说明:本篇文章,我们继续上一篇喜欢撩驴的阿凡提:编号12:二战德国反坦克部队(Panzerjäger):1940年西线战役后新装备研发与旧装备延寿(第一部分)的内容,继续讲解巴巴罗萨之前对反弹技术装备的升级,在这一篇中,由于用到的火炮基础知识较多,我会进行部分简要讲解,但还是建议大家阅读本篇文章时将火炮基本知识专栏中的相关内容联动阅读一下,尤其是关于技术篇06炮用弹药各部分内容。
一、炮用弹药
在喜欢撩驴的阿凡提:编号12:二战德国反坦克部队(Panzerjäger):1940年西线战役后新装备研发与旧装备延寿(第一部分)中,我们从德国炮兵弹药委员会(Waffenkommission der Artillerie)于1940年10月7日所发布的一篇关于和平时期炮兵技术装备展望的报告中得知,德国人意图通过优异的弹道学设计来规避资源上的不足之处,在这篇报告的末尾,德国人计划发展两型反坦克炮用弹药:
一种是Hartkerngeschoss,在报告中,德国佬是这样描述的:实心、高速、次口径;
另一种是Hohladungsschoss,德语直译为空心装药子弹,在报告中,德国人仅用了一个词汇来描述它:尖锐外形。
根据炮用弹药的一般知识,按照弹丸直径与火炮口径之间的关系,Hartkerngeschoss实际上就是一种次口径普通穿甲弹(HVAP/ACPR)。至于Hohladungsschoss则属于破甲弹(High-explosive anti-tank,HEAT)。下面,让我们一起看看德军在这两型炮用弹药上推出的这几个具体型号:39型穿甲弹(PzGr 39)、40型穿甲弹(PzGr 40)、38型高爆弹(空心装药)[GrPatr 38(Hl),实际为破甲弹]
上图说明:39型穿甲弹(PzGr 39)、40型穿甲弹(PzGr 40)、38型高爆弹(空心装药)[GrPatr 38(Hl),实际为破甲弹]的弹丸结构图。图中的英文为Ballistic Cap——引信,Penetrative Cap——被帽,Solid Metal Shot——弹丸,Explosive Charge——炸药,Tracer——曳光管,Conical Liner——锥形衬垫,Detonator——起爆器,Cavity——空腔,Explosive——炸药,Aluminium Cap——,Tungsten Carbide Core——碳化钨芯 ,Steel Case——钢壳
(一)40型次口径被帽高速穿甲弹(PzGr 40 Hartkerngeschoss)
40型次口径高速穿甲弹是一种被帽实心穿甲弹(APCBC,Armor Piercing Capped Ballistic Cap ),通常上面有一个穿甲帽来抑制最初的冲击,该型弹于1941年秋首次亮相,其弹丸使用钨钢制造。为了提高性能,还增加了第二个弹道盖,并在炮弹底部加入了燃烧弹或高爆弹(HE),以提高破坏力。所谓被帽,是在尖头弹的头部焊接一个钝头壳盖,用与弹体材料相当的合金钢制成,经热处理其韧性应比弹头部高。其作用是改善撞击钢甲时弹头部的受力状况及撞击倾斜装甲时减少跳弹。它相当于一个预制得很好的断裂槽,撞击时它先破坏,也将钢甲表面破坏,通过它传到弹头部的压力大为减小,便于弹丸侵彻钢甲。顺带一提。被帽对付非均质钢甲较为有利。为了减小飞行阻力,使其具有较好空气动力外形,该弹还采用了流线型软铝合金风帽,以滚压法与弹体连接。
75毫米的41型反坦克炮(PaK 41)是第二次世界大战中德军最有效的反坦克武器之一,但该炮的炮架设计明显不同于所有其他德国火炮。
由于该弹重量较轻(见表),因此达到了较高的炮口初速度,穿透力显著提高。然而,其有效射程比标准穿甲弹短。德军将这型穿甲弹编号为Panzergranate(PzGr)40,在巴巴罗萨开始前投入生产,在 1941年12月,装备部队使用。
事实上,40型次口径被帽高速穿甲弹(PzGr 40 Hartkerngeschoss)可看作一个系列也不为过,具体产品如下:
– 20毫米PzGr 40用于20毫坦克炮(KwK)和FlaK 30/38型高射炮;
– 37毫米PzGr 40用于37毫米反坦克/坦克炮;
– 37毫米PzGr 40/37(t) 用于37毫米原捷克斯洛伐克军队反坦克炮;
– 47毫米PzGr 40用于47毫米原捷克斯洛伐克军队反坦克炮;
– 50毫米PzGr 40用于50毫米60倍径38型反坦克炮(PaK 38)和50毫米42倍径坦克炮(KwK L/42 )(注意:用于50毫米38型反坦克炮和50毫米42倍径坦克炮的炮弹长度不一)
这些火炮用原穿甲弹与40型次口径被帽高速穿甲弹在不同距离处的穿深对比
相比于40型次口径被帽高速穿甲弹(PzGr 40 Hartkerngeschoss),德军过去使用的39型穿甲弹(PzGr39)装甲穿透力要弱得多,但39型的使用范围更宽泛、性能更可靠有效。39型穿甲弹(PzGr39)在100米~1500米范围内的穿透性能下降了大约50%,而40型次口径被帽高速穿甲弹(PzGr 40 Hartkerngeschoss)在100米~500米之间就降低了50%的穿透性。然而,关于40型穿甲弹,唯一可用的官方数据并未给出500米以上的数据。综上所述,碳化钨钢弹丸的40型穿甲弹性能随着射程增加而急剧下降。
1941年5月22日,德国陆军总署(Allgemeines Heeresamt)的一份报告证实上述观点:与37毫米和50毫米反坦克炮与坦克炮一样,军械部为47毫米原捷克军队反坦克炮研发了次口径弹丸穿甲弹,用于在500米战斗范围内打击敌坦克。该穿甲弹弹丸设计与37毫米和5毫米40型穿甲弹的设计相同。
上述报告说明了40型次口径被帽高速穿甲弹(PzGr 40 Hartkerngeschoss)更像是一个系列炮用弹药,除了88毫米18/36/37型高射炮外,德军所有口径反坦克炮,特别是1942年研制的新型反坦克炮使用。现在可用的相关数据表并未没有提供超过2000米的数据,也许在这个范围内没有什么实质性穿甲厚度。
在1944年4月的一本德军反坦克手册中提到88毫米高射炮发射40型穿甲弹可以摧毁2000米范围内的所有敌军坦克。这与1942年和1943年一线部队提交的许多行动报告相吻合。不同坦克/反坦克炮用40型穿甲弹开发和列装是保持德军反坦克部队先进武器技术的重要一步。然而,40型系列穿甲弹的生产严重依赖于钨矿的供应,这是一个不可忽视的问题。
(二)破甲弹(Hohllacht)
破甲弹与空心装药是连在一起的两个词汇,不过有一点需要说明的是,这里的空心装药中的装药与火炮基础知识中的装药是有区别的。这里的装药指的是弹丸内部的装药问题。
事实上,Hohllacht(破甲弹)的原理最早在18世纪末就被提及。大约100年后,即1888年,美国化学家查尔斯·爱德华·门罗发现了门罗效应(又称聚能效应),即炸药爆炸后,爆炸产物在高温高压下基本是沿炸药表面的法线方向向外飞散的。因此,带凹槽装药在引爆后,在凹槽轴线上会出现一股汇聚的、速度和压强都很高的爆炸产物流,在一定的范围内使炸药爆炸释放出来的化学能集中起来。受此启发,德军开发一款弹体前部镂空的的圆锥形弹丸,这将引导炸药爆炸力集中在这个小区域,由此产生的超高温气体喷射流穿透装甲板。1940年5月10日,当德国军队进攻比利时埃本·艾马尔要塞时,他们首次成功地使用破甲弹。
破甲弹的显著特征是炮口初速较低。一个典型的例子就是德国的75毫米24倍径坦克炮(Kampfwagenkanone (KwK) L/24),这款坦克炮在战争初期装备四号坦克和突击炮。1941年底,75毫米38型高爆弹(空心装药)[GrPatr 38(Hl)]被提供给该炮使用。后来,德军开发了多种新型破甲弹。
二、内弹道学的努力——锥形炮膛
我们在前面提到,德军还意图通过优异的弹道学设计来提高反坦克火炮的穿甲效果,一般来说,要想提高火炮的穿甲能力,结合火炮基本知识专栏中关于炮身、弹道学的相关章节中的知识,答案是显而易见的,在其他条件不变的情况下,断面密度和断面比能越高,穿甲能力越强。断面密度由弹头材料决定,而断面比能的重要影响因素则是弹头速度,所以穿甲能力必须提高炮口初速。那么如何炮口初速呢?在这里就不得不提格利希锥膛原理,1930年代,德国人赫尔曼·格利希(Hermann Gerlich)成功设计出一种独特的锥膛炮。锥膛炮的特殊之处在于其炮膛,炮膛从后膛到膛口内径逐渐缩小,弹头在锥膛内运动时直径也会逐渐被压缩,采用这种原理的武器能获得远高于一般武器的初速。
与40型次口径被帽高速穿甲弹(PzGr 40 Hartkerngeschoss)相似,用于锥形炮膛的穿甲弹也是一型次口径钨芯弹丸穿甲弹,弹丸外壳上装有两个软金属带,当燃烧时,压在钨芯上,从而产生更高的速度。虽然装甲穿透能力相对提高,但也发现了一些缺点:
1、高爆弹不能通过锥形炮膛发射,次口径高爆弹的冲击相对较低。
2、锥形炮膛炮弹在飞行过程中的稳定性很差。
3、炮管使用寿命显著降低到500发左右。
巴巴罗萨行动之前,采用锥形炮膛结构的火炮型号如下
(一)28毫米41型重型反坦克枪(2.8cm PzB 41,即2.8cm Panzerbüchse 41)
28毫米41型重型反坦克枪(2.8cm PzB 41,即2.8cm Panzerbüchse 41)
应军械局(Waffenamt)相关技术要求,毛瑟·沃克公司开发了德国第一款锥形炮膛的新型火炮,准确地说,按照德国标准,它仅能算作一款反坦克枪,在战争结束时生产了大约2700支。在1940年6/7月,28毫米41型重型反坦克枪进入部队服役,该枪重量仅有37毫米反坦克炮的一半,实际上,一辆轻型马车(leichte Feldlafette)就可将其轻松拖曳,但德军还是为其研制了专门拖曳车辆。当然,对于特殊兵种(伞兵、山地部队),该枪可以被拆除并在特殊地形上携带,或者在驮畜身上装载。
28毫米41型重型反坦克枪可以与32型特殊用途拖车(SdAnh 32)连接一起,并由一辆轻型货车或标准轻型卡车或一辆SdKfz 10半履带车牵引。SdKfz 10半履带车
28毫米41型重型反坦克枪发射两型弹药:
28毫米41型穿甲弹(PzGr 41),用于攻击坦克;
28毫米41型高爆弹(SprGr 41),用于攻击软目标和轻装甲车辆;
1940年7月出版的D 164/1号技术手册指出:28毫米41型重型反坦克枪是一种步兵便携式反坦克武器。由于枪口初速较高,在400米以下距离内可击穿敌军所有装甲。
培训手册继续写道:
由于其高初速,28毫米41型重型反坦克枪特别适合在以下射程内用于反装甲和掩护任务:
300米以下的轻型坦克,200米以下的中型坦克和100米以下的重型坦克;
对重型坦克的侧装甲进行中距离射击,可以取得良好的效果。
即使在发射28毫米40型穿甲弹(PzGr 40)时,28毫米41型重型反坦克枪也优于37毫米反坦克炮。由于其高机动性和低调,该武器用于装备步兵连(Schützenkompanie)。可以在800米射程内用高爆炮弹击毁步兵目标(机枪阵地、观察站和掩体)。
28毫米41型重型反坦克枪主要装备如下单位:
摩托化步兵师(Kradschützen Abteilungen)下属的步兵营(Infanterie-Bataillonen)、摩托化步兵营(Kradschützen Abteilungen);
装甲师师属装甲掷弹兵营(Panzergrenadier-Abteilungen)、摩托化步兵营(Kradschützen-Abteilungen)、克拉德、装甲侦察营(Panzeraufklärer-Abteilungen)。
28毫米41型重型反坦克枪可由步兵车辆轻松牵引
显然,28毫米41型重型反坦克枪是主要发放给纯步兵单位,专门反坦克部队仍然装备着37/50毫米的反坦克炮。不幸的是,并没有文件进一步证实全部步兵师属单位是否如实发放了该型武器。28毫米41型重型反坦克枪的小尺寸和轻重量使它能安装在机动车辆或半履带装甲车上。
28毫米41型重型反坦克枪(2.8cm PzB 41,即2.8cm Panzerbüchse 41)主要技术指标如下表
锥形炮膛口径(从膛尾至膛口)/mm | 28~20 |
---|---|
身管长度/mm | 1700(61.2倍径) |
最大射程/m | 500 |
炮口初速/mps | 1200 |
射界(水平)/(°) | 360 |
射界(高低)/(°) | -15~25 |
战斗重量(标准行走装置)/kg | 223千克(有炮架)/162(无炮架) |
100m处穿甲厚度/mm | 60 |
500m处穿甲厚度/mm | 40 |
1000m处穿甲厚度/mm | 22.5 |
每分钟射速/发 | 10~12 |
战斗重量(轻量化行走装置)/kg | 147千克(有炮架)/137(无炮架) |
(二)42毫米41型反坦克炮(4.2cm PaK 41)
42毫米41型反坦克炮(4.2cm PaK 41)
在1941年,另一种锥形内膛武器投入生产。从外形上看,42毫米41型反坦克炮(4.2cm PaK 41)几乎和37毫米反坦克炮并无二致。事实上,42毫米41型反坦克炮仅是在37毫米反坦克炮的基础上采用了新型身管并改进了炮架。42毫米41型反坦克炮(4.2cm PaK 41)于1941年底开始生产。
1941年9月18日,军械部的一份备忘录指出:
反坦克炮用2472号炮管备忘录
第一武器处(1.Stab Rüstung)已被命令将该型武器产量限制在300门,首批生产20000发穿甲弹和40000发高爆弹。至于交付问题,在1942年春季,第11航空军第2航空联队要求装备140门42毫米41型反坦克炮(4.2cm PaK 41),备弹72000发穿甲弹与48000高爆弹。
当前情况如下:
1)军械
为试验部队配发了4门42毫米41型反坦克炮。从9月开始,每月将生产30门,预计1942年1月开始将逐步增加产量。
2)弹药的提供与生产
军械部要求再生产140门,以及72000发穿甲弹和18000发高爆弹。
必须敦促帝国航空部(Reichsluftfahrtministerium,简称RLM)提供必要数量的钨和铝。
生产从1941年末到1942年5月,军械部的统计数据显示共生产了286门42毫米41型反坦克炮,但由于统计中的一些遗漏,实际数字为306门。大约110门该型火炮被装备至空军所属的反坦克部队(Panzerjäger)与空军地面战斗部队。剩余的火炮被不特定地分配给各单位,包括武装党卫队和山地部队。
42毫米41型反坦克炮(4.2cm PaK 41)主要技术指标如下表
锥形炮膛口径(从膛尾至膛口)/mm | 40.3~29 |
---|---|
身管长度/mm | 2250(55.8倍径) |
最大射程/m | 7000 |
炮口初速/mps | 1300 |
射界(水平)/(°) | 60 |
射界(高低)/(°) | -8~25 |
战斗重量/kg | 560 |
100m处穿甲厚度/mm | 101 |
500m处穿甲厚度/mm | 67 |
1000m处穿甲厚度/mm | 40 |
每分钟射速/发 | 10~12 |
(二)75毫米41型反坦克炮(7.5cm PaK 41)
莱茵金属公司为75毫米41型反坦克炮制作的木制模型
75毫米41型反坦克炮(7.5cm PaK 41)在德军的众多反坦克武器中令人印象深刻,它由克虏伯负责设计生产,莱茵金属公司也部分参与,该炮的具体技战术要求如下:
-对60°倾斜装甲,在1000米处穿深100mm。
-尽可能轻质化,使炮组能够轻易改变火炮的部署位置。
该炮的设计非常传统,运输时炮身与炮架分开运输。75毫米41型反坦克炮(7.5cm PaK 41)可发射三种弹药:
-75毫米PzGr41HK:钨芯(复合)弹丸穿甲弹(APCNR)。
-75毫米PzGr41W:由于钨短缺,硬钢芯弹丸。
-75毫米SprGr41:高爆弹。
技战术要求最终都得到了满足,而且部分超过。试验表明,该炮表现出色,战斗重量仅为1250公斤,1942年初开始量产。
75毫米41型反坦克炮(7.5cm PaK 41)主要技术指标如下表
锥形炮膛口径(从膛尾至膛口)/mm | 75~55 |
---|---|
身管长度/mm | 4320(57.6倍径) |
最大射程/m | 2400 |
炮口初速/mps | 1260 |
射界(水平)/(°) | 60 |
射界(高低)/(°) | -10~18 |
战斗重量/kg | 1250 |
100m处穿甲厚度/mm | 198 |
500m处穿甲厚度/mm | 172 |
1000m处穿甲厚度/mm | 140 |
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