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火炮发展简史

早在春秋时期,中国已使用一种抛射机。公元10世纪火药开始用于军事后,这种抛石机便用来抛射火药包、火药弹。宋代在12世纪30年代,出现了以巨竹为筒的管形喷射火器——火枪;13世纪50年代,又出现了竹制管形射击火器——突火枪。这种身管射击火器的出现,对近代火炮的产生具有重要意义。

至迟在元代,中国已经制造了最古老的火炮——火铳。中国历史博物馆展出的元代至顺三年(1332)制造的青铜铸炮,重6.94公斤,长35.3厘米,炮口直径105毫米,炮身上有“至顺三年二月吉日绥追讨寇军第叁佰号马山”等铭文。炮的尾部有两个方孔,可装耳轴。中国明朝政府设有“兵仗”、“军器”二局,分造火器,仅在正德到嘉靖年间(1506~1566)制造的火炮就有数十种。“虎蹲炮”用铁爪限制后坐,射击时后坐不过五寸,能装小铅弹百个以上。“攻戎炮”装在车上发射,便于骡马挽曳,用铁锚限制后坐。“无敌大将军炮”重千斤,装在车上,能装铁子500个,击宽二十余丈,“毒火飞炮”、“飞摧炸炮”能发射爆炸弹。这种炮弹为铁铸空心体,内装火药及其他药剂,并装有将药线安放在竹管内的引信。发射时将弹丸装入炮管,先点燃引信,后点燃炮管内发射药,弹九到达目标后爆炸。

中国的火药和火器西传以后,火炮在欧洲开始发展。14世纪上半叶,欧洲开始制造出发射石弹的火炮。16世纪前期,意大利人N.塔尔塔利亚发现炮弹在真空中以45度射角发射时射程最大的规律,为炮兵学的理论研究奠定了基础。16肚纪中叶,欧洲出现了口径较小的青铜长管炮和熟铁锻成的长管炮,代替了以前的臼炮(一种大口径短管炮)。还采用了前车,便于快速行动和通过起伏地。16世纪末,出现了将子弹或金属碎片装在铁筒内制成的霰弹,用于杀伤人马。1600年前后,一些国家开始用药包式发射药,提高了发射速度和射击精度。17世纪,伽利略的弹道抛物线理论和牛顿对空气阻力的研究,推动了火炮的发展。瑞典王古斯塔夫二世在位期间(1611~1632),采取减轻火炮重量和使火炮标准化的办法,提高了火炮的机动性。1697年,欧洲用装满火药的管子代替点火孔内的散装火药,简化了瞄准和装填过程。17肚纪末,欧洲大多数国家使用了榴弹炮。

18世纪中叶,普鲁士王弗里德里希二世和法国炮兵总监J.B。v.格里博沃尔曾致力于提高火炮的机动性和推动火炮的标准化。英法等国经多次试验,统一了火炮口径,使火炮各部分的金属重量比例更为恰当:还出现了用来测定炮弹初速的弹道摆。19世纪初,英国采用了榴霰弹,并用空炸引信保证榴霰弹适时爆炸,提高了火炮威力。

从火炮出现到19世纪中叶以前,大炮一般是滑膛前装炮,发射实心球弹,部分火炮发射球形爆炸弹、霰弹和溜霰弹。最初的线膛炮是直膛线的,主要目的是为了前装弹丸方便。这种火炮发射速度慢,射击精度低,射程近。为了增大火炮射程,19纪初欧洲各国进行了线膛炮的试验。1846年,意大利G.卡瓦利少校制成了螺旋线膛炮,发射锥头柱体长形爆炸弹。螺旋膛线使弹丸旋转,飞行稳定,提高了火炮威力和射击精度,增大了火炮射程。在线膛炮出现的同时,炮闩得到了改善,火炮实现了后装,发射速度明显提高。

线膛炮的采用是火炮结构上的一次重大变革,直到现在,线膛炮身还被广泛而有效地使用。滑膛炮身则为迫击炮等继续使用。

反后坐装置的创制19世纪末叶前,炮身通过耳轴与炮架相连接,这种火炮的炮架称为刚怜炮架。刚性炮架在火炮发射时受力大,火炮笨重,机动性差,发射时破坏瞄准,发射速度慢,威力提高受到限制。19世纪末期出现了反后坐装置,炮身通过它与炮架相连接,这种火炮的炮架称为弹性炮架。1897年,法国制造了装有反后坐装置(水压气体式驻退复进讥)的75毫米野炮,后为各国所仿效。弹性炮架火炮发时时,因反后坐装置的缓冲,作用在炮架上的力大为减小,火炮重量得以减轻,发射时火炮不致移位,发射速度得到提高。弹性炮架的采用缓和了增大火炮威力与提高机动性的矛盾,火炮结构趋于完善,是火炮发展史上的一个重大突破。

19纪末期,相继采用缠丝炮身、筒紧炮身、强度较高的炮钢和无烟火药,提高了火炮性能。采用猛炸药和复合引信,增大弹丸重量,提高了榴弹的破片杀伤力。20世纪初,一般75毫米野炮射程为6500米,105毫米榴弹炮射程为6000米,150毫米榴弹炮射程为7000米,150毫米加农炮射程为10000米,火炮还广泛采用了周视瞄准镜、测角器和引信装定机。

第一次世界大战期间,为了对隐蔽目标和机枪阵地射击,广泛使用了迫击炮和小口径平射炮。为了对付空中目标,广泛使用高射炮。飞机上开始装设航空炮。随着坦克的使用,出现坦克炮。机械牵引火炮和自行火炮的出现,对提高炮兵的机动性有重要的影响。骡马挽曳火炮仍被大量使用。当时交战国除大量使用中小口径火炮外,还重视大口径远射程火炮的发展。一般采用的有203~280毫米榴弹炮和220~240毫米加农炮。法国1917年式220毫米加农炮,最大射程达22公里。德国1912年制成的420毫米榴弹炮,炮弹重1200公斤,最大射程9300米。各国还采用过在铁道上运动和发射的铁道炮。

20世纪30年代,火炮性能进一步改善。通过改进弹药、增大射角、加长身管等途径增大了射程。轻榴弹炮射程增大到12公里左右,重榴弹炮增大到15公里左右,150毫米加农炮增大到20~25公里。改善炮闩和装填机构的性能,提高了发射速度。采用开架式大架,普遍实行机械牵引,减轻火炮重量,提高了火炮的机动性。由于火炮威力增大,采用自紧炮身和活动身管炮身,以解决炮身强度不够和寿命短的问题。高射炮提高了初速和射高,改善了时间引信,反坦克炮的口径和直射距离不断增大。第二次世界大战中,由于飞机提高了飞行高度,出现了大口径高射炮、近炸引信和包括炮瞄雷达在内的火控系统。由于坦克和其他装甲目标成了军队的主要威胁,出现了无后坐炮和威力更大的反坦克炮。

正当西方国家火炮技术得到迅速发展时,西方国家火炮制造上的先进技术也开始传播到中国。在中国明代时期,火炮发展的规模和作战效能也得到了进一步的提高。明以前的火炮多为前装炮,这种炮身管短,口径和弹药没有严格的标准,射程较近;发射和装填速度都较慢,命中率低,威力小。明代开始换成了后装炮,并且出现了巨型火炮,部分火炮安装了炮架,能装在特制的炮车上转战疆场,有些炮甚至已装备了较为完善的瞄准装置。15世纪末至16世纪初,部分炮弹由实心弹刃发展为爆炸弹,炮弹弹种也呈现多样化,发烟弹、毒气弹、燃烧弹和爆炸弹等在作战中相继使用。经过改进后,加长了火炮炮管,增大了射程,加快了射速,火炮的威力和机动性能都明显提高。明朝时期,明军在加紧制造大炮的同时,也从西方开始购进火炮。明天启三年(1623年)购买了26门火炮。因明廷官员称荷兰人为红夷,又在联系购买时误认为是荷兰人制造的,故而将西洋炮称为红夷炮。其实这26门火炮是英国在16世纪后期经过火炮改造和统一炮制后的一种早期加农火炮。该炮口径为80~130毫米左右,有准星、照门,便于瞄准,中部增设了炮耳,架炮时可以保持炮身的平稳,高速射击角度,控制火炮的射程,是当初威力最大的火炮。另外一种名为佛朗机炮的洋炮也是明军在与侵犯广东的葡萄牙人作战时缴获的。葡萄牙的佛朗机同当时明军装备的火炮相比,在结构和性能上更有优越性。佛朗机都安装有照门和准星等瞄准装具,因而提高了命中率。佛朗机的后部一般安有炮耳,以便将炮安置在架座上,转动炮耳,可以调整火炮的俯射角,控制射程,并借以提高命中率。而在此之前,中国古代早期的火炮通常不带瞄准装置。到从欧洲引进佛朗机后,才开始安装瞄准具,从而使火炮的命中率大大提高。明朝时期,仅大型火炮就有天字炮、攻戒炮,叶公神铳、千子雷炮、百子连珠炮、红夷炮、虎蹲炮、神飞炮、佛朗机炮等,数量多达几十种。

到了清朝,火炮装备经历了由古炮到洋炮的变化。特别是洋务运动,使中国得以引进和生产了相当数量的洋炮,完成了向洋炮的转变。中国火炮进入了一个新的发展时期。

从线膛炮到专用火炮的发展

19世纪开始,随着工业和科学技术的发展,火炮迅速发展起来。最明显的标志就是线膛炮的采用以及迫击炮、自行火炮等专用火炮的产生。

从火炮出现到19世纪中叶以前,火炮一般是滑膛前装炮,发射实心球弹,部分火炮发射球形爆炸群、霰弹和溜霰弹。最初的线膛炮是直膛线的,主要目的是为了前装弹丸方便。这种火炮发射速度慢,射击精度低,射程近。为了增大火炮射程,19世纪初欧洲名国进行了线膛炮的试验。1846年,意大利G•卡瓦利少校制成了螺旋线膛炮,发射锥头柱体长形爆炸弹。螺旋膛线使弹丸旋转,飞行稳定,提高了火炮威力和射击精度,增大了火炮射程。在线膛炮出现的同时,炮闩得到了改善,火炮实现了后装,发射速度明显提高。

在火炮的发展史,线膛炮的采用是火炮结构上的一次重大变革,直到现在,线膛炮身还被广泛而有效地使用。滑膛炮身则为迫击炮等继续使用。

19世纪末叶前,炮身通过耳轴与炮架相连接,这种火炮的炮架称为刚性炮架。刚性炮架在火炮发射时受力大,火炮笨重,机动性差,发射时破坏瞄准,发射速度慢,威力提高受到限制。19世纪末期出现了反后坐装置,炮身通过它与炮架相连接,这种火炮的炮架称为弹性炮架。1897年,法国制造了装有反后坐装置(水压气体式驻退复进机)的75毫米野炮,后为各国所仿效。弹性炮架火炮发射时,因反后坐装置的缓冲,作用在炮架上的力大为减小,火炮重量得以减轻,发射时火炮不致移位,发射速度得到提高。弹性炮架的采用缓和了增大火炮威力与提高机动性的矛盾,火炮结构趋于完善,是火炮发展史上的一个重大突破。

19世纪末期,相继采用缠丝炮身、筒紧炮身、强度较高的炮钢和无烟火药,提高了火炮性能。采用猛炸药和复合引信,增大弹丸重量,提高了榴弹的破片杀伤力。20世纪初,一般75毫米野炮射程为6500米,105毫米榴弹炮射程为6000米,150毫米榴弹炮射程为7000米,150毫米加农炮射程为10000米,火炮还广泛采用了周视瞄准镜、测角器和引信装定机。

20世纪初,随着一代又一代专家的研制,火炮的品种逐步增加,出现了专用火炮。

第一次世界大战期间,为了对隐蔽目标和机枪阵地射击,广泛使用了迫击炮和小口径平射炮。为了对付空中目标,广泛使用了高射炮。飞机上开始装设航空炮。随着坦克的使用,出现坦克炮。机械牵引火炮和自行火炮的出现,对提高炮兵的机动性有重要的影响。骡马挽曳火炮仍被大量使用。当时交战国除大量使用中小口径火炮外,还重视大口径远射程火炮的发展。一般采用的有203~280毫米榴弹炮和220~240毫米加农炮。法国1917年式220毫米加农炮,最大射程达22公里。德国1912年制成的420毫米榴弹炮,炮弹重1200公斤,最大射程9300米。各国还采用过铁道上运动和发射的铁道炮。

20世纪30年代,火炮性能进一步改善。通过改进弹药、增大射角、加长身管等途径增大了射程。轻榴弹炮射程增大到12公里左右,重榴弹炮增大到15公里左右,150毫米加农炮增大到20~25公里。改善炮闩和装填机构的性能,提高了发射速度。采用开架式大架,普遍实行机械牵引,减轻火炮重量,提高了火炮的机动性。由于火炮威力增大,采用自紧炮身和活动身管炮身,以解决炮身强度不够和寿命短的问题。高射炮提高了初速和射高,改善了时间引信。反坦克炮的口径和直射距离不断增大。第二次世界大战中,由于飞机提高了飞行高度,出现了大口径高射炮、近炸引信和包括炮瞄雷达在内的火控系统。由于坦克和其他装甲目标成了军队的主要威胁,出现了无后坐炮和威力更大的反坦克炮。

20世纪60年代以来,由于科学技术的发展和生产工艺的改进,火炮在射程、射速、威力和机动性各方面都有明显提高。被誉为“战争之神”的火炮进入了一个更为辉煌的发展时期。

现代意义上的火炮是一个由弹药、发射装置、火控系统和行动系统组成的。武器综合系统.其中系统的主体是发射装置,也就是我们习惯上所称的“火炮”。火炮结构从大的方面说分为炮身和炮架,自行火炮还包括底盘部分。

【火炮的知识】

引言

炮车与炮架是火炮支撑炮身的各部件的总称,它能保证火炮射击时的稳定性。它们还包括用于赋予火炮射向的各种装置。对一门机动火炮来说,它们还可为火炮提供运输的手段。

炮车与炮架的区别在于射击时炮车以车轮触地,而炮架则不以车轮触地。炮架还可以进一步细分,分为机动炮架和自行炮架。机动炮架靠车轮运动,但在射击前必须把车轮抬起或者卸掉,射击时则把火炮支承在座盘或梁架上(见图5.1)。自行炮架是装在履带式或轮式底盘上的炮架,这种炮架由动力驱动。现今一般比较喜欢采用履带式底盘,但是图5.2中却是一门最新的轮式自行火炮。

还有两种炮架也应提到:一种是固定式炮架即永远固定的、通常不移动的、不装车轮的炮架;另一种是半固定式炮架,这种炮架尽管也可以移动,但是需要有经过特别准备的炮位。这两种炮架主要用在海岸炮、要塞炮、铁道炮和早期的高射炮上。它们现在都已经过时,本文将不再多提。

炮车或炮架的主要部分是上部结构和下部结构。上部结构的主要部件包括鞍型部(有时也叫上架)、高低机、方向机、平衡机、摇架、反后坐系统和瞄准具。上部结构承托炮身并提供赋予炮身射向的手段。

下部结构的主要部件有鞍型部支架(有时也称为下架)、大架和活动连接装置(开架式火炮才有)、炮盘和驻锄、车轮、轮轴、悬挂装置以及制动器。当然,并不是每个炮车或炮架都有所有上述这些部件。

常规火炮炮车(或炮架)上部结构的典型构造如图5.3所示。现将其各个主要部件的功能叙述如下。摇架用于承托炮身和承装反后坐装置,反后坐装置固定在身管上。摇架上有耳轴,当火炮进行高低瞄准时,炮身和摇架即绕耳轴转动。耳轴装在上架(鞍形部)的耳轴室中,使上架可支撑摇架。上架耳轴室上有耳轴盖,耳轴盖将耳轴牢牢地置于耳轴室中。上架本体由上架支架(鞍型部支架即下架)支承,上架支架是下部结构的一部分。当火炮作方向转动时,上架绕装在下架上的基轴转动。平衡机装在摇架和上架之间,有时也装在摇架和下部结构之间。在火炮作高低转动时,平衡机可修正可能出现的任何不平衡力矩。

摇架

最常用的摇架是“槽型摇架”。槽型摇架是一个装在炮身下边的“U”形箱,反后坐装置位于框槽内。图5.3中的摇架就是一个槽型摇架,在该摇架的上表面沿长度方向上有供火炮后坐部分使用的导槽。摇架前端用可卸下的盖板封闭,这个盖板叫摇架盖。反后坐装置的活塞杆连接在摇架盖上。槽型摇架的优点是它可为反后坐装置提供一定程度的防护,使其不受炮弹破片和轻武器的毁伤。

其他类型的摇架还有筒型摇架(也叫轭形摇架)。筒型摇架通常是套在部分身管上的筒形铸件。在炮身的后坐和复进过程中,身管与摇架接触。在筒型摇架的内表面通常装有衬筒或衬垫,供身管滑动用。筒型摇架的设计应使衬筒或衬垫易于更换和加润滑油。筒型摇架的结构要适于把反后坐装置盛装在摇架外部,反后坐装置的活塞杆连接在身管凸缘上。与槽型摇架比较,筒型摇架结构更紧凑,断面刚度更大,更易于制造。筒型摇架的缺点除了对反后坐装置不能进行保护外,还包括在身管和摇架之间存在间隙。这个间隙在制造上要求很严,过小会使身管卡滞,过大又会使身管在摇架中晃动。筒型摇架的整个结构不利于身管冷却,特别是在身管与摇架之间的长度比很小时。

上架

上架通常通过底部的中央基轴与炮架下部结构相连接。基轴必须能承受射击时突然产生的应力。上架的摇架耳轴室能使摇架俯仰自如;与此同时,耳轴盖板还能把耳轴牢牢地保持在耳轴室中,如图5.5所示。火炮在后坐、复进和行军过程中,上架不得在下架上出现倾斜;通常采用某种压紧装置防止上架倾斜。但是,当火炮作方向转动时,上架必须能在水平面上转动自如。有些火炮不需用任何形式的上架,它们通过十字轴进行方向回转。这种火炮使用大架支托摇架,火炮作方向转动时大架能越过十字轴。现代近接支援和纵深支援用火炮不采用这种结构。

稳定性问题

在讨论反后坐装置以前,先通盘考虑一下火炮稳定性问题是很有必要的,火炮设计师总是力图保证火炮射击时产生的后坐能量能以一定的方式被吸收,以使炮架保持平稳。如果一门火炮在后坐和复进过程中其炮车或炮架的主要支撑部件能保持静止不动,这门炮就可以被认为是稳定性良好的火炮。“复进”一词用于表示火炮后坐部分在发射后回到其原来位置的动作。有时用“反后坐”一词代替“复进”。就象我们将在后面了解到的那样,如果对火炮重量不加任何限制的话,则火炮稳定性问题本来是不难解决的。但是,由于迫切要求高性能火炮尽可能轻以保持良好的战略、战术和战场机动性,因此这实际上与要求火炮具有良好的稳定性是有矛盾的。

如果火炮发射时不稳定,则火炮提供的火力支援就会在好几个方面受到不利影响。首先,炮班成员会很快认识到每次射击前必须为自己找一个安全位置,这就会降低发射速度并会使炮手对自己的武器丧失信心。其次,由于在发射下一发弹前需要重新为火炮定位,就会增加炮班的工作负担。此外,火炮稳定性不好还有使火炮遭到毁坏的危险;即使不损坏火炮,也会影响火炮的精度和密集度。

影响火炮稳定性的因素

影响火炮稳定性的主要因素是炮重、大架长度、耳轴高度和“耳轴拉力”。耳轴拉力是指火炮后坐部分对耳轴的作用力,它与炮膛轴线平行,其方向与后坐方向相同。在其它条件一样时,火炮越重、大架越长,耳轴高度越低,则火炮将越稳定。但是,由于火炮后坐能量毕竟太大,若不使用反后坐装置吸收后坐能量,单靠增加炮重、增加大架长度和降低耳轴高度将不可能使火炮保持稳定。上或者WL>RH,则火炮将保持稳定。另一个应考虑的因素是R在平面上的方向。由于大架是炮架的一个组成部分,因此被反后坐装置、车轮和其它支撑部件吸收后余下的后坐力将通过大架传入地面。如果后坐方向线在火炮“基本框图”之外通过,后坐产生的倾覆力矩将成为严重问题。所谓基本框图就是指火炮与地面的各个最远的接触点之间用直线连接起来后所形成的轮廓框图。

如果后坐方向线在基本框图以外,就将存在一个耳轴拉力极限值,超过这个值火炮就会不稳定。尽管火炮在不稳定时就有可能倾覆,但是实际存在的力量通常还做不到这一点。在实际使用中,如果火炮有一个炮轮或一个大架离地,该火炮就可被认为是不稳定的。火炮设计师力图通过限制火炮的方向射界来把火炮的后坐方向线限制在基本框图之内,结果就会产生这样一种情况:在对火炮方向射界之外的目标射击时,就必须移动大架。

在计算反后坐装置对炮架的总阻力时,以地面对大架的支点为准计算的火炮和炮架的重量力矩必须大于同一点对后坐阻力的力矩。假定火炮位于平坦地面上而且射角为零,其总后坐阻力的极限值可表示如下:

Ws=作用在重心1上的火炮不动部分重量;

Wr=作用在重心2上的火炮后坐部分重量;

R=总后坐阻力;

Lr=Wr的力臂长;

Ls=Ws的力臂长;

H=相对于驻锄压力中心的后坐部分高度;

d=在后坐过程中任一点的后坐距离。

假定在后坐时炮轮离地,就可以认为火炮不稳定,那么若要使火炮保持稳定,可象图5.7那样列出力矩的等式,即可求出R的值。

从上述两个表达式中可以看出,使火炮保持稳定的后坐开始时的R值将随后坐部分的后移和后坐部分力矩的减小而减小。因此,在后坐开始时能保证火炮稳定的R值,在后坐部分继续后坐中就可能不足以阻止炮轮从地面跳起。

这种情况在决定R的某一给定值所允许的后坐长度时,是计算的基础;或者说,若R值可变时,也可相应地减小后坐长度。如果这些计算不正确,后坐长度要么过长以至降低发射速度,要么过短以至影响火炮稳定性。即使火炮不稳定的程度很小,也会对花在重新瞄准上的时间和炮班对自己武器的信心产生不利的影响。

如果后坐长度能使火炮在零射角上保持稳定,那么火炮在更大射角上也会稳定。这种情况有利于火炮设计,许多现代火炮都配有在火炮射角增大时自动减小后坐长度的装置。其它火炮则通过另外一些形式来利用仰角越大火炮越稳定的优点,它们按所规定的最小射角发射大号装药。

要求现代火炮具有更远的最大射程意味着弹丸必须以更大的初速来发射。由于炮口能量增加而带来的火炮稳定问题,只能依靠增加全炮重量来解决。由于机动性的制约,增加火炮重量的方法在某些情况下要么是不可能的,要么是不能接受的。面对这个难题,唯一可行的办法是在飞行中增加弹丸推力或者减小弹丸在飞行中的阻力。

在火炮稳定性方面还有两个因素需要考虑:一个是发射时身管的“跳动”,另一个是身管绕其轴线旋转的倾向。身管跳动是指发射前后炮膛轴线的位置不同。发射时发射药产生的推力是作用在炮膛轴线方向上的。如果后坐部分的重心不能保持在炮膛轴线上,那就会产生一个力偶,从而会使后坐部分在包含炮膛轴线和后坐部分重心的平面上产生移动。身管跳动是可以预测的,并可以对火炮诸元进行修正,以使身管跳动对射击精度和密集度的影响减至最小。此外,火炮设计师在设计火炮时会尽力使后坐部分和重心保持在同一平面上。

身管绕其轴线旋转的倾向是由于弹丸通过炮膛时旋转而引起的。身管的旋转倾向在方向上与弹丸的旋转方向相反。它可用一个力偶来表示:其中:D=炮膛直径;

T=作用在膛线上的推力。

如果要使火炮稳定,就必须用一个相等的力矩来抵销这个力偶。

减小耳轴拉力

通过下述方法减小耳轴拉力是有好处的:在仍然保持火炮稳定性的条件下改变火炮的其他设计参数,如减轻火炮重量和减小大架长度。减小耳轴拉力还可通过使用炮口制退器、增加后坐部件重量或增加后坐长度来实现。

炮口制退器已经在第四章讨论过了,这里再简单重复一下。炮口制退器的作用是通过使在弹丸后边向炮口运动的火药气体产生偏转来减少后坐部分向后的动量。在这个过程中,炮口制退器被火药气体向前推进从而减小了耳轴拉力。

增加后坐部分重量可减小耳轴拉力的理由可解释如下。按动量守恒定律:

MpVp=MrVr

或因此,可以说随着后坐部分质量的增加,传给后坐部分的动能将减少,结果使耳轴拉力也减小了。应该指出,使用炮口制退器除了使发射药气体偏转而减小了耳轴拉力外,还因为增加了后坐部分的质量而减小了耳轴拉力。

如果后坐长度增加,作用在耳轴上的拉力也会减小:能量就是做功的能力,功是作用力及其作用距离的乘积。如果不能用其他方法来进一步提高稳定性,则增加后坐长度将是一个可供选择的办法。但是,增加后坐长度也有其不利之处,即它会降低发射速度并会为火炮带来其它问题,如限制了炮班在所有时间都能占用的炮尾后的安全工作面积。出于这一原因,通过增加后坐长度来提高火炮稳定性的方法,更多地使用在牵引火炮上。对自行火炮来说,火炮全重是保证火炮稳定性的重要因素,火炮设计师力求使后坐长度尽可能短,以增加乘员的工作空间。

反后坐装置

所有火炮都有反后坐装置,以在适当的距离内使其后坐部分停止后坐。反后坐装置还能完成其它功能:使炮身复进到原发射位置,控制炮身复进(或反后坐)的速度、在火炮的整个高低射界内都能使炮身保持在复进后的位置上。

现将后坐周期叙述如下。发射装药被点着后,火药气体压力开始迅速上升,然而开始时,火炮和弹丸都不运动。在火药气体上升到足以使弹丸运动时,也就是达到启动压力时,弹丸才开始运动。与此同时,后坐开始。后坐将一直持续到弹丸离开炮口、火药气体停止作用时为止。然后,后坐周期中的复进阶段开始。在复进的最后阶段,复进受到严格控制,速度减慢,以使炮身平稳复进到原发射位置,使炮架不产生震动,并使炮身原有的高低角和方向角无变动。在后坐部分停止运动后,后坐周期结束。反后坐装置主要由驻退机和复进机组成。另外,根据前面已提到的主要部件的设计和炮架类型,反后坐装置还有两个可用、可不用的部件。这两个部件就是复进控制装置和变后坐装置。

驻退机

驻退机的用途是控制后坐部分的向后运动。在最早的火炮上,驻退机为摩擦式,但是现代驻退机则为液压式。图5.8为结构简单的驻退机的工作原理示例。火炮后坐时,连接在后坐部分上的驻退杆带动驻退杆头通过驻退筒里的驻退液。驻退杆头的移动迫使驻退液经驻退杆头上的小孔从一侧流向另一侧。驻退杆头上的小孔尺寸不大,使驻退液不能迅速穿过小孔来解除驻退杆头后边的压力。驻退机制止后坐的能力就来自以这种形式产生的压力。这个压力减缓驻退杆头的运动,因此后坐能量被转换成使驻退液运动的动能,并最后以热能形式散失。

在图5.8的简图中没有说明后坐速度如何才能均匀地减小。驻退液使驻退杆头停止运动所做的功等于驻退液穿过小孔所产生的反作用力。如果小孔的尺寸是可变的,即在驻退杆头的运动速度增大时小孔变大,在驻退杆头的运动速度减小时小孔变小,则驻退筒内的驻退液压力在整个后坐过程中就可保持恒定不变。与此相似,小孔大小的改变还可产生所需要的任何压力值。

在设计驻退机时,有多种方法可改变驻退液的流动。仅举常用的几种方法如下:使驻退液穿过驻退杆头流动,或使驻退液绕驻退杆头流动,还可通过改变驻退筒筒壁的形状、改变驻退杆头的形状、使用锥形驻退杆或在筒壁上加槽等方法来改变驻退液的流动。

需要时,也可使后坐长度随射角而变化:射角小时,采用长后坐,以使火炮射击平稳;射角大时,采用短后坐,以防止炮尾触地或碰击炮架。有些炮架较重的火炮不需要增加后坐长度来使火炮在小射角时保持平稳,它们在整个高低射界范围内都采用短后坐。后坐长度变换装置多半是把驻退机的液流控制与火炮俯仰变化联系起来。

复进机

复进机是使火炮后坐部分回到其原来位置并使其保持在该位置直待发射下一发弹的装置。复进机的简单结构见图5.9。

图5.9中的复进机由复进筒、复进簧和复进杆组成。火炮后坐时,尾端连在炮身上的复进杆被向后拉。此时,复进杆头压缩复进簧。后坐结束时,复进簧伸张,向前推动复进杆,复进杆带动炮身回到原发射位置。复进机有许多不同类型,一些使用复进簧,一些使用压缩气体,一些两者兼用。但是,不论哪种类型的复进机,其工作原理都是利用后坐能量压缩弹簧。压缩气体或者压缩弹簧和气体,然后利用储存的能量使炮身回到原发射位置。直到现在,驻退机和复进机仍然是被分为两个筒;但是,把它们的功能结合到一个筒里是完全可能的。

对复进最后阶段的控制

如前所述,复进的最后阶段应是平稳和有节制的。有好几种方法可达到这个目的。这些方法既可以包括在驻退机结构中,也可以制成单独的“复进控制装置”。复进控制装置不论采用什么样的技术措施,总不外乎是使驻退杆在恢复原位时放慢速度的装置。图5.10为控制复进的方法示例。

软后坐

到此为止所介绍的各种炮兵武器系统都具有各种各样的不同特点。但是,它们却都有一个共同点,那就是发射前炮身都静止不动。尽管这种说法可能是很显然的,但是的确还有一种发射前炮身就在运动中的设计思想。再说这种对标准射击程序进行的简单而带根本性的改革的潜在优点是值得一提的。现代的许多轻武器都采用使击发机构在弹簧张力作用下后置的原理。一扣动板机,枪机即被推向前,于是武器发射。然后,枪机又被向后推回并由卡铁或阻铁锁定在后方位置上,以待发射下一发弹。这种武器的发射速度比使用常规枪机的轻武器快很多,后坐力也小。相似的结构原理也适用于较大口径武器,这种原理经改进应用到火炮上后被称为“软后坐”。软后坐原理如图5.11所示。

【中国各型火炮大全】

第一章:牵引式榴弹炮(加榴炮)

54式122毫米牵引榴弹炮

中国制造,50年代初期研制定型的122毫米牵引火炮,50年代中后期装备部队,用以取代各种旧杂式榴/山炮。本炮系由苏式M-1938式改进而成,使用汽车牵引。是步兵师、军(集团军)属炮兵团基本火炮。每团2-3营(炮24-36门)。70年代开始逐步退役,为54-1式取代。已停产。

火炮采用手动螺式炮闩;制退机、复进机分别布置在炮身上、下部;瞄准装置由58式瞄准镜、58式周视瞄准镜组成。

该炮配有杀伤爆破榴弹、燃烧弹、烟雾弹、照明弹。

战术技术性能数据:

口径:121.92毫米

行军状态全重:2500千克

战斗状态全重:2450千克

战斗状态长:6.02米

战斗状态火线高1.2米

行军状态长:5900毫米

行军状态宽:1975毫米

行军状态高:1600毫米

火线高:1200毫米

身管长:2670毫米

初速:515米/秒

最大射程:11800米

最小射程:3400米

直射距离:600米

最大射速:5-6发/分

高低射界:-3度-+63.5度

方向射界:左右各49度

炮班人数:8人

牵引工具:解放CA-30

牵引长:12.8米

榴弹全重:27.36公斤

杀伤面积:40X20平方米

弹药基数:80发

60式122毫米加农炮

60式122毫米加农炮是根据前苏联D-74式122毫米加农炮仿制而成,1960年生产定型,现在仍有装备部队。

火炮采用单筒身管,装双室冲击式炮口制退器;炮闩为半自动立楔式,开闩板为冲击式,抽筒子为凸轮式;制退机为液压节制杆式,带沟槽复进制动器,液体气压式复进机,制退机和复进机布置在炮身上方左右两侧,均采用筒后坐形式;摇架是筒形的,上架为短立轴拐脖式,下架是铸钢箱式,带有液压千斤顶和座盘,大架带有折叠式夏用驻锄、架尾滚轮和齿条式千斤顶,整体防盾;方向机为螺杆式,高低机为蜗杆自锁单齿弧外啮合式,并装有缓冲制动装置,平衡机为带有机械调整装置的低角注气前推气压式;瞄准装置由非独立机械瞄准具、58式周视瞄准镜、58式标定器、56式直接瞄准镜与照明具组成。

该炮采用药筒分装式炮弹,配有杀伤爆破榴弹和照明弹外,还可发射装有5个燃烧罐的燃烧弹。

60式122毫米加农炮诸元

口径:121.92毫米

身管长:5690毫米

身管与口径比:46.7倍

膛线:28条等齐膛线

最大膛压:308.9Mpa

初速:885米/秒

最大射程:23900米

最大射速:8~10发/分

高低射界:-5°~+45°

方向射界:左30°,右28°

火线高(座盘着地):1220毫米

行军状态全重:5620千克

战斗状态全重:5540千克

行军状态长:9900毫米

行军状态宽:2420毫米

行军状态高:2750毫米

杀伤爆破弹重:48千克

杀伤爆破弹丸重:27.3千克

穿甲弹重:25千克/1000米穿甲230毫米

杀伤爆破弹装药:梯恩梯3千克

发射药:双基药9.8千克

83式122毫米榴弹炮

83式122毫米榴弹炮杀爆榴弹于80年代装备部队。

该弹主要用来杀伤有生力量,爆破野战工事,支援步兵和坦克的战斗行动,对战斗火器和辎重车辆进行压制和歼灭射击,还可以在地雷区开辟通路。

86式122毫米榴弹炮

86式122毫米榴弹炮是参照苏联D-30型122毫米榴弹炮,根据现代战争的需要于1985年研制成功的师属榴弹炮,用于替代大量装备的老式的54式和54-1或122毫米榴弹炮。86式122毫米榴弹炮的身管较长,为30倍口径,全重3.2吨,射速每分6~8发,具有360°射界,可使用杀伤榴弹、破甲弹、增程弹、烟幕弹、照明弹及反装甲子母弹等多种弹药,使用一般炮弹的射程为18公里,使用底凹增程弹射程可达21公里。86式使用的反装甲子母弹内装30枚子弹、破甲厚度500毫米,最大射程15公里。与国内外同类榴弹炮相比,W86式结构紧凑、*作方便、射程远、精度高、工艺简单、造价低廉,可以说赶上了世界先近水平,特别是86式的360°环射能力和远射程,在世界同类火炮中首屈一指。

口径:122毫米

初速:690米/秒

弹丸重:33.4公斤

最大射程:18000米

射速:6~8发

高低射角:-7°~+70°

方向射角:360°

全重:3200公斤

身管长:4785毫米

行军战斗转换时间:1.5~2.5分钟

59式130毫米加农炮

959年,兵器工业部127厂按照原苏联M-46加农炮仿制成功59式130毫米加农炮。火炮采用单筒身管,装多孔式制退器;手动横楔式炮闩;变后坐制退机,液体气压式复进机,两机分别布置在炮身上、下部,均为杆后坐形式;炮架由摇架、上架、下架、大架和防盾组成,大架装有炮身推拉器,行军时,解脱反后坐装置,将炮身后拉,以缩短火炮行军长度;瞄准部分分为方向机、高低机、平衡机、瞄准装置组成,高低机为单齿弧外啮合式,平衡机为气压式,瞄准装置由瞄准具、周视瞄准镜、直接瞄准镜与照明具组成。全重8.5吨,炮班8人,六轮卡车牵引,射速6-8发/分。最大射程27千米。此后结合了122毫米加农炮和152毫米加榴炮的炮架和结构设计,使得59式的全重减轻了2.1吨,射速提高到8-10发/分。命名为59-1式。该炮在79年对越自卫反击战时表现出来的性能非常优越,火力猛、射程远、命中精度高、使用可靠,受到参战官兵的赞誉。

进入80年代,我军又为130毫米加农炮研制了底排弹、底凹弹、子母弹等多种新弹种,最大射程增加到38千米。

口径:130毫米

行军状态全重:8450千克

战斗状态全重:7700千克

行军状态长:11730毫米

行军状态宽:2450毫米

行军状态高:2550毫米

火线高:1380毫米

身管长:6850毫米

初速:930米/秒

最大射程:27150米

最大射速:7-8发/分

高低射界:-2.5度-45度

方向射界:左右各25度

炮班人数:9人

59-1式130毫米牵引加农炮

59-1式130毫米加农炮是59式130毫米加农炮的改进型,1970年定型,大量装备部队,是目前我军的主力加农炮。该炮采用60式122毫米加农炮的炮架;炮闩改为半自动立楔式;反后坐装置由上下配置改为在炮身上方左右配置;摇架由框式改为筒式;增加射击支承座盘,将多孔式炮口制退器改为双室冲击式炮口制退器;增加架尾滚轮;取消炮身推拉器和行军时的前车。该炮采用药筒分装式炮弹,配有杀伤爆破榴弹、杀爆燃榴弹、A型远程杀爆榴弹、B型远程杀爆榴弹、底部排气增程弹、反坦克子母弹、箭式榴霰弹、烟雾弹、照明弹。

59-1式130毫米加农炮在20世纪七、八十年代,一直是中国炮兵的主力当家炮,装备炮兵师及以后各集团军属炮兵。59-1式130毫米加农炮配用有杀爆燃弹(射程30公里),远程杀爆弹(32公里),底排增程弹(38公里),反坦克子母弹(25公里)等弹药。

主要战术性能:

口径:130毫米

初速:930米/秒

弹丸重:33.4公斤

最大膛压:3150公斤/平方厘米

射速:8~10发

高低射角:-2.5°~45°

方向射角:左30°,右28°

全重行军状态:6300公斤

战斗状态:6100公斤

行军战斗转换时间:3分钟

54式152毫米榴弹炮

中国制造。1955年研制定型的152毫米牵引火炮,系仿制前苏D-1型152毫米榴弹炮(前苏军第二次世界大战后期至70年代中期以前的师级支援火炮)。80年代以前曾作为军级重要支援火炮,用以装备步兵军炮兵团之重榴炮营,每营12门。现已逐步退役,为66式152毫米加榴炮取代。本炮口径大,威力大,自重轻,但射程稍近。

战术技术性能数据

口径152.4毫米

初速508米/秒(榴弹)

最大射程12400米(榴弹)

方向射界35度

高低射界-3 ̄+63.5度

最大射速4发/分

炮全长7558毫米(行军状态)

炮全重3640公斤

编制炮手7人

弹重39.9公斤

运动方式卡车牵引

配用弹药常规弹药多种

66式152毫米加榴炮

该炮于60年代末装备陆军军属炮兵和炮兵师,用以压制和歼灭敌生动力量和炮兵武器等装备,破坏野战防御工事,击毁装甲目标。属于中轻型武器运送方便。

66式152毫米加农榴弹炮是根据前苏联D-20式152毫米加农榴弹炮仿制而成,1966年生产定型,大量装备部队,是目前我军的主力加农榴弹炮。

该炮采用60式122毫米加农炮的炮架,只是将单筒身管更换为152毫米口径的身管,该炮与59-1式130毫米加农炮有60%以上的零部件通用。

该炮采用药筒分装式炮弹,配有杀伤爆破榴弹、发烟弹。

口径:152.4毫米

行军状态全重:5720千克

战斗状态全重:5650千克

战斗状态全长:8.64米

战斗状态火线高:1.22米

行军状态长:8690毫米

行军状态宽:2420毫米

行军状态高:2520毫米

行军状态全重:5720公斤

火线高:1220毫米

身管长:4240毫米

初速:655米/秒

最大射程:17200米

最小射程:4400米

直射距离:800米

最大射速:6-8发/分

高低射界:-5度-+45度

方向射界:58度

炮班人数:9人

牵引工具:吉比西8型

牵引长:16.0米

榴弹全重:59.62公斤

杀伤面积:43X22平方米

弹药基数:60发