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发表于 2017-4-24 20:30
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本帖最后由 seven_nana 于 2024-11-29 20:41 编辑
日德兰纪念系列 - 甲弹对抗篇 - 第二章 - Projectile Committee
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主要参考资料:
英国海军官方档案
在日德兰海战之后,大舰队中的炮术军官及高阶指挥官们开始逐渐意识到,他们所装备的炮弹,很可能是存在问题的。在他们的施压下,海军部针对炮弹问题成立了一个调查委员会,叫做Projectile Committee。
很不幸的是,这个新成立的调查委员会的头头,Richard Bowles Farquhar,原本就是军械部门的人,他在1907-1911年间担任的是Chief Inspector of Naval Ordnance这个岗位,负责检查装备质量的。让这么一个人,去调查自己当年负责检查质量的炮弹是不是有问题,合适吗?海军上层领导是怎么想的呢?大概还是想走个过场,大事化小,小事化了吧?
从他们提交的报告中,我们可以看到,这个调查委员会似乎并没有在如何改进英国炮弹上花多少心思——尽管他们无法掩饰英国炮弹存在的一些硬伤,但却花了大量的篇幅试图证明德国炮弹也不过如此,并不比英国炮弹更优秀。
有鉴于此,我们必须要带着谨慎的眼光,来阅读该委员会所提交的报告。
Projectile Committee的报告
下文中,黑色字体内容为对原始报告内容的翻译,红色字体内容为我添加的注释和点评。

1916年8月,Projectile Committee成立,其成员为:
- R. B. Farquhar中将(委员会主席)
- L. J. L. Hammond中校(军械部门代表)
- S. V. Goodall(造舰部门代表)
建立本委员会的目的,是想要就皇家海军目前所配备的弹药的穿甲及毁伤能力这个问题提供相关信息,并就以下问题给出答案:
1、在未来可能发生的与德国海军的交锋中,各口径的火炮在面对各种不同类型的德国舰船时,最适合使用的弹药类型分别是什么?
2、各类型的弹药应该以何种比例进行供应?
3、应配备何种类型的引信?
本委员会已将相关报告递送至舰队,然而报告中所作出的论断并未得到将军阁下们的完全认同。

本委员会就以下问题给出了我们的观点:
A、穿甲弹与半穿甲弹的效能
B、高爆弹的效能
C、德国炮弹对我国舰船造成的伤害
D、我国炮弹对德国舰船造成的伤害
E、对抗不同类型的德舰时,穿甲弹和半穿甲弹各自的最佳使用距离
F、穿甲弹和半穿甲弹的供应比例
G、针对炮弹设计、装药填充、以及引信的相关改进建议
A、穿甲弹与半穿甲弹的效能

1、截至目前为止,我国所有的战列舰和战列巡洋舰在海战中使用的穿甲弹都是装填立德炸药(一种苦味酸炸药,不稳定,容易在外力冲击下自行爆炸)、配备No. 16型引信(无延迟)的,而半穿甲弹则都是装填黑火药、配备No. 15型引信的。就这两种弹药而言,本委员会的观点是半穿甲弹是更有效、更全面的弹药。之所以会得出这样的观点,并不是因为半穿甲弹在对抗重型舷侧装甲带时具备穿甲能力上的优势,而是由于这种炮弹对装甲板及其后方的支撑结构具有很高的破坏能力。更重要的是,在远距离交战中,军舰的甲板有很高的中弹几率,而半穿甲弹则具备强大的甲板破坏能力。
2、在近距离的舷对舷炮战中,对抗等口径或超口径的装甲(即T/D比大于等于1),例如德国主力舰上的主装甲带时,由于炮弹有可能打出垂直击中装甲的情况,因此穿甲弹可能是更有效的弹种。
3、在对抗轻型和中型的垂直装甲、以及甲板装甲时,半穿甲弹是更有效的弹种。此外,在延迟引信列装之后,装填立德炸药的穿甲弹在对抗此类目标时的效能有所提升,并且其对抗装甲目标时的效能也并未因此而降低。
4、在打出水中弹时,穿甲弹造成的伤害要比半穿甲弹略大一些。
上述的观点实际上都是结论,至于为什么会有这些结论,请继续往下看
对抗重装甲防护

1、由于穿甲弹的结构更强,因此一直以来我们都认为,相比半穿甲弹而言,穿甲弹理应具备更强的穿甲能力。在垂直入射的前提下,对于未装填炸药的炮弹而言,这个观点无疑是正确的,然而对于装填有炸药的炮弹来说,可能结论就不那么肯定了。
但是本委员会认为,在通常的战斗条件下,实际上不可能发生炮弹垂直入射的情况,因此我们所做的对抗重型装甲的测试,几乎都是在20度入射角的条件下开展的。之所以选择20度这个角度,是因为这是舒伯里内斯靶场现有的靶垛所能实现的最大的角度。并且我们认为,这个角度不会低于舷对舷炮战时出现的入射角度的平均值。
本委员会以及前人们所做的试验结果表明,在上述的条件下,穿甲弹在穿甲能力上的优势,即便不说是消失殆尽,也可说是基本消失了。此外我们还注意到,在所有的半穿甲弹实弹射击试验中,但凡是击穿了装甲板的,都对装甲板产生了很大的破坏作用,经常会导致装甲板破裂。根据本委员会的观点,这是由于其装填的大量黑火药爆炸所导致的。举例来说,根据本委员会的观点,当半穿甲弹即将击穿但并未完全击穿装甲板时,(由于更强的爆炸破坏力的缘故)其对于船体结构所能造成的破坏,会比完全穿透了装甲的穿甲弹更高。
接下来我们具体来看看实际做的试验

关于穿甲弹(装填立德炸药、配备No. 16型引信)与半穿甲弹(装填黑火药、配备No. 15型引信)的对比试验,我们已经取得了一些进展。
我们已经进行了13.5英寸(重弹)穿甲弹和半穿甲弹对抗520磅(13英寸)装甲板的试验,测试条件为垂直入射,着速1,220英尺/秒——这个速度相当于炮弹在29,500码距离上的着速。我们之所以选择这样极端的着速,是由于装甲验收测试表明,在面对这种炮弹时,520磅装甲的弹道极限,大约就是1,100英尺/秒左右,因此我们决定选择在这样一种炮弹刚刚好能击穿装甲的条件下进行测试,以便于开展比较。

首先,我们按上述条件发射了3枚炮弹,所选择的靶板的弹道极限大约为1120英尺/秒。
(a)13.5英寸穿甲弹(重弹),装填立德炸药,配备No. 16型引信,着速约1,200英尺/秒。
炮弹穿透了装甲板,并落在了靶板后方200码处的一个沟堑里。装甲板上形成了一个13.5英寸x13.55英寸的穿孔。
这次测试证明,在垂直入射的条件下,如果炮弹未装填炸药、或恰好是一枚哑弹,则炮弹是完全能够击穿装甲板的。
同时这也证明,所谓的立德炸药的不稳定性,也并不是一概而论的。但我们也必须认识到,这种炮弹在击中装甲板后并未爆炸的情况,是非常罕见的。Ordnance Committee(一个常设的负责武器弹药相关事宜的委员会)正在对其原因进行调查。

(b)13.5英寸穿甲弹(重弹),装填立德炸药,配备No. 16型引信,着速约1,200英尺/秒。
炮弹在击中装甲板时完全起爆,装甲板被穿透。炮弹的弹肩部位卡在了穿孔中,装药腔正对着装甲板,而弹头部分则从弹体上断裂了。装甲板受损严重,并形成了11.6英寸x11.4英寸的穿孔,以及26英寸x16英寸的碟型崩裂。
(a)和(b)两组试验中所用的炮弹,都是同一家供应商生产的,(b)试验的结果展示了立德炸药的敏感性、以及其对炮弹穿甲能力造成的影响。那发哑弹所表现出来的穿甲能力,要远高于那发早炸的炮弹。由此可见,如果能为13.5英寸穿甲弹换装一种足够稳定的装药,那么这种炮弹是有能力在类似条件下击穿520磅装甲并将装药运送至装甲板后方的。

(c)13.5英寸半穿甲弹,装填黑火药、配备No. 15型引信
炮弹在击中装甲板时爆炸,装甲板表面形成7英寸x7英寸的凹坑,装甲板背面则形成了凸起。
穿甲弹爆炸后,对装甲板(正面)造成的破坏效果要比半穿甲弹更明显,然而其对装甲板后方所造成的破坏则与半穿甲弹并无多大差别。

随后,我们又将测试条件改为20度入射角,1,482英尺/秒左右的着速——这相当于炮弹在16,000码距离上的着速,并对同类的装甲板进行了测试。
(a)13.5英寸穿甲弹(重弹),装填立德炸药,配备No. 16型引信
炮弹在击中装甲板时完全起爆,装甲板在冲击下发生反弹,面朝下栽倒在地上。装甲板表面形成17英寸x18英寸的凹坑,背面则形成了凸起。

(b)随后我们又使用未装填炸药的13.5英寸穿甲弹,对这块装甲板进行了射击,炮弹在击中装甲板后碎裂,装甲板表面形成7英寸x7英寸的凹坑。

这些结果表明:
(1)在16,000码的距离上,装填立德炸药的13.5英寸穿甲弹无法穿透520磅厚的装甲板。
(2)当入射角从0度提升至20度时,即便将着速在原先能够击穿装甲板的速度基础上提升260英尺/秒,也仍不足以抵消入射角度增加带来的困难。
试验结果示意图

在上述试验之后,英国人又进行了进一步的试验,其结果汇总如下。
13.5英寸重弹,穿甲弹(装填立德炸药、配备No. 16型引信)与半穿甲弹(装填黑火药、配备No. 15型引信)对抗520磅(13英寸)厚度装甲板的试验

试验编号 | 炮弹类型 | 测试角度 | 着速(近似值) | 着速对应的射程(近似值) | 结果 | 1 | 穿甲弹,装填立德炸药、配备No.16型引信 | 0度 | 1,200英尺/秒 | 30,000码 | 炮弹完整穿透装甲板,但未爆炸 | 2 | 穿甲弹,装填立德炸药、配备No.16型引信 | 0度 | 1,200英尺/秒 | 30,000码 | 炮弹在击中装甲板时完全起爆,装甲板上形成穿孔 | 3 | 半穿甲弹,装填黑火药、配备No.15型引信 | 0度 | 1,200英尺/秒 | 30,000码 | 炮弹在击中装甲板时爆炸,装甲板上形成凹坑 | 4 | 穿甲弹,装填立德炸药、配备No.16型引信 | 20度 | 1,482英尺/秒 | 16,000码 | 炮弹在击中装甲板时完全起爆,装甲板上形成凹坑 | 5 | 穿甲弹,未装填炸药 | 20度 | 1,482英尺/秒 | 16,000码 | 炮弹在击中装甲板后碎裂,装甲板上形成凹坑 | 6 | 穿甲弹,装填立德炸药、配备No.16型引信 | 20度 | 1,667英尺/秒 | 12,000码 | 炮弹在击中装甲板时完全起爆,装甲板上形成凹坑 | 7 | 穿甲弹,未装填炸药 | 20度 | 1,667英尺/秒 | 12,000码 | 炮弹在击中装甲板后碎裂,装甲板上形成凹坑 | 8 | 穿甲弹,装填立德炸药、配备No.16型引信 | 20度 | 1,780英尺/秒 | 10,000码 | 炮弹在穿甲过程中完全起爆,装甲板上形成穿孔 | 9 | 半穿甲弹,装填黑火药、配备No.15型引信 | 20度 | 1,900英尺/秒 | 8,000码 | 炮弹在穿甲过程中爆炸,装甲板裂为两半 | 10 | 穿甲弹,装填立德炸药、配备No.16型引信 | 20度 | 1,906英尺/秒 | 8,000码 | 炮弹在穿甲过程中完全起爆,装甲板上形成穿孔 | 11 | 半穿甲弹,装填黑火药、配备No.15型引信 | 20度 | 1,780英尺/秒 | 10,000码 | 炮弹在穿甲过程中爆炸,装甲板裂为四片 |
我们可以看到,英国人在试完了16,000码后还不死心,又继续测试了12,000码、10,000码、8,000码,终于在最后两个距离上取得了成功。
15英寸,穿甲弹(装填立德炸药、配备No. 16型引信)与半穿甲弹(装填黑火药、配备No. 15型引信)对抗520磅(13英寸)厚度装甲板的试验

试验编号 | 炮弹类型 | 测试角度 | 着速(近似值) | 着速对应的射程(近似值) | 结果 | 1 | 穿甲弹,装填立德炸药、配备No.16型引信 | 20度 | 1,906英尺/秒 | 8,300码 | 炮弹在穿甲过程中完全起爆,装甲板上形成穿孔 | 2 | 半穿甲弹,装填黑火药、配备No.15型引信 | 20度 | 1,886英尺/秒 | 8,650码 | 炮弹在穿甲过程中爆炸,装甲板上形成穿孔 |
请注意,以上两组测试,是在1914年时开展的,换句话说,英国人当时已经知道炮弹在击中装甲板时会爆炸了。
13.5英寸轻弹,穿甲弹(装填立德炸药、配备No. 16型引信)与半穿甲弹(装填黑火药、配备No. 15型引信)对抗400磅(10英寸)厚度装甲板的试验

试验编号 | 炮弹类型 | 测试角度 | 着速(近似值) | 着速对应的射程(近似值) | 结果 | 1 | 穿甲弹,装填立德炸药、配备No.16型引信 | 20度 | 1,762英尺/秒 | 10,000码 | 炮弹在穿甲过程中完全起爆,装甲板上形成穿孔 | 2 | 半穿甲弹,装填黑火药、配备No.15型引信 | 20度 | 1,771英尺/秒 | 9,800码 | 炮弹在穿甲过程中爆炸,装甲板裂为三片 | 3 | 半穿甲弹,装填黑火药、配备No.15型引信 | 20度 | 1,781英尺/秒 | 9,700码 | 炮弹在穿甲过程中爆炸,装甲板裂为四片 |
请注意,以上三组测试,是在1912年时开展的,换句话说,英国人当时已经知道炮弹在击中装甲板时会爆炸了。
从这些测试结果来看,无论是13.5英寸重弹还是15英寸弹,无论是穿甲弹还是半穿甲弹,其效能都非常有限——即便是在相当于8,000码的近距离上,都只能靠一半动能一半爆炸能的方式炸穿13英寸装甲板,而无法在击穿之后才爆炸。至于13.5英寸轻弹,即便在对抗厚度较薄的10英寸装甲板时,也依旧只能炸穿装甲板,而无法在击穿后爆炸。
水中弹问题

德国炮弹在击中水线以下位置时所造成的伤害,对本委员会留下了十分深刻的印象,因此我们模仿狮号的主装甲带以下的结构制造了一个测试用结构,以便就英国穿甲弹和半穿甲弹的水下破坏能力进行比较测试。
中间夹了一堆废话,太长不看,我们直接跳到结论

本委员会认为,当炮弹以15度左右的角度击中船体侧面水线以下7-8英尺的位置时,其应该已经在水中前进了30英尺左右的距离了。此时炮弹所造成的破坏,主要是由于爆炸能量,而非其动能导致的。上述结果指出了近失弹在水中继续前进,并在击中船体侧面后爆炸时,可能会导致的破坏程度。
无论炮弹尺寸如何,从击沉舰船的角度说,显然其在水线以下位置贴着船体爆炸时所能产生的效果,要比击中水线以上部位的炮弹来得大得多。
看完试验,我们最后来看看英国人下的结论

根据以上所陈述的内容,本委员会得出了以下的结论:
(a)在近距离的舷对舷炮战中,穿甲弹在对抗炮塔装甲或主装甲带时可能具备一定优势。对于德国新式战列舰和战列巡洋舰而言,这一部分区域大约占到了投影面积的17%-23%。
(b)在对抗装甲目标这个议题上,无论距离如何,在穿甲弹或半穿甲弹这两者之间都很难做出选择。在对抗次级装甲带时,由于破坏力更强的缘故,半穿甲弹占有一定优势;而在对抗防护程度更低的舰艏舰艉部分或上层建筑时,半穿甲弹的优势则有更为明显。
对抗轻装甲防护

1、轻装甲这个词,指的是厚度低于1/3倍弹径的装甲。对于此等厚度的装甲,穿甲弹是能够击穿并在其后方爆炸的(这个结论,下文中会给出证明)。因此在比较穿甲弹和半穿甲弹在对抗轻装甲的表现时,我们应将其细分为半穿甲弹与配备延迟引信的穿甲弹的比较,以及半穿甲弹与未配备延迟引信的穿甲弹的比较。由于延迟引信已经获批列装,现有的所有装填立德炸药的穿甲弹都将换用这种引信,因此我们对这种炮弹与半穿甲弹之间的比较,给予了更多的关注。值得一提的是,尽管在换装延迟引信后,装填立德炸药的穿甲弹在攻击轻装甲结构时变得更有效了,但在对抗驱逐舰之类的轻型舰艇、或在击中轻巡洋舰上的部分区域(此处是指无防护区域)时,其表现会逊色于装备无延迟引信的穿甲弹,同时也略逊于半穿甲弹(因为前者会发生无害通过)。此外,在对抗厚度超过3英寸的炮塔顶部装甲时,由于装填立德炸药、配备无延迟引信的穿甲弹会在击中装甲时发生爆炸,因此其造成的破坏要比配备延迟引信的穿甲弹更大(后者会发生跳弹,因此不会造成很大的伤害)。
接下来我们具体来看看实际做的试验
立德炸药早炸问题的试验
通过使用装填立德炸药、但不安装引信的穿甲弹来射击装甲板,他们得出了炮弹在击中何种厚度的装甲板时,才会因为冲击的原因引发苦味酸起爆。

试验编号 | 炮弹类型 | 测试角度 | 测试靶板 | 着速 | 测试结果 | 1 | 12英寸穿甲弹,装填立德炸药,未安装引信 | 0度 | 4英寸厚的渗碳硬化装甲 | 1,940英尺/秒 | 炮弹在穿甲过程中完全起爆 | 2 | 12英寸穿甲弹,装填立德炸药,未安装引信 | 0度 | 4英寸厚的渗碳硬化装甲 | 1,308英尺/秒 | 炮弹在击穿装甲板后,于其后方约20英尺处部分起爆 | 3 | 12英寸穿甲弹,装填立德炸药,未安装引信 | 30度 | 3英寸厚的高张力钢 | 1,940英尺/秒 | 炮弹击穿钢板,但并未起爆 | 4 | 12英寸穿甲弹,装填立德炸药,未安装引信 | 30度 | 3英寸厚的高张力钢 | 1,940英尺/秒 | 炮弹击穿钢板,但并未起爆 |
由于4/12=1/3,因此英国人判定装填立德炸药的穿甲弹,在击中厚度小于1/3弹径的装甲板时,其苦味酸装药不会因为冲击的原因起爆。
现有引信的起爆距离试验
通过使用穿甲弹(装填立德炸药、配备No. 16型无延迟引信)和半穿甲弹(装填黑火药、配备No. 15型引信)射击各种不同厚度/组合的钢板,他们得出了炮弹在击中钢板后会在何种距离上起爆。

测试目标 | 穿甲弹,配备No.16型无延迟引信 | 半穿甲弹,配备No.15型引信 | 高着速(约2,000英尺/秒) | 低着速(1,365英尺/秒) | 高着速(约2,000英尺/秒) | 低着速(1,365英尺/秒) | 3块0.5英寸厚的钢板,互相之间间隔10英尺 | 在第三块钢板前2英尺处完全起爆 | - | 在第三块装甲板后2英尺处爆炸 | 在第三块装甲板处爆炸 | 1块0.5英寸厚的钢板,一块1.25英寸厚的钢板,两者间隔33英尺 | 2发炮弹,均在第二块钢板后9英尺处完全起爆 | - | - | - | 1块0.75英寸厚的钢板 | - | 在钢板后方5英尺处部分起爆 | - | 在钢板后方16英尺处爆炸 | 1块1英寸厚的钢板 | 在钢板后方8.5英尺处完全起爆 | 在钢板后方6英尺处近乎完全起爆 | 3发炮弹,分别在钢板后方20英尺/60英尺/72英尺处爆炸 | 在钢板后方36英尺处爆炸 | 1块2英寸厚的钢板 | 2发炮弹,分别在钢板后方15英尺和10英尺处完全起爆 | - | 2发炮弹,分别在钢板后方20英尺和60英尺处爆炸 | 2发炮弹,1发为哑弹,另1发在钢板后方8英尺处爆炸 | 1块4英寸厚的钢板 | 2发炮弹,分别在钢板后方4.75英尺和18英尺处完全起爆 | 在钢板后方1.5英尺处近乎完全起爆 | 在钢板后方6英尺处爆炸 | 在钢板后方15英尺处爆炸 |
试验结果示意图,3块0.5英寸厚的钢板,互相之间间隔10英尺:

试验结果示意图,1块0.5英寸厚的钢板,一块1.25英寸厚的钢板,两者间隔33英尺:

试验结果示意图,1块0.75英寸厚的钢板:

试验结果示意图,1块1英寸厚的钢板:

试验结果示意图,1块2英寸厚的钢板:

试验结果示意图,1块4英寸厚的钢板:

对抗甲板目标的试验

按照75度入射角、1,500英尺/秒着速射击1英寸、2英寸、3英寸厚的高张力钢,来模拟炮弹在16,000码距离上对甲板目标的打击效果
钢板厚度 | 13.5英寸重弹,穿甲弹,装填立德炸药 | 13.5英寸重弹,半穿甲弹,装填黑火药 | No.16型引信(无延迟) | No.16型引信(有延迟) | No.15型引信 | 1英寸 | 刚穿透装甲板后就完全起爆 | 在装甲板后方24英尺处完全起爆 | 在装甲板后方10英尺处爆炸 | 2英寸 | 在装甲板后方4英尺处近乎完全起爆 | 3发炮弹,第1发在穿甲过程中完全起爆,另外2发均在装甲板后方20英尺处完全起爆 | 3发炮弹,分别在装甲板后方12英尺/25英尺/20英尺处爆炸 | 3英寸 | 在穿甲过程中完全起爆 | 在装甲板后方14英尺处完全起爆 | 在装甲板后方6英尺处爆炸 |
模拟穿甲弹和半穿甲弹在16,000码距离上打击德国战列舰皇帝号的情形
第一和第三发炮弹是穿甲弹,第二和第四发炮弹是半穿甲弹。


通过上述试验可以看出,在换装延迟引信后,至少在对抗轻装甲目标时,装填立德炸药的穿甲弹还是可堪一用的。但相比之下,半穿甲弹的弹片杀伤范围明显更大。
引信问题

本委员会认为,对于装填黑火药的半穿甲弹而言,即便将现有的No. 15型引信更换为延迟引信,也不会获得什么好处,这是由于:
(a)在对抗0.5倍口径厚度的装甲板时,半穿甲弹的弹体预计会发生破裂(因此也就用不着延迟引信了)。
(b)在对抗薄装甲、或炮弹击中水面时,黑火药本身就能提供足够长的延迟时间。
目前所做的试验,是设法使半穿甲弹在对抗薄装甲时,能够获得更为有规律的爆炸位置。

然而对于装填立德炸药的穿甲弹而言,本委员会认为,换装延迟引信毫无疑问是有益处的。这种延迟能使近失弹产生水下爆炸效果,而在对抗薄装甲时也能使炮弹在钻进舰体后才爆炸。
在对抗大厚度装甲或炮弹落角较大时,弹体会发生破裂,并引发爆炸,此时延迟引信的存在并不会影响这些情况发生(换句话说就是不会妨碍苦味酸早炸,这样虽然无法击穿装甲,但也能靠爆炸产生一定破坏作用)。
最后来看看英国人下的结论

根据以上所陈述的内容,本委员会得出了以下的结论:
(a)在16,000码距离的舷对舷炮战中,德国新式战列舰和战列巡洋舰的甲板区域大约占到了投影面积的35%-44%;在这个距离上,当使用全装药时,炮弹落角范围在14.5度(15英寸Mark I型火炮)到16度(12英寸Mark X型火炮)之间。模拟测试结果表明,半穿甲弹在对抗此类目标时的穿甲能力表现与配备延迟引信的穿甲弹一样好,且爆炸后造成的破坏范围更大,因此在远距离上对抗此类舰船时,半穿甲弹是更为有效的弹种。
(b)在对抗轻巡洋舰时,两种炮弹都会很有效;但由于配备了延迟引信的缘故,穿甲弹的效能会有所降低,因为在其击中轻型结构时,有可能会出现炮弹直接穿过而未发生爆炸的情况(就是我们常说的无害通过)。
(c)在对抗驱逐舰时,配备延迟引信的穿甲弹所存在的劣势,会体现的更为明显。半穿甲弹则会是更为有效的弹种,然而由于黑火药在爆炸时间上的不稳定性,可能也会有部分炮弹无法发挥效果(就是说出现无害通过现象)。
炮弹爆炸后的破坏力

当穿甲弹完全起爆后,其弹体会碎裂为大量的中小型碎片、以及一块又大又重的弹头部位碎块。这些中小型碎片的穿甲能力很低,然而弹头部位碎块则有可能沿着炮弹的弹道方向,向前飞行很长一段距离,并造成显著的伤害。作为对比,半穿甲弹爆炸后,其弹体则会碎裂为中等数量的中大型破片(包括弹头部分在内),这些破片对于波及范围内的轻型结构具有很强的破坏力。为方便对比,文后已附有两种炮弹的破片相关照片。本委员会认为,这些照片能够代表这两种炮弹在正常起爆的情况下产生的破片情况。
穿甲弹(右侧)与半穿甲弹(左侧)爆炸后产生的破片

半穿甲弹爆炸后产生的破片

B、高爆弹的效能

对于高爆弹,本委员会已经在第二次中期报告时完整表述了我们的观点。我们建议将战列舰上的高爆弹完全撤去,并部分撤去战列巡洋舰上的高爆弹。我们得知,这些炮弹现已从战列舰和战列巡洋舰的弹药库中撤出,因此就不再给出观点了。
那么他们在第二次中期报告中到底说了什么呢?请继续往下看

12英寸以上口径的高爆弹
根据本委员会的观点,在对抗具备厚重装甲的现代军舰时,高爆弹并没有多大的用处。高爆弹无法对舰体核心区域造成破坏,因此本委员会认为,无论是穿甲弹还是半穿甲弹,在对抗此类目标时都要比高爆弹有效得多。
在对抗老式轻巡洋舰或驱逐舰时,高爆弹的效能有可能与穿甲弹和半穿甲弹比肩,但在对抗德国海军的新式轻巡洋舰时,由于其具备4英寸厚的装甲带和至少2英寸厚的防护甲板(英国人高估了德国轻巡洋舰的防护水准,实际主装厚度为60mm,防护甲板厚度为20mm),因此本委员会认为穿甲弹或半穿甲弹可能会是更有效的、更能打出致命一击的弹种。
他们之所以会得出这样的观点,主要是由于早在1909年时,英国人就开展了一次使用高爆弹射击靶舰的试验。
装填立德炸药的高爆弹的试验




本委员会仔细研究了这种炮弹对抗轻型和中型装甲板的相关试验记录。我们发现,1909-1910年间开展的,以爱丁堡号铁甲舰为靶舰开展的一系列射击试验,是非常有价值的。
我们从这些试验的原始报告中摘录了每一发炮弹打出的测试结果,并复制了报告中的示意图。需要注意的是,这些示意图并非是严格按照比例绘制的;同时,图中所绘的弹片飞散角度也只是示意,而非对实际情况的精确还原。
这些内容表明,装填立德炸药、配备No. 13型引信的12英寸与13.5英寸高爆弹,在对抗厚度小于0.75英寸的结构板时,具有非常强大的毁伤能力。然而当这种炮弹爆炸之后,其弹片却难以击穿1英寸以上厚度的甲板或舱壁,对于经过硬化处理的钢板就更是难以穿透了。
这些内容还表明,当一枚12英寸的高爆弹击中2英寸厚的钢板时,尽管钢板被击穿,但炮弹的爆炸效果几乎全部都作用在钢板的正面(换句话说,钢板之后的区域几乎没有受损);而当13.5英寸的高爆弹击中4英寸厚的钢板时,尽管炮弹炸穿了钢板,且其后方的支撑结构也受到了损伤,但是爆炸能量和弹片却全都被钢板挡住了。
如此轻薄的钢板,却能抵挡住那么大口径的炮弹的攻击,这主要是由于两方面因素造成的:
第一,炮弹本身结构强度不足;
第二,装药的爆炸过程过于迅猛;
可以明确的是,这些炮弹在击中钢板后,往往是在弹头部分才刚穿过钢板数英寸时就爆炸了。
自从爱丁堡号试验以来,海军已批准使用TNT来代替立德炸药,并使用No. 45型引信来替代No. 13型引信(但这些工作开展进度很慢,截止至日德兰海战时仍未完成)。尽管如此,炮弹结构强度不足、装药爆炸过于迅猛的问题依然是存在的。根据合理的假设,更换TNT装药后,炮弹的整体表现并不会比使用立德炸药时更好,区别无非就是TNT完全需要依靠引信来引爆罢了(撞击力度足够大时,没有引信也依然能引爆苦味酸,但TNT则不行)。
为了与装填立德炸药的高爆弹进行对比,我们还列出了装填黑火药的半穿甲弹的测试结果。尽管半穿甲弹的弹片飞散角度较小,且爆炸也不如高爆弹那般猛烈,但却能够击穿更厚的钢板,并将装药运送到其后方才爆炸,且其弹头部分碎块也具备很强的穿甲能力。此外,由于半穿甲弹的弹片尺寸更大,更有可能击穿防护甲板和舱壁,因此其破坏范围也更大。
此外,在破坏防护甲板和装甲格栅的能力上,穿甲弹显然也是要优于高爆弹的。
爱丁堡号试验
注释:爱丁堡号实验,不是对着这艘铁甲舰本身进行打靶,而是在铁甲舰的基础上改建了一系列的模拟靶,然后通过射击模拟靶来取得试验结果的。每一个模拟靶都对应一种防护设计,通过打靶,可以对这种防护设计的效能做出最有效的评价。
第1发炮弹,13.5英寸高爆弹,射击上层建筑

炮弹在击中上层建筑时爆炸,弹着点位于上甲板上方4英尺。这发炮弹彻底摧毁了防护甲板以上的区域,船舱内部严重损毁,连外部的小艇挂架都未能幸免。炮弹将上层建筑舱板炸出了一个25英尺×8英尺的破洞,爆炸冲击导致破口处的钢板向外翻折,连另一侧的上层建筑舱板都被炸出了一个17英尺×4.5英尺的破洞。
中弹情况示意图
黑色加粗线条代表装甲,此图中的黑色加粗线条的甲板是防护甲板,下同。尽管上层建筑被炸得七零八落,但是防护甲板却挡住了弹片和爆炸冲击波。

第2发炮弹,13.5英寸高爆弹,射击4英寸渗碳硬化装甲板

炮弹在击中装甲板时爆炸,炸出了一个36英寸×30英寸的穿孔,装甲板后方的支撑结构弯折、断裂。除了支撑结构受损之外,炮弹本身并未对装甲板后方的区域造成破坏,炮弹弹片全都散落在装甲板前方,爆炸能量也都宣泄在装甲板前方的区域,反倒是破损后乱飞的装甲板碎块对后方区域造成了一些破坏。不过弹片击穿了防护甲板,并且还打飞了舰艏区域的一个通海阀的塞子,导致海水进入舰体内部,并逐渐填满了舰艏区域的隔舱。
中弹情况示意图
注意看,尽管装甲板被炸穿,但依旧挡住了弹片,上层建筑另一侧舱板上的穿孔是由装甲板碎块造成的。

第3发炮弹,13.5英寸高爆弹,射击烟囱

炮弹在击穿烟囱外筒后爆炸,爆炸能量完全宣泄在船体内部,将甲板以上的烟囱左前侧区域炸飞,将甲板以下的烟道炸碎,连装甲格栅都受到了损伤,并在船体上炸出了一个18英尺×15英尺的破洞,导致烟囱整个倒塌了。
尽管装甲格栅挡住了大部分的弹片,只有少量弹片飞进锅炉舱,但是却无法挡住爆炸冲击波,连船底地板都受到了爆炸的冲击。
中弹情况示意图
注意看,爆炸点下方那道东西就是装甲格栅。

第4发炮弹,12英寸半穿甲弹,射击甲板(1.5英寸与0.75英寸钢板双层叠加)

炮弹击中了甲板(由两层钢板叠加而成,厚度分别为1.5英寸与0.75英寸),在甲板上刨出了一道5英尺×1.5英尺的凹坑,最后被甲板弹飞,穿入上层建筑内爆炸。爆炸点下方的主甲板被炸出一个12英尺×12英尺的大洞,大部分弹片都飞到了甲板下方,但也有部分弹片击穿了上层建筑另一侧的舱板。
中弹情况示意图

第5发炮弹,13.5英寸高爆弹,射击4英寸装甲板

炮弹击中装甲板并爆炸,炸穿了装甲板,导致一大块装甲碎块崩落,并造成了大范围的裂纹。在爆炸冲击力下,装甲板及其支撑结构向内凹陷了1英尺左右。炮弹本身并未对装甲板后方的区域造成破坏,倒是破损的装甲板碎块造成了一些破坏。由于这几块装甲板是在原有结构上新添加的,使得舰体结构承受的重量加大了,因此在炮弹爆炸后,甲板受力超过了极限,最终崩塌了。排除这个小插曲,这次测试证明,4英寸厚的装甲板是足以将13.5英寸高爆弹的爆炸威力完全阻挡在外的。
中弹情况示意图
注意看,由于甲板承受不住冲击力,出现了崩塌,导致装甲板坠落,并砸穿了下方的其他甲板。

第6发炮弹,12英寸高爆弹,在甲板上方爆炸

英国人在船体侧面设置了用于触发炮弹引信的薄板,厚度0.75英寸;薄板下方则是一道实验性的装甲甲板,一部分是由2英寸镍铬钢+1英寸软钢构成的,另一部分是由1.5英寸镍铬钢+0.75英寸软钢构成的。
炮弹首先击中了船体侧面的那道0.75英寸的薄板,在穿过薄板之后继续飞行了4英尺,随后在装甲甲板上方爆炸,炸点就位于两个不同厚度区域的交界处。爆炸之后,由于弹片重量较小,只有1-2磅,因此尽管在甲板上打出了穿孔,但是没有任何一个弹片能够穿透甲板飞入下方舱室(换句话说,这些弹片不是被装甲板卡住了,就是被弹飞了)。除此之外,由于爆炸点正好位于支撑结构最弱的接缝处,因此在爆炸冲击力下,甲板中央区域向下凹陷。至于甲板上方的舱室,则是被弹片穿的千疮百孔。
中弹情况示意图
注意看,装甲甲板挡住了炮弹破片。

第7发炮弹,12英寸高爆弹,在甲板上方爆炸

这次试验跟上面那次类似,英国人在船体侧面设置了用于触发炮弹引信的薄板,厚度0.75英寸;薄板下方则是一道实验性的装甲甲板,一部分是由1.5英寸镍铬钢+0.75英寸软钢构成的,另一部分是由1.5英寸软钢+0.75英寸软钢构成的。
炮弹首先击中了船体侧面的那道0.75英寸的薄板,在穿过薄板之后继续飞行了4英尺,随后在装甲甲板上方爆炸,爆炸结果与上一组测试的情况类似,区别在于弹片在软钢甲板上打出了3个较大的穿孔,而镍铬钢甲板上则只有2个较小的穿孔。至于甲板上方的舱室,同样是被弹片穿的千疮百孔。
第6与第7这两发炮弹的测试结果类似,并很好的展现出了不同厚度和材质的甲板的抗弹能力。
通过这两组试验可以看出,1.5英寸的镍铬钢+0.75英寸的软钢构成的甲板,是足以抵挡12英寸高爆弹的弹片的;但1.5英寸软钢+0.75英寸软钢则不行。
中弹情况示意图
注意看,由于装甲甲板的材质和厚度都有所降低,因此受损情况比上一发炮弹严重。

第8发炮弹,12英寸半穿甲弹,在甲板上方爆炸

这次试验跟上面那次类似,英国人在船体侧面设置了用于触发炮弹引信的薄板,厚度0.75英寸;薄板下方则是一道实验性的装甲甲板,由1.5英寸镍铬钢+0.75英寸软钢构成。
炮弹首先击中了船体侧面的那道0.75英寸的薄板,在穿过薄板之后继续飞行了13英尺,随后在装甲甲板上方4英尺处爆炸。由于这段甲板已经在之前的试验中受到了损伤,因此难以判断这发炮弹的破坏效果,但上层建筑区域无疑受到了严重的破坏。
中弹情况示意图

第9发炮弹,12英寸半穿甲弹,在甲板上方爆炸

这次试验跟上面那次类似,英国人在船体侧面设置了用于触发炮弹引信的薄板,厚度0.75英寸;薄板下方则是一道实验性的装甲甲板,由1.25英寸厚的镍铬钢构成。
炮弹首先击中了船体侧面的那道0.75英寸的薄板,在穿过薄板之后继续飞行了12英尺,随后在装甲甲板上方4.5英尺处爆炸。大部分爆炸威力都宣泄到了上层建筑区域,甲板受损轻微。
中弹情况示意图

第10发炮弹,12英寸高爆弹,在甲板上方爆炸

这次试验跟上面那次类似,英国人在船体侧面设置了用于触发炮弹引信的薄板,厚度0.75英寸;薄板下方则是一道实验性的装甲甲板,一部分是由1.25英寸镍铬钢+0.5英寸软钢构成的,另一部分是由1英寸软钢+0.75英寸软钢构成的。
炮弹首先击中了船体侧面的那道0.75英寸的薄板,并在即将穿过薄板时爆炸。在爆炸冲击力下,其下方的甲板向下凹陷。1英寸软钢的那部分被打出了3个穿孔,并被炸出了一道4英尺长的裂缝;1.25英寸镍铬钢的部分被打出了1个穿孔。上层建筑受损严重。
中弹情况示意图
注意看,甲板区域出现了裂缝、穿孔、凹陷(cracked & holed, holed and dented)。

第11发炮弹,12英寸高爆弹,在甲板上方爆炸

这次试验跟上面那次类似,英国人在船体侧面设置了用于触发炮弹引信的薄板,厚度0.75英寸;薄板下方则是一道实验性的装甲甲板,由1英寸镍钢+0.75英寸镍钢构成。
炮弹击中了船体侧面的那道0.75英寸的薄板,并在即将穿过薄板时爆炸。由于这层甲板的结构在先前的测试中已经受损,因此在爆炸冲击力下向下凹陷,并被炸出了27英寸×16英寸的破洞。这发炮弹的威力似乎要比第10发更强。
中弹情况示意图
注意看,甲板边缘处被炸出了一个洞(Hole 27'×16')。

第12发炮弹,12英寸高爆弹,射击2英寸钢板

英国人在船体侧面设置了一道2英寸厚的钢板。
炮弹击中了船体侧面的那道2英寸的钢板,并在尚未穿过薄板时就爆炸了,导致爆炸点下方的甲板(0.75英寸镍钢+0.6英寸镍钢)向下凹陷。部分爆炸能量向下宣泄到水中,水压又反过来挤压船体,导致船壳出现凹陷,凹陷区域长达45英尺,最大凹陷程度达到4英寸。在爆炸能量和水压的作用下,有一些铆钉从船体侧板上崩落。
中弹情况示意图
注意看船体侧面,爆炸能量和水压造成了船壳向内凹陷。日德兰海战时,英国炮弹在德国主力舰上也打出了类似的破坏效果。

观点引用

“从试验结果来看,0.75英寸的薄板无法将6英寸或12英寸高爆弹的爆炸威力阻挡在舰体以外的区域,然而2英寸厚的钢板却能将6英寸高爆弹的爆炸威力阻挡在外,甚至连12英寸高爆弹的爆炸威力也几乎都被阻挡住了”。
“装填黑火药的半穿甲弹,由于其爆炸后产生的弹片尺寸较大,因此在穿透甲板和舱壁的能力上要远胜于装填立德炸药的炮弹”。
“试验表明,即便是弹重最大的13.5英寸高爆弹,其爆炸威力也能被厚度不到其弹径1/3的装甲板给阻挡住”。
“高爆弹爆炸之后,能产生很强的冲击波,其波及范围很广。但尽管其爆炸后能产生大量破片,可破片尺寸却很小,因此几乎不具备穿甲能力,极少能连续击穿两层舱壁。有些甲板或舱壁能抵挡住高爆弹的弹片,但却抵挡不住半穿甲弹的弹片。不过由于高爆弹的弹片形状并不规则,因此在击中木材时会卡住,而在击中钢板时会则发生反弹、四处乱飞,很有可能会破坏船舱内的设备,尤其容易导致电缆被切断”。
C、德国炮弹对我国舰船造成的伤害

1、关于德国炮弹对我国舰船造成的伤害这个问题,我们进行了仔细的研究。在比较英国炮弹和德国炮弹效能的话题上,这些内容是最好的衡量标尺。
2、根据本委员会的观点,英国战舰的损失并不是由于德国人有什么魔法炮弹而导致的。
3、基于对战损报告、舰船图纸、以及照片的研究,本委员会希望就以下两个事实进行强调:
(a)没有任何一发德国炮弹能做到在穿透防护甲板后爆炸。
(b)没有任何一发德国炮弹能做到在公平条件下击穿9英寸厚度的装甲。
关于第一点,的确有部分在防护甲板以上爆炸的德国炮弹,将弹片打到了防护甲板以下,但这些情况属于特殊例外。
关于第二点,9英寸装甲板有4个被击穿的案例,但这些例子中,炮弹均是打到了9英寸装甲板与小厚度装甲板的接缝处、或接缝的附近。在这4个例子中,有2发炮弹在穿透装甲后成功爆炸了。
4、有一点非常重要,那就是水中弹可能会导致严重的破坏效果,例如狮号在多格尔沙洲海战中所受的伤害、马来亚号在日德兰海战中所受的伤害,等等。
这段话具有非常强烈的为英国炮弹洗地的意思,既然他们不能证明英国炮弹好,那就只能证明德国炮弹也不过如此了。在他们看来,既然德国炮弹既打不穿9英寸以上厚度的装甲,也没法击穿防护甲板并于核心舱内爆炸,那么自然就能得出德国炮弹也不过如此的结论了。
关于德国炮弹对英国舰船造成的损害,我们会在“第四章 - 英国主力舰的防护设计及战损情况”中予以详细介绍。
D、我国炮弹对德国舰船造成的伤害

1、从海军情报局所提供给本委员会的信息来看,他们认为,我们的穿甲弹和半穿甲弹,总体来说还是很有效的。我们的炮弹导致敌方炮塔失去了战斗力、对防护甲板以下的区域造成了很大破坏、导致了敌方引擎部分受损、重要舱室进水等效果。
2、德国海军的新式战列舰和战列巡洋舰具备厚重的装甲防护,尤其是在船体中部水线附近更是如此,他们在此设置了厚重的装甲带,并辅之以又宽又深的煤仓。尽管如此,这些军舰仍受到了沉重的打击,这些结果应当是能够让人满意的,并且应归功于英国穿甲弹和半穿甲弹的效能。
这段话具同样有非常强烈的为英国炮弹洗地的意思,英国人在数量上的优势近乎于2:1,然而战损比却是1:3,还好意思说自己的炮弹好,这脸皮真够厚的。
关于英国炮弹对德国舰船造成的损害,我们会在“第五章 - 德国主力舰的防护设计及战损情况”中予以详细介绍。
E、对抗不同类型的德舰时,穿甲弹和半穿甲弹各自的最佳使用距离

1、鉴于半穿甲弹在射击甲板目标时效果比穿甲弹更好,在对抗轻型结构时可能比穿甲弹更好,且在20度或更大落角下对抗装甲目标时效能也不逊于穿甲弹,因此本委员会认为,在8,000码以上距离时,半穿甲弹会是更有效的弹种。在远距离上,当炮弹能够击中甲板区域时,则半穿甲弹的优势将会得到进一步的凸显。
2、在距离小于8,000码,且炮弹落角能控制在20度以内的情况(例如舷对舷炮战)下,穿甲弹对抗大厚度装甲的效果可能要略优于半穿甲弹。在此类情况下,由于舰船在海浪冲击或火炮射击的影响下可能会发生一定程度的横摇,因此是有机会打出近乎于垂直入射的情况的。
3、在对抗轻巡洋舰和驱逐舰时,本委员会认为,在穿甲弹引入延迟引信后,无论在何种距离上,半穿甲弹都会是更为有效的选择。
F、穿甲弹和半穿甲弹的供应比例

1、在各型炮弹的供应比例问题上,本委员会内产生了一些争论,最终得出了如下结论。
2、根据上述的13.5英寸(重弹)穿甲弹和半穿甲弹的表现来看,几乎在任何实战条件下,半穿甲弹可能都不逊色于、或者优于穿甲弹。
3、根据上述结论,合乎逻辑的做法,应该是将战列舰和战列巡洋舰上配备的装填立德炸药的穿甲弹的比例,进行大幅度的削减。对于13.5英寸重弹和15英寸炮弹来说,这种削减可能并不会带来什么问题。然而对于13.5英寸轻弹和12英寸炮弹来说,由于我们开展的试验数量很少,因此并不敢说这样做是毫无风险的。
4、因此本委员会的观点是,在对抗具备重型装甲防护的战舰,如战列舰或战列巡洋舰时,发射的半穿甲弹数量应至少与穿甲弹相当、甚至更多。因此在弹药配备问题上,半穿甲弹的数量至少应达到弹药基数的50%。
G、针对炮弹设计、装药填充、以及引信的相关改进建议

1、在弹体设计这一点上,本委员会认为最新的穿甲弹和半穿甲弹都具备良好的设计(节操何在?)。本委员会也知晓,另一个委员会(指的是Shell Committee)正就改进弹体设计这一议题进行研究。
2、本委员会认为,目前现有的被帽设计,在倾斜入射的情况下的表现要逊色于其在垂直入射时的表现。(若是能设计出)有别于现有的空尖式被帽的新式设计,或许能在对抗大厚度装甲时获得更好的效果。
本委员会了解到, 目前的情况下,只要能在如外形轮廓等方面符合(海军部的)要求,并且能通过0度角下的验收测试,每家制造商都有权安装任何形式的被帽。
这种情况,导致制造商们在设计被帽时只着重于其在0度角下的表现,并有可能因此牺牲了其在实战条件下、倾斜入射时的穿甲能力(是你们定下的0度角测试的规则,别人厂商自然按照0度角测试来优化设计了,现在20度角下的表现不好,你反而把责任推卸给制造商?怎么不说你自己没提出要在20度角下测试呢?要不要脸?)。因此,本委员会还建议对被帽进行试验。
3、如果能为配备一种比立德炸药更为钝感的高爆炸药,且又不至于像德国人那样不得不忍受TNT的缺陷(我真不知道TNT有什么缺陷)的话,那将会是相当有益的。
这种装药及其引信应当具备以下特征:
(a)在对抗穿甲弹能够完整穿透的装甲板时,装药不应在穿透过程完成之前就因冲击的缘故发生爆炸。
(b)能通过引信和传爆装置来引爆。
(c)当炮弹破裂时,其爆炸效果不应低于装填立德炸药的同类弹药。
然而由于延迟引信的缘故,若是炮弹破裂,出现哑弹的情况可能也是无法避免的。
4、在引信这一点上,本委员会希望新引信能产生的延迟距离,应比目前的装填立德炸药的穿甲弹(通常会在装甲板后20英尺处爆炸)有所提高。然而随着延迟距离提高,这种炮弹在对抗轻巡洋舰和驱逐舰时会变得更加低效。显然,想要获得一种既能有效对抗装甲战舰、又能对抗轻型舰艇的炮弹的想法,实际上是不可能实现的。
本委员会认为,若想要有效对抗主力舰,炮弹延迟距离应以40英尺为佳,最大不超过50英尺,最小不低于20英尺。
由于半穿甲弹本身就自带可变延时(因为半穿甲弹装填的是黑火药,这种炸药的爆炸时间不太可控),因此本委员会认为其不需要配备延迟引信。
总结
最后,让我们在Projectile Committee主席——R. B. Farquhar中将提交的评论中,结束这个篇章。

委员会主席的评论:
1、随着本委员会的调查不断深入,我们逐步确信,在战争爆发之前,对于在对抗实际的敌舰(而非靶子)时,不同类型的炮弹之间孰优孰劣这个话题,我们实在是知之甚少。
翻译:这个问题还得怪开战前在位的那些人,跟我们没关系。
2、在爱丁堡号射击试验后,对于装填立德炸药的高爆弹在对抗舰体结构和轻型装甲时的效能问题,我们已经得出了比较完善的结论。然而舰队中的军官们,似乎并没有充分意识到这次试验所带来的教训。
翻译:谁让你们对着德国主力舰喷高爆弹了?我们早就说过,这样是不行的,这个锅我们不背。
3、对于装填黑火药的半穿甲弹的实战效能,我们似乎有所低估,即便是专家也没有充分意识到它们的价值。毫无疑问,这种认知上的不足是由于经验上的缺失导致的——在过去多年间,我们极少安排大口径半穿甲弹的实弹测试,且这些本就为数不多的试验,绝大部分还是使用未装填炸药的炮弹来进行的,并且安排的还是垂直入射的条件,与实战条件完全不符,因此基于这些试验得出的结论是有所偏误的。
翻译:这个问题不能怪我们,试的少,又不是我们的错。 |
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