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埋头弹火炮可以让小到数吨重的全地形车，大到数十吨的步兵战车都能在较低成本下对重型装甲车辆甚至主战坦克进行打击。

2019-02-26 · 了不起的中国制造 62 跟贴
　　出品 | 网易

　　作者 | 404 not found，军事爱好者

　　如果说起近年来哪些军事装备火，埋头弹可以算一个。

　　随着包括装备步兵战车等中轻型车辆的快反部队任务呈现多元化，独立遂行作战、特别是遇上各类装甲目标的概率增加，对武器系统的要求也越来越高。而小口径机关炮+反坦克导弹的组合已经很难有效击毁敌方装甲目标，为此，各国普遍采用增大火炮系统口径的办法来提高打击能力。

　　而正常情况下，直瞄火炮口径越大，则火炮体积与后座力也越大，而需要的搭载平台吨位随之水涨船高，于是，各国都将注意力集中在埋头弹火炮上。

　　中国的CS/AA5多功能埋头炮武器系统，能很好地平衡体积、后坐力与火炮威力之间的矛盾，使小到数吨重的全地形车，大到数十吨重的步兵战车，都拥有成本较低且可以对重型装甲车辆甚至主战坦克的打击能力。

　　（一）随行装药，让燃烧更

　　埋头弹是一种整个弹丸被装在药筒的发射药里的，其炮弹呈简单的圆柱体或其他较规则的形状，长度较短占用空间小，其炮尾较普通火炮尺寸小，还有便于实现自动装填的优点。

　　正因为如此，携带该类火炮系统的车辆无论是使用传统的火炮吊篮还是无人遥控炮塔设计，都可以在较小地占用车内空间的情况下实现过去同等口径火炮甚至更高的威力。

　　（炮尾结构大幅缩小，使得40mm的埋头弹火炮仅用了过去传统的30毫米机炮的体积而获得了传统40mm火炮的威力）

　　正如其名，埋头弹弹丸是埋入药筒内，同口径弹丸下，药筒直径是有所增加，但整个弹体长度相当于减少了原本外露弹头长度，使得总弹体积长有效减少。

　　不过，总体积相对减少的一个副作用就是留给发射药的空间也会相对减少，发射药量往往决定于弹丸初速。在空间相对固定的前提下，提高发射药量的途径即提高发射药密度，也就是把装药压得更“紧”一些。

　　（埋头弹的弹丸埋入了药筒内占用了额外空间，所以如要提高发射药量就需要提高发射药装填密度）

　　而且，发射药并不一定是密度越高能量越大。由于药室内的燃气大部分都不能跟上弹丸的运动速度，在膛底和弹底之间存在着一个接近线性变化的压力梯度分带。

　　这一压力梯度的存在，使得用于推动弹丸运动的压力非常小，只占大膛压的很小一部分。同时，燃烧释放出的能量，不仅用于推动弹丸的运动，还要用于加速弹丸尾部的气体，以保证该部分气体与弹丸以相同的速度运动，使其随弹丸一起运动。

　　所以弹丸的炮口初速度越高，膛底和弹底之间的压力差就越大，气体和装药运动所消耗的动能也越大，因而造成弹丸的炮口初速度越高，火炮效率越低的现象。

　　为了利用燃气，使弹头后边的边走边烧，随行装药技术应运而生，其通过弹底部携带一定量的发射装药，使得在主装药还没有被点燃前燃烧做工，并随弹丸一起运动，将弹丸推入膛内。

　　而随行装药在膛内适时点燃主装药，并对弹底“空穴”区进行冲压，从而让主装药有更多精力去推动弹丸而非分散一部分用来推动自身产生的燃气气体，实现大膛压不变，弹丸初速大幅提高的目标。

　　这其中，随行装药的点火延迟时间、燃烧性能的稳定性及高燃速又是随行装药技术研究的关键问题。

　　（埋头弹装药结构示意图）

　　中国设计人员通过在静态与动态燃烧条件下的大量试验，选出了点火延迟时间、随行药燃速和随行药力的优化组合。

　　其延时机构可对随行装药的点火延迟时间进行有效控制，使燃烧性能基本稳定，有较好的能量释放规律，而高能量的燃烧生成的气体，在气固交界面上形成较大的推力，该推力与弹丸底部附近的气体压力相结合，对弹丸的做功能力增强，弹丸初速提高。

　　此外，选用力高的随行药，可以在不改变随行药能量的前提下减少随行药的装药量，减小弹丸的消极质量，进一步提高弹丸初速 。

　　（二）旋转药室，让火炮紧凑射击更

　　相较于常规火炮系统，埋头弹火炮系统体积得以大幅减小，除了弹体减小外也得益于炮室本身极为紧凑。

　　中国与欧美国家的埋头弹火炮均采用了旋转自动机，药室与炮身是分开的，供弹线与炮身呈90°角时，炮弹装入药室（同时把上一发药筒顶出），自动机旋转90°，此时膛内弹与炮管共线，击发，如此往复循环。这样的结构本身不仅极为紧凑，也有助于提高火炮射速。

　　不过，由于采用旋转药室,药室与炮身是分开的,其端部接触面上存在缝隙,药室沿该接触面保待滑动,同时因为整个系统要求多次发射而要频繁开闭,发射期间必须保证良好的高压气体密封，否则如果工作过程中出现气体泄漏,不但会带来能量上的浪费而影响初速，也会提高弹丸内弹道的不稳定性从而影响射击精度。

　　欧美国家为解决这一问题，选择在“弹”上下功夫：通过可伸缩式药筒，在击发时，前端的伸缩段自动伸出，与炮管尾部进行自锁，确保密封，保证膛压。

　　（欧美国家为有效密封旋转药室可能导致的燃气泄漏，选择采用伸缩药筒来封闭药室与炮管间的缝隙，却也导致加工更为复杂，生产成本更高）

　　而中国则选择在火炮本体上下功夫，设计了一种新型的组合自紧式密封系统：密封本体用螺纹紧固在炮身上 ,端面与旋转药室上分别设置有可弹性变形的密封环并贴紧间隙，利用密封环之间的配合过盈来实现连接，用于进行端面与旋转药室接触面上的高低压密封。

　　在低压时,密封环因预紧力而向外突出,活动药室楔入压紧后药室与密封本体端面基本贴合,压紧力使密封环再次产生弹性变形并紧密贴合在活动药室上,从而在低压时起到密封作用。

　　随着压力迅速升高,在气体的作用下,间隙变大, 密封环之间又开始发生相应形变，密封环之间向缝隙处进行自紧式楔入，压力越大,楔入越紧, 密封效果越好。

　　同时，在燃气作用下，各密封环之间以及各环与其他构件间由于压力引发变形从而产生一些微小缝隙, 这使密封系统形成如迷宫一样弯曲的结构，从而让气流进入“迷宫”中反复曲折而消耗一定能量，而阻滞气体的外泄。

　　这种密封连接结构简单、精度好，而且承载能力高，在冲击振动载荷下也能较可靠地工作，缺点是对结合面加工精度与密封体材料性能要求较高。好在得益于中国军工业材料工艺与加工工艺的提升，这些隐藏于细节中的魔鬼在今天已不再是难题。

　　（三）炮口制退器，让开炮“更安全”

　　埋头弹火炮体积紧凑的特点让战车在相同空间条件下可以装备口径更大的火炮，但也带来了新的烦恼。

　　随着火炮口径的增加，发射过程中的后坐效应也会随之增强。如果火炮后座力不能有效控制，不仅会因后座效应导致炮身产生不必要扰动影响射击精度，还会因火炮后座行程增加额外占据炮塔内的安全空间，而让好不容易节省下的空间又再次浪费。

　　常规身管火炮要降低后座力，在不增加炮尾尺寸的情况下的一个途径就是采用炮口制退器。炮口制退器的使用，可以控制后效期气体流动，在炮口产生一个向前的冲量，为炮身提供一个制退力，减少后座行程也减小发射过程中的扰动作用。

　　不过，常规的炮口制退器在控制燃气减小后坐力的同时，燃气经过制退器会形成较为明显的侧向气流，这样在炮口侧面流场会形成较强的侧向气流，从而增强了炮口压力波，这会对炮塔外零落的各种精密观瞄设备造成一定损害，也会对下车伴随的步兵安全产生不利影响，这也是近几年大部分装甲车辆所应用的大中型火炮对炮口制退器的应用并不普及的原因。

　　（类似山猫这样的轻型车辆要想在开炮时不翻车还能不伤及射手，的炮口制退器必不可少）

　　为了缓解这一矛盾，中国设计人员根据分段多级降压原理，设计了一种新型的埋头弹火炮用低危害炮口制退器。

　　它通过控制炮口燃气分段多级泄压喷出来分散喷流，后再通过尾部通孔进一步泄压，从而保证燃气充分膨胀做功。此外，在炮口装置上还增加了消声碗，当燃气喷出炮口后，部分燃气继续沿轴线膨胀，当燃气撞击到消声碗时，燃气与消声碗相互作用，产生一个沿轴向的力，增强了炮口制退器的制退效果，还达到降低噪声和衰减冲击波的目的。

　　（在使用了新型炮口制退器后（右），其炮口冲击波明显较使用传统炮口制退器（左）更小）

　　结语

　　中国40毫米埋头弹火炮系统，缩小了火炮系统的总体尺寸，提高了射速，又合理地控制了火炮后坐力，特别适合在原有火炮尺寸条件下使装甲车辆改装较大口径火炮系统，提高战车威力。其基本达到了国际上40毫米口径火炮的水准，整体设计基本上可以说已经达到了世界一流。

　　作为世界上认知度高的标签，中国制造（MadeinChina）正寻求战略升级。「了不起的中国制造」专栏，力邀行业、资深玩家，呈现他们眼中的中国创新之路。

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　　编辑| 史文慧

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老师二狗尿裤子了[网易山东省聊城市手机网友]2019-02-26 07:14:22
都啥年代了，还跟虎式比

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掐死你的温柔2333[网易广东省广州网友]2019-02-26 10:28:12
放到今天，虎式坦克的火炮还算个屁！步兵肩扛的82mm无后坐力炮都比它强！