杜中華

【摘 要】對(duì)《火炮與自動(dòng)武器原理》課程中身管類型、膛線類型、身管強(qiáng)度理論、反后坐裝置類型、反后坐裝置力、自動(dòng)機(jī)類型、自動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)、火炮與自動(dòng)武器中的力學(xué)體系等內(nèi)容中蘊(yùn)含的分分合合的理念，進(jìn)行了深入剖析，揭示了其內(nèi)在機(jī)理，對(duì)學(xué)習(xí)該課程具有很好的助力作用。

【關(guān)鍵詞】火炮與自動(dòng)武器原理；分分合合；類型；動(dòng)力學(xué)；力學(xué)體系

中圖分類號(hào)： TJ301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）36-0131-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.056

Gan and Automatic Weapon Theorys Separation and Combination

DU Zhong-hua

（Shijiazhuang Campus of Army Engineering University， Shijiazhuang Hebei 050003， China）

【Abstract】The separation and combination ideas in tube type， rifle type， tube intensity theories recoil mechanism type， recoil mechanism forces， automatic mechanism type， automatic mechanism dynamics， mechanics system were deeply analyzed and great help to study the gun and automatic weapon course was offered.

【Key words】Gun and automatic weapon theory； Separation and combination； Type； Dynamics； Mechanics system

0 前言

“天下大勢(shì)，分久必合，合久必分”。說(shuō)到合，愛(ài)因斯坦曾嘗試建立容納萬(wàn)有引力、電磁力、強(qiáng)力場(chǎng)、弱力場(chǎng)的大統(tǒng)一場(chǎng)理論；說(shuō)到分，人類社會(huì)的發(fā)展伴隨著幾次重要的社會(huì)大分工。同樣，在兵器工程火炮與自動(dòng)武器專業(yè)的《火炮與自動(dòng)武器原理》課程內(nèi)容的諸多方面也在存在分分合合的情況，細(xì)品其中，趣味盎然，對(duì)課程學(xué)習(xí)大有裨益。

1 身管類型

身管是火炮與自動(dòng)武器最基礎(chǔ)的部件，其承受火藥氣體的高壓將彈丸高速拋射出去。早期的身管都屬于普通的單筒身管。為了增大槍炮的威力，需要使身管承受更高的內(nèi)壓，但是身管材料的強(qiáng)度卻不夠，為此出現(xiàn)了幾種增強(qiáng)身管：筒緊、絲緊和自緊身管，它們通過(guò)不同的工藝在平時(shí)給身管一個(gè)向內(nèi)的壓強(qiáng)，抵消發(fā)射時(shí)膛內(nèi)向外的壓強(qiáng)，提高了身管的強(qiáng)度。為了節(jié)約身管材料，身管還被做成內(nèi)襯和被筒，內(nèi)膛燒蝕磨損后只更換內(nèi)襯即可，這就是襯管炮身，它又包括活動(dòng)身管、活動(dòng)襯管和短襯管炮身。隨著金屬冶煉技術(shù)的提高，身管材料的強(qiáng)度不斷提高，并考慮可靠性和易操作性，目前火炮與自動(dòng)武器身管逐漸歸結(jié)為兩類：?jiǎn)瓮埠妥跃o，分別對(duì)應(yīng)低膛壓和高膛壓槍炮。從單筒身管到各種增強(qiáng)和襯管身管，這是分；再到單筒和自緊身管，這是合。其中的推動(dòng)力主要來(lái)自身管材料冶煉技術(shù)和身管加工技術(shù)的進(jìn)步[1-6]。

2 膛線類型

膛線的出現(xiàn)是槍炮技術(shù)發(fā)展史上的一次革命。有了膛線，彈丸的密封性更好，射程更遠(yuǎn)。更為重要的是，膛線使彈丸旋轉(zhuǎn)起來(lái)，大大提高了槍炮的射擊精度。早期的槍炮都是滑膛炮。膛線出現(xiàn)后，很快應(yīng)用在各種槍炮上?；鹋陬I(lǐng)域除了個(gè)別的迫擊炮、火箭炮和無(wú)后坐力炮外，其余的加農(nóng)炮、榴彈炮、坦克炮等均為線膛炮。后來(lái)在遠(yuǎn)程火箭炮上為了提高射擊精度也采用了類似膛線的導(dǎo)轉(zhuǎn)槽，新型迫擊榴彈炮上也有膛線，而無(wú)后坐力炮由于反坦克導(dǎo)彈的發(fā)展?jié)u趨消亡，膛線大有一統(tǒng)槍炮江湖的趨勢(shì)。但是在坦克炮和反坦克炮上卻出現(xiàn)了不和諧的聲音，為了提高穿甲彈的初速，身管的膛壓特別高，膛線磨損特別嚴(yán)重，為了維持身管壽命，目前除了英國(guó)外，世界各國(guó)的主戰(zhàn)坦克炮和反坦克炮都逐漸轉(zhuǎn)為滑膛炮。線膛槍炮的一統(tǒng)趨勢(shì)是為合，線膛和滑膛并存是為分，貫穿其中的除了對(duì)武器高初速、高精度的關(guān)注外，還有壽命方面的考慮[1-6]。

3 身管強(qiáng)度理論

身管能夠承受的火藥氣體最大內(nèi)壓即身管的強(qiáng)度，它是身管最核心的指標(biāo)。單筒身管的強(qiáng)度要求是身管不能發(fā)生塑性變形，自緊身管的強(qiáng)度要求是身管塑性變形區(qū)不能進(jìn)一步擴(kuò)大。但是在分析身管強(qiáng)度時(shí)候，各個(gè)國(guó)家用到的強(qiáng)度理論卻不盡相同。對(duì)于單筒身管，我國(guó)和俄羅斯采用第二強(qiáng)度理論，歐洲國(guó)家多采用第三強(qiáng)度理論，美國(guó)則采用第四強(qiáng)度理論。對(duì)于自緊身管設(shè)計(jì)，我國(guó)和俄羅斯采用第三強(qiáng)度理論，但其他國(guó)家還有采用第四強(qiáng)度理論的?，F(xiàn)在看來(lái)，不同強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)出來(lái)的身管都沒(méi)有問(wèn)題，只不過(guò)是一個(gè)國(guó)家的習(xí)慣罷了，實(shí)際上，不同的強(qiáng)度理論加上不同的安全系數(shù)，都要兼顧身管強(qiáng)度和身管重量的矛盾，最后設(shè)計(jì)出的身管外形相差不會(huì)很大。用不同的強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)身管強(qiáng)度是為分，強(qiáng)度足夠和重量較輕的總體原則是為合，其中體現(xiàn)了不同國(guó)家對(duì)身管強(qiáng)度的認(rèn)知差異和行業(yè)習(xí)慣差異[1-2]。

4 反后坐裝置類型

反后坐裝置將炮身和炮架連接起來(lái)，使得炮身上承受數(shù)百噸的力傳遞到炮架上只有幾十噸，大大緩解了火炮威力和機(jī)動(dòng)性之間的矛盾，被稱為火炮的“心臟”。反后坐裝置包括三個(gè)基本組成部分：后坐制動(dòng)器、復(fù)進(jìn)機(jī)和復(fù)進(jìn)節(jié)制器。復(fù)進(jìn)機(jī)的類型包括彈簧式、液體氣壓式、氣壓式和火藥氣體式；后坐制動(dòng)器和復(fù)進(jìn)節(jié)制器類型則包括溝槽式、針式、節(jié)制桿式、活門式等。我國(guó)和俄羅斯火炮通常將反后坐裝置三個(gè)基本組成部分組合為駐退機(jī)（后坐制動(dòng)器和復(fù)進(jìn)節(jié)制器一體）和復(fù)進(jìn)機(jī)，西方國(guó)家則傾向于將三個(gè)基本組成部分組合為駐退復(fù)進(jìn)機(jī)。這種組合使反后坐裝置結(jié)構(gòu)更為緊湊，重量更輕。過(guò)去我國(guó)只有少量火炮采用駐退復(fù)進(jìn)機(jī)（如某型122mm榴彈炮和某型100mm高射炮），且問(wèn)題解決得并不徹底，在駐退復(fù)進(jìn)機(jī)之外還要額外增加復(fù)進(jìn)節(jié)制裝置。隨著我國(guó)火炮行業(yè)“中西合璧”的發(fā)展，我國(guó)火炮行列中駐退復(fù)進(jìn)機(jī)越來(lái)越多，如某型35mm高炮、某型100mm艦炮等。反后坐裝置三個(gè)基本組成部分、各組成部分的多種類型是為分，將反后坐裝置組合為駐退機(jī)、駐退復(fù)進(jìn)機(jī)是為合。其中既有高效減重的思考，也有中西方火炮交流的影子[1-6]。

5 反后坐裝置力

反后坐裝置作用力包括多種類型，有來(lái)自氣體的、來(lái)自液體的、也有來(lái)自固體的，有的作用力消耗能量，有的作用力儲(chǔ)存能量?；鹋诤笞鴷r(shí)，炮膛合力是主動(dòng)力，駐退機(jī)液壓阻力、復(fù)進(jìn)機(jī)力、搖架摩擦力、反后坐裝置緊塞具摩擦力、后坐部分重力分量等組成后坐阻力；火炮復(fù)進(jìn)時(shí)，復(fù)進(jìn)機(jī)力、反后坐裝置液壓阻力（通常包括來(lái)自后坐制動(dòng)器、復(fù)進(jìn)節(jié)制器和液體氣壓式復(fù)進(jìn)機(jī)節(jié)制活瓣）、反后坐裝置緊塞具摩擦力、搖架摩擦力以及重力分量組成復(fù)進(jìn)合力。后坐阻力和復(fù)進(jìn)合力即后坐和復(fù)進(jìn)時(shí)作用在炮架上的主動(dòng)力。各種液壓阻力、彈簧力、摩擦力和重力等是為分，這些力在后坐和復(fù)進(jìn)時(shí)的不同組合、在炮架主動(dòng)力中的不同組合是為合，其中很好地體現(xiàn)了分工協(xié)作、錯(cuò)落有致的思想[1-3]。

6 自動(dòng)機(jī)類型

使槍炮完成自動(dòng)連續(xù)射擊動(dòng)作的機(jī)構(gòu)即為自動(dòng)機(jī)，前面提到的炮身、反后坐裝置、加上閉鎖機(jī)構(gòu)、供彈機(jī)構(gòu)等都屬于自動(dòng)機(jī)。自動(dòng)機(jī)本身就體現(xiàn)了一種合的思想。自動(dòng)機(jī)的類型很多，包括后坐式、導(dǎo)氣式、轉(zhuǎn)膛式、轉(zhuǎn)管式、鏈?zhǔn)?、雙管聯(lián)動(dòng)式等[1-5]，這體現(xiàn)了一種分的思想。應(yīng)指出的是，上個(gè)世紀(jì)我國(guó)自動(dòng)機(jī)還是以后坐式和導(dǎo)氣式為主，進(jìn)入新世紀(jì)，后面四種新型自動(dòng)機(jī)類型在我國(guó)得到了迅猛發(fā)展，轉(zhuǎn)管式我國(guó)目前已發(fā)展出6管、7管和11管30mm火炮，大量裝備于我國(guó)的各種艦艇上；轉(zhuǎn)膛式已應(yīng)用于我國(guó)某型35mm高射炮；鏈?zhǔn)綉?yīng)用于直升飛機(jī)和裝甲車輛上的自動(dòng)火炮上；雙管聯(lián)動(dòng)式應(yīng)用于我國(guó)新型戰(zhàn)斗飛機(jī)上。新型自動(dòng)機(jī)目前呈現(xiàn)出的欣欣向榮的局面，反映了近年來(lái)我國(guó)在自動(dòng)機(jī)技術(shù)上的長(zhǎng)足進(jìn)步。

7 自動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)

《火炮與自動(dòng)武器原理》課程中提供了一套進(jìn)行自動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)分析的理論體系[1-4]。首先在空間上，將各種自動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件分為兩大類：基礎(chǔ)構(gòu)件和工作構(gòu)件；其次在時(shí)間上，按照自動(dòng)機(jī)動(dòng)作前后順序，將自動(dòng)機(jī)工作過(guò)程劃分為十余段（如開(kāi)鎖段、開(kāi)閂段、撥彈段、緩沖段等），在不同的工作段，工作構(gòu)件及其運(yùn)動(dòng)形式通常都是不同的。在每一個(gè)工作段，不是對(duì)每一個(gè)構(gòu)件都建立微分方程求解運(yùn)動(dòng)諸元（位移、速度、加速度等），而是將工作構(gòu)件的質(zhì)量和受力都折算到基礎(chǔ)構(gòu)件上去，只建立基礎(chǔ)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)微分方程，求解得到基礎(chǔ)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)諸元后再求出各工作構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)諸元。這套理論體系在分與合的思想上十分明晰，將運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為十余段，是為分，將各段構(gòu)件運(yùn)動(dòng)諸元連接起來(lái)，是為合；將工作構(gòu)件折算到基礎(chǔ)構(gòu)件上去建立微分方程是為合，由基礎(chǔ)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)諸元求得各工作構(gòu)件運(yùn)動(dòng)諸元是為分。分分合合，巧妙至極。

8 火炮與自動(dòng)武器中的力學(xué)體系

《火炮與自動(dòng)武器原理》課程內(nèi)容涉及了目前力學(xué)的三大力學(xué)體系。身管強(qiáng)度分析、反后坐裝置和自動(dòng)機(jī)中構(gòu)件的強(qiáng)度分析要用到固體力學(xué)；炮口裝置及導(dǎo)氣裝置中火藥氣體的流場(chǎng)分析、反后坐裝置中液體的流場(chǎng)分析要用到流體力學(xué)；火炮發(fā)射動(dòng)力學(xué)分析、自動(dòng)機(jī)多構(gòu)件動(dòng)力學(xué)分析要用到一般力學(xué)。不同力學(xué)分析工具是為分，共同效力于槍炮正常工作的目標(biāo)是為合。這集中體現(xiàn)了槍炮工作原理的復(fù)雜性。

分意味著具體和精細(xì)，合意味著抽象和深邃。分分合合，推動(dòng)事物不斷向前發(fā)展。這樣的規(guī)律在武器領(lǐng)域同樣適用，科技的進(jìn)步推動(dòng)火炮與自動(dòng)武器原理不斷向前發(fā)展。體會(huì)這種分分合合，對(duì)學(xué)習(xí)《火炮與自動(dòng)武器原理》課程有很好的助力作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張相炎等.火炮設(shè)計(jì)原理[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2014.

[2]潘玉田.炮身設(shè)計(jì)[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2007.

[3]高躍飛.火炮反后坐裝置設(shè)計(jì)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010.

[4]張相炎.火炮自動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.

[5]易聲耀等.自動(dòng)武器原理與構(gòu)造學(xué)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009.

[6]談樂(lè)斌.火炮概論[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2014.