【裝備理論與裝備技術(shù)】

美軍轉(zhuǎn)管武器試驗(yàn)規(guī)范分析

呂文軍，王惠源，陳輝

(中北大學(xué)，太原030051)

摘要：目前各國(guó)對(duì)轉(zhuǎn)管武器試驗(yàn)驗(yàn)收都有自己的一套試驗(yàn)規(guī)范，都各有其優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)美軍7.62 mm 6管轉(zhuǎn)管機(jī)槍(M134)的試驗(yàn)規(guī)范及25 mm 5管航炮(GAU-12)的試驗(yàn)規(guī)范分析研究，覺(jué)得其中有關(guān)射擊精度、身管壽命、擊發(fā)機(jī)構(gòu)、后坐力、扭矩測(cè)試等試驗(yàn)規(guī)范值得我們借鑒學(xué)習(xí)；目的是通過(guò)對(duì)美軍轉(zhuǎn)管武器試驗(yàn)規(guī)范學(xué)習(xí)，對(duì)其中比較突出關(guān)鍵的規(guī)范分析，展現(xiàn)其合理性、科學(xué)性、靈巧性及可操作性；利于我國(guó)的在今后轉(zhuǎn)管武器試驗(yàn)中有針對(duì)性的采取其中有利規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：射擊精度；身管壽命；擊針撞痕

收稿日期：2014-08-15

作者簡(jiǎn)介：呂文軍(1987—)，男，碩士研究生，主要從事武器系統(tǒng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.03.016

中圖分類號(hào)：TJ306+.1

文章編號(hào)：1006-0707(2015)03-0060-05

本文引用格式：呂文軍，王惠源，陳輝.美軍轉(zhuǎn)管武器試驗(yàn)規(guī)范分析[J].四川兵工學(xué)報(bào)，2015(3):60-63.

Citation format:LYU Wen-jun, WANG Hui-yuan, CHEN Hui.Analysis of Test Specification of US Gatling Weapons[J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(3):60-63.

Analysis of Test Specification of US Gatling Weapons

LYU Wen-jun, WANG Hui-yuan, CHEN Hui

(North University of China, Taiyuan 030051, China)

Abstract:Nowadays, every country has a range of test specification to their gatling weapons test acceptance, and each has its advantage. Based on the analysis and research of the American 7.62 mm 6 barrels gatling gun (M134) and 25 mm 5 barrels aircraft gun (GAU-12) test specifications and we think that the test specification about where shooting accuracy, barrel life, firing mechanism, recoil and torque are worth our using for reference study. The purpose of this article is to show the rationality, science, dexterity and maneuverability of American military test specification by learning and analyzing the more prominent critical specification. And the above analysis can benefit our country’s gatling weapon test when taking the targeted positive specification test in the future.

Key words: firing accuracy; barrel life; firing pin indent

轉(zhuǎn)管武器交付部隊(duì)使用前都要進(jìn)行一系列的試驗(yàn)測(cè)試，各國(guó)針對(duì)不同型號(hào)的武器也都有自己的一套試驗(yàn)測(cè)試規(guī)范，也都各有優(yōu)勢(shì)。本文主要研究分析美軍的7.62 mm 6管轉(zhuǎn)管機(jī)槍(M134)的試驗(yàn)規(guī)范及25 mm 5管航炮(GAU-12)試驗(yàn)規(guī)范，把其中本人認(rèn)為有新意有創(chuàng)新點(diǎn)的幾點(diǎn)試驗(yàn)規(guī)范拿出來(lái)分析，以便國(guó)內(nèi)同行參照、研究及引用。

1射擊精度測(cè)試規(guī)范

射擊精度[1]簡(jiǎn)單的說(shuō)就是射彈命中目標(biāo)的準(zhǔn)確度。包括武器射擊的準(zhǔn)確性和射彈密度2個(gè)方面，即射擊準(zhǔn)確度和射彈散布密度。射擊準(zhǔn)確度，是指平均彈著點(diǎn)距離預(yù)期命中點(diǎn)偏差的程度；射彈散布密度，是指彈著點(diǎn)圍繞平均彈著點(diǎn)散布的程度。美軍測(cè)試射擊精度時(shí)，先把武器安裝固定在測(cè)試平臺(tái)上，在其25.4 m外立靶進(jìn)行冷槍校正，然后射擊100發(fā)曳光訓(xùn)練彈(TP-T)，其80%的彈著點(diǎn)所在的最小直徑圓就是射彈散布；用這80%的彈著點(diǎn)的中心位置與實(shí)際的瞄準(zhǔn)點(diǎn)的距離差來(lái)描述武器的射擊準(zhǔn)確度。

我國(guó)轉(zhuǎn)管武器試驗(yàn)時(shí)采用的方法是剔除散布最大的十幾發(fā)彈，再用剩下的彈衡量武器的射彈散布及射彈精度。如果發(fā)射彈藥數(shù)不夠多，如試驗(yàn)彈40～50發(fā)，則會(huì)因剔除比例太大而影響了對(duì)轉(zhuǎn)管武器的射擊精度評(píng)估。

美軍的試驗(yàn)規(guī)范首先確定射彈100發(fā)，用80%的彈著點(diǎn)來(lái)衡量射擊精度(意味著20%的剔除即20發(fā))，剔除的彈似乎比我國(guó)的十幾發(fā)彈多，但其剔除比例小，這樣即考慮了轉(zhuǎn)管武器啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)的不穩(wěn)定性也考慮了因特殊原因而造成散布較大的個(gè)別彈(表1)。

表1　幾種武器的射擊精度規(guī)范

2身管壽命規(guī)范

2.1幾個(gè)定義

身管壽命[2]是指當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)身管壽命就被看作結(jié)束：武器在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的射擊方式和射速下射擊任何相同口徑彈藥時(shí)，當(dāng)身管第一次與另一支新的身管相比較在射擊60發(fā)(±10發(fā))彈藥時(shí)出現(xiàn)平均速度下降61 m/s(更多)，或在25.4 m距離上20%的彈丸自身翻轉(zhuǎn)超過(guò)15°。

GJB51A—2005《可靠性維修性保障性術(shù)語(yǔ)》中對(duì)耐久性的定義是：產(chǎn)品在規(guī)定的使用、儲(chǔ)存與維修條件下，達(dá)到極限狀態(tài)之前，完成規(guī)定功能的能力，一般用壽命度量?！睹狸戃娫囼?yàn)鑒定司令部試驗(yàn)操作規(guī)程》的定義是：產(chǎn)品沒(méi)有發(fā)生耐久性失效而成功地工作直到設(shè)計(jì)使用期或直到大修的概率。耐久性失效是指該武器裝備無(wú)論從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上考慮，都不能再繼續(xù)使用了，它是一種經(jīng)濟(jì)性要求。[3]

根據(jù)產(chǎn)品的使用狀態(tài)及利用系數(shù)，耐久性參數(shù)可以是有用壽命或使用壽命[4]。對(duì)于“動(dòng)力”類或可修復(fù)的產(chǎn)品，有用壽命是其耐久性的決定性指標(biāo)。有用壽命和耐久性關(guān)系如圖1所示。

圖1　有用壽命與耐久性關(guān)系

點(diǎn)射時(shí)間。通常情況下把點(diǎn)射時(shí)間定義為一個(gè)射擊周期，它包括至少1 s的持續(xù)射擊和5 min自然冷卻。長(zhǎng)點(diǎn)射是指武器系統(tǒng)在射擊信號(hào)沒(méi)有停斷之前或武器系統(tǒng)自身沒(méi)損壞的前提下能最少連續(xù)射擊300發(fā)曳光訓(xùn)練彈(TP-T)，且射擊過(guò)程必須滿足武器的射擊精度要求、射速要求和清膛功能的要求。 武器進(jìn)行測(cè)試前需功能預(yù)熱，即手動(dòng)進(jìn)行12發(fā)曳光訓(xùn)練彈(TP-T)射擊。

2.2身管壽命測(cè)試

根據(jù)有用壽命跟耐久性的關(guān)系，武器應(yīng)能承受一個(gè)耐久性射擊試驗(yàn)：耐久性試驗(yàn)是指在“2次大修間的平均壽命、必須遵循的更換時(shí)間”之內(nèi)能持續(xù)射擊3 000發(fā)彈藥且在射擊3 000發(fā)彈藥時(shí)沒(méi)有零部件失效、損壞，武器故障不超過(guò)兩次；測(cè)試過(guò)程中每輪至少三分之一的彈藥在1個(gè)連射中射擊完，剩下的彈藥以點(diǎn)射方式在規(guī)范規(guī)定的時(shí)間內(nèi)射完；最后測(cè)試數(shù)據(jù)的分析應(yīng)該與射速，可靠性和身管壽命的規(guī)范規(guī)定吻合。

以美軍7.62 mm 6管轉(zhuǎn)管機(jī)槍(M134)的耐久性測(cè)試規(guī)范為例(身管壽命3 750發(fā))：每次耐久性測(cè)試的完成需要1 500 發(fā)的彈鏈。為了完成測(cè)試，武器要在其額定射速區(qū)間某個(gè)穩(wěn)定的射速上連續(xù)射擊10次每次150發(fā)。每1 500發(fā)彈射擊結(jié)束后要確定出和記錄好機(jī)槍的加速時(shí)間、制動(dòng)時(shí)間、扭矩和穩(wěn)定的射速，并與其性能要求相比較看是否符合設(shè)計(jì)要求。如表2 M134性能要求所示。

表2　M134性能要求

測(cè)試過(guò)程中，在射擊完150發(fā)彈后機(jī)槍要冷卻(不能強(qiáng)制冷卻，要自然冷卻)5～15 s。當(dāng)每次射擊完1 500彈鏈，機(jī)槍要冷卻到室溫25℃(用強(qiáng)制冷卻甚至是水冷卻 )。射擊 3 000 發(fā)后機(jī)槍就必須進(jìn)行檢查和潤(rùn)滑，機(jī)槍檢查時(shí)移動(dòng)的零部件檢查完畢必須復(fù)原到原來(lái)的位置。

測(cè)試過(guò)程中不修理或更換的零部件，除非零部件損壞或磨損導(dǎo)致其功能失效不能再用。一個(gè)失效的零部件可能是造成機(jī)槍故障或機(jī)槍可靠性降低的因素。每次耐久性測(cè)試都要有完整的記錄，記錄包括每次故障和所有更替的零部件及當(dāng)時(shí)射擊多少發(fā)彈藥。調(diào)查研究引起零部件故障和失效的原因及采取的相對(duì)措施。

3擊發(fā)機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)管武器的擊發(fā)方式分為2種，一種是機(jī)械擊發(fā)，采用機(jī)械底火彈藥，如M134 7.62 mm 6管轉(zhuǎn)管機(jī)槍；一種是電擊發(fā)，采用電底火彈藥，如GAU-12 25 mm 5管航炮。

3.1機(jī)械擊發(fā)規(guī)范

機(jī)械擊發(fā)是通過(guò)釋放擊針用擊針突出量撞擊底火以達(dá)到擊發(fā)目的的擊發(fā)方式。擊針突出量撞痕是指擊發(fā)時(shí)擊針尖突出槍機(jī)(機(jī)頭)彈底窩平面的尺寸[5]。為了確保擊發(fā)底火需要一定的擊針突出量，其值視動(dòng)作形式和底火大小而定。如果突出量短于所需，則不發(fā)火；如果過(guò)大，則底火易擊穿漏煙。美軍轉(zhuǎn)管武器試驗(yàn)規(guī)范中以擊針撞痕來(lái)測(cè)試擊針突出量(即擊發(fā)機(jī)構(gòu))的設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。以下以美軍的7.62 mm 6管轉(zhuǎn)管機(jī)槍(M134)測(cè)試規(guī)范為例：

擊針撞痕是指擊針撞擊99.99%軟退火純銅壓縮缸，99.90%純銅壓縮缸上的凹縮量不少于0.013英寸也不大于0.025英寸，且偏離中心不超過(guò)擊針撞痕直徑的1/2。

擊針撞痕測(cè)試：武器保持水平位置，用固定裝置固定好99.99%軟退火純銅壓縮缸，然后調(diào)整武器的擊發(fā)機(jī)構(gòu)使其與銅壓縮缸處于“閉鎖狀態(tài)”，然后釋放擊針撞擊軟退火純銅壓縮缸；取出軟退火純銅壓縮缸測(cè)量在銅壓縮缸上撞痕的深度——銅壓縮缸撞擊前表面到擊針撞痕頂端的距離，測(cè)量3次以確定測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。分別對(duì)3個(gè)軟退火純銅壓縮缸連續(xù)進(jìn)行撞擊測(cè)試測(cè)量其撞痕。測(cè)量結(jié)果沒(méi)有出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象，則擊發(fā)機(jī)構(gòu)的功能符合射擊要求。

這樣以擊針撞痕的方法檢驗(yàn)擊發(fā)機(jī)構(gòu)，既可以檢驗(yàn)出擊針簧的伸縮性是否符合設(shè)計(jì)要求及擊針頭撞擊瞬間的能量是否過(guò)大或過(guò)小，也可檢驗(yàn)出擊針的凸出量及擊針頭的剛性要求是否達(dá)標(biāo)。

3.2電擊發(fā)規(guī)范

電擊發(fā)是指當(dāng)武器機(jī)芯旋轉(zhuǎn)到擊發(fā)位置，機(jī)芯擊針導(dǎo)電軟件適時(shí)可靠地接通激發(fā)電源，并通過(guò)炮彈與機(jī)炮組成回路擊發(fā)炮彈。電擊發(fā)方式只要電流能夠成功擊發(fā)彈藥底火，則不存在類似機(jī)械擊發(fā)遲發(fā)火問(wèn)題。電擊發(fā)需要解決的問(wèn)題如下：機(jī)芯導(dǎo)電軟件導(dǎo)電鎖是在高速旋轉(zhuǎn)下接觸發(fā)火機(jī)接觸快導(dǎo)電的，且接觸瞬間武器處于劇烈振動(dòng)的情況下，因此不允許跳動(dòng)式的點(diǎn)接觸，否則容易產(chǎn)生“瞎火”彈；線路避免采用錫焊工藝，因發(fā)火結(jié)構(gòu)在劇烈振動(dòng)下工作，錫焊易疲勞斷裂而引起“瞎火”彈的產(chǎn)生；導(dǎo)電軟件受潮或進(jìn)水易產(chǎn)生“瞎火”彈，因此將發(fā)火機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成密封式的最為理想。[6]

因?yàn)橹Ъ軇傂圆粔蛞资购脚谡駝?dòng)導(dǎo)致接觸跳動(dòng)，為避免產(chǎn)生“瞎火”彈GAU-12 25mm 5管航炮的電擊發(fā)規(guī)范還考慮了支架的剛性對(duì)穩(wěn)定性的影響。

4后坐力測(cè)試規(guī)范

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于后坐力的測(cè)試歸結(jié)起來(lái)大致有2種方法，一是機(jī)械測(cè)試法，另一個(gè)是電測(cè)試法。機(jī)械測(cè)試法是將緩沖器與一鉛塊相連，當(dāng)自動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，緩沖器會(huì)帶動(dòng)鉛塊一起運(yùn)動(dòng)，鉛塊質(zhì)量一定，鉛塊上升的速度是可測(cè)的，則通過(guò)能量守恒定律由鉛塊上升的高度就可以換算出最大的后坐力。電測(cè)試法是將武器放在測(cè)試平臺(tái)、測(cè)試時(shí)是由力傳感器將測(cè)試信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，然后數(shù)據(jù)處理器處理分析電信號(hào)，從而測(cè)試出武器的最大后坐力。[7]

美軍7.62 mm 6管轉(zhuǎn)管機(jī)槍(M134)試驗(yàn)規(guī)范中沒(méi)有對(duì)后坐力進(jìn)行具體規(guī)范，但25 mm 5管航炮(GAU-12)因?yàn)橛袖摷芙佑|所以有后坐力測(cè)試要求。

5環(huán)境測(cè)試規(guī)范

美軍規(guī)定所有的武器裝備、零部件和材料以及彈藥都必須先送到環(huán)境實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬環(huán)境測(cè)試，再送到環(huán)境試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地環(huán)境測(cè)試，只有通過(guò)了這些測(cè)試才能正式交付部隊(duì)使用。

目前，國(guó)外已將環(huán)境測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化，許多國(guó)家還制定了環(huán)境測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，總的說(shuō)來(lái)這些標(biāo)準(zhǔn)大同小異，主要包括以下測(cè)試項(xiàng)目：低壓(高空)測(cè)試、高溫測(cè)試、低溫測(cè)試、防霉測(cè)試、防潮測(cè)試、淋雨測(cè)試、鹽霧測(cè)試、沙塵測(cè)試等[8]。

美軍的25 mm 5管航炮還進(jìn)行射擊狀態(tài)和非射擊狀態(tài)下加速測(cè)試，即飛機(jī)加速度如表3所示狀態(tài)下航炮系統(tǒng)沒(méi)有損壞且能保持穩(wěn)定射速。

表3　飛機(jī)加速度要求

在射擊狀態(tài)下，其射速隨飛機(jī)加速度的增加而降低，以最低射速3 600發(fā)/分為例，其射速與加速度變化關(guān)系如圖2所示。

圖2　射速與加速度關(guān)系

美軍對(duì)載體加速度的測(cè)試及各種情況下加速度試驗(yàn)值值得我們學(xué)習(xí)研究，我國(guó)今后的航炮設(shè)計(jì)可參照美軍的試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，也可依次制定自己的航炮試驗(yàn)規(guī)范。

6扭矩測(cè)試

扭矩測(cè)試[9]是利用試驗(yàn)測(cè)量克服金屬變形抗力和金屬同傳動(dòng)摩擦力施加給傳動(dòng)軸的力矩，然后分析判斷數(shù)據(jù)是否符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于外能源武器的扭矩測(cè)試一般采用非電量電測(cè)法，測(cè)量時(shí)直接把應(yīng)變片貼在傳動(dòng)軸上，組成測(cè)量電橋，用應(yīng)變儀測(cè)量由扭矩作用產(chǎn)生的剪應(yīng)變或剪應(yīng)力，推算出扭矩。這中方法的優(yōu)點(diǎn)是，直接測(cè)量傳動(dòng)軸的扭矩變形，減少了由功率和轉(zhuǎn)速推算的間接影響因素。對(duì)于內(nèi)能源驅(qū)動(dòng)的武器的扭矩測(cè)量，由于引線問(wèn)題，一般采用非接觸式扭矩測(cè)量法(圖3)，其原理是：傳動(dòng)軸上的機(jī)械應(yīng)變引起貼在該軸上的應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化，使電橋失去平衡；發(fā)送器把信號(hào)發(fā)送出去，再由接收器接收信號(hào)后送入接收機(jī)，經(jīng)鑒別器把信號(hào)解調(diào)并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，進(jìn)行記錄和顯示等。

圖3　非接觸式扭矩測(cè)量方框圖

扭矩的測(cè)量可以幫我們分析武器的結(jié)構(gòu)受力情況，便于安全性判斷及材料的選取、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇，也可根據(jù)扭矩的數(shù)據(jù)分析優(yōu)化武器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

7可維修性測(cè)試規(guī)范

可維修性[10]是指武器經(jīng)有一定技能人員利用可獲得的資源、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按規(guī)定的程序和維修保養(yǎng)級(jí)別進(jìn)行維修后，保持或恢復(fù)到規(guī)定狀態(tài)的能力。武器的維修分為3個(gè)層次：0為初級(jí)維修，I為中級(jí)維修護(hù)，D為高級(jí)維修。目前的維修都是按這一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行。射擊時(shí)的維修是初級(jí)維修，車間維修是中級(jí)維修，返工屬于高級(jí)維修。維修層次的定位應(yīng)該根據(jù)自身、周圍環(huán)境的條件。劃分維修級(jí)別要求：工人技能盡量最低，工具和使用的程序、設(shè)備應(yīng)盡量的簡(jiǎn)便。以下的設(shè)計(jì)要求應(yīng)納入武器系統(tǒng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中：

可快速更換身管；主要零部件能快速拆卸和安裝；主要零部件的拆卸和組裝無(wú)需特殊的工具或固定夾具，甚至不需要中級(jí)維修里的復(fù)雜工具；主要零部件在不用標(biāo)定矯正、調(diào)整就能互換、更換。

可維修性可用維修時(shí)間的定量指標(biāo)來(lái)度量，如表4 25 mm 航炮維修故障時(shí)間和表5 25 mm 航炮技術(shù)維修時(shí)間。

美軍對(duì)航炮的可維修性測(cè)試的規(guī)范中規(guī)定了故障維修時(shí)間及技術(shù)維修時(shí)間，使可維修性體現(xiàn)在量化上，更直觀、更易測(cè)試評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)管武器的可維修性。維修時(shí)間的限制可再次反饋給轉(zhuǎn)管武器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓轉(zhuǎn)管武器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上更加符合人體工程學(xué)，貼近戰(zhàn)場(chǎng)要求。

表4　25 mm航炮維修故障時(shí)間

表5　25 mm航炮技術(shù)維修

8結(jié)束語(yǔ)

美軍試驗(yàn)規(guī)范中的射擊精度、身管壽命及耐久性的定義與我國(guó)的有所差別與側(cè)重點(diǎn)，是否是更科學(xué)、更有實(shí)施性和使用性值得學(xué)習(xí)研究；美軍試驗(yàn)中擊發(fā)機(jī)構(gòu)測(cè)試、身管壽命測(cè)試、環(huán)境測(cè)試及可維修性測(cè)試的數(shù)值規(guī)定，給我們提供了一個(gè)數(shù)據(jù)參照及借鑒方法；后坐力測(cè)試，扭矩測(cè)試的提出值得我們重視、借鑒參考。

本文只對(duì)美軍的7.62 mm 6管轉(zhuǎn)管機(jī)槍(M134)的試驗(yàn)規(guī)范及25 mm 5管航炮(GAU-12)的試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行分析研究，文中所講的規(guī)范、數(shù)據(jù)也是僅針對(duì)這兩款轉(zhuǎn)管武器，因此文中的規(guī)范、論述可能有所偏頗或有不足，希望能與同行們共同學(xué)習(xí)、共同完善。

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(責(zé)任編輯楊繼森)