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浅谈坦克主炮系统,都说坦克炮难造,到底和传统火炮有什么区别?
送交者: 不清不楚[♂☆★★声望品衔11★★☆♂] 于 2019-10-21 15:33 已读 198 次 1 赞  

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1943年11月,英军开始了一项坦克改装计划,他们为M4、混合型M4、M4A3、M4A4以及授权加拿大生产的M4A1坦克安装了威力巨大的17磅炮,从此被誉为“虎豹杀手”的萤火虫坦克就出现在了德军面前。在英军第8装甲师的战史上,萤火虫坦克就曾在两天之内取得过击毁7辆豹式坦克,1辆虎式坦克,1辆虎王坦克的傲人战绩,就连德军的王牌坦克车长魏特曼也死在了“萤火虫”的炮口下(众多说法中的一种)。其实“萤火虫”坦克之所以能屠豹擒虎,完全靠的就是那门76.2毫米的17磅炮,由此可见一门稳定可靠且威力不俗的坦克炮对坦克来说多么的重要。从二战到现在,坦克炮早就发生了质的变化,从只能发射普通炮弹的长管加农炮再到能发射导弹和炮弹的两用炮,从76.2毫米口径再到120毫米口径,现代坦克炮的复杂程度和技术难度早就突破了传统的认知,下面就让我们来看看现代坦克炮的秘密。 6park.com

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▲对于坦克炮,很多人都认为口径越大越好,其实一味的追求大并不是一件划算的事,现在世界各大主战坦克的口径基本都在120到125之间,上图是法国人在上世纪推出的“勒克莱尔”140T4计划,该计划意在将勒克莱尔的主炮口径升级为140毫米,别看仅仅增加了20毫米,但是后坐力、制退,强度结构,整体重量、炮塔空间以及装弹输弹等都要变动,所以还得综合来看穿甲能力的提升值不值得将口径折腾到140毫米,目前来看对更大口径主炮的需求并没有这么迫切,下图120毫米弹药和140毫米弹药对比就更直观了 6park.com

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坦克炮和传统火炮的区别

主战坦克的火炮不同于常规火炮,坦克炮主要强调的是穿甲能力,射程远且精度极高(尤其是首发命中率),而且对未来出现的装甲威胁一定要有足够的能量储备(这样就能确保应对未来出现的装甲),如果能量储备不足时则会进行升级更新。坦克炮的膛压和炮口初速极大,而且反后坐装置必须高效,为了应对坦克狭小的空间,整体结构应当尽量的紧凑,为了保证射击精度安装有稳定装置,此外有些坦克炮还装备有自动装弹机,坦克炮身管的工艺性较高,一般采用电渣重熔真空冶炼和自紧工艺。受到炮塔狭小空间的影响,坦克炮的俯仰角一般较小,而且还安装有抽气机和隔热护套,多数传统火炮一般都是线膛炮,而坦克炮则不同,多数采用的是滑膛炮,下面我们就来看看线膛和滑膛坦克炮的不同: 6park.com

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▲上图为莱茵金属的Rh-120滑膛炮,线膛炮发射时阳线底部会产生应力,再加上弹带压力大,刻槽容易出现裂纹和磨损,从而大幅降低了使用寿命,但是滑膛炮没有膛线,所以也不会产生切口应力,在同等条件下使用寿命远远高于线膛炮,而且制作工艺简单成本低,此外滑膛炮在威力方面也有优势,滑膛炮的动能穿甲弹长径比可达20倍,线膛炮只有6倍,长径比越大则炮口初速越容易提升 6park.com

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▲上图为挑战者2的L30A1线膛炮,该炮曾在伊拉克战场创造了5200米之外击毁伊军坦克的纪录,这一纪录让不少的滑膛炮汗颜,线膛炮的特点就是打的又准又远,依靠自身旋转来稳定飞行姿态,所以射程较远,精度较高,但是线膛炮随着使用时间的增加精度会逐步下降,而滑膛炮则完全没有这个问题
坦克炮的组成部分

首先是最重要的炮身,身管能在火药燃气的驱动下赋予炮弹一定的速度并起到导引的作用,身管整体采用高强度钢做自紧工艺处理,为了保持一定的寿命,内膛表面采用镀铬处理,身管由直膛和药室组成,药室负责容纳弹药并击发,直膛则赋予了弹丸炮口速度和一个指引方向。身管通过连接筒以螺纹的形式连接炮尾,并用齿槽将两者紧紧地固定在一起防止不必要的转动。炮尾主要用于连接炮闩,炮闩也是坦克炮比较复杂的部分,主要作用是闭锁炮膛,击发底火后完成抽出药筒的工作,为了避免炮闩未关到位引起的意外事故,炮闩还必须有一个保险机构。当击发装置未能击火时复拨器负责将击针拨回原位。坦克长途运输行军的时候可以通过连接在炮尾的吊杆座和插销将火炮固定死,避免发生不必要的意外损坏。炮架上的驻退机杆和复进机杆通过两个圆孔连接在炮尾上。此外炮身还有两个重要部件就是抽气装置和热护套。 6park.com

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▲坦克抽气装置的原理图,此外一些坦克还会安装专门的抽气机,虽然抽气效率高但是成本也会水涨船高

抽气装置可以抽出火炮发射时残留在身管内的部分火药燃气,避免车内乘员受到废气侵害的同时还能避免炮尾产生火焰,此外抽气装置还能快速将阻挡视野的燃气扩散。当弹丸经过抽气装置的喷气孔时,有些高压火药燃气就会进入储气筒,当炮弹飞出后膛压急速下降,储气筒内的高压火药燃气就会喷出,然后在斜孔的作用下在靠近炮尾的区域形成低压区,最后这部分的残留火药燃气就会从炮口喷射出炮膛,抽气装置必须保证炮手在下一发装填打开炮闩时就将废气排出。在一些自然环境下,裸露在外的身管容易在阳光直射,风雨等条件下受热不均匀导致微量的变形,而这些微量变形却对火炮的精度产生着重大影响,所以从上世纪60年代末起主战坦克都会安装一个热护罩,来降低这些外界因素造成的炮管微量变形,通常都是两层铝板夹杂着非金属隔热层包裹在炮身上。 6park.com

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▲豹二A5的主炮,身管、热护套、抽气装置一清二楚,红圈内则是抽气装置上的倾斜喷气孔

炮塔内部的空间十分狭小,所以坦克炮的后坐行程并没有传统火炮那样长,一般坦克炮的反后坐装置都比较紧凑且高效,可以将大部分后坐动能消耗,并在完成射击后将火炮平稳的回复到原位,反后坐装置主要由驻退机和复进机组成:
驻退机:火炮后坐时带动驻退杆向后运动,这时候驻退筒内部的一大部分驻退液就会通过活塞斜孔和节制孔流到前部,液体在细孔中的流动势必会产生大量的阻力,所以后坐动能很大一部分会被阻力所消耗,通过调节驻退杆的直径还能控制阻力的大小

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▲驻退机在缓冲后坐力的过程中一小部分的驻退液会进入驻退杆的后腔,当火炮开始复进时,这些驻退液只能从细小的导液沟槽流出,这样一来又会产生一定的阻力,这个阻力则会缓冲复进的过程,防止炮尾高速撞击炮架造成损坏
复进机:当火炮开始后坐时带动复进杆向后运动,复进杆上的活塞将复进液从内筒排至外筒,由于外筒事先注入了6.28MPa压力的氮气,所以液体压缩空气储存了复进所需的能量,开始复进时压缩的氮气膨胀又将外筒的液体推到内筒并带动复进杆向前运动,这样火炮就完成了复进。其实详细一点来说反后坐装置还有一个复进节制器,这一结构能够控制火炮沿着固定的受力和运动规律完成复进,所有火炮的反后坐装置肯定由这三个结构组成,但是坦克炮的摇架能起到这个作用

最后就是摇架部分了,摇架能够连接炮身和反后坐装置,一般为圆筒铸钢件,整门坦克炮通过摇架上的耳轴连接在炮塔上,通过配合高低机赋予火炮高低射角,不过现代坦克一般都有完整而复杂的火控系统来控制火炮的射击参数,同时摇架还能控制引导复进过程中的运动规律和方向。 6park.com

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▲德国130毫米坦克炮,透明框内则是130炮和120炮使用弹药的对比图,摇架左侧通常焊接有瞄准镜支架,右侧通常焊接有并列机枪
坦克炮的未来发展趋势

虽然直升机和各种精确制导武器的出现不断地压缩着坦克的生存空间,但是主战坦克还将是各国陆军发展的重中之重,陆上突击的尖刀。如今反装甲武器主要是两种发展模式:一种是不断地升级传统火炮和弹药,尽量提升威力从而提高服役期限;一种就是大力发展非传统武器,以适应未来战争的需求。目前各国还是会大力挖掘现役坦克炮的潜力,比如提高长径比、改进发射药和炮体结构等从而提高现役坦克炮的性能。关于大口径坦克炮,有些人认为120到125毫米已经是极限,因为口径增加导致火炮,炮圈、炮塔甚至是整个坦克都会更宽更重,颇有些水多加面的感觉。而且别看口径只增加了10到20毫米,但是使用的弹药却足足大了将近一倍(可参考上图勒克莱尔120和140炮弹药对比图以及豹二120炮和130炮的弹药对比图),这对后坐、输弹、退壳等都是一个不小的挑战。 6park.com

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▲目前比较合理的再生式液体发射药火炮

不过口径继续增大并不是没有可能,只不过现在各国对大口径坦克炮的需求普遍没有那么强烈,世界主要军事强国都已经接触过大口径坦克炮,但是也很难说,因为传统坦克炮其性能的提升和改造空间已经趋于极限,要想应对与日俱增的装甲防护技术,坦克炮就必须另辟蹊径。随着高燃速,高能量的新型发射药出现,液体发射药火炮、电热化学炮甚至是电磁炮都已经出现在了试验场上,但是这些新型坦克炮一时间有难以成型并进入军队服役,这样看来未来很长一段时间内还是大口径坦克炮和自动装弹机的天下!

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