戰場武器系統與技術 - 第3冊：彈藥

J-20

序言
K．J．W．戈德　D．H．J．哈爾西 [英國]

目前已有不少公開出版的有關彈藥的著作，但其中大多采取說明書格式，並且嚴格地僅限於單一類型或單一性質的彈藥，如輕武器彈藥、炮兵彈藥和地雷之類。對於搜集者、或興趣著重於某些特定彈藥方面的偏愛者來說，這些書是很有用的。

本冊內容的重點在於對各類彈藥的要求、工作方式和設計原理，並對彈藥或裝備的某些具體性質作一些示範性說明。因此，本冊的目的主要是幫助中、青年軍官掌握軍事生活中時刻接觸且極為重要的基本物品——彈藥，從而拓寬知識面。

什里弗納姆
1981年11月

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第一章　彈藥總論

引言
　　
從字面和本身含意上講，廣意的彈藥(ammunition)一詞的意思是指能夠用於打仗的任何物品。這個詞ammunition起初被認為起源於拉丁字“moenia”意為城墻和“munire”意為防禦工事。實際上現在使用的“ammunition”可能是過去的法文字“L’a munition”或“La munition”在英文上的訛用。法文“L’a munition”的意思是指所有的用於打仗上的物品，而且在當時更特指用於發射藥和彈丸的統稱。
　　
就軍事用途而言，彈藥可定義為在防禦戰或進攻戰中使用的任何彈種，包括已裝填或準備裝填火炸藥、發煙劑、化學戰劑、燃燒劑、煙火劑以及其它對目標有影響作用的物質及任何部件。這些物質還包括惰性的 [ 譯者註：非爆炸燃燒物 ] 或無害的用於訓練與演習的任何模擬物，以及一些臨時代用品。換句話說，彈藥是指從手槍子彈到高速反坦克穿甲彈、從手投距離約25米的手榴彈到射程約30公里的重炮炮彈、從簡單的照明火箭到洲際彈道導彈等所有器件的統稱。屬於彈藥範圍的產品見圖1.1所示。



彈藥的功用是對選定的目標產生所要求的效果。投放彈藥的手段很多且各自不同，包括用發射藥在槍、火炮或迫擊炮內發射，用推進劑自行推進的制導或非制導火箭和魚雷以及用手投擲或不用發射藥的機械投擲等；還包括運到目標上空投放的炸彈和用手置放的爆破裝藥；另外還有可放置在選定地區遙控觸發或靠目標本身觸發的地雷與餌雷等。把彈藥投往目標還有很多其他方式，但地面部隊用得最多和最普通的投送手段莫過於用槍、火炮和迫擊炮等拋射。有關這類投送手段的細節將在本叢書其他分冊中闡述，但重要的是從一開始就應該把彈藥理解為僅是武器系統的一部分，不應把它從系統的整體中分離出來單獨考慮，因此，彈藥設計人員對發射手段必須給以必要地註意。
　　
無論是生物或非生物目標，使其喪失功能的最有效方法就是以一定形式盡可能快地向它施加能量，而實現這一過程的最普通的方法便是使用炸藥。而根據上面的定義凡裝有炸藥的軍用品都屬彈藥之列。

炸藥
　　

炸藥被視為對戰爭曾產生過深遠影響的若干巨大發明之一。通過類屬於炸藥的發射藥，可以將實心彈丸以很高速度射向目標，並依靠發射時賦予實心彈丸的動能達到破壞目標的效果。這種以發射藥推動的動能彈在碰擊目標時將彈丸動能消耗在目標上，而且不需要有控制能量釋放的觸發裝置。另一方面，還可使用以爆炸物形式出現的化學能來達到破壞的目的。這種爆炸物相對其質量來說，具有可觀的潛能，一經觸發其潛能即可釋放。這種釋放潛能的觸發機構就是大家熟知的引信。因此，無論是對目標產生破壞作用還是把彈丸推向目標，炸藥(包括發射藥)是彈藥上使用的最方便的能源。當然，要完成破壞目標或推進彈丸這兩種功能，需用不同類型的炸藥：高級炸藥(“High”explosives，又稱猛炸藥)的特性往往更適宜於對目標產生破壞效應；而低級炸藥(“Low” explosives)則一般作為發射藥裝藥。這兩類炸藥的不同特性將在第四章詳述，但在此提到炸藥定義並強調高級與低級炸藥的區別顯然是適宜的。
　　
炸藥和爆炸
　　
已經指出。炸藥相對於其質量來說是一種潛能很可觀的物質，經適當觸發，其潛能即可釋放。炸藥一經起爆，即對周圍產生一種突發的強大壓力，此壓力來自炸藥分解時形成的氣體，同時還釋放大量熱能。高級和低級炸藥的區別在於起爆時二者的分解速度不同：低級炸藥即使是燃速極高，也仍然是燃燒(爆燃)；而高級炸藥觸發後則爆炸。
　　
高級炸藥的爆炸是靠它的猛度而造成破壞效應的。爆炸在炸藥內部發生，來源於強烈沖擊波引起的原子的瞬時重新排列，強烈的沖擊波，由爆炸本身產生並靠爆炸來維持。
　　
炸藥鏈
　　
彈藥內都具有炸藥鏈，既可能是燃燒鏈，也可能是爆炸鏈。火炮發射的整裝彈包括了兩者。
　　
燃燒鏈(點燃鏈)只適用於低級炸藥，即只適用於發射裝藥。在這種鏈中，炸藥(發射藥)經燃燒過程而起發射作用，而燃燒只發生在炸藥(發射藥)的表面。燃燒速率主要由當時所用裝藥量的實際表面積控制，但也受密閉性等因素的影響。炸藥處於密閉狀態會使壓力增大，從而又使燃速加快。
　　
爆炸鏈(爆破鏈)是用在對目標發揮作用實現目標效應的戰鬥部上的。地雷和手榴彈之類武器無需用發射藥射向目標，故只有爆炸鏈。如前述，在這種炸藥鏈中，炸藥主要是靠爆炸和猛度發揮其作用。爆炸反應速度主要取決於炸藥本身的固有性質——“爆速”，但爆速也明顯地受其他因素影響。
　　
爆炸鏈的組成
　　
不論是燃燒鏈還是爆炸鏈，在任何炸藥鏈中總包含三種分離元件：起爆件、中繼裝藥和主裝藥。上述兩種炸藥鏈的典型元件及這些元件具有的相對感度的標示在圖1.2中示出(相對感度的際示將在下面炸藥性質一節中詳述)。

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炸藥的性質
　　
彈藥設計者所關心的炸藥性質，主要是感度、威力、爆速、猛度和相容性等幾項。
　　
感度指明在搬運和處理炸藥時需要謹慎從事的程度和炸藥本身的安全程度。炸藥感度一般以鈍感值標示且定量地與苦味酸感度相比較，即以苦味酸鈍感值標定為100。起爆藥的鈍感值很低，而主裝藥則比較鈍感，其鈍感值一般在100左右或更高些(見圖1.2)。
　　
威力是一種衡量炸藥可提供能量的尺度。炸藥威力大小取決於單位重量的炸藥可釋放的熱量和氣體體積。炸藥的威力標準也定量地與苦味酸相比較，即以苦味酸的威力標定值為100。
　　
通常主裝藥多用高威力炸藥，但對起爆藥(或稱引爆藥)和中繼藥則其它性質如感度比威力顯得更為重要。英語威力(Power)一詞在此並非力學上的含義，不作功率解。
　　
炸藥爆速，簡單地說就是炸藥能量釋放速率的一個指標。低爆速的猛炸藥可作為民用爆破裝藥，因為此種用途需較慢的能量釋放速率。高爆速猛炸藥可用在要求高猛度效應或要求其他作用的場合，例如炮彈裝藥要求高破片速度、帶錐形藥型罩的空心裝藥要求高速破甲效應(見本書第三及第八章)等。爆速的度量單位為米／秒，一般為2000～9000，有時甚至大於9000米／秒。
　　
炸藥的猛度是個很不嚴密而只能定性表示的性質，表示炸藥的急速作用，是個相當抽象的指標，可認為是炸藥的爆速和威力的乘積。
　　
最後決定炸藥能否應用的關鍵性能是在彈藥中炸藥和可能與之相接觸的所有材料之間的化學相容性，在各種氣候條件下，炸藥和某些材料(特別是金屬和塑料)能否長期相容，大概是設計人員面對的最經常而且最困難的問題之一。

火炮彈藥裝彈系統
　　
某些類型(或性質)的彈藥使用的發射裝置，可以是迫擊炮、火炮，也可以是士兵。一般說來，人手投擲武器並不會為彈藥設計人員帶來很多限制，但以槍炮或迫擊炮發射就會出現困難。如何保證發射藥產生的氣體在火炮內密閉而不逸出，使之只對彈丸發生作用從而推動彈丸向目標前進，就是其中的問題之一。對武器的這種密封叫“閉氣”，其確切含義就是阻止發射藥氣體的逸出。對於用一般炮管發射的彈丸(後膛火炮)，閉氣通常是指阻止發射藥氣體的向後逸出。
　　
在從炮口裝填彈丸的迫擊炮中，發射藥氣體向後逸出受阻於密閉的炮閂端，故迫擊炮的閉氣問題主要是阻止發射藥氣體越過彈體向前逸出。從炮閂裝填彈丸的常規後裝火炮則與之不同，裝填彈丸時炮閂頻繁而快速地開閉，顯然問題在於如何有效地密閉火炮藥室。閉氣方法將在本書第五及第十二章中詳細討論，這裏只須明確閉氣方法決定了彈藥結構就行了。
　　　　　
藥筒裝藥閉氣系統
　　
如果閉氣作用由彈藥承擔，則彈藥中的發射裝藥必須封裝在金屬藥筒裏。這種閉氣法是將彈丸和封裝在金屬藥筒裏的發射藥做成整體彈藥，故裝膛迅速，稱為速射(Quick Firing)簡稱(QF)彈藥。速射彈藥按下述過程實現閉氣作用：裝藥開始燃燒，發射藥氣體將沿前後兩個方向逸出，即向前越過松馳定位的彈丸，向後越過藥筒外壁與火炮藥室內壁之間的間隙；隨著藥室壓力增大而將彈丸向前推進，使彈帶完全嵌入炮管膛線，從而實現閉氣，且在彈丸的整個膛內行程中保持；與此同時，藥筒快速地發生徑向膨脹(先彈性膨脹後塑性膨脹)，直到完全與藥室密貼。本來沿藥筒外壁可能漏出少許的發射藥氣體即被制止，實現了完全閉氣。當彈丸脫離炮口，藥室壓力下降，同時藥筒又進行彈性收縮，便於抽筒和接著發射下一發彈(見第五章圖5.2)。
　　
袋裝藥閉氣系統
　　
與上述情況相反，如果閉氣作用由火炮本身承擔，則發射藥裝藥無需封裝在金屬藥筒內，其閉氣作用按下述過程完成：主裝藥開始燃燒，發射藥氣體同樣也會從前後兩個方向逸出，即前方越過松馳定位的彈丸，後方越過配合不嚴密的緊塞墊組合件；隨著藥室壓力增大，彈丸被推向前，彈帶全部嵌入炮管膛線，因而前向實現閉氣並保持於整個膛內行程；與此同時，氣體壓力還作用在火炮炮閂緊塞墊前端的鋼質蘑菇頭上並使其擠壓緊塞墊，後者即沿徑向脹開變形而與藥室的鋼座之間緊貼密封，因而火炮實現了完全閉氣。在彈丸射出瞬間，藥室壓力下降，緊塞墊即釋放掉存貯的能量，恢復原有形狀(見本書第五章圖5.1)。袋裝藥閉氣系統通常稱為後裝(Breech loading)簡稱(BL)系統。圖1.3為各種類型的速射和後裝彈藥。對現代彈藥的分類，速射彈藥(QF)及後裝彈藥(BL)兩術語實際上已無多大意義，反易引起誤解，因為所有速射系統都是後膛裝填，而後膛裝填之被采用，正是因為可得到比線膛火炮前膛裝填具有更高的射速(參見第五章圖5.1)。

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彈藥發展過程
　　
早期的彈藥和武器
　　
要想充分理解現代彈藥在性能和安全上的高標準，就必須回顧彈藥和武器的演變歷程，特別是其中一些關系重大的發展。下面對此予以簡要的概述。
　　
人類之所以需要彈藥，無疑起源於獵取食物和自身防護。早期人類為獲取某一距離外的獵物或使自己與敵手保持距離，於是投擲石塊與矛槍之類的簡單武器，以後又改為用弓和投石環索，不僅使投擲物增大距離(射程)，還增大了威力(指命中或遏制對方的能力)。但這些武器和投擲物的威力在很大程度上仍然取決於個人體力，因此，隨後又發展了簡單的貯能裝置，裝置松開即可投擲更大更重的飛行物。這比依靠個人體力投擲飛行物具有更大的威力和更遠的距離。這些弓、彈弓和弩炮(見圖1.4)就是人類早期使用機械彈射裝置中的幾個例子。



火藥
　　
繼13世紀黑藥得到改進以後，彈藥和武器都取得了重大進展。改進了的黑藥被及時地作為發射藥使用，推動投擲物或彈丸飛得更遠。黑藥從根本上變革了戰爭的概念，改變了中世紀歐洲的戰略和戰術，正如1945年第一顆原子彈在日本投下後標誌著核時代的來臨，改變了20世紀的世界局面。
　　
使化學工業興起的18與19世紀的歐洲工業革命，為發展工業用炸藥提供了動力，接著炸藥在軍事上應用的潛在價值也很快被認識到並得到開發。如雨後春筍興起的猛炸藥工業在這段時期有特別重大的發展，標誌了現代常規戰爭技術的萌芽。
　　
火炮
　　
黑藥在推動較重彈丸飛行較長距離上的潛力，導致火炮和其他大口徑炮兵火炮以及輕武器的發展。
　　
最早的火炮是用長桿圍成，外套熟鐵箍，形如木板加箍圈制成的盛水或啤酒用的木桶。早期的火炮為滑膛炮管，黑藥(發射裝藥)由炮口放入，隨後再加塞蓋或木制炮口塞並適當地搗實。當時使用的彈丸為實心鐵球，也從炮口裝入並壓靠在發射裝藥上。在火炮後端發射藥裝藥處的上側有點火孔，向孔中撒入少許黑藥再用緩燃導火索點燃即可發射。以這種簡單結構為基礎，火炮從滑膛前裝武器逐漸演變成現代後膛裝彈的線膛炮管炮兵火炮。與此相似，輕武器也從滑膛前裝演變成線膛後裝武器。但唯有迫擊炮仍然保持前裝，而且一般仍用滑膛炮管。盡管有許多國家(不包括英國)已用滑膛炮管作坦克炮，但它們仍屬於後膛裝填火炮。
　　
有關火炮和輕武器的發展在本叢書第2冊——《加農炮、榴彈炮、迫擊炮和火箭》和第5冊——《輕武器和機關炮》中有更詳盡的闡述。
　　
早期的彈丸
　　
彈藥的演變伴隨著火炮的發展，其中有一方取得進步革新，則另一方也就會有進步革新。
　　
早期的箭形拋射體隨後被大石塊與實心鐵球取代。大石塊和鐵球對破壞當時最難破壞的目標——防禦工事——顯然比箭頭有效。(但是，現代的彈藥設計人員又返回到以箭形彈丸破壞當代地面戰爭中最難對付的目標——坦克——的時代，這是個歷史的戲謔，詳見第八章。)
　　
曾試圖在鐵彈丸中裝黑藥並配用最原始的引信，即利用發射時的火焰點燃插入彈丸一側的一段緩燃導火索。這種用緩燃導火索引燃黑藥裝藥的彈丸，事故很多，且起爆時間變化不定，極難預測，故彈丸在膛內發生早炸的事故時有發生。因此，不得不在突破防禦工事和要塞時繼續使用實心彈丸，而在開闊地帶殺傷敵人士兵則用開花彈。所謂開花彈，即在實心彈丸中裝有形狀不一的銷子、釘子和碎片等鐵制或其他金屬制的彈丸。
　　
引信
　　
在18世紀，為使彈丸在最佳時刻引爆，曾采用一種類似時間引信的東西，它的主要部件是外表刻有螺線溝槽的木塞，螺線內埋有黑藥芯線，可按需要在任意溝槽處切斷，從而極其粗略地控制燃燒時間。目前，各種技術復雜且作用可靠的引信，就是以這種很不完善的、旨在控制彈丸爆炸時間和地點的早期引信為基礎而演變的(見第十一章)。過去引信(Fuze)是指使彈丸在所要求的時間或地點起爆的機構，而Fuse是指一種外面包有防水層的可燃材料鏈 [ 譯者註：即導火索。 ] ，可與雷管配合引爆炸藥，例如安全導火索。(但現在Fuze與Fuse有時已通用均為引信)。
　　
現代彈丸
　　
1784年，亨利·施拉普奈爾中尉發明一種內裝引信、黑藥爆炸裝藥和大量小彈丸的中空彈丸，後被稱為“霰彈”。這種霰彈是在敵人部隊上空爆炸的，它裝的小彈丸在空炸時傾盆而下射向敵群。由於這種霰彈爆炸時與敵人的距離遠大於當時使用的其他殺傷武器(如開花彈、霰彈筒和葡萄彈等)，因此，這種彈丸在當時很受重視。開花彈、霰彈筒和葡萄彈等殺傷彈丸都是在出炮口後立即噴出小彈丸，與目前手持獵槍噴出小彈丸的情況相似。
　　
采用自旋彈丸的線膛炮管，再加上引信和破片性能的改善，導致了取代球形彈丸的圓柱形彈的出現，稱為“普通彈”，它和今天的殺傷爆破榴彈基本上是同樣的彈體結構，如圖1.5所示。普通彈具有錐形頭部(尖拱形部)，彈帶和引信，所有這些都仍然成為現代殺傷爆破榴彈的外形特征。



小結
　　
彈藥是個內容極其廣泛的科目，它與歷史上曾經研制和使用過的所有武器都有直接而密切的關系。
　　
彈藥一詞泛指地面戰爭中使用的，包含防禦或進攻用的所有彈種，不一定和任何特定武器聯系在一起。
　　
各種炸藥是最方便的能源，它作為推進劑或對目標產生破壞作用而廣泛地應用於彈藥。隨著科學技術的進步和演變，特別是18和19世紀歐洲工業革命取得進展的結果，導致了在19世紀後半期首次出現真正的現代化彈藥和武器。
　　
引信的改進、膛線的采用、後膛裝填比前膛裝填的優越性、當時僅有的炸藥——黑藥——被更為有效的低級炸藥和威力更大的高級炸藥(猛炸藥)所取代，所有這些成就結合在一起，對傳統的戰爭科學的進程有深遠的影響。
　　
上述這些成就，至今仍然是現代彈藥和武器技術賴以存在的基礎。

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第二章　對目標的火力運用

引言
　　
一個完整的武器系統的效能只有在建立了對武器系統的某些基本特性可單獨地或綜合地予以考慮的評定辦法後，才能測定並可以與其他系統進行比較。在武器系統設計人員經常使用的評定辦法中，評定武器系統效能的基礎是總殺傷概率這一概念。在單發射擊的簡單情況下，殺傷概率Pk按簡單概率乘積法則表示，即
　　 　　　　Pk ＝ Ph × Pr × Pl
　　 　　式中：　Ph——命中概率；
　　 　　　　　　Pr——武器系統可靠性；
　　 　　　　　　Pl——彈藥或戰鬥部的殺傷能力。(即命中條件下的毀傷概率)，對於多發射擊則可用累計概率法則表示。
　　
武器系統設計人員不能只根據目標的某些固有特性就明確判定目標是否易於損傷，還必須考慮攻擊的規模、方式和射擊的命中條件(如：是直接射擊還是間接射擊？射程多少？以及其他類似因素)。但是，對彈藥設計人員首先要考慮的是在給定目標隨機命中率的條件下，彈藥的終點效應是否足以產生所要求的效果。因此他主要關切的是總殺傷概率表達式中有關殺傷能力(即命中條件下毀傷概率)的Pl一項；而可靠性(Pr)和命中概率(Ph)顯然是整個武器系統的設計人員更為關切的項目。就彈藥設計者而言，殺傷能力可定義為在給定目標隨機命中率的條件下，彈藥對目標的毀傷概率，即當威力一定時目標的受損面積(殺傷面積)與總有效面積(破片覆蓋的實際總面積)之比值。

損傷等級
　　
由於彈藥設計人員所設計彈藥的殺傷能力必須與損傷等級聯系起來，彈藥設計人員必須知道他要使目標遭受的損傷等級。通常有三種損傷等級：壓制級、廢棄級和殲滅級。壓制效果主要依靠射向目標的彈藥發揮使目標感受恐懼而不是傷亡的威力，因而多少是有些抽象的損傷等級。能夠壓制的對象是人的精神狀態而不是物，因此根本不可能數量化，而彈藥設計人員也就不能將壓制級當做可以設計的損傷等級標準。廢棄級是使目標損傷到再也不能盡其職責，這是設計人員力求達到的損傷等級。殲滅級必然要求致敵於死命的超量殺傷，故殲滅地面目標消耗彈藥很多，從成本效能看是不值得的。

目標類型
　　
為了建立彈藥設計人員要求達到的殺傷等級，應對所有可能目標都進行識別和分類，並檢查處於不同類型攻擊時它們的要害部位。
　　
地面部隊的常見主要目標類型有人員、裝甲車輛、建築物、裝備和飛機等，上列各項目雖不全且未按其重要性而分出先後次序，但有必要識別和研究哪些因素使他們易受損傷。
　　
人員
　　
作為目標出現的人員，常有不同程度的防護衣著，這些防護衣著又隨不同情況而變化，如作戰場所、季節、執行任務類型等等。在大多數情況下指戰員頭戴鋼盔，但在執行後勤任務時則不盡如此。另外，個人裝備各有不同，因而在一定程度上也影響人體上的易損暴露的面積，如穿防彈背心或其他特制防護衣服的人員。
　　
人員作為目標出現時，還可能有不同程度的戰術性防護：可能完全暴露，也可能隱蔽在薄掩體、厚掩體或構築良好的工事後面，或利用防禦工事、建築物和其他可利用的局部保護性隱蔽處所進行防護。即使完全暴露在開闊地，為其提供的防護程度也會隨地面情況而各有不同，即使稀疏林地和多彈坑地也總比開闊平坦的沙漠地更有利於防護。
　　
除衣著和戰術性防護外，人體目標還有不同姿態，如立姿、跪姿或臥姿，而且還有不同群集，如單兵、密集部隊或在大面積上疏散分布人員等。
　　
因此，人員是一種非常復雜的目標類型：密度不同，而且由於衣著防護、戰術性防護及姿態等的不同，因而有效暴露面積也各不相同。
　　
裝甲車輛
　　
在現代戰場上，裝甲車輛可能是要討論研究的主要目標類型。由於車輛具有的運動性和自身防護性能都很高，所以要使它們喪失功能就特別困難。目前在機械化部隊服役的裝甲車輛類型繁多，要擊毀它們也帶來了一些困難。其中攻擊的主要目標是重型且裝甲防護良好的主戰坦克，要擊毀這種坦克需進行特別的專門研究(見第八章)。雖然裝甲人員輸送車和機械化步兵戰車的裝甲比主戰坦克薄，但終究還是裝甲車輛，如何擊毀它們同樣需要專門的研究。
　　
建築物
　　
各種房屋和建築物是非常明顯的目標類型。為便於運用火力，一般把它們分為三類：輕型、中型和加固型。輕型建築物包括飛機庫、尼森式活動房屋和其他輕型倉庫、輕型防禦工事和倉促準備的防禦陣地土木工事等。中型建築物包括大部分普通房屋、要塞和充分準備的防禦陣地土木工事等。加固型建築物包括碉堡、據點、橋梁和其他鋼筋混凝土建築物等。加固型建築物比主戰坦克還難摧毀，而且相互差別很大，故專門設計能摧毀所有這類目標的彈丸顯然是不經濟的。因此，在大多數場合將其列為次要目標，攻擊時仍使用為其他目的而設計的彈藥。
　　
裝備
　　
在本書中，裝備作為一種目標類型，包括出現在戰區的全部器材，如非裝甲車輛、停放在地面的飛機、庫房、其他後勤設施及設備、所有類型的火炮、電子儀器、通訊器材以及武裝部隊在戰鬥中需用的所有其他各種零星用具等。對這些類型目標，雖然摧毀裝備本身仍然是主要要求，但使操作人員喪失功能往往也同等重要。
　　
飛行中的飛機
　　
由於飛行中的飛機與飛行環境密切相關，故單獨列為一種目標類別。飛行中的飛機也為目標搜索和毀傷概率(見第九章)帶來了某些特殊問題。此外，與其他類型目標一樣，飛機品種的不斷變化迫使彈藥設計人員必須進一步將它們分類以便設計彈藥擊毀它們。擊毀戰術強擊機、殲擊機和快速偵察機之類的快速飛機與擊毀運輸機等低速飛機和速度介於200～300節的其他飛機需要考慮的問題不同，與擊毀直升機所需彈藥的設計要求也不同。

對目標效果的要求
　　
對於前述所有目標，使其喪失功能主要仍然依靠使人傷亡和使物破損的物理效應。通過心理和生理損傷(不包括核、生物和化學攻擊)雖然也可使人喪失功能，但其效果很難預測，而且心理和生理效果作用短暫，對領導堅強和訓練有素的部隊很難使之嚴重喪失功能。因此，評定彈藥效能時實際上不考慮這些對心理和生理的作用效果。

取得目標效果的方法
　　
本書內容只涉及用常規辦法攻擊目標，至於核、生物和化學武器將在本叢書第四冊中評述。目前已可以肯定，用常規辦法使目標喪失功能的基本條件是在目標上或目標附近直接進行破壞。由於必需將炸藥這一能源遠距離投送到目標上，所以必須將其做的較小且較緊湊，但如纖細脆弱或在制作過程和裝載使用系統中敏感易爆，還必須在發射和投送過程中采取防護措施。這些制約因素很嚴格，但可通過配用的發射系統進行調節，一般均必須對彈藥(能源及消耗使用這些能源的系統)與火炮或發射器(發射系統)統籌兼顧，使重量、感度和防護措施三者之間實現恰當的平衡。
　　
設計和研制
　　
在研制新式武器系統時必須考慮三個主要設計因素。第一個因素與彈藥有關，涉及彈藥可提供的能源和所要求的能量釋放方式是否在技術上切實可行。這個因素一經確定，緊接著要考慮的第二個因素就是是否有足夠的精度和合理的射程分布，從而可將能源投送到目標上。在實踐中新式武器系統的設計常常先於彈藥設計，或是為促進和提高現行武器的性能而設計新型彈藥。從原則上看，這兩種設計程序都是錯誤的，可能導致在現役彈藥中配備了設計不合理的彈藥。而且由於彈藥的終點效應在很大程度上決定了武器系統的總經濟效益，所以為達到盡可能最佳的目標效果應該將武器系統圍繞既理想又實用的彈藥進行設計。為了便於研制和生產，最後一個因素是新設計的武器系統及其部件必須簡單、易於制作和檢驗，而且在運輸、存貯和裝卸過程中要確保安全。簡單性的要求並不妨礙設計水平的提高，只是要求力戒華而不實，否則往往使設計復雜化，成本增高，可靠性降低並延遲研制與生產時間。本書只著眼於第一因素，即彈藥結構及彈藥性能，有關武器系統技術及其發展將在其他分冊中闡述。
　　
設計人員可以利用的能源
　　
對目標的常規攻擊，實際上只存在兩種能在目標上產生所需能量從而達到所要求的目標效果的方式，這就是釋放動能和釋放化學能。動能可通過實心彈丸形式將能量耗散在沖擊上而且無需用觸發機構控制其能量釋放；化學能可通過某一種物質形式起作用，這種物質相對於按其質量來說具有相當可觀的潛能，這些潛能經適當觸發即可釋放。最為人熟知的這類物質叫高級炸藥(猛炸藥)，促使其釋放能量的觸發機構就是引信。
　　
這兩種能量都能產生所需的實際破壞效應，但究竟哪種能量攻擊哪種目標最合適，完全取決於目標的性質。例如攻擊一種脆弱的小目標，或者相反，攻擊另一種防護良好的要穿透一定深度才能使目標喪失功能的目標，動能彈都最具有成功的機會其原因在於動能彈是最經濟的攻擊方式，甚至有時是唯一可行的攻擊方式。而對要求有大面積殺傷或破壞效果的大型輕防護目標或對要求有超高壓以摧毀小而強韌目標時，使用釋放化學能的彈丸可能是最合適的攻擊方式。至於攻擊其他目標，利用動能彈和高級炸藥(猛炸藥)產生的超高壓(爆轟)兩者相結合，才可以提供所需的實際效果.

主要目標分類
　　
要使所生產彈藥的品種範圍與戰場上可能遇到的所有目標類型相互匹配，是可以做到的，其中某些目標已如前述。但很明顯，這種作法不論從經濟角度或是後勤角度看，都是既不現實也無法接受的。替代的辦法是將要摧毀的主要目標列出表來，然後設計出對攻擊這些目標具有最佳性能的彈藥，而對次要目標則可以選用那些雖不很理想或性能不夠優越但仍可以使用的彈藥。
　　
在地面部隊可能遇到的所有目標中，有理由認為其中三種主要目標就是人、裝甲車輛和在飛行中的飛機。這三大類是否確實是主要目標雖然可以爭論，但我們的論點是在選定這些主要目標之後就有可能分析對摧毀每一類目標的要求，並進而確定有可能達到同樣摧毀效果的其他目標。
　　
對人員的攻擊
　　
人體是一種精細、脆弱易受損傷的機器部件，一旦被命中(註意：命中是關鍵)，很容易被摧毀。此外，心理和生理作用對人也很敏感。在最簡單和最經濟的情況下，只要一顆依靠動能的高能彈丸就足以取得充分的有效殺傷效果，如輕武器槍彈。這類攻擊方式很容易實現。對單兵最好是單發射擊，其攻擊的動力來自發射裝置(如步槍、手槍和其他輕武器)。類似地，對集群人員可用一連串子彈，其攻擊動力也來自發射裝置，如自動步槍和機槍的連發射擊火力。此外，對集群人員更有效的攻擊方式是將裝有化學能源的金屬彈丸拋射到他們中間。彈丸到達並觸發時，化學能源中的一小部分能量就推動由金屬彈殼爆裂產生的破片(彈丸)，飛散到目標區附近。而化學能的大部分能量(估計高達95％)則在緊靠目標處形成局部超壓。由裝在金屬彈體內的炸藥爆炸而造成的高速破片和炸藥爆轟造成的局部超壓兩者結合起來，對攻擊人員非常有效。當然，這兩種結合起來的作用也同樣適用於使其他目標喪失戰鬥能力特別是過剩的大量爆轟能量具有特別重要的作用。
　　
攻擊裝甲車輛
　　
主戰坦克之類裝甲戰車，對彈藥設計人員是很難對付的目標。這種戰車並不大，但很堅固且防護良好。除進攻火力外，它依靠運動性能和防護性能二者相結合，從而使戰車結構特別具有逃避和抵抗攻擊的能力。因此，要想實際地破壞裝甲車輛使其喪失功能，必須集中很高能量進行攻擊。如果想通過殺傷車輛乘員使車輛喪失功能，不論是人體殺傷還是精神或生理作用，首要的仍然是先擊穿鋼甲，然後才能依靠剩余的足夠能量殺傷乘員。只穿透裝甲車輛的保護層是不夠的，必須在穿透之後還有充裕的能量以損傷裝甲後面的人或物。
　　
必須集中高能量進行穿甲攻擊的要求，可利用動能或化學能加以解決，其主要技術特點見第八章，這裏只涉及用它攻擊其他目標的可能性。用動能攻擊鋼甲，即指具有盡可能高的撞擊速度的實心彈丸；而用化學能攻擊鋼甲就是指將炸藥能量在可控條件下耗散在目標上。後者可利用空心裝藥(錐形裝藥)效應、碎甲效應或大角度碟形裝藥效應。空心裝藥穿甲作用主要依靠將炸藥能量集中在一起的高能射流。碎甲效應的穿甲作用，主要依靠與沖擊波的方向相反的剝離能量使在裝甲背面的金屬塊剝離下來。大角度碟形裝藥效應的穿甲作用是利用炸藥能量發射出一個高速金屬杵狀體使鋼甲洞穿。
　　
盡管動能彈丸對於與裝甲戰車相似的小型堅韌目標也非常有效，但它對除裝甲車輛以外的其他目標畢竟作用有限。化學能彈丸則不同，它有很大的可能也用之於攻擊其他目標，其破片和爆轟波對人和物都發生作用。
　　
攻擊空中飛機
　　
乍看起來，一架飛行中的飛機似乎是架脆弱易受損傷的機器，特別是因為它依存於飛行的空間環境中。實際不然，設計良好的現代飛機的易損面積——乘員及其重要部件的所在處——是比較小的，故飛機也屬於難命中的目標，在一定意義上飛機的機動性增強了其防護性能，使之超過原設計為飛機提供的防護能力。在一定的命中條件下，對現代飛機的毀傷概率是很低的，而由於火炮發射的彈丸抵達高空需較長時間，因而隨機命中的毀傷概率就更低了，進一步增加了飛機不易被擊毀的優勢。因此，用小型動能彈丸射擊飛機，其成功機會極為有限，除非組織成大規模密集火網集中火力指向飛機，但這又是很浪費的。動能彈丸只有本身直接命中才能取得效果，與此相反，如果把動能和化學能結合在一個彈丸上，實際上就會變成無需直接命中就可達到毀傷目的的彈丸。使用這種既有爆轟又有破片的彈藥射擊飛機，既有效且不需直接命中。由於飛行中的飛機依靠飛行而生存，飛機喪失功能就可能導致毀滅。因此，在這種條件下毀滅將是一個可能達到的毀傷級別。對飛機的攻擊將在第七、第八章敘述，但是為了考慮高射彈藥對其他目標的有效性，這裏將簡述其某些基本技術性能。在高射彈藥中，除了使用爆破彈和爆破殺傷彈外，還有在其上裝有特制動能“彈丸”的更為復雜的戰鬥部，這種特制的動能“彈丸”在目標區由化學能取得動能後成直線地或在特定區域內將其集聚的動能(如第九章連接式鋼條戰鬥部)釋放出來。所有這些戰鬥部和彈丸對於易受爆轟和破片損傷的其他類型目標也具有毀傷能力。

小結
　　
設計一套完整的彈藥體系，使之對任何一個特定目標都能找到相應的理想彈藥，從技術角度是可行的；但是，從經濟和後勤角度看則不切實際，故不能采用。不同的彈藥和彈丸的型號必須力求少些，但又須適應對所有目標保持高毀傷率的要求。通過對目標出現頻率分布的分析，特別是通過使某些目標喪失功能問題的分析，表明有三種須加考慮的基本目標，即人員、裝甲車輛和飛行中的飛機。能夠使人員和裝甲車輛喪失功能的彈藥，往往也能使其他大多數類型的目標喪失功能，在某些場合下包括飛行中的飛機。本章引入的基本概念適用於所有目標類型，並將在以後各章進一步發揮。以後各章將分別就各類目標作更詳細闡述。

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第三章　對人員的攻擊

引言
　　
在設計用以攻擊人的最現代化武器時，應考慮能使之在盡可能短的時間內向目標——人體傳遞大量能量，從而從身體上或心理上達到毀傷的目的。這些武器的直接作用是造成人身傷亡和毀壞物資；間接的心理作用是阻止敵人有效地使用武器，迫使其喪失鬥誌。要做到這些，所消耗的能量並不比石器時代更多。在人們熟知炸藥和輕武器以前，用手或拋射裝置拋擲石頭或鉛塊對人攻擊。1250年，莫爾斯用鑄鐵桶裝黑藥發射石頭，由此人類進入了火器時代。1350年以後，火藥和小口徑火炮更有所改善。但是使射擊更準確的膛線身管，盡管在1525年即已為人所知，在卅年戰爭(1618～1648)之前仍未見在戰鬥中使用。到18世紀初，鋼取代了鑄鐵，又以猛炸藥和發射藥取代了黑火藥，於是情況大有改善。可能正是由於這種改善，20世紀以來在遠超過一百次的戰爭中竟死亡了近億人口。
　　
對人的攻擊，開始時人們並沒有很多科學知識，所設計的器械有的十分無用，有的殺傷作用又過大。目前，造成傷亡需用多少能量已有多種學說，而使殺傷效果更佳的若幹方法和評價目標損傷效果的某些方式也已經被采用，其中有些內容將在本章後部討論。為說明目標性質和解釋、評價目標效果中的某些復雜現象，目前已無太大困難。

目標
　　
人體是個較小但復雜的目標，表面積約0.42平方米。它可借助於衣著、防彈背心或鋼頭盔、面盔等進行防護，也可無防護地位於露天處或掩蔽體後。人體的姿態有站、臥和運動等等。人對戰鬥可能有準備也可能無準備，既可能機警和振奮，也可能遲鈍和疲憊，總之，千姿百態，而且還有許多精神因素影響其作為目標的性質。人體有骨骼、肌肉、神經、動脈和若幹處明顯易損部位。作為一個目標，人體可由爆轟致傷，也可由破片致傷，或兩者兼施而致傷。由於上述錯綜復雜的因素，評價對人體的殺傷效果相當困難。
　　
若干年來曾選用過很多方式對人體進行目標效果評定，目前采用的辦法是假定人體直立，掌心向前，面對攻擊方向，用框架模擬軀體從上到下地分成108個水平層，並分別標示出來另設有6個均為60°角的致傷地帶相應地通向各自的致傷區。然後再從醫學角度考慮傷區軀體結構，並結合對傷員活動能力、戰鬥能力和姿態等的影響進行評定。借助這一方式可以取得目標效果評定的基礎數據，而理想的是通過計算機計算。所有對人攻擊的模式的設計，必須以上述這些試驗和數據作為原始依據。

攻擊模式
　　
概要
　　
最有效的攻擊模式要求高命中概率，高(m × v^3 / 2) [ cdhyy註：^3表示3次方 ] 值和快速的能量傳遞，而殺傷能力又不過大。其中第一項含義顯而易見；第二項說明速度的重要性；第三項表明最理想的是瞬間即將全部能量傳給目標；第四項與武器系統的效率或經濟性有關。
　　
將能量傳給目標的最常用辦法是破片攻擊。破片由殺傷爆破彈、迫擊炮彈、手榴彈或其他彈丸產生。槍彈和箭式彈中所含的小箭雖不屬於破片，但本身就是傳遞能量的彈丸，特別是槍彈一般說比破片更為優越。
　　
彈藥設計人員常用“最佳破片大小”一詞。很明顯，由於影響目標致傷的變量很多，變化又大，最佳破片大小只能是一般的要求，不能包括使目標致傷的全部變量。影響目標致傷的變量包括目標本身的易損性、防護程度、破片飛行距離、所用炸藥和材料等等。
　　
破片產生體
　　
從起初小口徑火炮發射裝有黑藥或鋼球的彈丸(與之類似的獵槍彈彈丸現在還用於反伏擊用的武器上，這些彈丸現在稱榴霰彈，將在後面討論)以來，破片的產生體就引起了人們很大的註意。現代殺傷爆破彈可產生不同大小和形狀的破片，雖然其中有些殺傷力過大，有些又不足，對人與物均無大害，但破片中的大部分仍在該彈應有的最佳破片範圍內。這種破片叫自然破片，見圖3.1示例。從圖上很容易看出，在炸藥／金屬比很高處產生的破片將在最佳破片尺寸範圍內，但彈頭和彈底的上述比值卻很小，且產生的破片較大。



目前趨勢，傾向於采用刻槽彈體或在薄壁金屬彈體內裝入用樹脂固結的預制破片(尤其是迫擊炮彈和手榴彈)，顯然可提供經濟效益較高的破片產生體，但缺點是受發射條件限制，目前尚不能用於發射時彈體受到的應力很大的炮兵武器上。
　　
槍彈
　　
槍彈主要是攻擊人體用的，一般地它具有選擇目標的能力，不像殺傷爆破榴彈破片那樣隨機殺傷。早期的槍彈體形粗胖，重而飛行慢，口徑約10～15毫米，通常由命中時產生變形的鉛彈制成。射擊後，鉛彈可能在武器內留下大量殘渣。若幹年來槍彈口徑日趨縮小，經9毫米和8毫米(0.303英寸)再減至5.56毫米。目前後者似為通用口徑。
　　
小箭
　　
小箭基本上是新近才加入殺傷武器行列的。通常，小箭成束紮緊後填放在彈丸裏，彈丸在飛行中點燃少量裝藥後釋放小箭，形成來自空中的大量密集攻擊物。它又名蜂窩彈(根據緊密裝填小箭的蜂窩結構取名)，將在第十章中再次闡述。在單個槍彈殼中放入三兩個小箭的嘗試已取得一定進展。
　　
破片特性
　　
影響破片性能因而也影響破片殺傷能力的最主要因素是質量(見圖3.2)、速度(見圖3.3)及形狀。質量和速度通常結合在一起而取動能 (m × v^2 / 2) 或動量(mv)形式，但在創傷彈道中實，際上曾有多種取值，其範圍從 m^0.4 × v 到 m × v^3 再到 m × v^3／2，其中以 m × v^3 ／2為目前普遍接受的形式。從標準動能中降低了速度的作用，是由於人類軀體不如硬目標堅實。破片形狀的作用不易確定，因破片形狀對目標的作用在很大程度上取決於破片碰擊目標時的取向和破片在空中的飛行姿態。重的破片有較大的能量運載能力，但其形狀則不一定有利於穿透。鋼彈與形狀不規則的破片和變形後的鉛彈相比，更能在飛行中保持速度。細長的槍彈或小箭在一定射程上可能變得不穩定，因而在抵達目標前便很快喪失速度；另一方面，也可能由於槍彈或小箭受空氣阻力小而存速過大，因而直進直出地穿過目標，不能給目標造成喪失功能的創傷。因此，最終的設計應全面地考慮上述各種因素才能設計出更好的殺傷人員的彈藥。

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能量轉移
　　
傷亡是由破片的能量向目標轉移而造成的。傷亡嚴重程度則一般取決於所轉移能量的大小及其轉移速率。能量轉移速率可在兩種情況下得到提高，一是處於穩定飛行邊緣狀態的破片，將全部能量轉移給目標，二是在穿透人體的過程中，破片發生了變形或偏轉，但如轉移的能量很小或轉移的速率很低，且穿透時未損及重要器官或動脈，傷勢必然很輕。高速穩定飛行的破片，例如射程為200～800米的7.62毫米槍彈在穿透目標時未受阻，只能轉移給目標很少能量。相反，如果轉移給目標的能量很大或能量轉移速率很高，就會給目標造成更嚴重的創傷。理想的要求是一個高速且斷面積小，因而空氣阻力小的破片，且能將全部能量快速地轉移給目標。因此，必然有一個能確實地轉移能量給目標的最小破片重量。早先由印度生產的達姆彈就是一個企圖改進槍彈能量轉移速率的嘗試，即當槍彈碰擊目標時能將彈頭削平以增大槍彈的橫截面積，從而增大了彈丸對人體的遏制能力。由於達姆彈作用殘酷，海牙公約列為禁用的殺傷手段。所謂遏制能力(或擊倒能力)等詞近年來曾被很多文獻廣為引用，其能量值大致相當於80焦耳。由於在任何致傷情況下需要考慮的因素都很多，如碰擊速度、破片翻滾可能性、破片碰擊時的偏轉角。目標密度和姿態等等，因此，取定遏制能力為80焦耳其實際意義並不大，將其作為包括一切影響的數值，還缺乏生物學或物理學的依據。



破片速度(Vf)
　　
下圖表示隨d/t比值變化破片速度的分布順序。d/t值為在彈體同一部位的炸藥量與彈壁厚之比，其值隨彈丸長度而變化，與彈丸炸藥裝藥全重和裝炸藥後的彈體全重之比不同。圖中的兩條曲線，一條為用TNT裝藥和鋼彈體(老式彈丸)，另一條為用RDX/TNT裝藥和優質鋼彈體(新式彈丸)。後者在炸藥裝藥上有改進，且彈體也是具有較高的抗拉強度的鋼殼。



註：
　　
1．飛機炸彈雖有較高的破片速度(Vf)，但其破片一般多由若幹個大塊彈壁組成，破片的彈道性能差，且其破片散布樣式無規律。
　　
2．如果能實現常規彈丸破片速度的預期理想值，則理想的破片速度值為1800米/秒左右。
　　
3．由於導彈的發射條件對戰鬥部的要求比火炮對彈丸的要求低，故導彈的殺傷戰個部彈體強度無需要求過高，因而其破片速度最高可達2400米／秒左右。

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戰場創傷規範(標準)
　　
理想的破片裝置必須產生盡可能多的致死致傷破片而使目標盡早喪失活力。能滿足這一要求的破片裝置稱為有良好殺傷力的裝置。殺傷力一詞不容易定量，但它是表征武器系統的效能，特則是關系到表征殺傷面積的指標。如前述，破片效果隨目標情況變化而異，因此在估計戰場傷亡時考慮目標情況這一因素顯然是必要的，由此出發，規定了若幹種典型的戰場創傷規範(標準），並以此為根據即可估算在已給命中條件下的殺傷概率。命中條件下的殺傷概率一般以Phk表示。
　　
最嚴格的創傷覘範，要求對占據有利防禦陣地堅決抵抗而且防護良好的目標擊中後30秒鐘內即使之喪失活力，稱為“防禦30秒規範”。應註意在此規範規定的一些條件下，命中概率是很低的、而隨機命中部位可能是以鋼盔，面盔和防彈背心防護的人體的頭部和肩部。
　　
另一個規範(標準)是“突擊5分鐘規範”，要求使一個鬥誌旺盛的突擊士兵在5分鐘內喪失活力。在此條件下命中機會增大，總殺傷概率也增大。原來共有14種規範，但現在僅有約四種供評定使用。
　　
這種評定是復雜而費時的，通常須應用計算機。根據每種戰場創傷規範進行評定的結果，都可以曲線表示相應於破片質量(m)和速度(V)的殺傷概率變化，如圖3.4所示。
　　
表述該曲線的最佳方程式為Phk ＝ 1 － e^(－a(mv3/2－b)^n)式中m為質量，v為速度；a、b及n為與人的緊張程度度和按規範確定的受傷時間有關的常數。



完整的破片裝置的性能
　　
完整的破片裝置的性能受若幹因素影響，其中有些因素將在此討論。對此裝置的性能分析也很復雜，不能簡單地看成是單個破片性能的總合。
　　
在破片裝置中，炸藥裝藥由引信起爆並在起爆處形成爆轟波，再經裝藥傳播。在爆炸陣面後方的彈體由於承受爆炸波壓力很快向外加速並且向外膨脹，又隨彈壁變薄，直到到完全破裂(見圖3.5)。
　　
1．破片的空間散布
　　
破片裝置的縱剖面各部位的炸藥與壁厚之比的變化，會影響破片散布。如果破片裝置為旋轉彈丸，則炮彈的自旋速度也會影響破片散布，但不影響彈體總的破片散布模式。彈體的破片散布通常都與彈體長軸對稱。如將存速和落角影響也計算在內，則破片散布模式會有所改變。例如使用刻槽彈體或預制破片可能使破片散布更為規則，但破片散布模式仍受存速和落角的影響。



2．破片裝置對目標的取向
　　
常規殺傷爆破彈丸的破片散布，其最有效方向是彈軸與地平面呈垂直方向，彈軸越偏離垂直方向，飛向空中的破片數量也越多，這部分破片則靠重力下落，其殺傷力很有限。另外一些破片則入地而白白損失掉了。
　　
3．炸高
　　
炸高受引爆系統控制，對破片裝置的效果影響很大。地面爆炸的效果取決於地面的類型、氣候條件以及引信的靈敏度。空炸效果主要靠近炸引信，有時也用機械時間引信，但精度較低。對人的殺傷作用，理想的炸高為2～4米。圖3.6表明地面爆炸、空炸和落角對殺傷面積的影響。
　　
4．目標的平均暴露面積



考慮目標的平均暴露面積必須註意下述因素：目標姿態，如立姿，跪姿、或臥姿；目標所在的地面類型；衣著和裝備對目標提供的防護。

破片裝置的檢測
　　
由於目標和圍繞目標的環境五花八門，要精確表示出破片裝置的殺傷力是很困難的。但目前已有有關的數學模型及一系列可以決定破片散布的靜態試驗。這類試驗在英國由有關的測試部門負責，很費時間。試驗裝置通常離地面1米高，彈長軸呈水平位置，四周圍以靶板，該裝置在爆炸時靶板上可留存破片，從靶板上的破片數量和撞擊深度可看出彈丸的破片散布和破片速度。需更精確測定破片速度時，也可用測速靶以測定破片穿靶時的速度。分析測得的破片散布狀況和破片速度並引入破片裝置的落角、存速和炸高等變量。該數學模型即可建立。然後，再計算空氣阻力對破片的影響，即可算出在炸點附近區域命中條件下的殺傷概率，此一區域即稱為殺傷面積，其大小為設計人員和用戶提供了有關該破片裝置有效性的實用數據。

小結
　　
屢經試驗旺明：有效而實用的對人攻擊的手段，就是將炸藥爆轟和破片殺傷兩種作用結合起來的裝置。大部分傷亡由破片產生，而爆轟則有心理作用。目前趨勢是使破片質量小而速度高，從而可在要求的有效半徑範圍內得到適宜的破片密度，且每一破片都具有重傷能力。近幾年來殺傷武器的性能又有所改進，隨新技術的發展還可進一步提高。設計人員不可免地將面對很多相互矛盾的因素，但和其他技術問題－樣，只能采取全面考慮，彼此兼顧的辦法。

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第四章　炸藥與發射藥

炸藥
　　
引言
　　
任何有關彈藥的文獻資料都沒有完整的關於炸藥的基本論述。而了解炸藥的特性及其局限性，特別是從安全角度，了解它在彈丸結構中是如何被控制的，則是很重要的事情。
　　
歷史發展
　　
首次出現的炸藥也叫火藥，是中國發明的，大約在12世紀左右傳入歐洲。起初，它只用於推動原始的火箭，取名黑藥，雖然吸潮，卻是當時長年使用的唯一炸藥。後經R·倍根(Roger Bacon)等人的改進而成為硝石、木炭和硫磺的混合物，其混合比自40：21：21到75：15：10等各不相同，後一比值至今仍然沿用。火藥是一種機械混合物，其主要燃料是炭(木炭)，其次是硫磺，而硝酸鉀(硝石)則為氧化劑。
　　
火炮的出現暴露了火藥性能的不穩定性，促使對火藥的混合和制備工序進行了科學研究，乃發現作為彈道學最主要參數的火藥燃燒速率不僅與混合方法有關，而且還與混合物的粒度大小及粒度均勻性有關。因此，在生產中引入了按預定尺寸制作藥粒的“造粒”工序和將藥粒滾上石墨的“鈍化”工序。到16世紀末火藥生產工藝已基本標準化了。現代黑藥均按粒度稱呼(如G12號黑藥)，藥號越大則藥粒粒度越小，至今仍用於許多彈藥組件中。
　　
很多國家在試驗和尋找新炸藥方面做了大量工作，可惜無多大成果。E·佩匹斯(Even Pepys)曾記載一個實驗，即在銀匙裏加熱少許火柴頭大小的雷酸金粒子，結果銀匙被炸出一個小孔。在19世紀發現硝化有機物的作用後，新炸藥試驗才取得實際進展。1841年勞倫特(Laurent)從酚的硝化中制得苦味酸炸藥；1845年薛恩賓(Schoenbein)使棉纖維硝化而獲得強棉，後來又從硝化纖維(NC)中制得所謂B火藥發射藥——直到本世紀初法國仍然沿用這種發射藥。讀者應了解與現代猛炸藥相比，當時的黑火藥性能很低，通常都列為只燃燒不爆炸的發射藥類。但對炸藥的要求是其反應過程應為爆炸過程。1846年索勃裏洛(Sobrero)曾使甘油硝化而產生硝化甘油(NG)，到1867年則由諾貝爾從硝化甘油制得代拿買特炸藥。 [ 譯者註：代拿買特是一種工業用膠質炸藥 ] 此後諾貝爾又用硝化甘油和硝化纖維制成膠質薄板，經剪切就成為所謂巴裏斯太型的發射藥。再後在英國的渥爾威區又將硝化甘油和硝化纖維用丙酮做溶劑進行實驗，其成品擠壓成長條後經乾燥變成又脆又硬的所謂柯達型無煙藥。1871年，柯達無煙藥正式被批準作為發射藥使用，即現正使用的各式各樣發射藥的先驅。
　　
最後，通過對甲苯的硝化(1867年)而制得三硝基甲苯(TNT)炸藥，成為第一次世界大戰以來英國一直使用的最主要的猛炸藥，現仍非常廣泛地在應用。
　　
炸藥分類
　　
為便於使用，必須了解炸藥和發射藥的根本區別。圖4.1為待裝膛發射的全裝彈。在裝膛發射過程中，炮(槍)手進行一系列操作，最後使彈丸連同裝填物(此處即炸藥)以高速離開槍、炮而奔向目標。這一過程包括引燃底火火帽內的少量敏感火藥並經一系列傳火系統加強點火能力，從而保證在瞬間點燃發射藥；發射藥燃燒很快(約每秒數百米)，產生大量高溫氣體將彈丸推出炮膛。當殺傷爆破彈抵達目標時，彈丸通過引信起爆起爆管中的少量敏感炸藥混合物，再次引爆引信中傳爆管和傳爆藥柱，最終起爆炸藥主裝藥。主裝藥爆速可達9000米／秒，使彈丸爆裂成破片。上述兩次爆炸(點火)過程均稱為爆炸(點火)鏈。



可以看出，火帽和雷管中的敏感混合炸藥，雖然相似，但二者的作用與工作方式迥然不同。火帽為發射藥的迅速燃燒提供熱量和火焰，而雷管的作用則是使之開始產生爆炸波，也即引爆炸藥使其分子開始分裂，簡單些說，發射藥的特點在於迅速燃燒或爆燃；而炸藥則是爆炸，圖4.2表明爆炸和燃燒的不同。

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圖4.2　炸藥燃燒與炸藥爆炸的區別

燃燒	爆炸
1．當以點燃方式引燃時，所有這類炸藥在一開始引燃就燃燒 (水基混合炸藥例外)。	1．施加足夠刺激即能使大多數這類炸藥爆炸。
2．燃燒比爆炸緩慢，燃速一般為0.001～500米／秒。	2．爆炸比燃燒快得多，固體炸藥的爆速在1800～9000米／秒。
3．因燃燒線速度較慢和受傳導與輻射的影響，火焰往往沿未燃表面的傳播速度比深入藥體的傳播速度快，故燃燒是表面反應。	3．爆炸的傳播從起爆點開始，然後在整個炸藥內部徑向傳播。炸藥裝藥通常由爆轟波自內向外地靠自身維持傳播到表面——爆轟波即停止，故爆炸不是表面反應而是一種激波傳播機理。
4．周圍壓力增大則燃速增快。	4．一定的炸藥其爆速有恒定的極限值，不隨周圍壓力變化。
5．燃燒線速度不隨裝藥尺寸變化，實際上不存在臨界直徑效應。	5．小尺寸裝藥的爆速與裝藥直徑有關，足夠長的線形裝藥若直徑小於某臨界直徑時則爆炸將在該裝藥內中斷。
6．燃燒由熱或火焰直接點燃，通常不由炸藥激波觸發。如條件適宜，燃燒可轉為爆轟。	6．由激波觸發或由燃燒轉為爆炸，但一般情況下爆炸不會轉化成燃燒。如爆炸傳播中斷，裝藥化學性質不變。
7．燃燒從本質上講不會產生爆炸聲或激波現象，但其積累的超壓排入大氣時可能產生噪音或強氣流沖擊聲。	7．爆炸沖激波從裝藥沖入大氣時會產生爆炸聲。

為使炸藥體系完整化，還應另列一組可燃燒的炸藥，稱為煙火劑或簡稱為煙火(或火工)，其有關詳細情況見第十六章。
　　
炸藥的管理
　　
炸藥可為社會帶來危害，故須立法以保護社會所有成員。1875年和1923年的英國炸藥法責成英國內政部負責此事並由炸藥存儲運輸委員會具體實施。該法案對炸藥的制造、運輸、存儲和搬運等幾方面部有嚴格控制，規定任何新炸藥只有全面檢驗後經批準才能列入內政部註冊名單。1974年頒布的勞動衛生與安全法也與炸藥有關。

起爆藥
　　
起爆藥是爆炸鏈(或燃燒鏈)的起始端用藥，只需受輕微的機械、電或熱刺激後即能可靠地發火。起爆藥有兩種基本類型：引燃型和引爆型。前者用於點燃其他物質，後者用於產生沖擊波壓力從而引爆。二者都是常以分層形式裝填一種或多種下述炸藥：斯蒂芬酸鉛、疊氮化鉛、特屈兒等。必須註意，燃燒鏈只包括點火元件且以發射藥或煙火藥裝藥為其終端裝藥；爆炸鏈則不同，雖以猛炸藥為終端，但其始端即可以是引爆元件也可以是點火元件。
　　
對起爆元件的要求
　　
對起爆元件的最主要要求是感度雖高但又必須安全，還必須極其可靠，且作用時間穩定。非常明顯，火炮(包括迫擊炮)發射時必須反應迅速，這對活動目標更有重大意義，因此，作用時間較長的點火元件是不能用在這裏的。

炸藥
　　
用途
　　
起爆藥以後的炸藥可叫次級炸藥或後繼炸藥，其輸出能量很高但又不象起爆藥那樣易於引爆，多作為炮彈、炸彈和水雷的主裝藥。也可作為爆破用炸藥包的主裝藥。如前述，炸藥裝藥須有爆炸鏈才能引爆，炸藥的沖擊波傳播速度決定於炸藥的裝填密度。大多數炸藥在密閉條件下引爆都能爆炸，炸藥因而分解，變成氣體生成物。
　　
爆炸的一些特征數
　　
爆炸過程會在炸藥內部產生超音速爆轟波，其速度有一定的極限值，成為該炸藥的特征數。這一爆轟波極限速度值叫爆速，常常超過聲音在炸藥內的傳播速度。空氣中的聲速是330米／秒，而在晶體炸藥中的聲速大致為3000米／秒。
　　
爆轟沖擊波的波前(波陣面)有極高壓力，稱為爆壓，可達15,000～30,000兆牛頓／米^2，從而使彈體膨脹並爆裂。單個的球形裝藥如果從中心處引爆其爆轟波波形也呈球形。爆轟波還可用炸藥“透鏡”整形而產生平面或收斂的波形。
　　
對炸藥的要求
　　
炸藥是用來產生破壞，使人傷亡的物質，因而具有潛在的危害性。因此，炸藥必須能保證具有長期儲存的安定性和合理的存儲壽命。炸藥在彈藥中經常與其他材料接觸，所以它只能與與它相容性好的材料配在一起使用。作為彈藥主裝藥的炸藥必須對沖擊、摩擦、放電、加熱和振動鈍感，但在裝成爆炸鏈時它又必須能被可靠地引爆。至於一般的經濟效益、可用性，搬運和處理等要求也不能忽視。
　　
炸藥的效能
　　
炸藥的效能取決於單位體積內含有的可用能量及其在爆炸時能量釋放的速率。對產生殺傷破片的殺傷爆破彈，要求快速釋放能量；對用炸藥進行爆破和挖掘則要求能量釋放速率比較緩慢。為度量炸藥的效能，需使用若幹個不同參數，有些參數受炸藥化學性質影響，如炸藥成分和結構等。其中的部分參數與上節“爆炸的一些特征數”中的參數相似，另外還有威力指數、猛度等參數。炸藥威力是指炸藥爆炸時的作功能力或釋放的能量，通常與苦味酸(一種早期炸藥)對比，以相當於苦味酸威力的百分數來表示，其指數值見圖4.3的表格，該表還列有爆速和鈍感指數。鈍感指數與炸藥感度有關，炸藥感度是炸藥對於某一外部刺激如沖擊、摩擦等的反應的量度。.

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圖4.3　某些炸藥的參數

炸藥名稱	威力指數	爆速(米／秒)	鈍感指數	炸藥類型
疊氮化鉛	37	4～5000	10	引爆藥
特屈拉辛	40～50		8～13	引爆藥
特屈兒(CE)	122	7500	70～75	中繼藥*
苦味酸	100	7250	100	炸藥
三硝基甲苯(TNT)	95	6950	115	炸藥
黑索金(RDX)	167	8400	60～65	炸藥
太安(PETN)	120	7450	85	炸藥

註：*中繼一詞現已停用，它表示在爆炸鏈中介於引爆元件和炸藥主裝藥之間，且緊接在引爆元件後的二次傳爆元件。中繼藥現已劃為次級炸藥類。
　　
炸藥裝藥的選定
　　
炸藥裝藥的選定往往在相互矛盾的幾種不同要求中取折衷方案，即在很大程度上取決於當時的發射條件、所要求的目標效果和對目標的反應能力。與炸彈或魚雷相比，以高性能火炮發射的內裝炸藥的彈丸所受的應力是很大的。另一方面，碎甲彈在碰擊目標時受到的沖擊力也不小，要使彈丸內的炸藥裝藥在碰目標時不炸，其引信應裝在裝藥後邊。英國部隊一般不將鈍感指數在100以下的炸藥單獨作為炸藥主裝藥，因此，對黑索金(RDX)、環四甲撐四硝胺又稱奧克托金(HMX)、季戌四醇又稱太安(PETN)之類炸藥作為主裝藥時，都須進行鈍化處理，適當摻入TNT、石蠟或油類以保證發射安全，但炸藥威力及爆速均降低了。炸藥中添加鋁粉雖可增加炸藥威力，但有損爆速。因其能量釋放緩慢，可作為水下武器裝藥(如托爾佩克斯TPX)或作為炸藥包裝藥。
　　
裝藥工藝
　　
炮彈和炸彈等的炸藥裝藥工藝，包括鑄裝、壓裝、擠裝和手工裝填等，並可根據需要配以振動。鑄造裝藥是將炸藥(TNT)溶化（80～85℃）後註入藥室內，並在精心護理下使其冷卻和固化。TNT、RDX／TNT、RDX／石蠟和含鋁炸藥(托爾佩克斯TPX)等都屬於可鑄裝的炸藥。對中小口徑彈丸采用壓裝工藝，生產率高且簡便易行，即用壓力機在90～150兆牛頓／米^2壓力下將分成若幹小份的裝藥逐次壓入藥室。以保證裝藥密度準確和均勻。擠壓裝藥適用於熱塑性炸藥，範圍有限。手工裝藥主要用於阿馬托炸藥，因采用金屬振動探頭已有改進。但目前一般尚未采用。
　　
未來發展趨勢
　　
由於炸藥的單位體積可利用能量已接近極限值，再顯著增大炸藥性能已不可能。現代炸藥不但必須保持穩定性和可靠性，還必須增強承受日益增大的應力和高溫的能力。由於塑料粘結炸藥能滿足高速和耐熱的現代要求，應用日趨廣泛。

  
         
            
               

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發射藥
　　
引言
　　
現代發射藥是從19世紀末首先在英國渥爾威區制成了能滿足當時需要的柯達無煙藥的基礎上發展起來的。此後才研制和使用各種各樣的發射藥和添加劑。
　　
對發射藥的要求
　　
發射藥必須性能穩定才能在發射一系列炮彈、火箭或導彈時保證每發彈的飛行速度變化極小。這意味同批發射藥混合料中的原料必須混勻，生產工藝必須嚴格控制。理想的發射藥必須無煙和無焰才能不暴露發射陣地，但事實上很難作到。無焰發射藥往往容易有煙，而無煙發射藥又容易有火焰。從用戶觀點看，白天專用無煙藥而在夜間專用無焰藥也很不方便。發射藥燃燒帶來的高溫不可免地會燒蝕炮管內壁，目前已有減少這種燒蝕的若幹措施。發射藥在存儲過程中必須安定性好，經得起在整個儲存壽命期間出現的周期性溫度變化。由於制造過程中發射藥混有各種添加劑，現代發射藥在合理的存儲條件下可以穩定地保存多年。
　　
發射藥添加劑
　　
這些添加劑可分為膠化劑、增塑劑、安定劑、冷卻劑、緩燃劑、消焰劑、表面潤滑劑和抗磨劑等。為使發射藥成份均勻具有凝聚性、強度高而韌性好，一般采用某些有機溶劑和硝化甘油作為通用的膠化劑，而有機酯類則作為通用的增塑劑。以卡巴邁特(二乙基二苯脲即一號中定劑)和二苯胺等作為安定劑能阻止發射藥分解從而增加存儲壽命。以一號中定劑、草酸胺等非爆炸組份做冷卻劑，可使發射藥在燃燒時吸熱從而可降低燃燒溫度。緩燃劑包括一號中定劑和石墨等物，可在發射藥粒上形成表面層從而降低發射藥粒的初始燃速。使用消焰劑是因為它可提供氮，從而在炮口沖淡發射藥氣體，消除火焰，目前應用的最主要消焰劑為硝基胍，而(鉀)冰晶石則作抑制火藥氣體二次燃燒的負催化劑。石墨可作為良好的粒狀發射藥表面潤滑劑，還可減少發射藥中的靜電聚集。為阻止火炮磨損過快，采用了在藥筒中加入聚胺酯內襯、瑞典添加劑和可燃藥筒等措施。現代發射藥根據用途的不同多包含一種或多種添加劑。
　　
發射藥類型
　　
單基發射藥以硝化纖維為主要組分。雙基發射藥含硝化纖維和硝化甘油，大致各占一半。三基發射藥中硝化纖維、硝化甘油各占四分之一，硝基胍占一半。這三種發射藥的主要區別見圖4.4所示。

圖4.4　發射藥類型
　　

成分(％)	單基	雙基	三基
硝化纖維	84	49.5	21
硝化甘油		41.5	21
硝基胍			55
緩燃劑	10
安定劑	1	9	3
增塑劑	5

燃燒速度
　　
發射藥的燃燒(急燃)在很大的壓力範圍內都是平穩的，其燃速視化學成分、形狀和表面積而定。燃燒環境壓力增大則燃速增快。典型的炮用發射藥燃燒曲線見圖4.5所示。
　　
膛壓越高，容納膛壓的身管和藥室也應越堅固。皮奧勃特定律(1839)表明：發射藥是按平行層次燃燒的(圖4.6)，其燃速與壓力的關系則按森特羅勃脫法則(1862)還按其他一些定律，彈道學者即可對指定數量、類型和形狀的發射藥計算其膛內作用。發射藥粒有多種形狀和尺寸，所謂藥粒即指從輕武器槍彈用的小粒藥到火箭發動機用的大型藥柱等各類單顆藥。發射藥各種形狀示例於圖4.7。發射藥尺寸在這裏特定為發射藥首先燒透的最小厚度尺寸，例如實心藥粒的直徑——直徑燃畢則整個藥粒燃盡。發射藥尺寸對最大膛壓及發射藥全部燃盡所需時間均有影響；而發射藥形狀則決定燃燒時發射藥表面積的變化情況。與發射藥燃燒有關的還有火藥力(即在1毫升容積內1克發射藥燃燒時對容器器壁的壓力)、發射藥活性系數或稱銳度(即發射藥釋放能量的速率)以及發射藥的燃燒率(即火藥力與銳度之乘積)。

  

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發射藥的制造
　　
發射藥有三種基本的制造方法，簡述如下。
　　
溶劑法。硝化纖維單基發射藥用濕法生產，即用酒精脫水並用乙醚膠化，最後形成的膠結狀面團經模具擠壓成形後再切斷與幹燥。制作雙基和三基發射藥時，先把硝化纖維和硝化甘油在水中混勻，幹燥成糊狀後再將含有其它組分並以丙酮及水為溶劑的摻和物混入糊狀物中間產物內，使其呈面團狀，然後再將面團擠壓成所要求的形狀。最終的幹燥工序需幾天甚至幾星期，需用較多的時間和空間。
　　
半溶劑法。半溶劑法除溶劑改為純丙酮外，在混入摻合物以前的工序均與溶劑法相似。該法對單基、雙基和三基發射藥的生產均適用。混入摻和物後的面團狀中間產品，經過濾板擠壓成適當大小的條狀物後進行幹燥以減少所含溶劑，在最後擠壓前再經熱滾軋使發射藥呈片狀；擠壓後經烘幹以去除剩余溶劑。半溶劑法需用溶劑較少。因而發射藥彈道性能也較好。



無溶劑法。無溶劑法僅適用於生產雙基發射藥，該法以加熱和機械法取代溶劑而使硝化纖維膠化。所形成的糊狀中間產物在擠壓前先經幹燥和壓延，故擠壓形成的最後藥形尺寸比前兩種制造方法更為準確。但用此法生產時藥粒尺寸受一定限制。



火箭發射藥
　　
固體發射藥(或固體推進劑)
　　
固體發射藥為導彈推進提供了最簡單又最有效的手段，比較便宜、輕便和緊湊，而且和火炮發射藥並無多大區別，但其設計的燃速通常比火炮發射藥低。火箭發射藥的形狀和尺寸見圖4.8示例。火箭固體發射藥分兩大類，即膠質固體發射藥和復合固體發射藥。



膠質固體發射藥是主要由硝化纖維和硝化甘油均勻地組成的柯達型膠質發射藥。小型火箭發動機用擠壓型膠質固體發射藥；大型火箭發動機則用澆鑄型膠質固體發射藥。
　　
復合固體發射藥由一種類似橡膠的固體為母體燃料，在其中懸浮著氧化劑(高氯酸銨)微粒。這種復合固體發射藥又分兩類：擠壓型(即可塑型)和澆鑄型(即彈性型或類橡膠型)。
　　
包復與殼體粘結
　　
固體發射藥如果不能粘結在火箭發動機殼體上時，其外層表面必須包復以阻止燃燒。纖維素塑料可做為阻止發射藥表面燃燒的有效包復材料，見圖4.8粗實線所示。
　　
平臺化。為使固體發射藥燃燒均勻而平穩，可在發射藥中加入一定量的鉛鹽，使其燃燒性能如圖4.9壓力－燃速曲線所示，有一平臺特性段，此即稱平臺化。



液體發射藥(或液體推進劑)
　　
液體發射藥便宜，可控制且性能與效果俱佳，但比固體發射藥危險性大，還要求有混合和計量等附加設施。液體發射藥有兩種類型：能量低的單元發射藥是無需外部供氧的可燃液體，可用作導彈的動力源；二元發射藥由分別註入燃燒室的液體燃料和液體氧化劑兩種成分組成，通常用於重載荷的大型火箭發動機上，如宇航運載火箭。單元液體發射藥例如過氧化氫及異丙基硝酸鹽；二元液體發射藥例如以氫或煤油為燃料而以氧或氟為氧化劑。
　　
火箭發射藥的燃速
　　
火箭發射藥的消耗速度(燃速)是決定推力、加速度和燃燒時間的重要參數。固體發射藥在“原位”燃燒；液體發射藥則視發射藥流入燃燒室的流速而定。
　　
燃料空氣炸藥
　　
燃料空氣炸藥含有無需氧即可自燃的揮發性碳氫化合物，因其含氧甚多，故持續燃燒時也無需氧或空氣。當接觸可燃物時會強烈反應；在環境溫度下接觸潮濕空氣可立即爆炸；與富氧物接觸反應強烈；與某些物質接觸可自行點燃。共作用威力大大超過了常規炸藥。現場使用燃料空氣炸藥的辦法是在它靠近目標處用炸藥裝置將裝有液體燃料的容器炸開，液體燃料即形成氣溶膠－蒸氣雲，此雲隨即由延期點火裝置點燃並爆炸，延期時間為100微秒－4秒，視武器類型而異。這種炸藥基本上是一種面武器，以爆轟為主要的終點效應，但其本身的爆速和猛度並不高。  

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第五章　發射裝藥系統

範圍
　　
發射裝藥系統是彈藥中全裝彈的一部分，它提供了將彈丸推向目標的手段。原始的黑火藥裝藥從炮口用長柄勺將松散的藥粉倒入炮膛。後來為加快這一裝藥過程且使每次裝藥更均勻一致、更安全，才把稱量過的火藥裝入可燃燒的布袋內再裝進炮膛。直到現在，如何提高初速一致性(即射程一致性)的問題仍然是藥筒設計的首要要求。藥筒系統的主要部件包括：為彈丸提供能量的發射藥裝藥；保證發射時能點燃發射藥裝藥的底火或點火管；以及常用的有助於裝藥迅速充分點燃的傳火藥。在詳細討論藥筒以前，先提一下火炮發展過程，弄清武器與藥筒的關系是必要的。

火炮發展過程
　　
早期火炮全是滑膛前裝型，先從炮口裝入發射藥然後裝彈丸，即使有變化也只是外形不同。19世紀50年代出現阿姆斯特朗後裝火炮後，火炮才區分為後裝與前裝。由於當時後裝火炮炮閂密封不嚴，後又恢復應用前裝火炮，待線膛身管問世後又出現線膛前裝火炮。19世紀70年代後期，現代螺紋式炮閂問世，這才是現在的後膛炮。這種炮閂機構一般較重，開閉時與爐門類似。火炮發射時發射藥氣體的後向密封稱為閉氣，它由火炮本身實現。後膛炮一般采用如圖5.1所示的藥包裝藥系統裝填。



後裝彈藥的裝填過程不快，因每次裝填需裝入三個部件，即彈丸、裝藥和點燃裝藥用的點火管，而且用手開閉炮閂也很費力。因此，進一步探索快速裝填和發射彈藥的方法是勢在必行的。
　　
1881年，一種具有固定式無後座炮架、快速滑動炮閂和采用定裝式黃銅藥筒彈藥的輕型火炮問世，稱為速射(QF)火炮，如圖5.2所示，這種火炮的閉氣是由藥筒來實現的。



之所以取名為速射火炮，一是由於其開閂動作為滑動式，比旋轉式和擺動式開閂的後膛炮炮閂更為簡單；二是由於采用可一次裝填的整體全裝彈。以後又增添另一快速因素，即在火炮後坐一結束時炮閂立即部分地或完全地自動開閂。此後，各式各樣火炮與藥筒的結合機構以及比速射火炮射速更快的火炮才陸續出現。至此，縮寫字(BL)和(QF)兩詞已失去原義，只是用來區別火炮的閉氣是靠炮閂還是靠藥筒。近年來，在說明藥筒系統時，已用“藥包裝藥”和“藥筒裝藥”兩詞分別取代後裝和速射，含義更為確切。
　　
最後，人們發現必須研制出用比較輕的火炮發射重型彈丸的方法。這是由於後裝火炮和快速火炮都必須足夠堅實才能保證火炮特別是其閉氣裝置承受住發射時發射藥氣體產生的高壓因而過於笨重。這種考慮導致了第三種火炮系統的問世，即無後坐力(RCL)火炮系統。在該系統中，彈丸在膛內向前運動的動量被向後逸出的發射藥氣體的向後動量相平衡，從而使火炮免去了沈重的後坐質量。無坐力炮采用的發射裝藥系統有一黃銅藥筒，其底端有一帶孔隔板使發射藥氣體可以經武器噴管逸出，見圖5.3所示。

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發射裝藥系統結構
　　
點火
　　
爆炸鏈(燃燒鏈)雖在其它地方也使用它，但對發射藥裝藥來說，爆炸鏈(燃燒鏈)的重要性在於必須使它有效而一致地被點燃，從而實現發射裝藥的快速燃燒，以保證有效而一致的彈丸起動時間。藥筒系統可撞擊發火，也可電發火，在個別系統中兩者兼用。但不論那種發火法，在其爆炸(燃燒)鏈中第一個起爆組件必然是裝有起爆藥的小火帽，起爆藥靠擊針撞擊或通電發火，然後用火帽產生的火花、火焰或熱量點燃爆炸(燃燒)鏈的下一個部件，通常為黑火藥藥室(或稱傳火管)，用以促進發射藥主裝藥的充分點燃。在某些發射藥裝藥藥包上還有點火藥，可促進主裝藥快速點燃。
　　
藥包裝藥系統
　　
在藥包裝藥(袋裝藥)中，發射藥多捆紮成束後再縫入藥包。對藥包材料的要求是在發射後不留余燼且不阻燃與發射藥相容性好，能經受粗暴的操作，在裝進和取出時耐磨並能徹底燃盡。在英國過去多采用粗糙絲織品作為藥包，目前也用某些合成纖維織品(滌綸／棉纖維)。單用滌綸作藥包不能滿足對藥包的質量要求，因為滌綸在燃燒後有硬質玻璃狀殘留物，但摻入棉纖維後可消除上述缺陷且能助燃。與棉纖維不同，滌綸不受發射藥揮發氣體的影響，故可長期保持藥包強度。
　　
在藥包的一端或兩端，附有縫在藥包上用斜紋薄呢分隔開並包有以黑藥或細粒發射藥組成的點火藥，因斜紋薄呢是毛織品，即能存放點火藥，又能在發射時使火苗竄出。最近在使用鋼質閉氣裝置的火炮上，點火藥包已改用絲織品，因用薄呢作藥包布已不能滿足要求，但無論薄呢還是絲織品都不防水。藥包可裝入一種或多種類型與尺寸不同的發射藥，且有多種形式以備選用，見圖5.4。藥包標號表示相應於某一指定射程範圍的發射藥裝藥。特大火炮所用的藥包裝藥，多分成若干個分包以便於裝膛和搬運。



藥包裝藥系統中最後一個部件是點火管，其外形頗似無子彈頭的槍彈，可撞擊發火或電發火，見圖5.5。點火管應能從結構上密封點火管孔，防止發射藥氣體從點火管孔向後逸出。點火管的點火能力應盡可能大而穩定，應保證藥筒內的點火藥能完全點燃。由於點火藥至點火管的距離隨裝藥種類不同而變動，因此，點火管的火焰強度須夠得上所需最大距離。



藥筒裝藥系統
　　
在藥筒裝藥系統中，將發射藥裝入一個帶坡度的金屬藥筒內，藥筒因發射藥放熱而殼體膨脹，實現了閉氣，可完全制止發射藥氣體向後逸出，見圖5.6。



在藥筒底部裝有底火，由它最終地完成閉氣過程並點燃裝藥系統。底火可由撞擊或通電發火，見圖5.7。

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異型裝藥系統
　　
盡管藥包裝藥系統與藥筒裝藥系統很容易識別且很成熟，但二者最近仍分別發展了一些異型品種。
　　
無坐力炮裝藥
　　
無後坐力炮裝藥為無閉氣要求的藥筒系統，其藥筒裝有點火裝置(取代底火)和帶孔隔板，但有時兼用底火和點火裝置，如圖5.8示例。



可燃藥筒
　　
可燃藥筒由牛皮紙和硝化纖維的混合物制成，混合物用樹脂粘合。在有些後膛炮上，可燃藥筒已取代了使用織物的布制藥包袋。可燃藥筒更結實，易搬運且防水，可更好地保護其中的發射藥，缺點是比藥袋容易著火，見圖5.9。



半可燃藥筒
　　
半可燃藥筒有一短截金屬筒底座與可燃筒體裝在一起。其金屬筒體裝有底火，因而可與速射火炮系統聯用，見圖5.10。



藥筒系統部件結構
　　
藥筒
　　
藥筒通常用三七黃銅(70％銅，30％鋅)制成，也可用鋼和鋁等其他材料。對藥筒的嚴格要求說明藥筒在裝藥系統中的重要性，這些要求包括對藥筒內所裝物品的防護性能；有效的閉氣性能；易於裝、抽藥筒的性能；還應有底火室。藥筒底部要求有足夠強度以承受藥筒進出炮膛時的撞擊力和抽筒力，而藥筒口部應能迅速膨脹、收縮且有足夠強度，以保證彈丸裝配時有良好的剛性。彈丸與藥筒的連結方式很多，見圖5.11。藥筒的制造過程相當復雜，具體工序見圖5.12。

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藥包
　　
前面敘述了有關藥包的一些細節，本節將提出其他一些有關問題。藥包用料必須能保護和容納其裝入物並能完全燒盡，而且能使點火裝置的火焰易於透過，還應具有不阻燃、不易伸長、不磨損、不受蟲蝕以及良好的防腐性能等。用於藥包的任何包紮用帶或縫線也必須遵守上述要求(包括在膛內不留存燃燒殘渣)。
　　
點火藥包
　　
點火藥包布必須與黑藥或使用的其他發射藥相容性好，並能使點火藥均勻地平鋪在母體裝藥端面上。點火藥包布用料不應使點火藥移動或漏入藥筒內，也不應在裝膛時漏入火炮內。
　　
底火和點火管
　　
底火和點火管一般用黃銅制作。底火可用螺紋擰入或壓入藥筒；點火管則只能單個或借助裝管器裝入炮閂上的點火管孔內。在底火或點火管內，來自火帽的火焰在點燃底火的點火藥室(或點火管)內的主點火藥之前，往往需經黑藥餅以增強火焰。在底火內要用紙或聚乙烯薄膜包住黑藥，並將其插在底火的點火藥室內以便點火藥火焰能夠從藥室邊孔竄出點燃在它周圍的發射藥主裝藥。點火管則結構不同，因其點火作用為單向，經點火孔直通藥包裝藥的點火藥。靠撞擊發火的底火系統實際上是“單向閥”結構，可使來自火帽的火焰經一小金屬球或小金屬塞進入黑藥室，但不能返回，因黑藥室壓力升高後火焰通道即被向後壓的小金屬球或小金屬塞堵死，見圖5.13。



電發火底火系統，原來是采用周圍包有強硝化棉粉的細電阻絲通電加熱的結構，這種結構既脆弱且不可靠。現已改為用通電點燃火帽中可導電的點火藥(例如混入石墨的起爆藥)的結構。電發火底火對靜電敏感，但可以通過屏蔽和過濾等措施避免。見圖5.14示例。



武器和彈藥的關系
　　
操作和裝填方式影響發射藥與彈丸的結合方式。大口徑彈藥不僅彈丸與藥筒(或藥包)需要單獨分開裝膛，即使其發射藥有時也須分包裝入炮膛。有些彈藥如組裝成全裝彈，則嫌過長不便於操作和裝填。有些彈藥因射程有遠有近和射角有高有低，必須能調整發射藥裝藥。另一方面，速射和自動武器又需要等速和快速的彈藥供應。武器的這些不同特性，必然要求有不同結構的藥筒系統。藥包裝藥系統易於調整且便於裝填，其在結構設計時即應用其所長。藥筒裝藥系統可裝配成定裝式彈藥、半定裝式彈藥或分裝式彈藥。藥筒永遠結合在彈丸上的彈藥叫定裝式彈藥；藥筒與彈丸的配合為松配合且包裝在一起叫半定裝式彈藥；藥筒與彈丸分別包裝和裝填的彈藥叫分裝式彈藥。在英國半定裝式彈藥一般不流行，但有些國家卻采用。分裝式彈藥在裝填前可調整藥筒內發射藥裝藥量，因此適用於具有不同射程要求的武器。有些武器還使用特級裝藥，這是一種與正常裝藥完全不同的裝藥。還有些武器則把同一裝藥用於不同類彈丸。
　　
發射裝藥系統設計概要
　　
定裝式彈丸通常選用於自動或直接瞄準武器；分裝式藥筒裝藥更多地用在中小口徑間瞄射擊武器上；而大型間接瞄準武器總是使用藥包裝藥系統。在藥筒設計階段，必須考慮的若幹問題包括：裝藥是否需要調整藥量、發射速度、搬運與存儲方式、發射時有煙無煙、使用環境和摘火訓練等。
　　
防燒蝕添加劑
　　
身管燒蝕的後果是身管壽命縮短和彈丸初速降低。現代彈丸多用冷燃發射藥，但在高性能火炮上還不能完全解決問題。曾試用過多種添加劑，其工作原理或是在發射藥氣體和炮膛之間提供一冷氣層以減少傳入身管的熱量，或是降低發射藥燃燒溫度。將高密度的聚氨酯泡沫襯墊緊貼在藥筒前端內側或包在藥包裝藥前端，效果甚好。將細滑石粉混蠟卷在滌綸布中是另一種方法，可燃藥筒也有與其相似的效果。對小口徑彈丸，用二氧化鈦和滑石粉摻入發射藥中，盡管效果不如其他措施，但使用方便，也可在一定程度上減輕對身管的燒蝕。

小結
　　
現用的若幹種發射裝藥系統各有其優缺點，無疑將來還會采用更多種類的裝藥。現在武器和彈藥之間相互關系的重要性已為人熟知，它還將影響未來一切裝藥系統的設計。 .

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第六章　殺傷爆破彈

歷史發展
　　
早期的彈丸僅只是由火藥裝藥推動的實心鐵球。在采用引信引爆和以空心彈體裝填炸藥的炮彈以前，人們曾做過很多試驗以提高彈丸的破壞能力，但收效甚微。早期設計的彈丸曾利用鐵球裝火藥，射擊時由裝在彈丸一側的緩燃導火索點燃，不但危險，其射擊效果也很不一致。使用膛線身管後，彈體呈圓柱形且彈頭部改為卵弧形，但仍有些問題須待克服，其中之一就是發射藥氣體的沖刷作用對身管的嚴重磨損。
　　
曾經研制試驗過若幹種使彈體閉氣的措施，但都未獲成功，直到以後在彈體尾部采用固定的閉氣措施，即在彈尾部以肋條(即突起部)與火炮膛線槽緊密配合的措施發明後這一問題始獲解決。這一措施不僅解決了火藥氣體的閉氣從而降低了身管的磨損並且提高了武器精度，後又發現此種閉氣措施還可使彈丸旋轉，從而導致目前大家所熟知的彈帶的誕生。

對彈丸的要求
　　
殺傷爆破彈丸必須成本低廉；制作容易且安全；其強度足以承受發射時的應力；飛行穩定而精確；對目標的效果顯著。這些要求無疑會給設計人員帶來矛盾。
　　
在膛內
　　
發射時彈丸沿不長的身管加速，在很短時間內其速度從零加速到每秒幾百米，因而彈丸承受很大慣性力。這就決定了彈體的壁厚和底厚。同時，彈丸還要在同一環境下旋轉，其轉速也是從零開始，直到每分鐘幾千轉，由此，還須考慮彈帶向彈底附近的彈壁上所施加的壓力和旋轉加速度。用已磨損身管發射彈丸，往往容易在身管內產生振顫，從而在彈體上產生側向敲擊力。上述諸力和其他一些力都影響殺傷爆破彈的結構，見圖6.1。



在飛行中
　　
彈丸的飛行狀態主要是彈道學家研究的課題，對使用者來說主要關心的是精度、炸藥裝藥量和對終點效應的影響等方面的問題。也就是主要考慮的因素是穩定性、彈形和運載能力。彈丸的穩定性靠其旋轉取得，並在預定射程上保證彈丸的射擊精度。由於在膛內發射時對彈丸的強度要求，不可避免地會使彈丸頭部較輕底部較重，所以在彈丸飛行時為保持彈頭向前，必須使彈丸旋轉。彈丸的穩定性是為了保證彈丸在飛行中總是沿著彈道指向，但如彈丸長度超過一極限值，則現行的彈丸旋轉速度將不能使彈丸穩定。因此現代旋轉彈丸的彈長極限大致定為其口徑的七倍。彈形的減阻作用在於尖彈頭比鈍彈頭更易於穿越空氣；而流線形彈尾比圓柱形彈尾的彈底阻力也小些。既以亞音速又以超音速飛行的彈丸，其彈頭與彈尾都應為流線形。阻力對彈丸的影響見圖6.2，從該圖可見亞音速飛行時彈尾形狀具有決定作用；而超音速飛行時則彈頭形狀的影響更大。



彈丸的運載能力是指彈丸到達目標的能力，當然它取決於彈丸的質量、形狀和口徑。
　　
在目標上
　　
盡管有上面這些限制，彈丸一旦到達目標就必須盡可能有效地產生所要求的終點效應，包括良好的引爆與傳爆裝置和足夠的炸藥裝藥，從而使鋼制彈體炸裂成殺傷破片，且能將其投射在一定的區域內，典型的殺傷爆破彈見圖6.3所示。

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對彈帶的要求
　　
彈帶通常用紫銅制作，位於彈尾附近，其位置選擇以盡可能少產生彈底阻力為準。最理想的情況是在彈丸離開炮口後彈帶不再突出於彈體圓柱形表面，但這種理想情況只有在彈帶出炮口後脫落才能實現，只應用於特殊的彈丸上。彈帶具有多種功能，如使彈丸在膛內定心並旋轉、阻止發射藥氣體前向泄漏、在高射角裝彈時阻止彈丸回落等等。並通過彈帶與膛線的初始摩擦，使彈丸在旋轉以前就增大了膛內氣體壓力。彈帶示例見圖6.4。



對炸藥裝藥的要求
　　
彈丸的炸藥裝藥直接與其可用的內膛有關，一般以裝藥與彈重之比(CWR)表示，即彈丸內所裝炸藥重與裝有炸藥的總彈重之比，按百分比計。現代殺傷爆破彈丸的該比值約為20～30％。比值大小要看使用炸藥的經濟效益和現代鋼材的強度。彈丸選用的炸藥類型應能承受火炮射擊應力並能在目標處有效地起爆。這種炸藥裝藥有時叫炸藥主裝藥，次級炸藥或爆炸裝藥。彈丸炸藥裝藥的選擇，須考慮爆速、威力、裝填密度和裝入炸藥時的溫度要求等因素。價格問題也必須考慮，特別是威力極高的炸藥往往也最昂貴。彈丸的炸藥裝藥比較鈍感，其鈍感值一般要求在100以上。
　　
裝藥方法
　　
炸藥裝藥方法須嚴格控制，過去曾幾經變化，而且將來還會進一步變化。裝藥設計應包括所有用於彈丸的炸藥和惰性部件，務必保證彈丸嚴格地按照技術規程制作和裝藥。圖6.5從左到右顯示與引信一起組成爆炸鏈的傳爆系統的演變過程。早期的傳爆系統曾經使用浸膠的藥袋封裝，但封裝膠袋內含大量惰性物，故易降低爆炸鏈效果；另外還用酚醛塑料發煙盒幫助觀察員確定彈丸炸點位置。但煙盒經長期存貯常常失效。此法後被TNT／鋁藥柱系統和用蠟紙包封的傳爆藥柱取代。再後又采用了多段藥柱，因為認為長藥柱可能折斷而出問題。現代彈藥采用的是通用的傳爆藥空腔結構，能適應各種引信下端突出長度不同的需要；必要時用戶可取出封裝的傳爆管或傳爆藥，然後插入下端突出較長的近炸引信。



惰性元部件
　　
在彈丸藥腔內用有各式各樣的惰性元部件，如緩沖和消除累積間隙用的氈墊、擰入彈口塞或引信時防止藥柱損壞而用的描圖布墊以及多種其他元部件等等。所有這些惰性元部件必須與炸藥相容性好，而且在惰性元件之間也應彼此相容。
　　
密封
　　
密封殺傷爆破彈炸藥裝藥的目的是避免沾汙、防止水氣進入和減少裝藥受環境影響而變質。汙染可能來源於使用過程中炸藥的高溫滲出、粗暴搬運時的灰塵及振動等等。引信腔的汙染可能引起很大危險，因此予以充分的密封是非常必要的。通常，引信或傳爆藥均擠在炸藥主裝藥中，故裝藥中的引信腔或傳爆藥腔多用紙墊或紙管密封。紙管塗清漆，頂端用膠封或泥封。
　　
裝藥工藝
　　
裝藥工藝包括鑄裝和壓裝工藝。先將經檢驗合格選好的配料仔細混勻，制成大量待溶註炸藥，並分批註明批號。在裝藥過程之中和以後，每一批號均須經X射線徹底檢查。彈丸的炸藥裝藥不允許疏松或有裂紋，更不允許有任何空洞、縮孔或氣孔，出現上述任一疵病都可能引起危險。炸藥粘結在彈壁上後，由於炸藥和彈體的脹、縮速率不一致，很可能使裝藥出現疵病。因此，在裝藥過程中必須極其小心以防止這種現象產生。圖6.6表明一種裝藥工藝。  



殺傷爆破彈的彈體加工
　　
殺傷爆破彈彈體多為鋼制，因成本低、來源廣且具有一定強度和韌性。彈體可鍛，可鑄，還可擠壓成形。鑄造法一般不宜用於現代殺傷爆破彈，因鑄鋼易出現氣孔，而離心鑄造法目前成本仍相當高。鍛造法是現在生產彈體的主要方法，其過程為先將鋼鑄入模內形成鋼錠，經鍛、軋後成為棒鋼並切短為鋼坯，然後將每個鋼坯沖壓成彈體。用感應爐加熱鋼坯可使氧化皮及其他表面損耗減至最小。另外，彈體上還須車出溝槽以壓上彈帶，並應有焊結底板的工序。底板的用途在於保證當彈體底部萬一出現任何氣孔時，發射藥氣體不致鉆入彈體內觸及炸藥裝藥。冷擠壓是最近發展起來的新工藝，可用於小口徑彈體。所有彈丸均須在彈體打上標號並在整個壽命期間保持。標號應直接表明制造彈體的棒鋼或鑄鋼批號。圖6.7為鍛造法工藝示例。



小結
　　
殺傷爆破彈的結構已多次改變，而現代的材料和裝藥技術加上出色的質量管理，已能提供非常有效的彈丸。毫無疑問，這種彈丸在將來還會進一步改進和發展，以便既保證其殺傷性能，又能在後勤供應的各環節上高標準地保證安全。

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第七章　導彈戰鬥部

引言
　　
“戰鬥部”是目前已被普遍接受的術語，它包括導彈中所有形式的彈丸，如殺傷爆破彈、燃燒彈、核彈、生物彈等等。戰鬥部一詞，“戰鬥”完全合理，但“頭部” [ 註：因英文戰鬥部為war head ] 則未必確切，因為許多導彈的主炸藥裝藥部份並不都在導彈的頭部。任何導彈系統的設計目的及其結構，主要是為把戰鬥部投送到目標或目標區，導彈本身只是運載工具。確實命中裝甲較薄的目標時導彈是否一定需要炸藥裝藥固然可以爭論，但如戰鬥部不能正確地與相應的目標匹配，即使最精確的導彈系統也是沒有多大價值的。戰鬥部必須在正確的時機以足夠的毀傷效能摧毀目標或使其喪失能力。
　　
早期的導彈采用標準的航彈作為戰鬥部，將其封裝在彈體的適當位置並配備制導和推進系統。它們一般很重而且開始時不符合與目標匹配的最佳要求。但經對戰鬥部設計的持續研究和試驗後，設計人員已能對各類不同性質的目標取得良好效果。對指定目標選用哪種戰鬥部決定於目標的特性，例如裝甲類型、穿透要求、速度、位置、所需摧毀方式等等。空中目標給設計人員提出的難題最多，而攻擊深水目標顯然也有很多困難。

對戰鬥部的性能要求
　　
對戰鬥部的性能要求，包括效率即從該系統的成本及其復雜程度考慮的經濟效率，以及能否在目標區最大程度地集中其破壞作用。另一要求為耐久性，即能在部隊使用環境中堅持多長時間。其余則為簡單性、互換性和一致性。考慮效率時，其總殺傷概率應為幾種因素的乘積例如目標探測概率、正確發射概率、發射到目標的概率以及戰鬥部正確發揮作用的概率等。固然殺傷力是首要的性能要求，但它必須與以上所考慮的這些條件聯系起來考慮。

戰鬥部的類型
　　
戰鬥部有多種不同類型，現對其中有些類型介紹如下。
　　
爆破型戰鬥部
　　
爆破型戰鬥部一般都有大量炸藥裝在其容器內。戰鬥部引爆後，爆炸波產生很高的正壓，隨後變為較小的負壓。爆炸波以很高速度從炸點沿徑向向外傳播。此種戰鬥部的損傷效果主要由壓力波造成，並因負壓作用而加重，而碎片造成的損傷是次要的。這種戰鬥部分為內部爆破型和外部爆破型，可用以攻擊絕大部分目標。圖7.1為爆破型戰鬥部示例。內部爆破型戰鬥部用於命中並穿入目標，用於穿進堅硬目標的戰鬥部，其頭部以堅韌材料制成，故能先擊穿然後爆炸。


對軟目標，爆炸波壓力具有足夠的穿透和破壞效應。外部爆破型戰鬥部本來就是用於即使在目標附近爆炸也可造成損害，因此可用於制導精度較差的導彈。近炸引信可用於這種導彈，但它必須與相應的制導誤差和導彈的殺傷力要求配合。由於這些戰鬥部的爆破效應隨距離與高度的增大而衰減很快，因此最好是用在7000米以下制導誤差僅有幾米的低空導彈上。另外，由於水的密度比空氣大，在一定程度上可以加強爆破效應，因而用外部爆破型戰鬥部攻擊水下目標效果更好。
　　
殺傷戰鬥部
　　
殺傷戰鬥部在引爆炸藥裝藥、金屬彈體破裂成破片並以高速推向目標等過程中，與常規炮彈很相似。導彈的發射加速度低於一般炮兵用炮彈，故其金屬彈體可更薄，且其破片可按所需尺寸和形狀預制成形。破片雖對殺傷人體非常有效，但對空中目標造成損傷的作用緩慢，除非直接擊中其乘員或其敏感部位。破片重量根據對目標要求的損傷效果不同而異，其變化範圍從幾個格令 [ 譯者註：英制重量單位，1格令＝64.8毫克。 ] 到250格令不等。所謂預制破片戰鬥部，就是把破片預制成小立方體、棒形、線形或球形等，並以薄金屬片容器或樹脂將它們粘結在一起；爆破成形破片是在戰鬥部殼體內壁劃線或刻槽，因而爆炸時破片具有特定形狀。自然破片則是沒有劃線或刻槽的金屬殼體，因而裝藥炸裂彈體時產生的破片大小、形狀是隨機的。這些殺傷戰鬥部在靠近目標處爆炸一般比直接在目標上爆炸更為有效，而其破片的散布和效果則取決於戰鬥部的縱剖面形狀及其對目標的指向。各種殺傷戰部示例見圖7.2。