从二战时期开始,穿甲弹的发展历程是:
穿甲爆破弹(半穿甲弹)
全口径,硬质弹体+装药,需要线膛炮发射
穿甲弹(AP)
全口径,硬质弹体无装药,需要线膛炮发射
(AP还有一个衍生种类APC,被帽穿甲弹,在射击大倾角装甲时可有效防止跳飞并有少量转正效应。本质上仍属于AP,就不单独归类了)
硬芯穿甲弹(APCR)
全口径,硬质弹体无装药,需要线膛炮发射
APCR的弹体中心是一根更硬密度更大的内核,外部包裹一个密度较小的物体,接触装甲后,外部包裹的物体在高速冲击状态下其实像蜡一样,留在装甲外部,内核钻进去。APCR在中近距离比AP穿甲能力更强,远距离反而不如AP(风阻降不下来)。
脱壳穿甲弹(APDS)
次口径弹芯+弹托,硬质弹体无装药,需要线膛炮发射
APCR的进一步发展改进,既然APCR外部包裹的物体毫无正面作用,仅仅是为了撑满口径,不如把这部分变成弹托,出膛之后就飞开掉地上。
尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)
次口径弹芯+弹托,硬质弹体无装药,最好用滑膛炮发射
APDS打开了动能穿甲弹发展的一扇大门。显然次口径弹芯越细长,在同等质量和初速的条件下穿甲能力越强。然而细长弹芯如飞行时仍高速旋转,弹芯章动效应会严重降低弹药精度甚至使弹丸折断。让弹芯不转,改用一个小型尾翼来保持弹丸稳定,是更为优化的解决方案。而在另一方面(楼上已有回答),甲-弹竞争使得坦克炮和弹药的设计师们亚历山大,在化学能发射药没有革命性进展的条件下,设计师必须在火炮的所有方面都压榨最后一点改进潜力,增加初速&炮口动能,线膛改滑膛也是可以提高动能的方式之一。长杆弹芯所面临的问题恰好与滑膛炮契合,因而迅速成了现代坦克炮的主流样式。
根本原因是为了发射尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)。坦克的主要作用的反坦克,而目前最好的反坦克弹药就是尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)
1).什么是APFSDS?
穿甲弹(AP)是直接暴力又有效的反坦克弹药,基本原理非常简单,用非常坚硬的物质(碳化钨,贫铀)做成尖锥状,依靠发射后产生的动能穿透装甲。因此,穿甲弹的能力与一下因素有关:材料,弹头形状,发射时获得的动能。首先是形状,越细长,越能减少与目标的接触面积,从而通过增大压强增大破坏力。因此穿甲弹变得非常细长,需要在穿甲弹上加个符合坦克炮口径的壳才能发射。但穿甲弹射出炮口时壳就会脱掉。这种穿甲弹叫脱壳穿甲弹(APDS)。此外,穿甲弹一般会加上尾翼以控制飞行,调整姿态,这种穿甲弹叫做尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS),也是现在主流。
图1:日本进口德国的APFSDS,弹芯太短,明显猴版:(*日本现在还没有掌握生产现代火炮及炮弹的技术,只能进口或授权生产德国猴版)
图2:美国APFSDS发展史,可以看出弹芯越来越长:
图3:APFSDS发射后脱壳瞬间:
2).为什么APFSDS需要滑膛炮,而非线膛炮?
制约APFSDS威力的主要因素之一就是发射时产生的动能。为了得到较高的动能,需要 i),膛压越高越好;ii).炮管越长越好;iii).不要把动能浪费到其他地方。对于线膛炮来说,膛线的存在减弱了炮管的强度,导致膛压明显低于滑膛炮,这是其一。线膛炮发射导致部分能量用于旋转,减少了炮弹的动能,这是其二。由于APFSDS弹芯非常细长,线膛炮的旋转会使APFSDS飞行时失衡,导致命中率非常差,这是其三。因此,发射APFSDS必须用滑膛炮。当然,英国和印度仍然墨守成规,使用线膛炮,并在线膛炮上加滑动带发射APFSDS。当然,这只会进一步减弱炮管的强度,降低膛压,减小APFSDS的威力。
3).二战时期为什么不用滑膛炮?
二战主流的反坦克炮弹仍然是穿甲弹AP和破甲弹HEAT(除了英国人自己用碎甲弹HESH),但二战时的AP和现代APFSDS不同,二战时期AP是自身装药的,很大一部分动能来自身的爆炸,而且有因为当时的加工工艺和材料,穿甲弹无法做的细又长,火炮的膛压也不能做的很高,因此与其用滑膛炮提高动能,不如用线膛炮提高准确性及坦克的通用性。
图4: 二战时期的被帽穿甲弹:
而二战后复合装甲技术的提高,及爆反装甲的应用,使HESH不再对坦克产生任何威胁。HEAT只用串联弹头才可由机会打破坦克的防御。而原来穿甲弹装的那点装药带来的动能对坦克几乎不会有任何威胁,只能使用滑膛炮来发射APFSDS。