不同子弹的外形,都有哪些讲究?

不同子弹的外形，都有哪些讲究？

如果你是一位军事发烧友，想必应该是见过不少弹丸的“长相”，记得当年看《军武次位面》的时候有一期去科普枪弹。但crazy262没有展开讲。

那么，弹丸拥有各式各样的外形会产生什么作用呢？我们来细细讨论一下。

设计弹丸时，第一要考虑的自然是如何减小空气阻力——阻力小打得远嘛，这个道理地球人都知道。说到减阻，首先要了解一下什么是“空气阻力”。弹丸受到的空气阻力，按产生原理可以分为三种：摩擦阻力、涡流阻力和激波阻力。

▲Boundary layer就是“边界层”简单地讲，摩擦阻力就是弹丸把周围的空气分子不断吸附到“身边”，形成一个薄薄的空气层（一般称为“附面层”

），消耗了弹丸动能从而形

成的阻力。

▲汽车速度远低于弹丸，但后方依然会形成明显的涡流只要弹丸速度达到一定数值（骑自行车的速度），就会发生空气来不及补充到尾部不断腾出的空间，因而形成尾部低压区，并伴随有涡旋产生的现象。这种现象一旦产生，弹丸的头尾部就有了压力差，形成向后的合力，即为涡流阻力（也称底部阻力）。

▲在这圆球头尾部出现的粗黑线就是“激波”了激波阻力则弹丸运动速度进一步增加到音速时，伴随着“激波”这种现象而产生的阻力。这种阻力在三种阻力中强度是最大的，一旦出现激波，弹丸所受的阻力将会有突然的跃升，这就是航空史上曾经的难题——

音障。

▲物体比空气“跑得快”，头部的空气就被“堆积”起来了，阻力会陡然增大激波的产生原因可以这样解释：弹丸速度达到或超过音速时，前面的空气就来不及让开了，迭加形成的一层浓密空气。一般情况下，发展完全的激波在弹头、弹尾和弹带各处有一道强度较大的波面。每经过一道激波，压强、密度、温度都会升高, 流速则下降

▲除明显的强激波外，气流每遇到一个微小的凹凸不平，都会拉出一道较弱激波其中以弹头部产生的激波最强（因为首先接触空气），气流经过弹头波面后压力增大，再加上尾部形成的涡流低压区，头尾部的压力差更加显著，仿佛弹丸顶着一把大伞在前进一样。顺着这个想象，不难得到这样结论——弹头附近的激波面（伞面）越斜，阻

力越小，反之则阻力越大。

▲尖头对空气的扰动小，所以激波强度也会降低知道了阻力产生的原因，自然就可以想办法减阻了。减小摩擦阻力的方式比较简单，只需设法减小弹丸表面的粗糙度即可，粗糙度下降，对空气分子的吸附力减弱，被消耗的动能就少了。最常见，也是最经济实用的办法就是在弹丸表面涂漆。涂漆最初的目的是为了防锈，但同时漆液靠在表面张力的作用下自动“填平”了表面上的凹凸不平，起到了减小表面粗糙度的作用。减小摩擦阻力其实无关弹丸的外形（只跟表面状况有关），但减小涡流阻力和激波阻力就与外形的关系很大了。减小涡流阻力的最常见招数是“尾部收缩”。普通榴弹在弹带之后直径就开始逐渐减小了，这样处理可以让流经弹丸表面的空气先转过一个小角度，再到流动到尾部，更容易补充到弹底，从而可起到减小头尾部压力差的作用。而更典型的是迫击炮弹，其尾部（最大直径之后的部分）长度占整个弹长的比例很大，空气绕过头部流动到尾部更加平缓，也更加容易，头尾部之间的压力差就比直角状尾

部形状要小很多。

▲美制155mm 榴弹即采用底排装置减阻

另一种思路是“主动出击”——空气不是很难补充到底部吗？那就主动产生点气体呗！具体做法是在弹底部加装一个装有火药柱的“排气装置”，，在发射后点燃，产生火药气体补充到底部，从而提高底部压力，头尾部的压力差就小了，一般可以增程1/4到1/3左右。至于减小激波阻力的办法就更简单了——把头削得越尖越好，头越尖，激波越弱，就好比前方迭加的浓密空气层被尖锐的弹头“刺穿”

了一样。

▲正在分离的弹托产生了明显的激波，穿甲弹尖头部的激波则不明显

减阻只是弹丸外形选择要考虑一个方面而非全部，否则把所有的弹丸都做成对速度要求最高的穿甲弹那样就行——那样一定能打到最远。但不同的弹丸担任的作用不同，比如榴弹，总还得装上炸药去炸目标吧？细细一个尖头长杆能装多少？因此，外形选择要考虑的第二个方面就是弹丸的威力问题——要尽可能的多塞炸药（对于炮来讲），或者把动能尽可能多的“传递”给目标（对于枪来讲）。

如果只考虑威力，应该将其加工成圆筒状，因为这样装量最多。如果只考虑阻力小，那么炮弹就应该是一个尖细长杆，但这样就无法装药了。. 所以最终的弹丸外形一定是介于二者之间“妥协”和“平衡”的结果，也就是我们习以为常的外形：头部较尖（减小激波阻力），尾部略有收缩（减小涡流阻力），头尾之间有一段直径不变的“圆柱部”，这一段空间整个都可以用来装药，既不是装药最多的“圆柱”，也不是阻力最小的“尖杆”

。

▲破甲弹的外形就比较“怪异”，为了不让自转减弱破甲威力而采用了尾翼稳定

如果对炮弹的速度要求不高，那么就可以在选择外形时多考虑增加威力的因素。例如不靠速度“吃饭”，全靠装药发威的破甲弹，它的外形其实并不利于“减阻”——头部直径虽小却钝，直径突然增加的圆柱部也会增加阻力。这样的外形设计完全是因为“破甲”的原理是靠炸药的“空心聚能”效应来击穿装甲，装药越多，效果越好，而这一切与撞击目标时的速度却没啥关系，所以只要能在保证精度的前提下打到目标就行，做成这种“非主流”形状也就不奇怪了。如果不是因为“空心聚能”要求有一定的起爆高度而必须在头部戳上一根“长竿”，我们可能真的会看到一个近似于完全“圆柱”的炮弹。▲鱼雷的外形就几乎是一根“圆柱”水中兵器鱼雷的外形可能更说明问题。多数鱼雷的头部都是钝头甚至是平头，这是因为搞成尖头也没用（鱼雷的速度远远达不到

1450m/s左右的水中声速），起不到多少减少阻力的作用，反而还减小了装药空间，

得不偿失。不过尾部还是缓慢收窄，说明在水中主要还是以涡流阻力为主。

▲我国A100火箭弹口径300mm ，弹长达7300mm ，装药235千克，堪称“空中鱼雷”鱼雷“又粗又长”，装上四五百千克的炸药足以把一条数千吨的军舰送进海底。沿着这个思路，似乎把炮弹做长也能起到增加威力的作用，设想一下，如果把普通榴弹弄成两三米长，那得多装多少啊？实际上火箭弹正是如此，长长的弹体容纳了更多的炸药，威力不是一般的大——300mm左右口径的火箭弹一发即可荡平一个足球场大小的区

域。

▲这种角度下，要把两三米长的炮弹装填进去，瞬间呵呵...... 但是我们并没有看到过这样的榴弹或破甲弹，这是因为除了减阻和威力外，还得考虑点别的——成本、制造、运输、装填等勤务或经济因素。身管火炮的炮弹如果做的太长就会出现成本高、威力过剩（打个小目标也只好用“大”炮弹）、贮存和运输困难、许多情况下难以装填、发射过程中弹体强度难以保证等许多棘手的问题。因此，我们能看到的榴弹、破甲弹，大约都不会超过900mm ，这也是综合考虑了各种因素的一个“折中”

结果。

▲如果是在车内环境，炮弹就更不能太长了，否则放都放不下，更别说装填但是火箭弹为什么很长呢？其中一个原因是火箭弹还要容纳发动机，另一方面是火箭发射时加速度小很多，受力也没那么大，强度有保证，而且火箭弹（特别是大口径）的运输、贮存、装填都有专门的辅助车辆，而装备量更大的各类身管火炮要是也这么干，那就真是“脑残”加“烧钱”了。

▲在动能穿甲弹的外形选择上不用考虑太多

动能穿甲弹依靠自身动能打击目标，速度即威力，所以在外形设计上主要考虑减阻。穿甲弹的初速很高，一般在1500m/s以上，在有效射程内均处于超音速状态，激波阻力占到整个阻力的60%

以上。因此，为了减小占大头的激波阻力，直接把弹体做成细

长尖头状就行，在保证精度、弹体强度和质量足够的前提下，越细（横截面积小阻力也小）越尖（激波阻力小）越好。同时，为了不把能量浪费在自转上，穿甲弹都是用尾翼来稳定。

▲各种子弹外形的区别主要在弹头部至于供枪械使用的各种子弹，它们的外形也要由各自的威力要求和勤务性能来决定。步枪要求有较远的射程和一定的杀伤力，要在减阻和穿透能力（能穿透防护装具）上多考虑一些，因此步枪子弹大致像一个微缩的火

炮榴弹。

▲各种手枪弹穿过“人体”形成的空腔手枪主要用于近距离射击（50m 以内），要多偏重于如何把能量更多的传递给目标（敌人近在身边，最好一击毙命），在减阻上不用太多考虑（反正也不用打很远），正好钝头形状进入软组织后受到的阻力更大，能量传递效率高，人的手臂也经受不住很大的后座力，再加上手枪的弹匣就装在握把里，而握把要适于人手的持握，因此手枪弹（加上弹壳）都比较圆钝短粗的形状。来源：果壳网