本帖最后由 张麻子 于 2020-11-10 16:09 编辑
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主战坦克作为陆军的主力装备,其服役年限一般为20年至30年,坦克最重要、最核心的部分是坦克主炮。如果按时间计算坦克主炮的寿命,估计很多人可能不会相信,因为坦克主炮的使用寿命算起来也就是几秒钟的时间。
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火炮身管的使用寿命与以下几个因素有关:7 u" Q O' W6 J4 `8 V
! }' G& X ^3 O) f% t: R; S7 E发射弹药燃烧产生的温度,温度越高,身管寿命越短;弹头在身管运动的摩擦程度,摩擦越厉害,身管寿命越短;燃气的膛压越高,身管寿命越短;3 r1 F$ L5 S: k2 W
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当炮管在规定参数下不足以支撑发射时,炮管宣告报废。坦克炮的炮弹比其他普通炮弹具有更大的动能,才能达到更大的穿透深度。装药量的增加意味着火炮膛内残余燃烧增多,膛压和初速增大,火炮膛内冲击磨损增大,这是造成坦克炮管寿命短的主要原因。
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早期欧洲即便是冶炼技术比较发达的国家,比如德国、瑞典等,他们生产的坦克身管寿命也很难超过500发。同时期俄军125毫米坦克炮的身管寿命则要低一半左右,在发射榴弹和破甲弹时寿命为300发,发射穿甲弹寿命大概200发。
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随着科技的进步,现代坦克炮内膛都采用了各种新工艺,比如电渣重熔内膛镀铬的自紧技术。俄军的125毫米主炮在发射穿甲弹时,寿命已经提高到500发,西方的105毫米及120毫米主炮发射穿甲弹都达到1000发。
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4 t4 O4 Y) T; ]) Q- a4 `5 R2 V( b6 q我们将坦克主炮的寿命假设以发射穿甲弹数量为标准,西方国家坦克主炮寿命一般要比俄式坦克主炮寿命高出一半左右。2 e7 {, X% I7 e$ K S
( G* {& v4 E- l Q1 |( R. O( U火炮炮管制造是一门涉及多学科的系统工程。诸如炮钢材料选择与冶炼、电渣重熔、深孔加工、身管自紧、内膛加工等各个环节都是尖端前沿学科,将其整合在一起更是需要克服各种困难和挑战。# |, g$ H. T# |- O
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9 a6 P& y- T# F比如在冶炼炮管钢材方面,国产制式火炮59-1型130毫米口径加农炮炮管,采用我国自主研发的"三相交流电弧炉"进行批量生产。这种电弧炉一次性可以熔炼25吨-50吨钢水,电弧温度达到了6000℃,可以充分保证搅拌均匀,保证钢材的成色。
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▲三相交流电弧炉 2 v" o6 F* u" s4 r2 [
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在提纯的基础上,火炮炮管的稳定性也很关键。在开炮状态下,火炮炮管平均承受的温度普遍高达3000多度,同时还要应对数百兆帕压强。在急速射状态下,炮管内外会形成600多度温差。
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质量不过关的炮管面对这种高温高压以及火药的烧蚀,很容易产生裂纹,不仅会影响到射程与精度,严重者甚至会炸膛。因此,包括美国、中国、俄罗斯等火炮研发大国,目前普遍采用电渣重熔与身管自紧技术,以保证火炮炮管的耐高强度作业性能。% {' b9 K3 \; D. }
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6 ?6 C7 @$ ~# m6 Q+ j" D. y ▲电渣重熔炉
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, r9 h* n* }; Y6 ^9 `0 |4 Z现代火炮炮管的研发和生产对于材料、工艺有着极为严苛的标准要求,由于需要大量使用碳镍铬铂系合金钢材料,再加上炮用钢材的冶炼加工十分复杂,需要充分考虑抗高温、抗高压、抗磨损等各个技术环节,研发一款达到制式标准的炮管钢材普遍需要十多年的时间。6 ^0 }% J& ^+ I1 t* A4 N) s: o
! q. }1 \: F3 k8 J目前,世界上最好的一体化坦克主炮是德国豹2系列坦克使用的莱茵金属rh-120系列滑膛炮,发射速度约为每秒1650米,身管长度5.3米,弹头加速时间为0.003秒,豹2坦克炮的设计使用寿命是650发,也就是说,德国豹2型坦克炮管使用两秒钟就会报废。 W4 i: }& ?3 k/ z2 |
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美国M1A2主战坦克也使用该系列的滑膛炮。该型炮采用炮管自紧工艺,内孔表面镀铬硬化,从而提高了炮管的抗疲劳强度、磨损寿命和防腐能力,使炮管寿命达到700发,但其炮管使用时间也是两三秒的事。" V& L# L' @( Y' h2 [" K! m0 j
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所以,火炮身管的使用寿命都是按发射的次数计算,按时间计算只有仅仅数秒钟。在1991年海湾战争中,英军第7装甲旅在“沙漠风暴”行动之前,其编制内约三分之一的“挑战者”坦克就在训练中打秃了膛线,而不得不紧急更换炮管。
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炮管能不能修复?据悉,中国兵器工业山东非金属材料研究所的“火炮身管内膛延寿修复材料技术”荣获2016年度国防科学技术进步二等奖。8 B! |* V0 p4 @" A
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据该所发表的相关公开论文分析,其原理推测是一种纳米材料和润滑油脂混合物,在火炮炮管生产期间涂抹在炮管内部,射击前涂覆于弹丸表面,在高温高压火焰和炮弹高速摩擦下,迅速填补炮管烧蚀坑槽,并形成一层保护膜,这层保护隔膜可以有效缓解炮弹在炮膛中摩擦造成的损伤,大大延长了炮管的有效寿命。
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