Military版 - 中国火炮技术往事:外国人指路,国内专家同类技术才得到重视 (转载) |
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M******8 发帖数: 10589 | 1 【 以下文字转载自 Military2 讨论区 】
发信人: Math1978 (数学), 信区: Military2
标 题: 中国火炮技术往事:外国人指路,国内专家同类技术才得到重视
发信站: BBS 未名空间站 (Mon Jul 15 12:08:44 2019, 美东)
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候知健,作者 候知健
在枪炮的发射过程中,弹头是依靠火药爆燃形成的高压燃气推动出膛的,因此燃气形成
的膛压就变成一个至关重要的环节——比如炮弹的初速高低,与膛压高低是正相关的,
更高的压力,才能推动弹丸更快的加速。
图:压力带来速度
但是膛压给武器性能提供支撑的同时,也带来了制约:膛压如果太高了,轻则火炮严重
烧蚀、寿命骤减;重则当场炸膛,甚至炮毁人亡。
在中国引进瑞士厄利空公司35毫米高炮的过程中,中方代表团在1987年参观了瑞士威美
思火炸药公司,该企业负责为双35生产发射药和火炸药。该公司当时向中国展示了零梯
度发射药的技术——无论是盛夏炮弹发射前温度高到50度,还是寒冬炮弹温度只有-40
度,发射药燃烧出来的指标基本没有变化。
图:一切发射药引发的炸膛问题,根本原因都是燃速失控继而引发膛压失控
这种技术意味着火炮的设计工作可以大大简化,而且精度、威力显著提升,火炮重量更
轻。因为膛压和初速稳定,所以炮弹的飞行轨迹不会因为温度的升降而出现明显偏差,
弹道一致性好——这是一切精度性能的根本。也不必为为了夏天的火炮安全,刻意流出
一个膛压上的安全冗余范围,而使得在其它季节、尤其是冬季,火炮初速显著降低。
当时以高级领导为首的中方代表团,根本不信有这种神奇的事情。他们坚信从苏联老师
傅们那里学来的结论:温度越高,火药燃烧的越快,反之亦然,这是天经地义的铁律。
最后瑞士人逼急了,直接把采用新型发射药的105坦克炮弹样本都拿了出来。
这次介绍引发了一次出乎预料的后果:国内的王泽山教授等人,提出这个方向的课题很
久了,却一直得不到立项。相关领导在瑞士开了眼界长了见识以后,终于相信这世界上
存在这么种玩意,恩准立项;由南理工大学和辽宁向东化工负责,并获得了1996年国家
发明奖的一等奖。
图:一种多孔设计的发射药颗粒
实际上零梯度发射药的基本原理和思路是非常简单的,在当时早就不是秘密了。
发射药燃烧的速度,温度的影响其实是小头,决定性的环节在于表面积的大小——反应
速率和表面积的关系,在中学化学就教过了。因此现代枪炮的发射药,需要被塑化成各
种特殊形状(比如具有孔洞)的颗粒或者条状物等形状,用以控制燃烧速度的变化正好
处于快慢合适的状态。
而就像塑料一样,这些被塑化成型的发射药颗粒,它的结实程度,也是随着气温而变化
的——通常而言,气温越低,这些颗粒就越脆、强度越低,越容易破碎。这种现象被发
现、确认的历史非常久,但很长时间内它都只能带来负面性的问题:
图:发射药燃烧速度的调整,可以通过温度与表面积的协调来实现不同季节、气候下的
一致性
很多枪炮,会在冬季(尤其是严寒地带)的时候出现反常性的精度失控(比如一部分炮
弹突然飞的过远过偏)、甚至炸膛。这就是脆化的发射药在燃气的高压下过度粉碎、过
早过快的燃烧,引发燃速异常升高、膛压不稳定的异常升高的结果。
零梯度发射药的最主流思路,就是对这种机理进行深入的定量分析研究作为基础,把发
射药的低温脆化特性改进的恰到好处——温度低了,火药依然会破碎的更快,但由此产
生的燃速和膛压升高却非常稳定而且恰到好处,能精确控制到和夏天的时候差不多。
图:5.8机枪弹到死都没解决冬季膛压反常升高的问题,而中国的零梯度火炮发射药很
早就出口国外了。
从枪炮的整体发展来看,这种技术的出现,是弹道学基础研究深化、火炸药化工水平提
升的必然而直接的结果;也是武器提升使用效能,实现低成本高效率的必然方向,它的
原理思路是显而易见、且清晰可行的。
如果说具体做不做得到是个能力问题,但是否能主动规划开展这方面的研究课题,反应
的就是相关部门的眼界见识和业务能力水平了。
在完成立项以后,以王泽山教授为代表,南理工和辽宁向东化工厂最终完成了这一技术
的突破,并在1996年获得国家发明奖一等奖,王泽山教授因此当选工程院院士。 |
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