据外媒报道,近日,两家国外增材制造(3D打印)公司联合推出一款采用最新3D打印技术制造的钨合金穿甲弹。与采用传统工艺制造的钨合金穿甲弹相比,其穿甲能力提高了不少,主要面向高速冲击场景下的军事应用需求。
3D打印带来新思路
穿甲弹是坦克等装甲战斗车辆装备的主要弹种,作战时依靠弹丸的强大动能贯穿目标并将其摧毁,被认为是地面装甲车辆的“克星”,也是各国军工科技研究的重点。金属钨凭借极高的熔点和密度、优异的高温硬度特性,成为穿甲弹的理想材料。目前广泛使用的钨合金穿甲弹,具有密度高、穿甲能力强等优点,其弹芯就是采用纯钨或钨合金制造的。然而,金属钨的这些优异特性,也给钨合金穿甲弹的制造带来巨大挑战,采用传统工艺难以实现高效加工,生产中的温度变化可能导致脆性断裂风险。这一系列问题,使钨合金穿甲弹的制造成为一项技术门槛极高、生产成本高昂的工程。3D打印技术的快速发展,为钨合金穿甲弹的制造带来了新的方法和思路。
3D打印技术,又名增材制造技术,近年来被广泛应用于军事装备制造领域。其中,电子束粉末床熔融技术是3D打印技术中最先进的一种。该技术以高能电子束作为热源,以金属粉末作为原材料,在真空环境下使用电子束逐层熔化金属粉末,再通过层层堆叠方式形成实体零件。这个打印过程可以精确控制零件结构精度,还可以按需制造具有复杂内部结构的零件。采用这种3D打印技术制造的钨合金穿甲弹,不仅重量较传统钨合金穿甲弹降低15%,而且弹芯的质量分布得到优化,可降低飞行阻力。测试表明,这种3D打印钨合金穿甲弹在2000米/秒的初速下,穿透均质钢装甲的厚度比传统穿甲弹提升15%,且弹芯残骸的完整率提高近3成。
穿甲性能更突出
现代战场上,主战坦克的复合装甲、反应装甲及主动防御系统给穿甲弹作战增加了难度。在高速冲击场景下,穿甲弹需要在极短的时间内集中动能,突破多层防护并保持结构完整,3D打印钨合金穿甲弹的性能优势在此场景下表现得尤为突出。
杀伤力更大。钨合金的材料密度是钢的2.5倍,这意味着在同等条件下,钨合金弹头的质量更大,动能也更大。另外,3D打印的钨合金穿甲弹的弹芯内部结构得到优化,硬度提升近30%,抗断裂能力更强,能够在高速冲击下保持完整并穿透多层装甲。靶场测试结果显示,在同等规格的射击条件下 ,采用3D打印的钨合金穿甲弹在2000米距离上,击穿650毫米均质钢装甲后的飞行速度比传统穿甲弹快近10%,且穿透后形成的破片云更为集中,二次毁伤效果更明显。
抗高温与抗变形。在高速冲击时,穿甲弹弹体前端的最高温度达数千摄氏度,足以熔化其他材料。金属钨熔点高达3422摄氏度,且3D打印技术形成的致密晶格结构,能有效抑制高温下出现的塑性变形情况。测试表明,3D打印钨合金穿甲弹在高速冲击下,弹体变形量低于1毫米,而传统的钨合金穿甲弹弹体变形量达3至5毫米。弹体变形量越小,穿透稳定性越高,能够满足连续穿透3层间隔装甲的战术需求。
侵彻性更强。现代复合装甲通常采用“软—硬—软”多层结构,传统的钨合金穿甲弹易在中间层被“卡死”。3D打印钨合金穿甲弹通过弹头前端的“自锐”设计,可在撞击时自动削除前端钝化面,保持弹头前端的尖锐形态。另外,弹体内部的空腔结构可引导冲击波向装甲内部扩散,避免能量集中导致弹体过早断裂,这种设计使其对复合装甲的穿透性更强,同时降低了“跳弹”的概率。
作战应用范围广
3D打印钨合金穿甲弹适用于高速冲击作战场景,提升坦克的反装甲作战能力。另外,它还可以出现在特种作战与精确打击行动中。3D打印钨合金穿甲弹的结构精度与可定制化打印等特性,使其非常适用于特种作战和精确打击任务。
未来,随着3D打印技术不断走向成熟与完善,以及新材料、新工艺涌现,3D打印钨合金穿甲弹将很快从实验室走向战场,成为战场上的“破甲之矛”。与此同时,3D打印技术也将广泛用于航天制造、军事后勤保障等领域,成为智能化军事装备制造的重要推手。