新型鎢合金穿甲彈——3D打印，塑造穿甲“新動(dòng)能”

　　新型鎢合金穿甲彈——

　　3D打印，塑造穿甲“新動(dòng)能”

　　■劉一澳 張承旺 林驥飛　　

電子束粉末床熔融技術(shù)打印測(cè)試。

3D打印鎢合金穿甲彈。

坦克發(fā)射鎢合金穿甲彈瞬間。

　　據(jù)外媒報(bào)道，近日，兩家國外增材制造(3D打印)公司聯(lián)合推出一款采用最新3D打印技術(shù)制造的鎢合金穿甲彈。與采用傳統(tǒng)工藝制造的鎢合金穿甲彈相比,其穿甲能力提高了不少，主要面向高速?zèng)_擊場(chǎng)景下的軍事應(yīng)用需求。

　　3D打印帶來新思路

　　穿甲彈是坦克等裝甲戰(zhàn)斗車輛裝備的主要彈種，作戰(zhàn)時(shí)依靠彈丸的強(qiáng)大動(dòng)能貫穿目標(biāo)并將其摧毀，被認(rèn)為是地面裝甲車輛的“克星”，也是各國軍工科技研究的重點(diǎn)。金屬鎢憑借極高的熔點(diǎn)和密度、優(yōu)異的高溫硬度特性，成為穿甲彈的理想材料。目前廣泛使用的鎢合金穿甲彈，具有密度高、穿甲能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其彈芯就是采用純鎢或鎢合金制造的。然而，金屬鎢的這些優(yōu)異特性，也給鎢合金穿甲彈的制造帶來巨大挑戰(zhàn)，采用傳統(tǒng)工藝難以實(shí)現(xiàn)高效加工，生產(chǎn)中的溫度變化可能導(dǎo)致脆性斷裂風(fēng)險(xiǎn)。這一系列問題，使鎢合金穿甲彈的制造成為一項(xiàng)技術(shù)門檻極高、生產(chǎn)成本高昂的工程。3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，為鎢合金穿甲彈的制造帶來了新的方法和思路。

　　3D打印技術(shù)，又名增材制造技術(shù)，近年來被廣泛應(yīng)用于軍事裝備制造領(lǐng)域。其中，電子束粉末床熔融技術(shù)是3D打印技術(shù)中最先進(jìn)的一種。該技術(shù)以高能電子束作為熱源，以金屬粉末作為原材料，在真空環(huán)境下使用電子束逐層熔化金屬粉末，再通過層層堆疊方式形成實(shí)體零件。這個(gè)打印過程可以精確控制零件結(jié)構(gòu)精度，還可以按需制造具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的零件。采用這種3D打印技術(shù)制造的鎢合金穿甲彈，不僅重量較傳統(tǒng)鎢合金穿甲彈降低15%，而且彈芯的質(zhì)量分布得到優(yōu)化，可降低飛行阻力。測(cè)試表明，這種3D打印鎢合金穿甲彈在2000米/秒的初速下，穿透均質(zhì)鋼裝甲的厚度比傳統(tǒng)穿甲彈提升15%，且彈芯殘骸的完整率提高近3成。

　　穿甲性能更突出

　　現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上，主戰(zhàn)坦克的復(fù)合裝甲、反應(yīng)裝甲及主動(dòng)防御系統(tǒng)給穿甲彈作戰(zhàn)增加了難度。在高速?zèng)_擊場(chǎng)景下，穿甲彈需要在極短的時(shí)間內(nèi)集中動(dòng)能，突破多層防護(hù)并保持結(jié)構(gòu)完整，3D打印鎢合金穿甲彈的性能優(yōu)勢(shì)在此場(chǎng)景下表現(xiàn)得尤為突出。

　　殺傷力更大。鎢合金的材料密度是鋼的2.5倍，這意味著在同等條件下，鎢合金彈頭的質(zhì)量更大，動(dòng)能也更大。另外，3D打印的鎢合金穿甲彈的彈芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，硬度提升近30%，抗斷裂能力更強(qiáng)，能夠在高速?zèng)_擊下保持完整并穿透多層裝甲。靶場(chǎng)測(cè)試結(jié)果顯示，在同等規(guī)格的射擊條件下 ，采用3D打印的鎢合金穿甲彈在2000米距離上，擊穿650毫米均質(zhì)鋼裝甲后的飛行速度比傳統(tǒng)穿甲彈快近10%，且穿透后形成的破片云更為集中，二次毀傷效果更明顯。

　　抗高溫與抗變形。在高速?zèng)_擊時(shí)，穿甲彈彈體前端的最高溫度達(dá)數(shù)千攝氏度，足以熔化其他材料。金屬鎢熔點(diǎn)高達(dá)3422攝氏度，且3D打印技術(shù)形成的致密晶格結(jié)構(gòu)，能有效抑制高溫下出現(xiàn)的塑性變形情況。測(cè)試表明，3D打印鎢合金穿甲彈在高速?zèng)_擊下，彈體變形量低于1毫米，而傳統(tǒng)的鎢合金穿甲彈彈體變形量達(dá)3至5毫米。彈體變形量越小，穿透穩(wěn)定性越高，能夠滿足連續(xù)穿透3層間隔裝甲的戰(zhàn)術(shù)需求。

　　侵徹性更強(qiáng)?，F(xiàn)代復(fù)合裝甲通常采用“軟—硬—軟”多層結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的鎢合金穿甲彈易在中間層被“卡死”。3D打印鎢合金穿甲彈通過彈頭前端的“自銳”設(shè)計(jì)，可在撞擊時(shí)自動(dòng)削除前端鈍化面，保持彈頭前端的尖銳形態(tài)。另外，彈體內(nèi)部的空腔結(jié)構(gòu)可引導(dǎo)沖擊波向裝甲內(nèi)部擴(kuò)散，避免能量集中導(dǎo)致彈體過早斷裂，這種設(shè)計(jì)使其對(duì)復(fù)合裝甲的穿透性更強(qiáng)，同時(shí)降低了“跳彈”的概率。

　　作戰(zhàn)應(yīng)用范圍廣

　　3D打印鎢合金穿甲彈適用于高速?zèng)_擊作戰(zhàn)場(chǎng)景，提升坦克的反裝甲作戰(zhàn)能力。另外，它還可以出現(xiàn)在特種作戰(zhàn)與精確打擊行動(dòng)中。3D打印鎢合金穿甲彈的結(jié)構(gòu)精度與可定制化打印等特性，使其非常適用于特種作戰(zhàn)和精確打擊任務(wù)。

　　未來，隨著3D打印技術(shù)不斷走向成熟與完善，以及新材料、新工藝涌現(xiàn)，3D打印鎢合金穿甲彈將很快從實(shí)驗(yàn)室走向戰(zhàn)場(chǎng)，成為戰(zhàn)場(chǎng)上的“破甲之矛”。與此同時(shí)，3D打印技術(shù)也將廣泛用于航天制造、軍事后勤保障等領(lǐng)域，成為智能化軍事裝備制造的重要推手。