陳屹峣

【摘要】在軍事設(shè)計(jì)中，從事炮火研究、使用、生產(chǎn)以及設(shè)計(jì)的人員已經(jīng)開始密切關(guān)注火炮身管壽命的問題。本文對(duì)火炮身管壽命的定義進(jìn)行論述并預(yù)測(cè)了在這一方面上的發(fā)展歷程，根據(jù)這一方面的技術(shù)取得的成果，還提出了對(duì)其壽命實(shí)施動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的方法，并做出初步探討，確定對(duì)實(shí)現(xiàn)該方法的關(guān)鍵所在。

【關(guān)鍵詞】火炮；身管壽命；發(fā)展歷程

火炮的壽命長(zhǎng)短取決于其身管的壽命。彈丸以及火藥在發(fā)射過程中對(duì)身管的磨損，會(huì)逐漸改變身管的性能，其壽命也會(huì)慢慢減少，直到不能夠繼續(xù)使用。因?yàn)榛鹋谠谏鋼舻臅r(shí)候身管是處于一個(gè)高溫、高速磨損的狀態(tài)，所以，利用測(cè)試裝置很難對(duì)身管的壽命做出有效的預(yù)測(cè)。同時(shí)，還有很多形式可以耗盡身管的壽命，所以，在其壽命上的問題始終沒有得到一個(gè)比較完美的解決方法。

一、火炮身管壽命的定義

火炮在射擊的時(shí)候，其身管在高速運(yùn)動(dòng)的炮彈以及高壓、高溫的火藥氣體摩擦下，內(nèi)膛尺寸、形狀都會(huì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致火炮的性能大大下降，當(dāng)其性能下降一定程度，即會(huì)終止身管的壽命。因?yàn)榻K止身管壽命的方式有很多，比如：炸膛、連續(xù)瞎火以及彈丸早炸等因素，所以，很多關(guān)于這方面的專家重點(diǎn)研究了身管壽命的問題，并建立了身管壽命在不同角度以及不同條件下的定義。

1.1身管彈道的壽命

在火炮發(fā)射的時(shí)候，火藥的氣體對(duì)身管造成的壓力被稱作膛壓，炮彈的速度叫初速，初速以及膛壓的誤差是火炮的參數(shù)，叫做內(nèi)彈道性能。其彈道性能是根據(jù)炮彈數(shù)量的增加而變化，彈道性能下降到一定程度就不能夠完成戰(zhàn)斗的任務(wù)，就視為壽命結(jié)束，這種描述方法被叫做彈道壽命。這是從火炮設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行定義的，一般通過連續(xù)瞎火、彈丸早炸以及初速下降等一些現(xiàn)象表示其壽命終止。身管彈道的壽命通常是在火炮的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)以及研究上應(yīng)用，一般是在靶場(chǎng)的環(huán)境下才可以進(jìn)行檢測(cè)，但是在基層作戰(zhàn)的部隊(duì)因?yàn)樽鲬?zhàn)任務(wù)以及檢測(cè)裝備等條件的限制下還沒有辦法去實(shí)現(xiàn)通過檢測(cè)彈道的壽命去預(yù)測(cè)身管的壽命。

1.2身管疲勞壽命

這是指炮火在多次射擊后，在盈利以及熱化學(xué)的重復(fù)作用下，機(jī)械的性能不斷的下降，其內(nèi)膛表面有了裂紋，并且還在不斷的擴(kuò)張，直到破裂，這就是身管壽命的終止。實(shí)踐證明，在身管工藝以及材料學(xué)的快速發(fā)展下，身管的壽命比彈道的壽命要高很多，而且在測(cè)試技術(shù)的限制下，這種判斷方式?jīng)]有辦法得到推廣運(yùn)用。所以，在身管疲勞壽命上的研究變得越來(lái)越少。

1.3極限壽命

身管的極限壽命指的是火炮在越來(lái)越多的射擊后，出現(xiàn)了發(fā)射彈丸飛行不穩(wěn)定以及彈帶消光等狀態(tài)，已經(jīng)無(wú)法去戰(zhàn)斗。因?yàn)轭A(yù)測(cè)極限狀態(tài)比較困難，而且對(duì)其檢測(cè)的方法比較復(fù)雜，所以不適合用在部隊(duì)對(duì)身管壽命進(jìn)行檢測(cè)。

1.4身管使用壽命

身管使用壽命就是指在極限壽命或者身管彈道壽命的基礎(chǔ)上，規(guī)定一個(gè)提前量，作為其壽命的判斷條件，從而方便使用以及管理火炮，比如對(duì)于高炮、艦炮等一些小口徑的火炮，在發(fā)射一定數(shù)量的炮彈后必須更換身管；而大口徑火炮的壽命終止是指初速下降量到達(dá)一定的數(shù)值。通過這種定義一般到不了身管的極限狀態(tài)就視為壽命終止，要進(jìn)行更換，但是因?yàn)檫@種方法比較簡(jiǎn)單，所以部隊(duì)一般都是采用這種方式去判斷身管是否可以繼續(xù)使用。

1.5經(jīng)濟(jì)壽命

經(jīng)濟(jì)壽命就是說火炮火炮在使用了很長(zhǎng)時(shí)間之后，對(duì)其進(jìn)行的保養(yǎng)維護(hù)所花費(fèi)的費(fèi)用已經(jīng)達(dá)到購(gòu)買一個(gè)新的火炮的時(shí)候，就視為其壽命終止。為了管理方便，通常都是在維修三次之后，就要更換新的火炮。實(shí)際上身管的壽命和經(jīng)濟(jì)壽命沒有太大的關(guān)系，經(jīng)濟(jì)壽命終止的是火炮，并不是身管。

二、火炮身管壽命預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展

伴隨火炮的性能不斷提高，火炮身管壽命的問題也相繼出現(xiàn)。因?yàn)槠鋲勖蜕鋼舻男Ч约熬S修有很大的關(guān)系，所以，身管壽命的問題是由火炮不斷提高的性能引起的。很多專家在這一問題上進(jìn)行了深入的研究，到現(xiàn)如今，已經(jīng)有了很大的研究成果，在這方面上的發(fā)展有三個(gè)階段：

2.1第一階段（二十世紀(jì)九十年代以前）

在火炮不斷提高的性能下，火炮射擊的時(shí)候?qū)?nèi)膛造成的磨損程度越來(lái)越大，這對(duì)身管壽命問題有很大的影響。所以，在火炮技術(shù)的快速發(fā)展下，其身管壽命的問題已經(jīng)變成影響火炮性能的主要因素，大概到二十世紀(jì)七十年代以后，很多國(guó)家都開始大力關(guān)注身管壽命這一方面的問題。很多國(guó)家分析了火炮壽命的預(yù)測(cè)技術(shù)，明確了初速下降的判斷方法等傳統(tǒng)方式對(duì)火炮壽命判別的局限性，并且在火炮發(fā)射時(shí)身管壽命的下降是因?yàn)閺椡韬突鹚幍哪ノg作用這一主要因素上達(dá)成共識(shí)，所以就有了通過膛線磨損梁去判別火炮身管壽命的方法。相關(guān)研究人員認(rèn)為，在身管壽命判別上通過火炮膛線徑向磨損量的理論，能從火炮壽命以及火炮彈道性能兩點(diǎn)進(jìn)行解釋。首先，在性能方面來(lái)講，發(fā)射彈丸會(huì)使身管內(nèi)膛擴(kuò)大是通過一些裝置觀測(cè)到的，內(nèi)膛擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致彈丸發(fā)射時(shí)壓力下降，從而使其初速下降，當(dāng)內(nèi)膛擴(kuò)大到一定程度的時(shí)候，就沒有辦法滿足炮彈的發(fā)射，這就判定為身管壽命已經(jīng)終止。其次，膛線徑向磨損量判別方法的合理性可以從火炮壽命上進(jìn)行解釋，事實(shí)證明膛線深度和其磨損量之間是有一定的關(guān)系的，磨損量加大，膛線深度就會(huì)慢慢減小，這會(huì)導(dǎo)致擠壓應(yīng)力變大，當(dāng)它增加到一定程度后，就會(huì)出現(xiàn)一些彈帶削光等表示其壽命完結(jié)的現(xiàn)象，這也表示著火炮身管的壽命和磨損量也是有一定關(guān)系的。根據(jù)上面兩點(diǎn)的分析，磨損量判別法馬上得到了很多專家的認(rèn)同，直到今天，它仍然被認(rèn)為是目前對(duì)身管壽命判別的最有效的方法。

2.2第二階段（二十世紀(jì)九十年代到二零零七年）

確定了身管壽命下降的主要因素是磨損，并在提出這一判別法后，各國(guó)對(duì)身管壽命研究的重點(diǎn)馬上轉(zhuǎn)移到磨損量上。在不斷的實(shí)踐后，我國(guó)慢慢把內(nèi)膛陽(yáng)線的磨損量作為判別身管壽命的標(biāo)準(zhǔn)，但是西方一些國(guó)家卻是在其向炮口移動(dòng)一英寸地方的磨損量作為判別身管壽命的標(biāo)準(zhǔn)。

同時(shí)，很多國(guó)家圍繞這一點(diǎn)做出大量的實(shí)驗(yàn)，從而得出和磨損量變化過程沒有關(guān)系，但是和磨損量有關(guān)系的這個(gè)結(jié)論，這使在這方面的研究得到了簡(jiǎn)單化，就是通過磨損量就能夠判斷身管的壽命。所以，這個(gè)時(shí)期內(nèi)我國(guó)開發(fā)了一種測(cè)量磨損量的裝置。但是這種測(cè)量裝置測(cè)量的結(jié)果會(huì)有一定的誤差，所以對(duì)其性能進(jìn)行改善還有很大的發(fā)展空間。

2.3第三階段（二零零七年到現(xiàn)在）

在許多專家的努力下，第三階段的研究已經(jīng)轉(zhuǎn)移到射擊研究上。目的就是預(yù)測(cè)不同射擊后的磨損量和標(biāo)準(zhǔn)射擊條件下的磨損量之間的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)在各種條件下能夠?qū)ζ鋲勖M(jìn)行預(yù)測(cè)。

三、火炮身管壽命動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)

通過磨損量的判別方法對(duì)射擊條件標(biāo)準(zhǔn)化后，就可以實(shí)現(xiàn)通過分析射擊條件來(lái)預(yù)測(cè)身管的壽命。所以，只要識(shí)別各種影響身管壽命的信息，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)身管壽命的預(yù)測(cè)。伴隨傳感器信號(hào)處理的快速發(fā)展，以及信息的自動(dòng)識(shí)別，對(duì)其壽命的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)已經(jīng)變成現(xiàn)實(shí)。

3.1火炮身管壽命動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的要求

現(xiàn)如今對(duì)于火炮壽命預(yù)測(cè)的種種方法沒有普遍應(yīng)用，是因?yàn)樗诓僮餍?、適用性以及科學(xué)性等方面存在著一定的缺陷，沒有辦法應(yīng)用到火炮生產(chǎn)、設(shè)計(jì)以及報(bào)廢、維修等過程中，所以，在火炮身管壽命上建立的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)一定要包括下面幾個(gè)方面。

3.1.1科學(xué)性

動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)一定要充分利用專家在這方面研究出來(lái)的成果，其原理要科學(xué)化，而預(yù)測(cè)的方法應(yīng)是通過火炮準(zhǔn)確的特征去確定對(duì)火炮身管壽命的預(yù)測(cè)。

3.1.2適用性

其適用范圍不廣泛的主要原因是因?yàn)楝F(xiàn)在各種身管壽命的預(yù)測(cè)不能夠普遍應(yīng)用，其動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)可以適用于高炮、滑膛炮、艦炮、榴彈炮、加農(nóng)炮等各種火炮，而且可以應(yīng)用在火炮生產(chǎn)、設(shè)計(jì)以及維修等過程，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)火炮的身管壽命。

3.1.3可操作性

之所以會(huì)出現(xiàn)難以預(yù)測(cè)火炮身管壽命的問題，設(shè)備比較復(fù)雜的操作性是十分重要的影響因素這就要求火炮壽命預(yù)測(cè)技術(shù)能夠有較為方便簡(jiǎn)介的操作方式，并能夠有效的適應(yīng)不同的環(huán)境，從而使得戰(zhàn)斗人員能夠真正的掌握火炮的身管壽命。

3.2實(shí)現(xiàn)火炮身管壽命動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的關(guān)鍵

動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)應(yīng)該具有良好的科學(xué)性，此外，這種技術(shù)還需要有效的適應(yīng)性以及操作性作為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行保障。從一些研究文獻(xiàn)當(dāng)中我們可以看到，火炮的壽命是收到裝藥量等多種因素的制約影響的。因此這就需要?jiǎng)討B(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些因素的動(dòng)態(tài)識(shí)別

如今，隨著時(shí)代的進(jìn)步以及科技的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)已經(jīng)十分發(fā)達(dá)，這就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)火炮射擊頻率等對(duì)壽命有所影響的因素的自動(dòng)識(shí)別。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)火炮身管壽命的預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了介紹，并在前人研究的基礎(chǔ)上提出了動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)，結(jié)合實(shí)際分析了這種技術(shù)應(yīng)該滿足的一些要求。

參考文獻(xiàn)

[1]方曉祖，顧明俊，劉子瑜.38CrSi鋼大氣暴露早期腐蝕行為研究[J].兵器材料科學(xué)與工程，2015（05）.

[2]聞鵬，陶鋼，任保祥，袁書強(qiáng)，王青.C原子對(duì)Fe-C合金拉伸性能影響的分子動(dòng)力學(xué)分析[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào).

[3]侯立群，范云波，喬小蒙，徐永東，費(fèi)良軍，張海軍.鎂合金輪轂鑄造工藝分析及低壓鑄造模具設(shè)計(jì)[J].特種鑄造及有色合金，2015（12）.

[4]鄭歡斌，劉輝，劉歡，朱亞倫，齊子誠(chéng).疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)裂紋圖像采集系統(tǒng)[J].輕工機(jī)械，2015（06）.

[5]甄立玲，馮勝?gòu)?qiáng)，石磊，胡淑慧，杜樂一，王英，馬良超.鈦合金表面激光熔覆制備含氟羥基磷灰石涂層[J].焊接技術(shù)，2015（12）.