基本介紹
- 中文名：門羅效應
- 外文名：Munroe effect
- 提出者：美國人門羅(Charles E. Munroe)
- 提出時間：公元1888年
- 套用學科：物理
空心裝藥,聚能效應,種類,兩個因素,利用,改進,套用,
空心裝藥
破甲彈頭在彈頭前部裝有一個圓錐形金屬罩（一般是紫銅的合金），錐口朝前，錐尖朝後，金屬罩後面裝有炸藥，前面是空的。彈頭爆炸時，金屬罩被高溫熔化成高速液體金屬射流，象凹面鏡那樣聚焦到空心部分的中心，射向敵坦克的裝甲，把裝甲衝出一個洞，並毀傷裡面的設備和人員。這就象我們用高壓水龍頭在沙堆上衝出一個洞道理一樣。
聚能效應
當裝藥凹槽內表面襯上一個藥形罩時，裝藥爆轟後，凹槽附近炸藥爆炸的能量就會傳遞給藥形罩，使藥形罩以很大的速度向軸線運動，此時，藥型罩在高溫高壓的爆轟產物的作用下，形成金屬桿，可以看作流體。其中，藥型罩的內表面形成細長的金屬射流，藥型罩外表面形成杵體。藥型罩壓垮並產生射流的過程，射流吸收的爆炸能量不會象爆炸產物那樣再散失掉。金屬桿在軸向上存在速度梯度，從而，引起了金屬射流在飛行過程中拉斷現象。炸藥性能和重量、裝藥結構、起爆方式、藥型罩材料及其幾何尺寸等對金屬流的形成和侵徹具有顯著影響。
圓柱形藥柱爆洪後，爆轟產物沿近似垂直原藥柱表面的方向，向四周飛散，作用於鋼板部分的僅僅是藥柱端部的爆轟產物，作用的面積等於藥柱端面積。帶錐孔的圓柱形藥柱則不同：錐孔部分的爆轟產物飛散時，先向軸線集中，匯聚成一股速度和壓力都很高的氣流，稱為聚能氣流。爆轟產物的能量集中在較小的面積上，在鋼板上就打出了更深的孔，這就是錐形孔能夠提高破壞作用的原因。
種類
大概可以分為：大錐角型、小錐角型、喇叭型、複合型、半球型等等。下面數據以某個固定量的RDX裝藥為基準，大家可以作為對比參考各種藥型罩的性能。（不同種類和量的裝藥，其測試結果會有所不同，因此下列數據表非準確數據，只可用於不同形狀藥型罩性能的對比參考）
錐角小於120度的藥型罩，可以稱之為小錐角藥型罩。一般情況下錐角會大於30度小於90度，此種藥型罩形成的金屬射流速度更高，可以達到8000～11000米每秒，對裝甲侵徹能力更強，但相對要求更高的炸高。
喇叭型藥型罩，其截面曲線非規則的圓錐形，而是類似於喇叭一樣的形狀。這種藥型罩形成的金屬射流速度最高，能夠達到18000~21000米每秒的速度，對裝甲的侵徹能力也最強，但其生成工藝對精確度的要求比較嚴格，限制了這種裝藥的套用。
半球型藥型罩。金屬射流速度較低，只有3000～5000米秒且射流精確度較差，適合用於大炸高非準確打擊的彈藥，比如對空飛彈彈頭。
兩個因素
錐孔處爆轟產物向軸線匯聚時，有兩個因素在起作用：
2.爆轟產物的壓力本來就很高，匯聚是在軸線處形成更高的壓力區，高壓迫使爆轟產物向周圍低壓區膨脹，使能量分散。
由於上述兩因素的綜合作用，氣流不能無限的集中，而在離藥柱端面某一距離處達到最大的集中，以後則又迅速飛散開了。
利用
為了提高聚能效應，就應設法避免高壓膨脹引起能量分散而不利於能量集中的因素，對於聚能作用，能量集中的程度可用單位體積能量，即能量密度來做比較。爆轟波的能量中，位能占3/4，動能占1/4。而聚能過程，動能是能夠集中的，位能則不能集中，反而起分散作用，所以，聚能氣流的能量集中程度不是很高的。如果設法把能量儘可能轉換成動能的形式，就能大大提高能量的集中程度。
在藥柱錐孔表面加一個銅罩，爆轟產物在推動罩壁向軸線運動過程中，就能將能量傳遞給了銅罩。由於銅的可壓縮性很小，因此內能增加很少，能量的加大部分表現為動能形式，這樣就可避免高壓膨脹引起的能量分散而使能量更為集中。此外，銅罩還有兩個有利於穿孔的作用：
1. 罩壁在軸線處匯聚碰撞時，發生能量重新分配。罩內表面銅層的速度比閉合時的速度高1至2倍，使能量密度進一步提高，形成金屬射流；罩的其餘部分則形成速度較低的杵。嚴格的講，錐形罩壁在向軸線運動過程中，能量已經在逐漸地由外曾向內層轉移。
2. 金屬射流各部分的速度是不同的，端部速度高，尾部速度低，因此射流再向前運動過程中將被拉長。但由於銅的優良的延性，射流可以比原長延伸好幾倍而不斷裂。當然，金屬射流在延伸過程中不像聚能氣流那樣膨脹分散，仍保持著原來的能量密度。
由此可知，藥型罩的作用是將炸藥的爆轟能量轉換成罩的動能，從而提高聚能作用，所以對罩的材料的要求是：可壓縮性小，再聚能過程中不氣化，密度大，延性好；銅是套用最為普遍的材料，也有少量使用金屬鉭製作的藥型罩。
事實上，不僅錐形罩能產生聚能作用，其他如拋物線形罩和半球形罩等也能產生聚能作用，這些都屬於軸對稱聚能裝藥。錐形罩也有圓錐形、喇叭形、雙錐罩等多種形式。有時，藥型罩可以做得很長，用以產生一條聚能射流，起切割作用，這種裝要成為線型聚能裝藥或切割索。軸對稱和平面對稱型聚能裝藥套用很廣，如在軍事上，用於對付各種裝甲目標；在工程爆破中，可在土層和岩石上打孔（勘探領域）；在野外切割鋼板、鋼樑；在水下切割構件（打撈沉船時切割船體）。
改進
門羅效應破甲彈的空心裝藥技術源於1888年美國人門羅在炸藥試驗中發現的聚能效應（通常稱為“門羅效應”）。1930年，伍德進一步改進了門羅的實驗，在藥柱的圓錐孔腔表面鑲上金屬罩，可使穿甲能力大大增強。其原理是帶錐形孔的空心藥柱爆炸時，能量沿藥柱軸方向高度集中，能擊穿很厚的鋼板。但由於不明原因，瑞士人掌握了這一技術，而美國軍方卻對這一發明一無所知。1938年，一批瑞士專家就組織了一次新型的反坦克炸藥表演試驗，並且特別邀請了英國駐瑞士武官前往觀看。在試驗中，一發炮彈命中靶板後爆炸，並把很厚的靶板擊穿。瑞士人想使英國人對這種新型的反坦克炸藥感興趣，並能購買這項技術。由於瑞士人要價很高，並對其詳情秘而不宣，因此，英國武官暗中進行窺察，他發現這種新型炸藥不過是市場上可以隨意買到的諾貝爾黃色炸藥。為了進一步探明這種炸藥之所以具有如此巨大的穿甲威力的奧秘，在第二次表演試驗時，英國武官專門請來倫敦伍利治兵工廠的爆炸專家前來瑞士觀看。 英國人在探知了這一技術秘密——“門羅效應”原理後，很快就研製出了一種反坦克槍榴彈，並把它套用到英國製造的恩弗爾德步槍上。英國的反坦克槍榴彈是世界上第一種使用空心裝藥原理的反坦克武器。
