尾翼穩定脫殼穿甲彈

自二戰以來，反坦克便成了坦克的首要任務，坦克火炮的威力也是衡量坦克性能的三大指標之一，而最大程度的提高反坦克威力便成了各國孜孜不倦的追求。

英國首先在他們的17磅反坦克炮實驗了次口徑脫殼穿甲彈（APDS），但是當脫殼彈心的長度超過它的寬度的5-7倍后，沒有了足夠的彈體直徑來儲存角動量（維持穩定飛行的旋轉）炮彈的飛行穩定性和精確性便下降。為了保持彈體在飛行中的穩定，蘇聯科學家為這種穿甲彈加了尾翼，成為了真正的尾翼穩定脫殼穿甲彈。

60年代蘇聯率先在它的T-62上使用115mm口徑的滑膛炮，之後西方國家也不甘落後、紛紛效仿，從此線膛炮一統天下的局面被打破，到了上個世紀九十年代，滑膛炮沒有膛線、結 構簡單，因此膛壓高、炮彈炮口初速高。滑膛炮的再次運用也使得次口徑脫殼穿甲彈得到迅速發展，目前穿甲彈已經成了主戰坦克的最主要彈種。

尾翼穩定脫殼穿甲彈是由最初的普通穿甲彈一步一步進化而來，穿甲彈的威力取決於炮彈擊中目標時的動能（速度、質量）和炮彈材料自身的物理特性。穿甲彈在炮膛中被發射葯加速出膛之後只受阻力和重力的作用，為了使穿甲彈在擊中目標時仍然存有較大的速度，穿甲彈在設計時就必須採用有利於減小阻力的形狀。

根據基本的物理學知識，彈體越細，阻力越小。但是考慮到火炮口徑是一定的，科學家們想出了用一個輕質彈托把穿甲彈彈體夾在中間，彈托的口徑與大炮口徑一致，穿甲彈被做成細長的桿狀，出膛之後彈托由於阻力的作用自動脫落，彈體沿著炮管指向繼續飛行，這就是“脫殼”一詞的由來。為了保證細長的彈體在飛行過程中的平穩和精度，在製造穿甲彈時，在尾部安裝有四片尾翼，成十字形排列，故稱“尾翼穩定”。

由上文提到，動能決定於速度和質量，在速度一定的情況下，增加彈體的質量就是增加動能的另一種方式，故而穿甲彈一般由密度較大，較為堅硬，同時耐受高溫的金屬製成。這樣還可以保證彈體在與被打擊裝甲碰撞時不易彎折，碰撞產生的熱能不會降低彈體的強度。較為廣泛採用的材料是碳化鎢和貧鈾，其中，貧鈾的密度更大，且具有自銳性（撞擊過程中保持尖銳），是更為理想的材料，不過由於貧鈾具有輻射，倍受人道主義人士的譴責，僅有少數國家使用。

穿甲彈是純粹的動能彈，完全依靠自身的動能撞擊坦克裝甲，高速穿甲彈對坦克的衝擊大大超過了裝甲的承受極限而能強行穿透。穿甲彈在穿過裝甲的過程中高速的彈芯會和裝甲發生劇烈的摩擦，使得部分裝甲熔化、並隨穿甲彈一起飛入坦克內部對人員和裝備造成損壞。

經過多年的發展，早期的次口徑脫殼穿甲彈（APDS）已經演變成了今天的尾翼穩定脫殼穿甲彈/APFSDS，APFSDS的彈芯的外形近似長箭，彈身細長，直徑20-30mm（老式的達到40mm），長徑比超過20：1,彈芯尾部有尾翼，可保持飛行中的穩定性和射擊精度。這種近似長箭的外形不僅可減小飛行阻力、保持速度，而且在和裝甲撞擊時作用面小、衝擊力大，可有效的增加穿甲深度。由於APFSDS的直徑遠遠小於火炮口徑，因此必須在彈芯上套一個彈帶才能由火炮發射，彈帶的作用是密閉炮膛，並增大彈丸的受力面積，使彈丸獲得高炮口初速。西方的APFSDS的炮口初速已經達到了1700米/秒左右-這相當於5倍的音速，彈帶的外邊包裹著一層薄薄的銅箍，在彈丸飛出炮管的過程中銅箍會和炮管發生摩擦，在彈丸飛出炮管后，彈帶受空氣阻力的作用而分裂、脫落，剩下的箭形彈芯則保持高速繼續飛行。

由於APFSDS完全靠動能破壞裝甲，所以彈芯的動能和材料硬度便成了最重要的性能指標。為了穿過坦克裝甲，彈丸的硬度必須夠高，這樣才能在“硬碰硬”的過程中佔優勢，動能（ ）對APFSDS也極其重要，動能越大，穿甲威力越大。

影響彈芯動能的因素有彈芯直徑、質量、速度。彈芯直徑越小，則彈芯在飛行中的阻力越小、更容易保持速度，而且在撞擊時由於作用面小、威力大，當然彈芯的直徑也不可能太小。彈芯的重量也是設計時重點考慮的因素：彈芯太重，會使彈丸（包括彈芯和彈帶）的重量增大，從而降低炮口初速。彈芯太輕，雖然能夠獲得較高的炮口初速，但是其動能小了，在飛行中更容易受空氣阻力的影響，在遠距離上速度降低更快，存速性不好。較低的質量+較低的速度=較低的動能，因此彈芯的質量也是影響APFSDS威力的重要因素，而採用更高密度的材料便成了最好的選擇。國外普遍採用 鎢、貧鈾合金做彈芯材料，這兩種金屬的密度都在19克/立方厘米左右，是鋼密度的2.5倍；同時這兩種金屬的合金的硬度都是極高的，因此非常適合做APFSDS彈芯。國外絕大多數國家裝備的都是鎢合金的APFSDS，至於貧鈾APFSDS由於有放射性，會對人體和環境造成破壞，只有美國裝備。

線膛炮使得炮彈本身在發射的時候具有極高的轉速，從而最大限度的消除炮彈的章動效應，進而提高射擊精度，距離越遠越明顯（3000米以上）。缺點就是高轉速本身消耗了部分火藥能量，因此線膛炮穿甲彈設置穩定尾翼的目的是為了降低炮彈的自轉速度，從而使彈頭獲得更大的動能。

滑膛炮發射的炮彈由於炮身沒有膛線導致炮彈不能自轉，進而炮彈本身的章動效應對精度影響很大，因此滑膛炮裝備的鎢合金尾翼穩定脫殼穿甲彈所設置的尾翼是為了能夠讓炮彈在出膛後有一個自轉能力，提高飛行穩定性。

由於複合裝甲和反應式裝甲的迅速發展，破甲彈的效果已經大打折扣了，而複合裝甲和反應裝甲對動能彈的效果不如對破甲彈顯著，因此對於以反坦克任務為主的主戰坦克來說，APFSDS便成了最好的選擇，目前APFSDS已經成了世界範圍內主戰坦克的最主要彈種。

西方國家的APFSDS在2000米距離上的穿甲厚度在600-700mm左右（以均質鋼裝甲計），美國最先進的M829A2甚至可以打穿850+mm的均質鋼板。網上有文章說中國的ZTZ99G/99式主戰坦克裝備的鎢合金APFSDS在2000米距離上的穿甲厚度為770mm，而美國的M1A2抗APFSDS能力相當於550-1200mm均質鋼裝甲，所以99式坦克可以打穿M1A2的車身底部裝甲。根據尾翼穩定脫殼穿甲彈的幾何形狀特點，建立了尾翼穩定脫殼穿甲彈三維振動分析有限元計算模型，計算分析了某工程尾翼穩定脫殼穿甲彈的振動固有頻率特性，得到了各階振動的固有頻率及相應振型，數值模擬了彈丸系統在共振條件下的振動響應，討論分析了尾翼穩定脫殼穿甲彈振動特性對彈丸系統發射安全性的影響，為尾翼穩定脫殼穿甲彈的設計和事故分析提供一種工程方法。

隨著科學技術的進步，穿甲彈威力也逐步增加。在衡量穿甲彈威力的時候，比較常用的標準是穿甲深度相當於多少毫米軍用均質鋼裝甲。在二戰時期，最著名的德國56倍口徑88MM炮發射的穿甲彈可以在1000m距離上洞穿130MM的垂直均質鋼甲。德國L55120MM口徑坦克炮發射的鎢合金穿甲彈能夠在2000M距離上擊穿600MM均質鋼甲，是北約軍事體系中最傑出的代表；而在中國，坦克設計師宣稱99式坦克配備的125MM火炮發射鎢合金穿甲彈在同樣距離上具有850毫米以上的穿甲能力，發射特種合金穿甲彈（貧鈾合金）是穿深為1000MM以上。不過由於被擊中鋼板硬度不一以及出於軍事保密的原因，各國宣稱的穿甲彈威力並不出於同一測試環境之下，所以也很難判定孰優孰劣。