【转】关于3BM42,M829的模拟

本贴转自Object-477大佬,原文见微博(PS:贴吧发不了大动图,所以我只截了穿透瞬间的情况,原图见微博)
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3БМ42“芒果” 算是一款非常著名的穿甲弹。
这款苏联研制于1983年,批产服役于1988年的穿甲弹是苏联时期主战坦克装备过的威力最大的125mm钨芯弹。苏联解体后,新穿甲弹列装进度低迷,3БМ42成为俄罗斯军工出口的主力宣传的产品,直到2019年才迎来了继任者3БМ60。
芒果弹之所以深入人心,除了简单有特色的昵称,更多原因还是它充当了现代穿甲弹的典型“反面教材”,每提到芒果弹基本上少不了对钢套三节棍的嘲讽。
在整体弹芯大行其道的新时代,3БМ42确实是拿不上台面,威力指标完全无法和M829A1/A2,DM53这些2km 700穿新秀同台竞技。
【附3БМ42威力指标,来自俄宣传资料】
常温15℃,初速V0=1700m/s
2km 射表着速Vpd=1530m/s
2km 穿甲威力:
①确保击穿:中硬度均质钢靶450mm@ 0°或230mm@ 60°;
②平均穿透力:500mm@ 0°或230mm @ 60°。

从描述中可以看出①是设计和验收的基本技术指标,而②的存在说明实际威力超过指标要求。
应该有不少人觉得3БМ42打不出垂直500的成绩,甚至觉得60度230都是虚的,依据是常见的各种分析一体杆弹的经验公式和БМ42威力数据上的反常性,不过这些经验式能不能用在钢套弹上还要画个问号。
终究是雷声大雨点小,并没有人真正去调查分析研究芒果弹的具体表现会怎么样。90年代中期俄专家来华讲学,国内也接触到了T-80U和相应的武器系统,其中自然包括了БМ42在内,不过由于威力相对平庸,没有引起注意,也没有实际检验过效能。专门去研究和考古没啥区别

然鹅我个人倒是好奇得紧,因此我打算考这个古
БМ42作为钢套三节棍,结构比一体杆要复杂得多,而且弹芯和钢套之间并非直接紧固,毛子别出心裁地采用锌合金做“润滑剂”又有什么效果,为啥斜靶效果会差,通过数值分析,这些说不定都可以找到答案。
具体问题具体分析,窝根据已有资料搓了个简单数值仿真,穿甲块和钨芯均为ВНЖ-90,铝合金风帽,钢套为超高强度马氏体钢ЭП836,钢套和钨芯之间有用作侵彻分离润滑剂的锌合金ZnAl4。由于钢套材料动态力学参数暂缺,选择国产超高强度弹钢代替(σ0.1=1960MPa)。靶板采用603装甲钢(σ0.1=792MPa)。着速为射表标准的2km存速,1530m/s。靶板厚度分别为230mm@ 60°和500mm@ 0°。不考虑攻角。为了提高求解效率采用非结构拉格朗日网格。(此外还尝试了其他不同强度靶钢和钢套的组合,确定的几何和边界条件,由此可以找到一些规律)
【图4】穿甲弹等效模型
【图5】斜靶设置
【图6】斜靶侵彻过程
【图7】垂直靶设置
【图8】垂直靶侵彻过程

所幸跑出来的结果都满足了既定威力指标[doge],也相当符合垂直靶穿深>60°斜靶的描述,只是没想到击穿500mm垂直靶后的剩余杆长要比击穿斜靶要多出50+%。究其原因还是钢套造成的影响,斜靶侵彻过程中钢套下半面先侵蚀,侵蚀斜面角度比上半面平缓,由此产生的弯矩使钢套弯曲,因此第二节穿杆在开始侵彻前就被引偏了。另外由于钨芯较细(18mm),靶板背面边界效应不明显。而垂直侵彻时,钢套和钨芯之间由于存在润滑,相当于两相互独立的侵彻体,双节钨芯受钢套约束,效果和相同长径比的整体钨芯基本上没啥区别。

把这个结果和国内做的二期105同类仿真【图9】做个比较,2km 60°斜靶威力两者差不多打个平手,但是垂直靶(物理)二期105被3БМ42完爆。

根据资料描述,3БМ42设计用于对付多层间隔靶,后续工作可以利用均质靶仿真确定的模型参数进行进一步验证。

作为未来发展方向的夹套多节杆穿甲弹和芒果弹本质上是一类,通过优化前穿甲体伸出长度和形状、钢套形状等,都可以针对性解决斜靶带来的负效应(比如120mm DM13穿甲弹就是斜靶穿深优于垂直靶),只不过当年苏联可能也没想那么多罢了,说到底假想敌的装甲基本上都是小倾角面板多层装甲,针对大倾角优化的需要可能并不迫切。










楼主 oo雪落凡间oo  发布于 2019-10-28 13:11:00 +0800 CST  
后续,模拟对特定复合装甲的侵彻能力
。▲注意:数值仿真结果不代表实际情况,只是为了反映部分抗弹机理,仅供参考▲

复合装甲结构取自T-80У/УД的5层首上(50/35/50/35/50构型),等重钢水平厚度~454mm,据信这种结构就是国内曾经接触到的类型【图1,2】,此外还有另一种50/35/30/15/35/50的构型,中间钢板薄一点。БМ42模型和之前相同。

顺便做了个M829作为对比,因为目前有代表性的大口径整体弹芯长杆弹数据比较齐全的也就这么一个(材料特性、几何及质量特征等)。弹芯材料为U 3/4Ti,质量3.94kg,取着速为1545m/s(约相当于2km着速)。可击穿垂直500mm RHA【图3,4,5】,垂直靶板材料和上次БМ42的相同,穿透剩余速度~670m/s,剩余杆长25mm左右,由此估计M829对垂直厚截面RHA的极限穿透力和简氏报道的540mm相吻合。相比БМ42产生的冲塞穿透,M829显然游刃有余。当然,M829的弹芯质量和着速都比БМ42高一小截,能有这样的成绩也毫不意外。

所有均质固体材料都用JC强度模型和Gurneisen状态方程描述,玻纤则是正交各向异性材料模型。БТК-1装甲钢参数用国产675装甲钢替代。

【图6,7】БМ42侵彻复合靶,未穿透;
【图8,9】M829侵彻复合靶,穿透,剩余杆长~20mm,剩余速度~630m/s。

若按照简化的防护力评估方法(参照Lindström的瑞典装甲ppt),未穿透情况下: 装甲等效防护力T = 剩余装甲厚度H1 + 试验弹标准垂直靶穿深P0 ; 穿透的情况下: 装甲等效防护力T = 试验弹标准垂直靶穿深P0 - 后效靶穿深H2。

由此可得T - 80У/УД 的三层50mm首上对БМ42等效~550mm RHA,而对M829只有~500mm(没有设置后效靶,仅对比侵彻复合靶和垂直靶的剩余杆长和剩余速度)。

抗弹机理的简单分析:

①БМ42:穿甲块对第一层靶板开坑,分段结构确实有效减少了横向力对后续杆的影响;在侵彻第二层靶板的时候,第一节穿杆的剩余部分起到了相当于穿甲块的作用;然而在对第三层靶板开坑时,钢套和钨芯之间已经存在明显速度差,导致钨芯头部“涂抹”在装甲钢表面,侵彻面法线和侵彻方向夹角变大,再加上钢套突破第二层靶时上缘侵蚀严重,钨芯失去上支撑,变的更容易向上弯曲,各种因素综合作用下,钨芯在第三层装甲钢表面发生了跳飞。

②M829:整体杆弹没有穿甲块结构,仅靠自身转动惯量和弯曲刚度抵抗偏转和变形。对第一、二、三层靶板开坑过程中,弹芯都损失了相对较多的材料,但是却没有发生明显向上偏转。反而是靶板背面效应造成的向下偏转更显著,由于着角变小,穿杆侵彻第二、三层靶时就算头部形状被破坏,也能够顺利开坑。

PS:玻纤夹层对抗穿几乎没有起到任何作用。

总之裸80У/УД首上对付БМ42确实简单有效,并且显然可以免疫DM23水平的整体钨芯弹。但是对付M829就比较吃力,从这点不难看出研制装备K5的必要性。










楼主 oo雪落凡间oo  发布于 2019-10-28 13:19:00 +0800 CST  

楼主:oo雪落凡间oo

字数:2957

发表时间:2019-10-28 21:11:00 +0800 CST

更新时间:2020-12-22 19:50:52 +0800 CST

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