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“门罗效应”是什么?给炸药加个金属罩,直接影响了战争进程

 图书馆收藏文库 2023-05-13 发布于山东

1888年,美国化学家查尔斯·爱德华·门罗在用硝化纤维做实验时偶然发现:如果将一个圆柱形的炸药放在钢板上引爆,那么只能得到一个浅浅的凹痕。反倒在药柱底部挖一个空腔,然后再进行引爆,好几层钢板都能被击穿。

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将圆球炸药放在钢板上

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引爆后只能看到浅浅的凹痕

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将圆柱炸药的内部挖一个空腔

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钢板炸出了一个洞

这是怎么回事?为什么炸药少了,威力却变大了呢?

在经过多次试验后,门罗总结出这样一个规律:爆炸后的产物基本是沿炸药表面的法线方向向外飞散的。所以,向内挖一个凹槽,爆炸产生的能量会向凹槽内部的轴线上汇聚。也就是说,如果对这个洞进行合理的塑型,就能得到一股强大的冲击波。

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能量沿法线方向传播

其中,应用最广的是锥形空腔,因此人们也将“空心装药”称作“锥形装药”。

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破甲弹的雏形

1910年,德国科学家埃贡·诺伊曼来了一个“锦上添花”,即,用金属板覆盖这个空腔,也就是加了一个“金属药型罩”。

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当圆锥后方发生爆炸后,冲击波会让金属向外直线喷出,速度能达到1000到3000米/秒,温度高达900到1000℃。在如此强大的动能下,金属的运动方式跟液体很像,人们便给它取了一个形象的名字——金属射流

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破甲弹的威力有多大?

我们不妨来看一个实验。在炸药的前方放一个铜锥,然后距离它20cm左右,放一个破旧的保险柜,保险柜的后方有一个巨大的水桶,下面引爆炸药,几乎在响的瞬间,白桶就破了一个大洞。

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从慢速镜头下,我们能清楚地观察到这股射流,它直穿柜门,击向水桶,威力十足!

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而这就是“破甲弹”的雏形。它的出现改变了当时的战争进程,因为在此之前,传统的穿甲弹只能依靠动能来击穿坦克,这就需要较高的初速度和坚硬的弹头,而破甲弹利用的是“金属射流”,与弹药的存速并无关系,所以完全可以应用在低速弹药上,比如一次性使用的反坦克火箭筒“铁拳”。

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破甲弹依靠金属射流

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二战时的铁拳火箭筒

破甲弹的影响因素

不过,话说回来,影响破甲弹的因素也不少,比如药型罩的形状,常用的有锥形、喇叭形和半球形三种。

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三种形状的药型罩

对锥形药型罩来说,锥角越小,射流的速度就越高,破甲深度也越大,但稳定性较差,所以 一般都在40°到60°之间。

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再比如“炸高”,它指的是弹丸爆炸瞬间,药型罩口部到靶板表面的距离。不同结构的弹丸都有自己最合适的炸高,如果距离小于它了,那射流就没有充分拉长,反之,能量就会分散,射流的速度也有所降低。像有的装甲车外面会装栅栏,它不仅可以影响火箭筒的引爆,也能破坏破甲弹的标准炸高,干扰金属射流的形成,进而削弱破甲弹的威力。

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破甲弹的炸高

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