钨铀之争,空中大队长

2019-11-01 17:26栏目:军事资讯
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  策划:肖春芳

  作者 :于飞(资深科技媒体人)

  作者:西南交通大学国防教育协会

  制作:中新起乐军情观察室

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  监制:光明网科普事业部

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  据新华社消息,5月13日,我国第二艘航母从大连造船厂码头启航,赴相关海域执行海上试验任务,主要检测验证动力系统等设备的可靠性和稳定性。据了解,自去年4月26日下水以来,第二艘航母建造工作按照计划稳步推进,完成了系统设备调试、舾装施工和相关系泊试验,具备了出海试验的技术条件。

  说到各国主战坦克(MBT Main Battle Tank)普遍使用的尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS),就不得不提到弹芯材料的钨铀之争。目前广泛应用于各型杆式穿甲弹弹芯的材料是贫铀合金与钨合金,二者材料性能的优劣一直以来都是大家津津乐道的话题。

  运-12是在运-11的基础上发展的,1980年初开始设计,有运-12I型和II型两种。运-12I型为原型机,最初选用普拉特•惠特尼加拿大公司生产的PT6A-10涡桨发动机,单台功率349千瓦(475轴马力),后改用PT6A-11涡桨发动机,单台功率367.7千瓦(500轴马力)。运-12I型飞机于1982年7月14日首次试飞成功后只生产了两架。由于考虑到保持起飞重量5000千克不变条件下单发性能的需要,改用PT6A-27涡桨发动机,单台功率456千瓦(620轴马力)。改型后定名为运-12II型飞机。

  航母的全称即是航空母舰,是一种以舰载机为作战武器的大型水面舰艇,可以供舰载机起飞和降落。因为要供战机起飞和降落,所以航母通常拥有巨大的飞行甲板和舰岛,吨位也很大,排水量三万吨的舰船也只能算是小型航母,而大型航母的排水量一般在6万吨以上。依靠航母,一个国家可以在远离其国土的地方、不依靠当地机场的情况下施加军事压力和进行军事作战。

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  运-12II型飞机于1985年12月24日获得国家型号合格证,1986年12月获得生产许可证,1990年6月获得英国民航局型号合格证。到1993年5月和外商共签订52架订货合同,,国内销售20架。飞机单价250万美元(1993年)。

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  美国M829A2型APFSDS脱壳的瞬间

  后期,哈尔滨飞机制造公司又在研制运-12III型和运-12IV型,这两种型别的气动外形和基本型一样,但IV型换装国产涡桨-9发动机,采用尖削翼尖,四桨叶螺旋桨,以降低噪音;起落架换装大机轮。

  图为我国第二艘航母首次出海试验。新华社发

  一般来说,在同等情况下贫铀合金的侵彻能力较钨合金高10~15%,这是由于贫铀合金材料的临界绝热剪切应变率较低,易发生绝热剪切断裂,即“自锐”效应。而钨合金在穿甲过程中,穿杆头部会“自钝”,致使侵彻阻力增大,侵彻力深度降低。

  运-12飞机,具有使用简单、机动灵活、可在简易跑道上起飞和着陆、用途广泛等特点。该飞机先后取得了中国CAAC、英国CAA、美国FAA、法国DGAC及澳大利亚、新西兰、印度尼西亚等国家的适航认证,是中国获得英、美等发达国家适航认证的机型。

  纵观世界航母的百年发展史,航母是 “海上霸主”的象征,体现一个国家综合国力。相信我国新建的首艘国产航母将和“辽宁”号航母一起,跻身世界先进航母行列,将进一步完善我国的航母研发能力,助力我国从海洋大国迈向海洋强国。

  下图为纯钨、钨合金和铀合金材料弹芯穿甲过程中弹头的行为特征。

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  我国的辽宁号以及新建的国产航母都属于中型航母

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  现代航空母舰通常按满载排水量的大小分为大型航空母舰(6万吨以上)、中型航空母舰(3-6万吨)和小型航空母舰(3万吨以下);按动力装置可分为核动力航空母舰和常规动力航空母舰。

  自钝与自锐效果。注:Pure W——纯钨;WHA(Tungsten Heavy Alloy)——高密度钨合金;DU-3/Ti ——一种贫铀合金材料(含Ti/V,钛/钒)

  大型航母是以美国的“尼米兹”号、“福特”号为代表,其排水量达到10万吨级,并且是核动力航母。

  由图可见,在同等弹芯直径条件下,贫铀合金穿甲通道直径最小,穿甲阻力最小。

  而法国的“戴高乐”号、俄罗斯的“库兹涅佐夫”号、我国的“辽宁”号以及新建的国产航母,据了解都属于4-6万吨级的中型航母。

  另外,贫铀易燃,在穿甲后具有强烈的纵火作用,对车辆成员有更强的杀伤效果,更容易引发二次效应。

  虽然我国国产的航母还只是中型航母,但是航母作为造船业“皇冠上的明珠”,第一艘国产航母下水到问世,我们可以自豪地说中国已经具备世界上最先进的造船能力。

  但是贫铀也有缺点:

  航空母舰的建造是一个巨大的系统工程,往往涉及成百上千家单位和企业,能建造国产航母,这也体现了我国整体的工业实力,已经跻身世界前列。

  贫铀具有放射性,会威胁坦克装甲车辆成员的健康,燃烧过程中产生的放射性烟气被吸入后会造成严重内照射。

  世界上最早建航母的是英国

  贫铀化学活性高,容易氧化变质,不利于长期储存。

  建造航母,要使战机在母舰上起飞,说起来容易做起来难。在世界航母发展史上,最早进行这种尝试的,是当时的老牌海洋强国——英国。

  贫铀合金刚度较低,需要使用更大尺寸的弹托防止在膛内加速时弯曲,增加了消极质量,减小了穿甲体获得的动能。

  1917年,英国皇家海军将 “暴怒”号巡洋舰的前主炮拆除,铺设木制的飞行跑道,制成了世界历史上第一艘改装的航母,但因为舰上高耸的塔式桅杆和烟囱的阻碍,其不具有全通飞行甲板,飞机降落十分困难,所以这是一艘很不完善的航空母舰。

  U的熔点为1133℃,W的熔点为3370°C。由于APFSDS的飞行速度达M5~M6,在这种速度下的气动加热可达2500K左右,在强大的高温和气动力的耦合作用下,贫铀合金的形变较大。弹芯产生的形变会降低速度、加剧章动影响精度和破坏着靶姿态而降低穿深。

  1917年8月, 英国海军少校邓宁凭借着高超的驾驶技术,驾驶战斗机艰难地降落到航行中的“暴怒”号前甲板上,首开了飞机在航母上着陆的先河。然而,几天后当他重复这一壮举时,飞机却翻出军舰坠入海中,他以身殉职。

  贫铀合金的流变极限强度较低。在穿杆高速撞击并穿透靶板的过程中会发生压缩变形,应变速率提高,峰值应力也将逐渐增大,“自锐”效应将被削弱。

  第一艘安装全通飞行甲板的航母是由一艘建造中的客轮“卡吉林”号改建的英国“百眼巨人”号航空母舰,它的改造于1918年9月完成,飞行甲板长168米,甲板下是机库,有多部升降机可将飞机升至甲板上。1918年7月19日,七架飞机从“百眼巨人”号航空母舰上起飞,攻击德国停泊在同德恩的飞艇基地,这是第一次从母舰上起飞进行的攻击,不过航母并未在一战中发挥太大的作用。

  贫铀较低的剪切强度在带来自锐特性的同时,也使得面对爆炸反应装甲、约束式复合装甲时穿杆更容易被折断。

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