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炮弹到底能够飞多远 竟然全靠它来帮忙

摘要现代火炮发射时,炮口火光冲天,轰鸣声响彻云霄,弹丸风驰电掣般飞向目标,而这一切的动力源泉就是火炮的发射装药。了解不同火炮发射装药的结构差别,对我们深入了解现代火炮有着重要意义。 不同种类火炮的发射装药结构千差万别,但是都可以分成以下几个部分: 发射药容器,它是容纳火药和其它辅助元件的结构,用于保持发射装药形状和结构强度,防止火药受潮和遭受意外冲击,按结构可分为药筒和药包两大类。 传统药筒由金属材料(一般使用材质较软易于加工的黄铜)冲压制成,这种药筒结构强度高,能够方便的密闭火药燃气,发射后退出炮膛

   现代火炮发射时,炮口火光冲天,轰鸣声响彻云霄,弹丸风驰电掣般飞向目标,而这一切的动力源泉就是火炮的发射装药。了解不同火炮发射装药的结构差别,对我们深入了解现代火炮有着重要意义。

  不同种类火炮的发射装药结构千差万别,但是都可以分成以下几个部分:

  发射药容器,它是容纳火药和其它辅助元件的结构,用于保持发射装药形状和结构强度,防止火药受潮和遭受意外冲击,按结构可分为药筒和药包两大类。

  传统药筒由金属材料(一般使用材质较软易于加工的黄铜)冲压制成,这种药筒结构强度高,能够方便的密闭火药燃气,发射后退出炮膛还可以进行回收重新利用,所以使用非常广泛。但是它会占用大量宝贵的金属资源,而且发射后的退壳和抛壳动作还限制了火炮射速的提高,大量废旧药筒的回收处理也给后勤部门带来巨大压力。所以随着技术的进步,出现了所谓的全可燃和半可燃药筒。这些药筒具有和金属药筒相近的结构强度和密封性能,但是药筒部分主体可以在火炮药室内燃烧殆尽,从而省去上面的各种麻烦。

  全可燃药筒因为无法密闭火药燃气,所以需要在炮闩上增加专用的密封紧塞具,而半可燃药筒则在药筒底部增加了一个很短的金属弹底解决燃气密闭问题,采用这种结构药筒的炮弹主要用在射速较高,而且体积有限的坦克炮上。

  除了可燃药筒装药以外,近年来我国还针对大口径压制火炮可燃药筒加工生产困难的问题研制开发了塑料药筒技术。同样作为金属药筒的替代产品,塑料药筒在解决了结构强度和抗烧蚀问题后,生产成本和技术难度都要低于金属及可燃药筒。药筒本身结构重量较轻,而且因为和金属药筒相比成本极低,使用后可以直接抛弃,无需回收。塑料药筒装药已经在国产新型155mm自行加榴炮武器系统上成功应用,对其它采用药筒装药的火炮(特别是大中口径火炮)来说,也具有较高的推广价值。

  对于155mm以上的大口径火炮来说,如果仍然采用药筒装药,其体积和重量会很大,所以这类大型火炮的炮弹通常采用药包作为装药容器。药包由丝、麻等易于燃烧且残留物很少的物质编制缝制而成。这种类型的装药制造成本较低,但是结构柔软,容易受潮,储藏运输时需要装在专用密封容器之内,而且同样需要紧塞具密闭火药燃气。药包装药可以方便的实现发射药分级,需要使用不同标号装药发射弹丸时,只需将预定数量的药包填入药室即可,因此装药号数较多的榴弹炮和加榴炮多采用药包装药。目前最先进的模块化装药则是药包装药进一步发展的产物,它用刚性可燃外壳代替了传统布制药包,既维持了原有药包装药的优点,又增加了装药的结构强度和可存储性,因此发展很快,使用范围日益广泛。

  发射药,发射药就是通过燃烧产生能量,推动弹丸前进和火炮后座的火药,是火炮发射装药中最重要,也是直接实现其功能的部分。它的种类、尺寸、形状、质量及在药筒和药室中的配置形式对火炮的那弹道性能起着决定性作用。

  现代火药有颗粒状和长管状两种形状结构,多孔粒状火药装填密度大,而且具备明显的增面燃烧特性,燃气生成速率比较稳定。它加工生产非常简单,用一种牌号的粒状火药就能广泛适应多种火炮的需求。但是粒状火药在药筒(药包)内成无规则排列,弹底发射药点燃以后容易造成传火不畅现象的发生,进而影响发射药燃烧的稳定性。比较而言,长管状装药虽然加工成本较高,容易产生侵蚀燃烧和燃烧残留现象,但是特别有利于传火,而且在低温环境下引燃稳定。所以,76mm以下中小口径航炮、高射炮、舰炮可以全部采用粒状装药;而100mm高射炮,120/152mm坦克炮等药室长度大,装药量多的大口径火炮一般都采用管状装药。以上分类主要针对药筒装药的火炮,对于采用药包装药或模块化装药的榴弹炮、加榴炮来说,虽然总装药量较大,但是单一药包(模块)体积有限,故仍然采用粒状装药。

  点传火机构,点传火机构就像爆竹的火捻一样,利用最简单的外部击发冲量而产生足够的热量点燃发射药,顾名思义,由点火器件和传火器件组成。

  不同结构的火炮装药所采用的点传火器件也各不相同,采用金属药筒(也包括带金属弹底的半可燃药筒)的发射装药都采用火帽或者底火作为基本点火具。它们一般都安装在火炮药筒底部中心,内部装有少量对冲击非常敏感的雷汞等化学物质作为击发剂,只要火炮的击针撞击底火,就会引燃击发剂。对于25mm口径以下的火炮弹药,使用只含有击发剂的火帽就足够了,而37mm口径以上的火炮弹药因为装药量较多,需要更大的击发能量,这时就需要少量的黑火药作为辅助点火剂,辅助点火剂和火帽的结合体就是底火。采用全可燃药筒和药包(模块)装药火炮弹药因为结构强度不足,无法在底部安装底火,所以采用击发门管作为基本点火具,它的基本结构和底火相同,但是做成了黄铜外壳的独立器件,使用时直接放到火炮炮闩的击发门管室里。早期火炮的击发门管需要炮手人工装填,费时费力,目前需要使用击发门管击发的火炮一般都会在炮闩上安装门管自动装填机构,从而缩短了火炮弹药的装填时间。

  大口径火炮装药还需要进一步增大击发能量才能保证发射药正常点火,这就用到了传火器件,也就是点火药包和传火管。点火药包是一小包放置在药筒底部或者缝制在药包底部的黑火药,它和底火紧密相连,由底火直接点燃,燃烧后产生足够的能量引燃全部发射药。传火管是一个开有很多传火孔的中空细管,内部装满黑火药,一头直接连接到底火上,另一头则深深插入发射药粒中,传火管在密实的发射药粒内提供了一条火药最初的燃烧通路,有力地保证了发射药点火均一性和稳定性,因此装填密实的大药量粒状发射药一般都会用到传火管作为传火器件。

  辅助元件,在火炮发射装药的组成机构中,还有很多结构不同,功能各异的辅助元件,他们虽然不是装药结构的主要部分,但是都为装药效能的充分发挥起着重要作用。这些辅助元件主要包括护膛剂、消焰剂、除铜剂、紧塞具、密封盖等。

  护膛剂是大大威力火炮发射装药必不可少的元件,它是一层包裹在发射药外层的底燃点物质,射击时能够在高温火药燃气和炮膛内壁之间形成一个低温夹层,有效保护了火炮内膛不被火药燃气烧蚀,提高了火炮身管寿命。

  火药燃气在炮口和炮尾与空气中的氧气发生二次燃烧产生的强烈火焰,这些炮口(炮尾)火焰不但会暴露火炮发射阵地,而且会对炮手造成伤害,以硫酸钾为主要成分的消焰剂就是消除这些火焰影响的装药元件。

  使用紫铜弹带的线膛炮因为弹带材质较软,因此会在发射时产生“挂铜”现象,膛线上的残铜积攒过多就会对弹丸前进产生额外阻力,导致火炮初速下降,膛线磨损加剧。因此这类火炮的发射装药内都会添加专门的除铜剂元件,消除“挂铜”现象。

  紧塞具和密封盖不是参加膛内燃烧化学反应的辅助元件,但是对于药筒结构的发射装药来说同样必不可少。它们都被放置在药筒装药的最上部,紧塞具用于固定装药元件,仿制它们在存储运输过程中位置发生窜动,保护发射药粒不受外力损坏,同时在发射药燃烧起始阶段阻止燃气外泄,形成良好的点火条件。密封盖则用于药筒分装式发射装药的口部密封,防止异物进入药筒,同时保护发射药不会受潮失效。这两种元件一般都是纸质结构,密封盖为保证密封效果还要经过油浸处理。密封盖在装药使用前需要取出,而紧塞具则在发射药燃烧时被一起烧掉了。

  装药辅助元件的使用需要经过仔细选取,不恰当的添加剂不但不能起到预期效果,反而会严重恶化膛内燃烧状况。随着技术的进步装药辅助元件正在向小型化,高效化,多功能化和低残留物方向发展。

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专栏作者
夏朔

炮灰级电游玩家、伪军迷,自由撰稿人

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