NPG 4-47 英国穿甲弹

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NPG 4-47 英国穿甲弹

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原始文件的版权性质为公有领域(Public domain)

本文翻译自美国海军的官方报告。

这份报告，坛友JeanBart早些时候翻译过，链接：档案节选：NPG 4-47 英国14英寸穿甲弹。

此外，我早年间翻译过的这份英国报告里，也提及过这些测试的结果，链接：ADM 281/127 德国装甲、日本装甲、以及美英两国穿甲弹的对比。

由于原始文件内容较多，故本贴中不会全部翻译，有意者可自行查阅帖后附带的原件。

黑色字体部分为原文内容的节译，红色字体部分为我添加的注释。

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摘要

在装甲厚度接近炮弹口径的情况下，英国14英寸穿甲弹和美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹击穿装甲板所需的动能是非常接近的，英国炮弹只是略占一点优势。但英国炮弹的装药腔更大，因此在这种对抗条件下，英国炮弹具有明显的优势。

在入射角较大，或者装甲厚度超过炮弹口径的情况下，英国14英寸穿甲弹的穿甲能力，要逊色于美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹。

引言

英国海军部的代表，向美国海军军械局提议，美英两国可以交换装甲与炮弹，从而开展对比测试。

军械局的提议则是，英国方面提供物资，并依据美英两国的测试标准，在美国海军的达尔格伦海军验收场开展测试。

英国海军部的代表，表示愿意提供14英寸穿甲弹，以便与美国14英寸穿甲弹进行对比测试。但当时他们并不愿意对装甲，或者其他口径的炮弹进行对比测试。他们还表示，他们希望在测试英国14英寸穿甲弹时，使用美国装甲作为靶板，并依照美国海军测试穿甲弹时所使用的入射角和炮弹动能来进行测试。

基于以上情况，我们提出了以下的测试项目：

（1）在55度入射角下，对抗7英寸均质装甲

（2）在30度入射角下，对抗13.5英寸均质装甲

（3）在30度入射角下，对抗18英寸均质装甲

（4）在40度入射角下，对抗浅硬化层的13.5英寸表面硬化装甲

（5）在30度入射角下，对抗深硬度层的13.5英寸表面硬化装甲

（6）在30度入射角下，对抗深硬度层的17英寸表面硬化装甲

注释：所谓的深硬化层的表面硬化装甲，应该就是二战时期的Class A装甲（硬化层深度55%），而浅硬化层的表面硬化装甲，应该是指20年代初期遗留下来的BTC（Bethlehem Thin Chill）装甲。

我们使用英国14英寸穿甲弹和美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹，在上述条件下开展了测试。考虑到两款炮弹在重量上存在差异，因此我们是以动能作为对比依据的。

英国方面为本次测试提供了12发14英寸穿甲弹，为了便于对炮弹性能作出更好的评估，我们将其中1发炮弹送去接受了硬度测试和冶金检测。

整体设计

英国14英寸穿甲弹的官方图纸：



化学成分

英国14英寸穿甲弹的化学成分测试结果：

测试位置/化学元素	碳	硅	硫	磷	锰	镍	铬	钼	铜
被帽	0.55%	0.15%	0.15%	0.26%	0.21%	2.65%	2.43%	0.09%	0.13%
弹体	0.73%	0.22%	0.11%	0.12%	0.20%	2.64%	2.03%	0.09%	0.11%
弹底栓	0.46%	0.23%	0.22%	0.26%	1.52%	0.31%	0.13%	0.45%	0.10%

英国弹体的合金成分，与美国弹体的很接近，区别在于硅和锰的含量更低一些。英国被帽的合金成分，碳含量高于美国被帽，硅、锰、镍的含量则低于美国被帽。

英国穿甲弹的弹底栓是锰钼钢材质的，风帽是钢制的。被帽的焊接材料是铅铋锡合金，其熔点是232℉，属于低熔点焊料。

装药腔内的衬垫，是由商品级的纯铝制成的，且铝材的内外两面，都涂有一层透明的黄漆。

硬度分布

英国14英寸穿甲弹的硬度分布：

英国穿甲弹的弹体，采用的是穿透硬化（Through-Hardening）的热处理方式，其硬度分布几乎是自上到下逐渐递减的。

美国14英寸穿甲弹的硬度分布：

美国穿甲弹的弹体，采用的是鞘式硬化（Sheath-Hardening）的热处理方式，其硬度分布同时体现了自上而下和由外而内的双重变化特征。

美英两国的14英寸穿甲弹的硬度分布情况对比：

下图中，左侧是美国14英寸 Mark 16 Mod 8型穿甲弹，右侧是英国14英寸穿甲弹。

英国穿甲弹的被帽顶部和弹头部分的硬度很高，但从硬度分布曲线上可以看到，定心带以下的区域是没有得到硬化处理的，这一点与美国炮弹是不同的。

美英两国的14英寸穿甲弹的被帽与弹头区域的最高硬度数据：

测试位置/布氏硬度	被帽顶部	弹头顶部
美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	555	555
英国14英寸穿甲弹	652	627

美英两国的被帽，在最高硬度上的差距几乎达到100BHN。英国炮弹的弹头顶部也拥有更高的硬度，但美国炮弹的高硬度区域的占比更大。我们已经在海军验收场，测试过了被帽硬度超过600BHN的穿甲弹，并且基于这项测试，我国的炮弹制造商们对6英寸和8英寸穿甲弹进行了改进，为其配备了硬度达到680BHN的的被帽。相比之下，我国老款的6英寸和8英寸穿甲弹的被帽硬度是550BHN。与老款炮弹相比，新款炮弹对抗表面硬化装甲的能力得到了明显加强。

与美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹相比，英国炮弹的弹底部分要更软一些，前者的硬度是269BHN，后者则是217BHN。

重量分布

美英两国的14英寸穿甲弹的重量分布情况：

炮弹型号	炮弹重量	被帽重量	被帽重量系数	风帽重量	风帽重量系数	装药量	装填系数
美国14英寸 Mark 16 Mod 8型穿甲弹	1,500磅	154磅	10.3%	34.6磅	2.3%	22.5磅	1.5%
英国14英寸穿甲弹	1,595磅	156磅	9.8%	36.4磅	2.3%	39.8磅	2.5%

除了装药量存在差距之外，美英两国的炮弹在重量分布上是差不多的。

机械性能

英国14英寸穿甲弹的机械性能测试结果：

炮弹	屈服强度（磅/平方英寸）	抗拉强度（磅/平方英寸）	伸长率	断面收缩率
英国14英寸穿甲弹	96,000	116,000	24%	57%

英国14英寸穿甲弹的冲击测试结果：

测试温度	100℃	50℃	0℃	-50℃	-78℃
冲击力（英尺磅）	68	65	45	22	16
破损程度	纤维级	纤维级	50%颗粒级	100%颗粒级	100%颗粒级

弹道测试的方法

本次测试中使用的装甲板，是安放在距离炮口约400英尺外的靶垛上的。装甲板的后方，是用来调整倾斜角度的木质垫块。木质垫块的后方，则是固定在地面上的重型钢制支撑结构。为了避免炮弹和弹片乱飞，我们还在装甲板后方填充了沙子。装甲板的倾斜角度，是按照法线角来衡量的。炮弹的速度，则是通过一套连接到可控周期示波器上的线圈来测量的。炮弹本身经过了磁化处理，当其穿过线圈时，会对线圈的磁场造成干扰，此时会有照相设备对其进行记录。作为备份，我们还会使用计数器记时法。

测试时使用的炮弹速度，是按照以下公式（美国经验式）计算的：

V=e×½d×F(e/d,θ)/41.57×m×½cosθ

其中，F(e/d,θ)=6×(e/d-0.45)×(θ²+2000)+40000

V=弹道极限（英尺/秒），e=装甲厚度（英寸），d=弹径（英寸），m=弹重（磅），θ=入射角

弹道测试的结果

（a）在55度入射角下，对抗编号为55E756A1的7英寸均质装甲

测试中使用的装甲板是伯利恒钢铁公司生产的，美国炮弹是坩埚钢铁公司生产的，英国炮弹是哈德菲尔德公司生产的。

命中编号	入射角度	装甲厚度	炮弹入射速度	经验式比值	炮弹穿透程度	装甲板背面的穿孔尺寸	炮弹类型	注释
30831	55度00分	7.28英寸	1,685英尺/秒	97.8%	侵入8英寸	11×20英寸	美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	炮弹未能回收
33467	54度40分	7.25英寸	1,750英尺/秒	102.8%	完整穿透	14×39英寸	美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	炮弹不能有效起爆，1/3的弹底环脱落，弹底栓脱落
33469	54度40分	7.25英寸	1,607英尺/秒	97.3%	侵入4英寸	-	英国14英寸穿甲弹	炮弹未能回收
33471	55度10分	7.31英寸	1,679英尺/秒	99.7%	侵入4英寸	-	英国14英寸穿甲弹	炮弹未能回收

注释：所谓的经验式比值，指的是美国海军穿甲计算经验公式算出的弹道极限，与实际的弹道极限之间的比值。关于该计算公式的具体介绍，详见美国海军的穿甲计算公式。

按照美国海军的标准，若是炮弹完整穿过装甲并落在其后方，或弹体在穿甲过程中碎裂，但大部分碎块穿过装甲并落在其后方，那么便视作完整穿透。

在与美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹相同的炮弹动能下，英国14英寸穿甲弹只在装甲板上造成了4英寸深度的凿痕。显然在这个测试条件下，英国炮弹的较为尖锐的弹头设计，是一个不利因素。从装甲板上的命中痕迹来看，在炮弹的弹头得以侵入装甲板之前，其弹体就已经发生了转偏现象，进而从装甲板上跳飞了。这些英国炮弹的最终结果，是撞上了后方的护墙，随后弹体碎裂了。

两款炮弹的弹道极限评估：

炮弹/弹道极限	经验式比值
美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	100±1%
英国14英寸穿甲弹	远高于99.7%

测试所用的装甲板及炮弹的照片：

（b）在30度入射角下，对抗编号为34E556A1的13.5英寸均质装甲

测试中使用的装甲板是伯利恒钢铁公司生产的，美国炮弹是坩埚钢铁公司生产的，英国炮弹是哈德菲尔德公司生产的。

命中编号	入射角度	装甲厚度	炮弹入射速度	经验式比值	炮弹穿透程度	装甲板背面的穿孔尺寸	炮弹类型	注释
33546	30度20分	13.31英寸	1,717英尺/秒	95.8%	完整穿透	14×15.5英寸	美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	炮弹能够有效起爆
33548	30度00分	13.25英寸	1,662英尺/秒	93.5%	侵入16英寸	11×12英寸	美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	炮弹不能有效起爆，弹体扭曲，装药腔前端破裂
33552	30度20分	13.25英寸	1,665英尺/秒	96.1%	完整穿透	14×15英寸	英国14英寸穿甲弹	炮弹能够有效起爆
33553	30度20分	13.19英寸	1,624英尺/秒	94.1%	侵入12.5英寸	-	英国14英寸穿甲弹	炮弹能够有效起爆

在这个测试条件下，英国14英寸穿甲弹和美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹的表现是非常接近的。双方都能在炮弹能够有效起爆的状态下穿透装甲。在未能穿透装甲的情况下，美国穿甲弹无法有效起爆，但英国穿甲弹仍然能够有效起爆。

两款炮弹的弹道极限评估：

炮弹/弹道极限	经验式比值
美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	94-95%
英国14英寸穿甲弹	95-96%

测试所用的装甲板及炮弹的照片：


（c）在30度入射角下，对抗编号为TT130的18英寸均质装甲

测试中使用的装甲板和美国炮弹的生产商未注明，英国炮弹是哈德菲尔德公司生产的。

命中编号	入射角度	装甲厚度	炮弹入射速度	经验式比值	炮弹穿透程度	装甲板背面的穿孔尺寸	炮弹类型	注释
27064	29度50分	18.25英寸	2,116英尺/秒	90.2%	侵入24英寸	2×14英寸	美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	炮弹能够有效起爆
27066	30度10分	18.25英寸	2,185英尺/秒	92.7%	完整穿透	14×16英寸	美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	炮弹不能有效起爆，弹带附近破裂， 弹头穿过装甲板，但弹底卡在装甲板上
33501	30度00分	18.13英寸	2,101英尺/秒	92.7%	侵入11英寸	-	英国14英寸穿甲弹	炮弹能够有效起爆，但弹体扭曲严重，弹带前端开裂

这个测试条件，主要是为了测试英国14英寸穿甲弹的弹底栓的压力释放功能，但在美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹能够完整穿透装甲的动能下，英国炮弹却只能侵入11英寸，因此我们停止了测试。从装甲板上的命中痕迹，以及英国炮弹的受损情况来看，其较为尖锐的弹头设计，显然是一个不利因素，因为这种尖锐的弹头，会沿着阻力最小的路径侵入装甲，导致弹体发生转偏。这发英国炮弹的弹体扭曲严重，弹带前端开裂，但仍然能够有效起爆。

两款炮弹的弹道极限评估：

炮弹/弹道极限	经验式比值
美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	91-92%
英国14英寸穿甲弹	远高于92.7%

测试所用的装甲板及炮弹的照片：

（d）在40度入射角下，对抗编号为No. 4074的浅硬化层的13.5英寸表面硬化装甲

测试中使用的装甲板和美国炮弹的生产商未注明，英国炮弹是哈德菲尔德公司生产的。

命中编号	入射角度	装甲厚度	炮弹入射速度	经验式比值	炮弹穿透程度	装甲板背面的穿孔尺寸	炮弹类型	注释
33475	40度40分	13.63英寸	2,284英尺/秒	104.8%	完整穿透	15×21英寸	美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	炮弹能够有效起爆
33476	40度00分	13.65英寸	2,187英尺/秒	104.7%	完整穿透	20×22英寸	英国14英寸穿甲弹	炮弹碎裂，仅回收了弹底

根据我们的经验，这个测试条件的难度是比较高的，这也正是我们开展这项测试的目的（为了挑战高难度）。这2发炮弹的动能是几乎相当的，美国炮弹完整穿透了装甲板，且能够有效起爆，而英国炮弹则碎裂了，导致无法有效起爆。

测试所用的装甲板及炮弹的照片：

（e）在30度入射角下，对抗编号为No. 11851的深硬化层的13.5英寸表面硬化装甲

测试中使用的装甲板和美国炮弹的生产商未注明，英国炮弹是哈德菲尔德公司生产的。

命中编号	入射角度	装甲厚度	炮弹入射速度	经验式比值	炮弹穿透程度	装甲板背面的穿孔尺寸	炮弹类型	注释
33465	29度50分	13.63英寸	1,678英尺/秒	92.3%	完整穿透	14×20英寸	美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	炮弹能够有效起爆
33466	30度00分	13.66英寸	1,593英尺/秒	90.1%	完整穿透	17×28英寸	英国14英寸穿甲弹	炮弹能够有效起爆
33468	29度40分	13.66英寸	1,540英尺/秒	87.5%	未能穿透	-	英国14英寸穿甲弹	炮弹碎裂
33473	30度00分	13.75英寸	1,566英尺/秒	88.0%	完整穿透	16.5×25英寸	英国14英寸穿甲弹	炮弹能够有效起爆
33474	29度20分	13.63英寸	1,622英尺/秒	89.9%	未能穿透	13×24英寸	美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	炮弹能够有效起爆，弹尖受损

在这个测试条件下，装甲厚度接近炮弹口径，而两国炮弹的表现也很接近。由于英国炮弹的弹道极限略低于美国炮弹，因此略占一点优势。双方炮弹在完整穿透装甲后，都能够有效起爆。但在未能穿透装甲的情况下，英国炮弹碎裂，而美国炮弹仍能有效起爆，只是弹尖部分受到了损伤。

两款炮弹的弹道极限评估：

炮弹/弹道极限	经验式比值
美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	90±1%
英国14英寸穿甲弹	88±1%

测试所用的装甲板及炮弹的照片：


（f）在30度入射角下，对抗编号为No. 13309的深硬化层的17英寸表面硬化装甲

测试中使用的装甲板是米德维尔公司生产的，美国炮弹是坩埚钢铁公司生产的，英国炮弹是哈德菲尔德公司生产的。

命中编号	入射角度	装甲厚度	炮弹入射速度	经验式比值	炮弹穿透程度	装甲板背面的穿孔尺寸	炮弹类型	注释
33477	29度30分	16.94英寸	1,983英尺/秒	90.9%	未能穿透	-	美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	炮弹碎裂
33478	30度40分	17.06英寸	2,115英尺/秒	94.7%	部分穿透	28×30英寸	美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	炮弹碎裂
33479	30度10分	17.00英寸	1,993英尺/秒	93.0%	未能穿透	-	英国14英寸穿甲弹	炮弹能够有效起爆
33480	31度00分	17.06英寸	2,146英尺/秒	99.5%	未能穿透	装甲板碎裂	英国14英寸穿甲弹	炮弹碎裂
33482	30度20分	16.88英寸	2,210英尺/秒	100.4%	完整穿透	20×38英寸	美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	弹尖开裂

在这个测试条件下，相比于英国炮弹，美国炮弹展现出了明显的优势，两者的差距至少有4%。有1发英国炮弹，在未能穿透装甲板的情况下，尽管弹体扭曲严重，但仍然能够有效起爆。有2发美国炮弹和1发英国炮弹，在未能穿透装甲板的情况下，弹体完全碎裂。击穿装甲板的那发美国炮弹，仍然能够有效起爆，只不过其弹尖开裂了，弹底环也有1/3脱落。

两款炮弹的弹道极限评估：

炮弹/弹道极限	经验式比值
美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹	96±%
英国14英寸穿甲弹	＞100%

测试所用的装甲板及炮弹的照片：



讨论

由于本次测试中能使用的英国穿甲弹的数量有限，因此我们想要获取的数据，未能全部取得。我们本想对英国穿甲弹的弹底栓所具备的压力释放功能进行详细的测试，但在实际测试中，未能充分了解其性能。原因在于，美国炮弹在测试中完整穿透了装甲板，但由于弹底部位受损，因此失去了有效起爆的能力；而英国炮弹则未能在相同的动能下完整穿透装甲。尽管如此，这项功能还是有价值的，如果可能的话，我们应对进行更详细的测试。

在装甲厚度接近炮弹口径的情况下，英国穿甲弹所表现出的穿甲能力，是与美国穿甲弹大致相仿的。考虑到英国穿甲弹的装药量更大，因此其优势是十分明显的。

在入射角较大，或者装甲厚度超过炮弹口径时，在美国穿甲弹能够完整穿透装甲的条件下，英国穿甲弹并不能穿透装甲。我们认为，英国炮弹的较为尖锐的弹头设计，是导致这种差异的原因。并且在上述的测试条件下，这种设计会对穿甲能力造成明显的负面影响。

在数次测试中，英国炮弹都展现出了在弹体严重变形扭曲的情况下，仍然能够有效起爆的能力。作为对比，在那样的条件下，弹体更短、且更为坚固的美国炮弹，很可能会因为巨大的应力而导致弹体碎裂。英国炮弹之所以能承受很高的应力，可能与其较软的弹体有关，因此这个特征可能是一项优势。但另一方面，装药的敏感度也是很重要的，因为在那样的对抗条件下，装药有可能会自行起爆。因此，柔软有韧性的弹体到底有没有意义，是值得怀疑的。

结论

在入射角较大，或者装甲厚度超过炮弹口径的情况下，英国14英寸穿甲弹的穿甲能力，要逊色于美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹。

在装甲厚度接近炮弹口径的情况下，英国14英寸穿甲弹和美国14英寸Mark 16 Mod 8型穿甲弹击穿装甲板所需的动能是非常接近的，英国炮弹只是略占一点优势。但英国炮弹的装药腔更大，因此在这种对抗条件下，英国炮弹具有明显的优势。

原始报告

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神教点评

基于以上测试结果，我们可以得出以下几个观点：

1、在30度入射角下对抗T/D比小于1的装甲时，英国14英寸穿甲弹的穿甲能力，与美国炮弹大致相当（英国炮弹在对抗表面硬化装甲时略占优势，美国炮弹在对抗均质装甲时略占优势）。考虑到德国8英寸穿甲弹在这样的测试条件下，同样表现良好（详见NPG 101 德国穿甲弹），且英德两国炮弹的弹头形状也比较接近（德1.3crh，英1.4crh），因此这种弹头形状应该是比较适应这样的测试条件的。

2、在30度入射角下对抗T/D比大于1的装甲，或在40度入射角下对抗T/D比小于1的装甲时，英国14英寸穿甲弹的穿甲能力，明显逊色于美国炮弹。考虑到德国16英寸穿甲弹在高难度的测试条件下，同样表现很差（详见NPG 101 德国穿甲弹），因此这种弹头形状应该是不适应这样的测试条件的。

3、在55度入射角下，英国14英寸穿甲弹比较容易发生跳弹，导致其穿甲能力远逊于美国炮弹。考虑到德国8英寸穿甲弹在这样的测试条件下，同样表现很差（详见NPG 101 德国穿甲弹），因此这种弹头形状应该是比较容易发生跳弹的。

4、英国14英寸穿甲弹，在保持有效爆炸能力的方面，表现出了良好的性能，甚至在多个案例中表现优于美国炮弹。作为对比，德国炮弹保持有效爆炸的能力，则明显不如美国炮弹（详见NPG 101 德国穿甲弹）。

5、上述观点中，拿来与英国炮弹进行比较的美国14英寸穿甲弹，属于战争后期的最新款式。如果用更早时期的老款美国炮弹与其进行对比的话，则美国炮弹的优势不会那么明显。