲及反應裝甲等。
結構與原理
技術結構
尾翼穩定脫殼穿甲彈由彈丸和裝藥部分組成。彈丸由飛行部分和脫落部分組成；飛行部分一般由風帽、穿甲頭部、彈體、尾翼、曳光管等組成；脫落部分一般由彈托、彈帶、密封件、緊固件等組成。裝藥部分一般由發射藥、藥筒、點傳火管、尾翼藥包（筒）、緩蝕襯里、緊塞具等組成。
飛行部分
彈丸出炮口后，飛行部分與脫落部分分離，即脫殼，飛行部分飛向目標。
彈體
彈體是穿甲作用的主體，是一個關鍵零件，其材料的性能及結構決定了穿甲彈的穿甲能力。目前常使用穿甲能力強的高密度、高強度的鎢合金或貧鈾合金材料。其長徑比的大小決定其穿甲能力。彈體中間的環形槽或鋸齒形螺紋是與彈托嚙合的部分，通過環形槽將彈托在炮膛內所受火藥燃氣的推力傳遞給飛行部分。彈體兩端的螺紋分別連接風帽和尾翼，螺紋尾端的錐體部分起定心作用，保證風帽、尾翼和彈體的同軸度。
風帽和穿甲頭部
位于彈體前端和風帽內的穿甲塊是穿甲頭部，在穿甲過程中穿甲塊有防止彈體過早碎裂的作用。穿甲塊頭部對付間隙裝甲、復合裝甲是有利的。穿甲塊的大小和個數可根據彈體的直徑和對付的目標來確定。穿甲塊的材料多采用與彈體相同的材料。目前也經常使用半球形頭部，即在彈體的前端車制成半球形，其對付均質裝甲板是有利的。還有錐形、截錐形等多種形式的頭部。這些不同的頭部雖然對付一些特定的目標最有利，但在穿甲彈的威力足夠大時仍然可有效對付其他的裝甲目標。
風帽的作用是優化彈體頭部的氣動外形，減小飛行阻力。風帽的外形多采用錐形、3/4 指數形或拋物線形等。為減少風帽對穿甲的干擾，多采用鋁合金材料。
尾翼
尾翼起飛行穩定作用，在穿甲過程中其對穿甲的貢獻甚小，所以目前一般使用鋁合金材料，而早期使用鋼尾翼。尾翼是決定全彈氣動外形好壞的關鍵零件，為了減少空氣阻力，一般采用大后掠角、小展弦比、削尖翼型的6或5個薄翼片。隨彈丸速度的增加，后掠角也增大，一般取65°~75°。設計的翼片厚度為2mm左右，展弦比為0.75左右。削尖的翼型結構，一是為了減少激波阻力；二是使用不對稱的斜切角，在外彈道上為飛行部分提供導轉力矩，使飛行部分在全外彈道上都具有最佳的平衡轉速。
脫落部分
脫落部分在炮口附近與飛行部分分離，在一定的區域內落地。脫落部分所具有的動能無助于穿甲，所以其質量稱為消極質量。盡量減少脫落部分的質量有助于提高穿甲威力。
彈托
彈托是尾翼穩定脫殼穿甲彈的又一個關鍵零件，它占脫落部分95%以上的質量。所以盡量減少其質量是結構改進和優化的目標。廣泛應用的彈托是沿其縱軸均分為3個卡瓣的馬鞍形結構，使用超硬鋁合金材料。目前，新研制成功的密度小、強度高、質量更輕的復合材料彈托一般采用尾錐更長的馬鞍形4個卡瓣的結構。
密封件
密封件稱為三爪密封件，它密封了彈托與飛行部分及彈托各瓣間的間隙。其材料為橡膠，要求能可靠密封火藥燃氣，耐長儲并具有一定的硬度和耐高（50℃）低（-40℃）溫的性能。該結構設計輕巧，密封效果可靠。還有一些其他的密封結構，如底碗式，即扣在彈托底部密封彈托與飛行部分及彈托各瓣間的間隙的碗式構件，其材料為橡膠或塑料，設計有斷裂槽，其密封效果也很可靠，但其質量大約是三爪密封件的10倍以上，而且脫殼時產生的碎片多，可能會對飛行部分產生脫殼干擾；另外，這種結構對于滑膛炮發射的尾翼穩定脫殼穿甲彈更合適，若將其接觸炮膛的外緣部分設計得更厚實一些，則可對彈膛的密封起到補償作用。由于彈帶在膛內不斷磨損，在彈膛之間會產生漏氣，其厚實的外緣部分雖然也會磨損，但在火藥燃氣壓力的作用下使厚實的外緣材料發生塑性流動填補被磨損的空間而起到補償密封的作用。
彈帶
彈帶的作用是密封彈丸與炮膛之間的間隙，防止火藥燃氣逸出。彈帶密封效果的好壞對彈丸的密集度及發射強度有著至關重要的影響。若密封不好，火藥燃氣從一邊高速逸出，致使該邊火藥燃氣的壓力大幅度下降（流速高壓力低），而另一邊的壓力高，致使彈丸產生向壓力低的一邊擺動，則彈帶在橫向擺動的作用下逐漸密封漏氣的一邊，而另一邊開始漏氣，壓力降低，因此，彈丸又擺回來，如此反復，彈帶磨損加大漏氣更為嚴重，擺動幅度更大，這樣將使彈丸的起始擾動增大而使密集度變壞，甚至由于橫向擺動的增大，致使橫向沖擊力加大而使彈體或彈托尾部折斷。
彈帶多使用尼龍系列材料，不同的火炮對材料有著不同的要求。一般要求：在高溫50℃至低溫-40℃的溫度范圍內在炮膛內能可靠密封火藥燃氣；高溫50℃抗壓強度高于80MPa 以上；在膛內耐火藥燃氣的高溫燒蝕。線膛炮發射的尾翼穩定脫殼穿甲彈的彈帶結構為雙層滑動彈帶，分別稱為內彈帶和外彈帶：而滑膛炮發射的尾翼穩定脫殼穿甲彈只使用單層彈帶，即去掉內彈帶。
緊固環
緊固環的作用是將彈托的各瓣緊固在彈體上，使之成為一個整體。當彈丸出炮膛后，在其預先設計的斷裂槽處盡快斷裂并留在彈托各瓣的緊固環槽內，以保證脫殼順利和減少干擾。一般設計前后兩個緊固環，有些滑膛炮發射的尾翼穩定脫殼穿甲彈只要一個前緊固環，而彈帶能起到后緊固環的作用。緊固環一般使用鋁合金材料。與彈托緊固環槽采用過盈配合，裝配時緊固環上的斷裂槽對準彈托各瓣的接縫處壓緊緊固環將彈托各瓣箍緊，并在相應的點鉚槽處進行點鉚。
技術原理
穿甲原理
均質鋼甲具有較大的法向角，首先穿甲頭部高速碰擊鋼甲，碰擊處的壓力很高（達上萬兆帕），大大超過彈體材料的強度極限，穿甲頭部破碎，破碎的彈體金屬要向阻力最小的方向飛散，在飛散的同時也將鋼甲表面碎片帶走，這樣碰擊處出現彈坑，并使口部出現翻邊，稱為開坑階段。彈體與鋼甲作用的界面稱為侵徹界面。在開坑階段，侵徹界面與彈體的速度方向線呈傾斜狀態，后續彈體若動能不足則出現跳飛現象，在傾斜的鋼甲表面挖出一個長彈坑而不能穿透鋼甲；后續彈體若有足夠的動能，在穿甲頭部作用力及力矩的作用下，侵徹界面與彈體的速度方向線逐漸轉向垂直，而不出現跳飛，邊破碎邊侵徹，彈體碎片反擠在彈體周圍使穿孔擴大出現反擠侵徹，稱為反擠侵徹階段。尾翼在彈坑入口處被掉并碰碎在鋼甲表面上留有尾翼片的劃痕。當彈體侵徹的深度超過鋼甲總厚度的1/2時，剩余彈體將向抗力最小的鋼甲法向（最薄厚度方向）侵徹，于是彈孔出現向內折轉，隨之鋼甲背面出現凸起，最后剪切下一個鋼塞，稱為沖塞階段。隨之鋼甲后面飛出殘余彈體及許多灼熱的彈體與鋼甲碎塊，起殺傷和燃燒作用。
脫殼原理
脫殼彈在膛內運動時，彈帶、導引部及密封件約束著卡瓣與彈芯，使之緊密接觸并有少量彈性變形，可以認為整個彈體為一體。當脫殼彈飛離膛口，約束逐步解脫時，脫殼過程開始。
脫殼方式
從氣動力作用原理出發，可將馬鞍形卡瓣的脫殼方式分為三種。
脫殼過程
三種脫殼方式的脫殼過程均可分為三個步驟。
第一步：解除（彈帶、導引部及密封件）約束，啟動卡瓣。因卡瓣結構的不同，有三種解除約束的方式。
①依靠旋轉慣性力：對于膛線火炮發射的旋轉穩定脫殼彈或帶斜孔的彈托，將彈帶、導引部或密封件拉斷，卡瓣開始啟動。
②依靠火藥燃氣動力：對于后端脫殼及升力脫殼的卡瓣結構，彈丸穿過膛口射流區時，火藥燃氣沖擊后迎風面，形成向前的翻轉力矩；或者，對于帶儲氣室的卡瓣結構，在膛內高壓燃氣進入氣室，彈丸出膛口后，形成外張力，將彈帶、導引部或密封件拉斷，卡瓣開始啟動。
③依靠空氣動力：對于阻力脫殼的卡瓣結構，火藥燃氣不能形成后端解除約束的啟動力矩，至穿出膛口氣流區后，前方超聲速空氣流沖擊前迎風面，形成向后的翻轉力矩，將彈帶、導引部或密封件拉斷，卡瓣開始啟動。
第二步：端部（后端B或前端A）分離。
因卡瓣結構的不同，有三種分離方式。
①后端B分離：對于帶后迎風面或帶儲氣室的卡瓣，受彈后火藥燃氣的沖擊作用時，卡瓣后端首先開啟。這個動作是以卡瓣前端A為支點的轉動。后端脫殼屬于此類。
②前端A分離：對于帶前迎風面的卡瓣，受前方超聲速空氣流沖擊時，卡瓣前端首先開啟。這個動作是以卡瓣后端B為支點的轉動。阻力脫殼屬于此類。
③同時分離：對于帶前、后迎風面或只有前迎風面的卡瓣，在結構設計合理時，后端開啟后，前端立即開啟，或前、后同時開啟。支點受力較前兩種為小。升力脫殼屬于此類。
第三步：卡瓣飛散。不論哪一種開啟方式，卡瓣隨后的動作都是相對彈芯完成自身的飛散運動。只是因卡瓣結構不同，其脫殼運動的方式與軌跡不同而已。至卡瓣的激波系已離開彈芯，對其影響完全消失時，脫殼過程結束，卡瓣依慣性飛落在規定的危險區域內。理想的脫殼方式與脫殼過程應保證對稱、無干擾、快速地按預定安全角飛散。
脫殼干擾
脫殼過程干擾主要有機械干擾和氣動力干擾兩種。這兩種干擾都影響彈芯的受力，使之出現橫向的不平衡負荷，造成穿甲彈散布加大。脫殼不對稱是造成脫殼干擾的主要原因。
由于卡瓣結構設計和加工等因素的影響，卡瓣啟動與飛散有幾種情況：啟動后立即分離；啟動后卡瓣繞彈芯某接觸點轉動，緩慢分離；分離后撞擊再接觸。三個卡瓣的接觸點和角度不對稱時，卡瓣與彈芯之間就會發生橫向的動量傳遞，彈芯的起始章動角和章動角速度增大。
在脫殼過程中，卡瓣超聲速脫體激波與彈芯之間形成復雜的相互作用，彈芯表面承受比較大的氣動力負荷。當卡瓣飛散不對稱時，彈芯的壓力分布不均勻，產生橫向力，使章動角和章動角速度明顯增大。因此，卡瓣和彈芯之間的流場計算是脫殼彈優化設計的基礎之一。
主要分類
尾翼穩定脫殼穿甲彈可根據坦克炮的結構分為滑膛炮使用的長桿式尾翼穩定脫殼穿甲彈，以及線膛炮使用的采用滑動彈帶技術的尾翼穩定脫殼穿甲彈。
由線膛炮發射的采用滑動彈帶技術的尾翼穩定脫殼穿甲彈，其主要特點是彈帶由內、外彈帶組成。內彈帶用聚丙烯加工、壓入并粘在彈托上，外彈帶用尼龍制成并套在內彈帶上，用手可使二者產生相對轉動。發射時外彈帶嵌入火炮膛線內高速旋轉，并以內、外彈帶之間產生的摩擦力帶動彈芯做低速轉動，以保持其穩定飛行姿態。
典型型號
M829系列
M829系列穿甲彈使用具有自銳效果的高密度、高硬度貧鈾作為彈芯材料，美軍裝備的穿甲彈主要有M829基本型、M829A1型、M829A2型、M829A3型共四個型號，M829系列穿甲彈的基本結構非常類似，其基本結構包括彈丸、可燃藥筒、發射裝藥等。
M829基本型120mm坦克穿甲彈采用貧鈾侵徹體、3瓣式鋁質彈托。該型彈藥的彈丸采用尾翼穩定方式，6片式尾翼為鋁合金材質，其中心裝有曳光管，以供射手觀察彈丸的飛行彈道。
M829A1型穿甲彈曾在1991年的“沙漠風暴”行動中大放異彩，從而被美軍稱為“Silver Bullet(銀彈)”。該型彈藥采用電底火、貧鈾侵徹體、6片式鋁質尾翼，并具有曳光管，可在2000米距離上擊穿550毫米均質鋼裝甲。
M829A2型穿甲彈雖然使用了M829A1型穿甲彈的類似組件，但在技術上經過了改進以提供更強的裝甲侵徹能力。其中包括使用新的制造工藝改進貧鈾侵徹體的結構強度，采用碳/環氧復合材料制作彈托(這在世界范圍內尚屬首次)，采用特殊制造工藝部分切割了發射藥，從而使其彈道性能類似于粒狀發射藥，而裝藥工藝與管狀發射藥類似。經過這些改進，M829A2型穿甲彈的炮口初速比M829A1型高出約100m/s，同時最大膛壓稍有降低。
M829A3型穿甲彈是M829A2型的后續型號，該型彈藥能夠有效應對當前先進的裝甲防御技術，其中包括爆炸反應裝甲。
最新型的M829A4垂直穿甲深度在900毫米以上，使其主戰坦克的火炮威力在西方三代坦克中名列前茅。
3BM系列
從上世紀80年代開始，蘇聯/俄羅斯就開始為坦克配備一種3BM42穿甲彈，配用3VBM17彈托。這種穿甲彈廣泛裝備在T-72和T-80家族中，并且大量出口。但3BM42使用合金鋼制造，因此穿甲能力極為有限，只有2000米460毫米。
在90年代，俄羅斯就在生產叫做3BM44M和3BM46的新一代穿甲彈，可以在2000米距離上擊穿650毫米的裝甲。2020年4月18日，《防務更新》網站發布了一條消息，配用了一張俄羅斯在國際軍展上發布的照片，一枚3BM44M垂直穿過一塊600毫米厚的裝甲鋼。
BT-4
BT-4是DTW125穿甲彈的出口名稱，是中國出口型VT-4坦克配套的彈藥，帶有鎢合金彈芯，能夠在兩公里遠的地方擊穿700毫米厚的軋制均質裝甲（RHA）。基于當代的DTC125炮彈（據說能夠在同樣的距離擊穿750毫米厚的裝甲）技術，也在為出口市場研制新的炮彈。
C76式
加拿大政府向其本國兵工廠有限公司訂購C-76型105毫米尾翼穩定脫殼穿甲曳光彈，用于裝備豹1A3坦克的105毫米炮。這種彈以美通用防御公司的FP105尾翼穩定脫殼穿甲彈為基礎。加拿大兵工廠有限公司負責設計此彈的點火系統、全彈裝配和最后包裝，GDC負責彈丸組裝，彈芯由泰萊達因公司研制。
C76式105毫米尾翼穩定脫殼穿甲曳光彈屬第三代穿甲曳光彈，彈丸重5.8公斤，彈丸長482毫米。彈芯采用整體合金彈芯重3.6公斤，彈芯直徑為26毫米。反射藥采用NQM三基發射藥。當用英國L7式105毫米坦克炮發射時，初速為1485米/秒。此彈于1983年11月在加拿大和荷蘭試驗時獲得成功。在加拿大試驗時采用85%燒蝕壽命余量的炮管，在2000米距離、50°傾角（應力65.8°傾角）穿透北約重型單層靶，69°傾角時穿透北約制式重型三層靶。
發展趨勢
尾翼穩定脫殼穿甲彈的出現是穿甲彈設計思想的一次飛躍，與傳統的穿甲彈相比，其顯著特點是大幅度地提高了斷面能量密度（比動能）。由于高密度材料鎢、貧鈾合金用于彈體及高強度、低密度的超硬鋁合金用于彈托，又使得比動能大幅度提高。為追求更大的比動能，尾翼穩定脫殼穿甲彈在今后的改進和發展中所采用的措施，大致有以下幾方面：
但隨著裝甲技術的快速發展，出現了各種各樣的裝甲目標，其抗穿甲彈的能力大幅提高，例如，第三代改進型、第四代坦克正面防護裝甲的抗長桿穿甲彈能力可能達到相當于700mm以上厚度的均質裝甲鋼板的水平。為此需要進一步提高尾翼穩定脫殼穿甲彈的穿甲性能，則需要更多的技術途徑來提高穿甲彈的穿甲威力。
參考資料 >
臺灣M1坦克戰時很快會變成“火炬”.人民網.2024-08-08
俄新型坦克穿甲彈列裝，終于完成自己30年前承諾！但威力…….百家號.2024-08-08
美媒:中國VT-4坦克性價比高 可擊穿2公里外700毫米厚裝甲.國際在線.2024-08-07