问题

二战时为何没有国家开发应用巴祖卡式聚能破甲原理的舰炮炮弹和航空炸弹。?

回答
二战时期,虽然巴祖卡火箭筒及其核心的聚能装药技术已经诞生并投入使用,但将其原理成功应用于舰炮炮弹和航空炸弹却并非易事,也因此没有得到大规模的开发和应用。这其中的原因可以从技术、战术和经济等多个层面来详细剖析。

一、技术上的挑战:聚能装药与传统炮弹设计的根本差异

巴祖卡的聚能装药技术核心在于一个倒置的圆锥形金属罩,在炸药爆炸时产生极高的温度和压力,将金属罩的尖端熔化并形成一道高速、高密度的金属射流,从而实现对装甲的穿透。这种设计与传统炮弹的原理截然不同。

弹道与稳定性: 传统炮弹依靠自身质量和空气动力学设计来获得稳定的弹道,其头部通常是尖锐的或钝圆的,以减小空气阻力。而如果将聚能装药结构集成到炮弹中,如何保证其在发射瞬间不受过载影响,以及在飞行过程中保持稳定性将是巨大的挑战。弹体内的聚能装药结构相对脆弱,需要极强的结构强度来承受发射时的巨大冲击力。此外,为了形成有效的射流,聚能装药的几何形状和装药量需要非常精确,这与传统炮弹追求的弹道稳定性和惯性阻力有所冲突。
发射方式的兼容性:
舰炮: 舰炮发射的是动能弹,即依靠巨大的质量和速度来撞击目标。传统的穿甲弹弹头是实心的,设计紧凑且坚固。将易损的聚能装药结构安装在炮弹的弹头,并且需要承受滑膛炮管内壁的摩擦和膛压,这是一个巨大的工程难题。当时的炮管内壁精密,如果聚能罩表面有任何不均匀,或者在发射过程中变形,都会导致射流方向失控,无法准确命中目标。即使能够承受,炮管内部的高温高速气体也可能对聚能装药的稳定性和效果产生不利影响。
航空炸弹: 航空炸弹的投掷方式与炮弹不同,但同样面临着挑战。航空炸弹通常在较高速度下投掷,其弹体在空气中飞行需要良好的空气动力学性能。将笨重的聚能装药结构集成进去,可能会影响炸弹的飞行姿态和精度。更重要的是,航空炸弹通常是自由落体或通过投弹器抛出,其弹道相对炮弹更加复杂,如何确保炸弹在命中目标时,聚能装药能够以最佳角度和状态工作,也是一个需要深入研究的问题。
装药技术与可靠性: 聚能装药的有效性高度依赖于装药的精确配比、几何形状以及金属罩的材质和加工精度。要在当时的技术条件下,大规模生产出稳定可靠、能够保证每次都产生有效射流的舰炮炮弹和航空炸弹弹头,其工艺要求非常高,且良品率可能不高。一旦聚能罩在爆炸时未能正常收缩或形成完整射流,其穿甲效果将大打折扣,甚至不如传统的穿甲弹。
引信的匹配: 聚能装药需要一定的撞击角度才能发挥最大效能。对于舰炮弹,要求炮弹在命中目标时保持一个较为固定的角度,这在海军舰艇交战中并不总是能保证。对于航空炸弹,则需要更复杂的引信系统来判断最佳爆炸时机和角度。这比传统的触发引信要复杂得多。

二、战术上的考量:需求与成本效益的权衡

即便技术上能够实现,战术上的需求和成本效益也是制约其发展的重要因素。

目标类型与现有武器的匹配: 在二战初期和中期,虽然装甲舰艇的装甲厚度在不断增加,但它们的主要威胁仍然是来自其他舰艇的炮弹。当时的主流舰炮弹包括高爆弹(HE)和穿甲弹(AP)。高爆弹用于打击甲板以上目标、人员和轻装甲结构,而穿甲弹则用于直接穿透装甲。
巴祖卡式穿甲原理的优势在于穿透高强度均质装甲。 但是,舰艇的装甲并非都是均质装甲,其结构复杂,包含多层钢板、填充物以及内部结构。将聚能装药炮弹直接用于穿透舰艇装甲,其效果的“放大效应”可能不如预期。同时,舰艇的防护也越来越依赖于倾斜装甲和分层装甲设计,这使得单一的聚能射流在面对复杂结构时,其穿透路径和效果也变得难以预测。
传统的穿甲弹,特别是具有穿甲弹芯的穿甲弹(APCBC、APCR等),通过动能来穿透装甲,其原理相对简单且在当时已经证明有效。 尽管可能需要多次命中才能穿透最厚的装甲,但其技术成熟度、生产成本以及可靠性都更具优势。舰艇炮战往往是远距离、大角度的交火,动能穿甲在这种情况下的表现更为稳定。
成本与生产能力: 聚能装药技术对材料和工艺的要求更高,这意味着生产成本也更高。二战时期各国都在进行大规模的军备生产,需要兼顾武器的性能、产量和成本。开发和生产一种全新设计的炮弹,需要大量的研发投入和生产线改造。相比之下,对现有穿甲弹进行改进(例如增加弹芯密度、改进弹道)可能是更经济有效的选择。
舰炮的射程与精度: 舰炮的射击距离通常远于巴祖卡。随着射程的增加,炮弹的空气阻力、风偏、重力等因素对弹道的影响会越来越大。聚能装药炮弹的射流一旦形成,其方向和能量可能受到这些因素的更大影响,从而导致在远距离上的命中精度和穿甲效能下降。而当时的舰炮技术,尤其是火控系统,也在不断进步,以提高远距离的打击能力。

航空炸弹的定位: 在航空炸弹领域,聚能装药技术虽然在后期(如德国的Hs 293制导炸弹、美国的Mark 13鱼雷等)开始尝试用于精确打击,但其主要用于对付海军舰艇的穿透性打击需求,可能还不如高爆弹对舰艇结构破坏带来的广泛影响。对付航空母舰的飞行甲板、舰岛等易损目标,高爆弹的爆炸威力可能更具杀伤力。对付水下潜艇的鱼雷,则有专门的鱼雷设计。如果用于攻击水面舰艇的装甲,同样面临上述舰炮弹的技术挑战和战术上的权衡。
对付坦克的成功应用: 巴祖卡式聚能装药技术的主要成功应用是在反坦克领域。坦克相对舰艇和飞机而言,其尺寸较小,目标固定,炮战距离也相对较近。这使得聚能装药武器能够更容易地实现精确命中,并且其快速产生的穿甲射流对付当时坦克的均质装甲效果显著。当坦克装甲发展到一定程度,也开始出现了一些应对聚能装药的措施,例如加装附加装甲、倾斜装甲等。

三、理论研究与工程实现的差距

即使在理论上,人们可能已经开始思考将聚能装药应用于更广泛的武器装备,但在二战那个时期,“想”和“做”之间存在着巨大的鸿沟。

人才与知识储备: 聚能装药的原理虽然被发现,但其背后涉及的爆炸力学、材料科学、精密加工技术等领域,在当时还没有达到足够的成熟度。这需要一支由物理学家、化学家、工程师组成的跨学科团队进行长期的研究和试验。
试验设备与条件: 进行聚能装药的试验需要专门的试验场地、高速摄影设备、应力应变测量仪器等。这些设备的可用性和精度会直接影响研究的进展。
时间与优先级: 战争的爆发通常会加速某些武器的研发,但同时也会限制其他武器的研发。各国在战争期间都有其优先级的武器装备研发方向,可能更侧重于能够快速投入生产并解决当前战场急需的问题。

总结来说,二战时期没有国家开发应用巴祖卡式聚能破甲原理的舰炮炮弹和航空炸弹,主要是因为:

1. 技术上的巨大挑战: 将聚能装药结构集成到炮弹和炸弹中,面临着结构强度、弹道稳定性、发射方式的兼容性以及制造精度等难题,远比应用在步兵发射的火箭筒复杂得多。
2. 战术上的权衡: 传统的动能穿甲弹和高爆弹在当时已经能满足大部分需求,且技术成熟、成本低廉。聚能装药技术在面对复杂装甲结构和远距离交火时,其优势可能不明显,甚至效果不稳定。
3. 成本与生产能力: 高昂的研发和制造成本,以及对生产工艺的严苛要求,使得大规模生产变得困难。
4. 优先级与资源分配: 战争期间,各国可能更倾向于优先研发和生产能够快速投入使用、风险较低的武器。

直到战后,随着材料科学、爆炸力学、火控技术以及计算能力的进一步发展,聚能装药技术才逐渐被引入到各种弹药设计中,并成为了现代反坦克炮弹、航空炸弹等武器的重要组成部分。但就二战而言,这种技术在舰炮和航空炸弹上的应用,更多地停留在理论探索或极为有限的早期试验阶段,未能实现大规模的开发和应用。

网友意见

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你的问题是不完全正确

首先破甲航弹是存在的,现在还有,比如著名的PTAB系列破甲航弹,专门攻击战车顶甲

舰炮炮弹确实不适合使用破甲弹

有诸多矛盾无法解决

舰炮需要的远射程产生的高初速与高自旋转速对破甲弹的起爆和射流深度不利,这是矛盾的。

战舰相比坦克的多隔仓结构带来了大间隙和大厚度特点。这需要破甲弹有上千甚至几千毫米的破甲深度同时具备相当的穿甲能力。这又是矛盾的。

苏联SSN-2反舰导弹采用的破甲战斗部重达500公斤,结果试验用了三发才击沉1700吨的驱逐舰。如果用舰炮估计只会更差。

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