[发明专利]一种新型水下子弹弹头及其制备方法

说明书

本发明提供一种新型水下子弹弹头及其制备方法，其在弹头的外表面均匀设计三角形展向沟槽结构，并在沟槽外表面均镀覆有微、纳二元结构复合的镍硼合金镀层。本发明通过机械加工、化学镀与热处理相结合的方法，在弹体表面制备出特定表面微观结构，并在形貌效应的作用下，在固/液界面间构建出气相结构最终实现减阻，显著改善了弹头的水动力学性能，大幅度提高水下子弹的航速和有效射程。且本发明是在不改变水下子弹原有发射装置任何结构以及子弹外形尺寸的情况下实现，不仅可以用于新型子弹的制造，也可以对现有水下子弹进行升级改造，以提高其战斗战术性能，具有广泛的工程应用前景和重要的军事价值。

技术领域

本发明属表面工程与摩擦学技术领域，尤其涉及一种新型水下子弹弹头及其制备方法。

背景技术

随着国际反恐形势的日益复杂严峻，水下作战的战术特点以及水下枪械的服役特性正逐渐引起各国的关注和重视。由于水的密度是空气密度的近800倍，使得水下阻力远远大于在空气介质中的行进阻力。普通枪械如手枪或步枪等在水下击发时的有效射程小于2m，无任何实战价值，水下枪械及子弹应运而生，如图1所示。

针对子弹在水中行进的巨大阻力，目前的水下子弹主要有两种设计思路：

一是箭状弹，子弹具有较大长径比，借助流体力学效应保持子弹飞行稳定性，如俄罗斯SPP-1M型水下手枪用SPS水下子弹，以及俄罗斯APS水下突击步枪和我国仿制型号QBS06型水下步枪用MPS水下子弹。其中，SPS手枪子弹的弹头直径为4.5mm，弹长115mm，长径比为25.6；而MPS步枪子弹的弹径为5.66mm，弹长120mm，长径比为21.2。大长径比水下子弹虽然可以借助流体力学效应保持飞行稳定性，但却增大了弹头与水的接触面积，摩擦阻力大幅度增加，有效射程受到较大影响，如SPS子弹在5m水深的有效杀伤射程为17m，在地面使用的有效杀伤距离为20米。

另一种是超空泡子弹，利用弹头头部特殊的外形结构设计来制造超空泡效应，产生可持续存在的、毫米量级厚度的气膜将弹头与水隔离开，从而有效降低子弹在水中飞行时的摩擦阻力，代表性产品如挪威DSG公司的CAV-X水下子弹。由于超空泡子弹在弹体表面所形成宏观尺寸的气膜形态稳定性较差，且超空泡子弹长径比较小、难以利用流体力学效应保持稳定飞行，因此超空泡子弹在水下行进时的飞行稳定性和抗湍流干扰能力都比较差。此外，为实现超空泡效应，超空泡子弹对弹头外形进行了全新设计，无法使用已批量装备部队的常规水下枪械进行发射。目前，该型水下子弹还处于试验研制阶段，技术尚不成熟，更没有装备部队用于实战。

本发明针对水下子弹的服役工况以及技术现状，提出一种新型的水下子弹弹头及其制备方法，该弹头经过特殊的机械表面改性处理，具有良好的水动力学性能，相比于目前的普通箭状弹其有效射程显著增加，可用作水下手枪弹和水下步枪弹等。

发明内容

针对目前水下子弹在流体动力学方面的技术现状以及存在的问题，提供一种新型水下子弹弹头及其制备方法，具有水动力学性能优异、减阻效果显著、可以工程化实现的优势。

本发明的一种新型水下子弹弹头，其弹头的外表面均匀分布有三角形展向沟槽结构，并镀覆有微、纳二元结构复合的镍硼合金镀层。

进一步的，所述三角形展向沟槽结构的截面形状为直角三角形，且在弹头外表面沿垂直于轴向的方向、等间距均匀分布，沟槽分布具有方向性，迎流面为斜边，背流面为直角边。

可选的，本发明所述的三角形展向沟槽的几何参数尺寸范围为：

三角形沟槽开口宽度a 10～25μm、

两个三角形沟槽之间的平直段宽度b 10～75μm、

且a：b为1：(1～3)、

三角形沟槽深度d 10～50μm、

三角形顶角θ 15°～45°。