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坦克火炮口径不增反降,难道火炮无用了?

2020年下半年,美国公布了下一代主战坦克设计方案。其中,在火炮口径的选型上,美国继续使用了120毫米口径火炮。至此,美、俄两国对于21世纪中叶前服役的主战坦克设计方案全部确定,俄罗斯的T-14坦克继续沿用125火炮,美国继续沿用120炮,在2015年以前各界猜测的130炮并没有出现。难道是世界各国对于坦克火炮的使用需求发展到头了吗?还是坦克火炮技术遇到什么瓶颈了?

世界各国对于主战坦克的需求存在一定差异。比如几个大国,目标明确,因为坦克仍然是地面装备中最具威胁的主战兵器,因此坦克的主要任务就是打坦克,所以对于各大国而言,主战坦克火炮威力的需求是随着最先进的装甲技术而不断进步的。而对于以色列等国来讲,坦克的主要功能是消灭地面移动车辆,其对于火炮威力的需求不如各大国那样强,因此梅卡瓦在设计之初采用的是105炮。

坦克火炮口径不增反降,难道火炮无用了?

美国公布的下一代坦克预选方案

坦克火炮口径增加究竟有多大意义?以120炮和125炮比较为例,虽然口径仅增加了5毫米,但推进药的装药量就能增加23%左右。装药量越大,弹丸获得的炮口动能就越高,穿深能力也就越强。但俄罗斯125炮虽然装药量多,但与美国120炮相比威力提升却并不明显,这其中的奥秘留给以后再做详解。炮弹的装药量不是一味提升就一定好,还要考虑炮膛镀层、炮身加工、车辆总体等诸多因素。

坦克火炮口径不增反降,难道火炮无用了?

使用电渣重熔技术制造出来的钢,纯度更高,结晶方向高度一致,拥有很高的强度和晶格缺陷,一致性较好,非常适合用于高压滑膛炮

在现代坦克火炮身管内部,镀有一层金属铬,其主要作用是提高火炮使用寿命。在火炮发射时,炮膛内会瞬间形成一个高温、高压环境,我们可以把当时的炮膛通俗第想象成一个炼钢炉,炮弹要在这种极端环境下与炮身以1600米/秒左右的速度发生摩擦,如果没有镀铬层的保护,单凭炮钢材料本身难以承受多次烧蚀。于是科学家们想出一个为炮身内部镀一层金属的办法,加工过程就像炸油条一样,把炮身内管浸泡在一个金属铬液的方漕里,经过一段时间通电,金属铬附着在炮管内壁。虽然这个镀铬层也有一定寿命,不同国家技术高度不同,加工后的炮管寿命在300-500发不等,但已经能够基本满足使用。

坦克火炮口径不增反降,难道火炮无用了?

莱茵金属Rh-120坦克炮的镀铬内膛,非常光滑

火炮发射时的高温可以通过镀铬层隔离,瞬间形成的高膛压还需要炮身加工工艺来缓解。坦克火炮不是一根简单的钢管,而是分为“被管”和“内管”,内管就是有镀铬层的部分,火炮发射时超高的膛压会让内管像吹气球一样发生形变,为了减少这种形变,就在内管外加一层“被子”身管,称为“被管”。加工时,两个身管由于材料不同,热胀冷缩的程度也不同,就将两根管子套在一起,恢复到常温后,“被管”紧紧地攥住“内管”,火炮发射产生高膛压时,被管的力刚好被膛压抵消,由此减轻了火炮形变。

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身管自紧的过程,在炮管内壁用施加压力,使炮管预压紧,外壁预张紧。红到绿代表了压力从大到小

解决了火炮发射时高膛压对炮身的影响,就可以在技术允许范围内尽量制造大口径的火炮以获得最大限度地威力。但此时炮口动能带来的后坐力对车辆底盘总体设计提出了要求。根据一般经验,俄制125炮后坐力为80吨,如果确保千米立靶射击散步保持在理想状态,需选择30吨级坦克底盘。这样坦克的总体重量将超过45吨,对铁路和航空运输条件变得十分挑剔,如果为了实现快速到达,就必须研制载重量更大的运输机,这样对于整个国防工业体系的建设显得得不偿失。于是,我们看到亚洲某坦克技术强国最新服役的坦克火炮口径减小至105毫米,不到40吨的战斗全重使与之匹配的运输机在性能极限方面显得游刃有余。由此形成了能够满足局部战争的快速到达力量。

坦克火炮口径不增反降,难道火炮无用了?

吨位较重的车辆采用125炮,吨位较轻的车辆采用105炮

坦克火炮的口径大小不仅仅是单一领域技术决定的,更要考虑到对于整个装备体系的适配度。技术发展到今天,小口径火炮的威力不一定输给大口径火炮。可以在发射药装药结构方面下功夫。比如将炮弹内部的发射药从实心装药改为蜂窝状结构后,发射药燃烧面积明显增加,瞬间释放出更多的能量,弹丸依然能够获得较大初速。所以,在21世纪第三个十年,只有自己装备坦克,才能够制衡对手的坦克,而火炮威力越来越大、口径不增反降也正说明了坦克炮和弹药技术已经结束了单纯的尺寸叠加时期,向着技术更深、涉及学科更广的方向继续发展。