本帖最后由 张麻子 于 2020-11-10 16:09 编辑 2 I( x7 C q5 y7 {0 h! W8 x* X1 m* C
% Z% b' L2 H7 y) U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。
9 ^& E( Q" u: p7 M8 g8 `- _9 ]! ~" O3 p+ L. ~
1 U- D0 W$ I6 T
& M6 p3 ]! v* K) X* t 火炮身管的使用寿命与以下几个因素有关:( P8 @ s' h$ w3 \
$ f5 Z; n, c# m' `( A
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; `. t# Y* ]) Z. |; J6 u* x
! |$ I2 Q: A- i: x i: H
% @ f4 O! B+ [% c& k! w: Q# q8 Q# L- t! w+ i0 Z
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。
9 v% v0 s0 e3 w/ J( I$ _0 P- O* Q/ \3 l* X9 O; N0 O: u* t, `* V
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。
; ^' p# e, u; m. A3 M d9 _) }3 s8 K- X5 \4 P- k1 k% V/ Y
) z, D7 [- N1 N. B3 o" g
; o X p7 E9 ~# A; l: I2 @% g' f
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。7 d: E0 f* Q, [
( `7 t' z% D$ s+ L) A1 p, a
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。# k8 }0 q* p- F; m2 h; z6 W; E
; f8 y0 K6 h/ S$ d* ]8 R' a' a9 ]
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。
& G7 i- Q; x- \+ [6 Z1 Q1 v! K- l* L
2 c* W1 g/ e4 O8 c/ ? O, c- c2 F2 \" ?2 f9 b& U. {& l( F6 ?
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。
' N$ }0 o7 v/ D) O. r9 Q8 }; H4 y% P" t# k, ^$ n4 a
5 P N' H: F/ G7 @3 m! U( N }/ B% o# G4 P3 J8 C* ?; z N
▲三相交流电弧炉 / N9 C1 B+ u* B' d8 D$ ~0 u+ P
( ]/ @- ^, K' X) k; K; M- ~2 Y
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。
6 `' d' P0 L+ q0 n
5 T' ~) c+ e0 ?% [" Y! D# Z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。
1 ^! D4 t- F$ C0 a* b
, O. p1 \1 a3 l! u9 k: r' U8 }! n* B. }
' Y3 b7 j5 L6 v! i ▲电渣重熔炉
7 L# F5 l, Q- k) ^, ]' H: z( a* p) A
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。
% v! ]6 l7 R9 t0 a' @* V \- i* [
5 W1 F" V- C$ T2 f2 r% J+ r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。. K! v9 T% d1 v9 ~" \4 |) u
+ o/ Y" l5 m5 ^3 a9 F e
5 {3 D7 M- k, I* H) P _& V f( _
# d8 _& h# R0 |( [
: u, J4 } W+ ^2 ~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。
) M3 w0 S2 n9 o
0 ^' H) R9 M# d! f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。
3 p, C, o+ V+ v5 \$ j1 g1 f1 o% ]( n; W( y7 A
, J1 k) e+ t. Y3 h5 i( w
9 ]$ n8 @4 O$ V$ l% u3 p1 v O1 q 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 R9 f0 z- Y# ~- X1 o6 C# a
1 b3 t; c) @# q; t* S: I' _# R, m5 t6 I
/ i% u* ]7 d( O. K3 i; A! [% m
+ ~6 O3 l& @- Z, U; G2 {
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。9 u! x; o% ~, B/ m; V5 c6 U) [
- R8 T: G; W# X1 G* \0 [
/ c" G+ b `: J9 E9 p
|