【瘋狂的機械】主戰坦克作為陸軍的主力裝備,其服役年限一般為20年至30年,坦克最重要、最核心的部分是坦克主炮。如果按時間計算坦克主炮的壽命,估計很多人可能不會相信,因為坦克主炮的使用壽命算起來也就是幾秒鐘的時間。發射彈藥燃燒產生的溫度,溫度越高,身管壽命越短;彈頭在身管運動的摩擦程度,摩擦越厲害,身管壽命越短;燃氣的膛壓越高,身管壽命越短;當炮管在規定參數下不足以支撐發射時,炮管宣告報廢。坦克炮的炮彈比其他普通炮彈具有更大的動能,才能達到更大的穿透深度。裝藥量的增加意味著火炮膛內殘余燃燒增多,膛壓和初速增大,火炮膛內沖擊磨損增大,這是造成坦克炮管壽命短的主要原因。早期歐洲即便是冶煉技術比較發達的國家,比如德國、瑞典等,他們生產的坦克身管壽命也很難超過500發。同時期俄軍125毫米坦克炮的身管壽命則要低一半左右,在發射榴彈和破甲彈時壽命為300發,發射穿甲彈壽命大概200發。隨著科技的進步,現代坦克炮內膛都采用了各種新工藝,比如電渣重熔內膛鍍鉻的自緊技術。俄軍的125毫米主炮在發射穿甲彈時,壽命已經提高到500發,西方的105毫米及120毫米主炮發射穿甲彈都達到1000發。我們將坦克主炮的壽命假設以發射穿甲彈數量為標準,西方國家坦克主炮壽命一般要比俄式坦克主炮壽命高出一半左右。火炮炮管制造是一門涉及多學科的系統工程。諸如炮鋼材料選擇與冶煉、電渣重熔、深孔加工、身管自緊、內膛加工等各個環節都是尖端前沿學科,將其整合在一起更是需要克服各種困難和挑戰。比如在冶煉炮管鋼材方面,國產制式火炮59-1型130毫米口徑加農炮炮管,采用我國自主研發的"三相交流電弧爐"進行批量生產。這種電弧爐一次性可以熔煉25噸-50噸鋼水,電弧溫度達到了6000℃,可以充分保證攪拌均勻,保證鋼材的成色。在提純的基礎上,火炮炮管的穩定性也很關鍵。在開炮狀態下,火炮炮管平均承受的溫度普遍高達3000多度,同時還要應對數百兆帕壓強。在急速射狀態下,炮管內外會形成600多度溫差。質量不過關的炮管面對這種高溫高壓以及火藥的燒蝕,很容易產生裂紋,不僅會影響到射程與精度,嚴重者甚至會炸膛。因此,包括美國、中國、俄羅斯等火炮研發大國,目前普遍采用電渣重熔與身管自緊技術,以保證火炮炮管的耐高強度作業性能。現代火炮炮管的研發和生產對于材料、工藝有著極為嚴苛的標準要求,由于需要大量使用碳鎳鉻鉑系合金鋼材料,再加上炮用鋼材的冶煉加工十分復雜,需要充分考慮抗高溫、抗高壓、抗磨損等各個技術環節,研發一款達到制式標準的炮管鋼材普遍需要十多年的時間。目前,世界上最好的一體化坦克主炮是德國豹2系列坦克使用的萊茵金屬rh-120系列滑膛炮,發射速度約為每秒1650米,身管長度5.3米,彈頭加速時間為0.003秒,豹2坦克炮的設計使用壽命是650發,也就是說,德國豹2型坦克炮管使用兩秒鐘就會報廢。美國M1A2主戰坦克也使用該系列的滑膛炮。該型炮采用炮管自緊工藝,內孔表面鍍鉻硬化,從而提高了炮管的抗疲勞強度、磨損壽命和防腐能力,使炮管壽命達到700發,但其炮管使用時間也是兩三秒的事。所以,火炮身管的使用壽命都是按發射的次數計算,按時間計算只有僅僅數秒鐘。在1991年海灣戰爭中,英軍第7裝甲旅在“沙漠風暴”行動之前,其編制內約三分之一的“挑戰者”坦克就在訓練中打禿了膛線,而不得不緊急更換炮管。炮管能不能修復?據悉,中國兵器工業山東非金屬材料研究所的“火炮身管內膛延壽修復材料技術”榮獲2016年度國防科學技術進步二等獎。據該所發表的相關公開論文分析,其原理推測是一種納米材料和潤滑油脂混合物,在火炮炮管生產期間涂抹在炮管內部,射擊前涂覆于彈丸表面,在高溫高壓火焰和炮彈高速摩擦下,迅速填補炮管燒蝕坑槽,并形成一層保護膜,這層保護隔膜可以有效緩解炮彈在炮膛中摩擦造成的損傷,大大延長了炮管的有效壽命。
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