近来,俄罗斯与北约关系日益紧张。6月开始,美国和北约在中东欧举行大规模演习,大规模装甲集群再度驰骋在中欧平原上。而俄罗斯不仅宣布在西部战略方向新增两个摩步旅,还决定加快为西部军区部队列装T-14“大舰队”坦克。面对如此强悍的“钢铁怪兽”,北约国家陆军内心着实打鼓。在6月13日-17日举行的欧洲防务装备展上,德国人推出空前的L51型130毫米口径坦克滑膛炮,希望通过加大口径来提升穿透力与射程,配合先进计算机火控系统,抵消俄军T-14坦克的“技术威胁”。

问:在历史上,大部分坦克会什么最终选择滑膛炮?

20世纪80年代至90年代初,一些国家曾开展了一些研制新一代坦克武器的重要项目。这些项目一方面涉及大口径滑膛炮,如西方的140mm炮,或谣传的俄罗斯152mm炮,另一方面是旨在代替常规火炮的多种概念。后者包括所谓的混合武器,如电磁炮和电热化学炮,以及全电设计,如后坐力炮和轨道炮。大多数工作已被取消,或者进展缓慢,重点已经转向了一些新的研究目标,其中包括:–提高现有武器射击精度和目标效果的基本研究;–研制或采用适合安装在20t以下的轻型装甲战车上的作为无后坐力武器的105mm和120mm火炮;–研制适合未来新作战环境作战需求的新型弹药。下面是从以上三个方面对一些项目的总体介绍。提高射击精度和效率如上所述,20世纪80年代末,一些国家(美国、英国、法国、德国、以色列和瑞士)曾经致力于140mm滑膛炮的研究,据称俄罗斯曾计划为T-95坦克研制一种口径为135~152mm的新型滑膛炮。这些项目的基本设计目标是将炮口能量从10MJ提高至16~20MJ,动能弹(尾翼稳定脱壳穿甲弹)的炮口初速达到1800~1900m/s。这些新型坦克炮的功能演示装置在90年代初进行了一些射击试验。但是冷战结束后,新的战略环境导致这些项目被取消。作为一种退而求其次的备选方案,德国与美国决定研制现有120mm火炮的改进型,这些火炮进行简单的升级即可用于M1A2艾布拉姆斯和”豹”2主战坦克。这一方案在德国非常成功,该国研制了炮管更长的L55火炮,用于”豹”2A6坦克的改进。而美国在研制M256E1火炮的过程中则遇到了许多困难,目前没有实施艾布拉姆斯坦克炮升级项目。从更广的角度来看,令人欣慰的是,140mm火炮研究项目也在以下几个方面开辟了基本科学和技术研究前景,其中包括明显提高射击精度,增强末端弹道效果。这些研究在火炮项目中止后仍在继续。在其他方面,重点工作集中在后坐质量在托架上的最佳定位。定位公差过大易导致射击时出现不必要的摆动,未来理想方案将彻底消除此类偏差。有多项研究正致力于解决炮膛改进问题,主要着重于提高直线度和优化几何设计。另有一些研究旨在延长电镀铬的耐用性,以降低磨损。另一个影响射击摆动出现的重要因素是驻退机的设计和机能。通过后坐制动和复原机构的优化设计,最初的后推和气压效果可明显降低。基于不同的内部热反射/吸收层,创新性的炮管热护套概念有望使炮管和护套之间保持恒温。此外,据报道,勒克莱尔主战坦克安装了一种系统,允许过热导致的炮管变形通过主瞄具的适当调整来连续和自动补偿。末端弹道效率可通过提高发射室的气压来获得,方法是进一步改进炮管材料的强度(拉伸极限>13000MPa)。有趣的是,提高末端弹道效率研究的一项重要的积极措施是采用不受温度影响的推进剂。现代炮管设计和生产时必须保证,即毫无问题地承受药温达到50℃所产生的气压(极端操作条件气压,ESCP)。考虑到在周围环境温度较低时发射推进剂会产生较低的气压,在正常气压条件下炮管负荷将低于ESCP极限。新的表面涂层双基推进剂能产生与温度无关的恒气压,这将为武器设计者提供有吸引力的多种备选方案。例如,可充分利用炮管的强度特性,甚至是在正常气温时(例如,为了获取更高的炮口初速)或者是在以高温为特征的沙漠条件下没有风险地使用高速炮弹。德国的新型D63动能弹计划采用SCDB发射药。为了增强穿甲威力和装甲下效果,目前有多种改进动能穿甲弹及弹壳的设计和交互作用的方案还在研究中。

装有L51样炮的“豹”2坦克示意图。

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“坦克杀手”

说反了,从历史上看,大部分坦克使用的都是线膛炮,使用滑膛炮是从上个世纪六十年代苏联的T62坦克开始,才开始在主战坦克上大规模使用滑膛炮。苏联的T-62是第一种使用滑膛炮的主战坦克,它使用的115毫米滑膛炮开始了坦克主炮使用滑膛炮的时代。膛线是火炮和枪械发展上重要的改进,通过膛线使炮弹围绕弹道的旋转,这样就使炮弹的远距离精度有了巨大的提高。使用滑膛炮发射的炮弹,尤其是稳定翼脱壳穿甲弹,都是利用稳定翼来控制炮弹的飞行方向,但是就是这样,滑膛炮的远距离精度也是不如滑膛炮,尤其是在4000米以外。

从现场展示的L51样炮来看,它未配装炮口制退器,采用纵动式炮闩,药室容积和镀铬合金线增加。包括反后坐装置在内,整个坦克炮全重3000千克,身管重1400千克,长度为51倍口径,即6.63米。样炮还安装有隔热套管和炮口校准装置,便于开展后续的射击试验。就总体布局而言,L51与20世纪90年代莱茵金属公司推出的NPzK-140型140毫米坦克用滑膛炮区别不大,莱茵金属公司的销售代表在现场也承认,L51的技术蓝本就是NPzK-140,只是新技术、新工艺让L51用更轻的重量、更小的容积和口径就能接近甚至超过当年140毫米炮的威力,要知道当年经实车检验,140毫米炮难以塞进“豹”2坦克的炮塔内,而且需要研制配套的自动装弹机,无法人力装填。

现在各国的主战坦克主要使用滑膛炮是和主战坦克的主要任务打坦克分不开的,在上个世纪六十年代,当时冷战的两方都已经是开发出了复合装甲,复合装甲的一般结构是两层装甲钢的中间安装陶瓷装甲块,这种情况下,对于当时的坦克炮弹的破甲能力提出了挑战。

有消息称,在发射尾翼稳定脱壳穿甲弹时,L51的炮口动能接近1500万焦耳,虽比NPzK-130坦克炮的2000万焦耳低了不少,但比起西方军队常用的120毫米44倍口径坦克滑膛炮仅有900万焦耳的炮口动能,这威力也是很够了。就算是后来加长身管到55倍口径的120毫米炮,炮口动能也仅有130毫米滑膛炮的三分之二。仅以穿甲能力而言,L51滑膛炮所发射的尾翼稳定脱壳穿甲弹足以在2000米的距离外击穿现役任何主战坦克的正面装甲,哪怕是俄罗斯的王牌T-14,也得退避三舍,堪称名副其实的“坦克杀手”。

当时的复合装甲对于采用成型药罩的破甲弹有比较好的防护作用,一直到现在,复合装甲已经发展到了第三代,还是防破甲弹能力要强于穿甲弹。而当时的碎甲弹对于复合装甲几乎是失效了。这种情况下,穿甲弹就成了打坦克的主力弹种,穿甲弹是利用坚硬的弹芯利用动能撞击坦克装甲,说白了就是硬碰硬的硬捅坦克,这种情况下如何增加炮弹动能就成了坦克的重点任务。滑膛炮的炮膛内壁,滑膛炮对于炮管内壁的加工精度很高。英国人还是独立性很强,除了它的挑战者,其他国家的第三代坦克都是用上了滑膛炮。

由于炮口初速和动能远胜120毫米炮,因此L51滑膛炮的弹道低伸,让火控系统需要计算的影响诸元降到最低,如果是在1000米左右的战斗距离射击,射手几乎可以凭直觉瞄准,省去额外的弹道计算。加上130毫米穿甲弹威力够大,因此只要击中目标就等于击毁,不用担心因为错失关键部位而让对手有还击余地,要知道当初北约各国之所以放弃弹道性能优秀的英国105毫米L7A3线膛炮,主要原因就是穿透力不足。

根据动能公式,提高炮弹的速度对于提高炮弹的动能可是平方的关系,这比提高炮弹的重量要管用的多,所以如何提高炮弹的速度就是当时坦克火炮的主要任务,而滑膛炮由于没有膛线的摩擦,这样能够发射更高初速炮弹的滑膛炮就成为了第三代坦克的主要火炮。英国人例外,英国人还是使用120毫米线膛炮,不过这也使英国的挑战者是第三代坦克中,火炮穿甲能力最弱。

图片来自网络。

曾经被淘汰的滑膛炮

滑膛炮是一种被淘汰后又重新回到历史舞台的火炮种类;我们要知道它为什么回归就要知道当初为什么会淘汰它。

▲2A46M-1型125毫米滑膛炮

人类最初期的火炮都是滑膛炮,因为几百年前的人不会在炮管内蚀刻膛线,所以只能用滑膛;但是早期的滑膛炮由于制造工艺的原因造成炮管内壁不够光滑,在加上弹药技术和火控技术的限制,造成滑膛炮的精度很差:超过800米就属于“命中靠信仰”了!对于火炮而言:打不中,威力再大也没用;所以提高火炮的精度是早期火炮的首要任务。

▲早期的火炮都是滑膛,受技术和工艺的限制造成精度很差

在追求火炮精度的过程中,人们发现如果能让炮弹高速旋转起来就可以提高炮弹的稳定性,炮弹的稳定性高了精度自然就高了;于是人们就在炮管内蚀刻上膛线,让火炮在炮管内加速的同时旋转起来,这就是——线膛炮!

▲线膛炮可以让炮弹高速旋转,以提高炮弹的稳定性

线膛炮人类用了二百多年,一直很满意;直到遇上了坦克这玩意!火炮要打坦克就必须击穿坦克那厚厚的装甲,而能击穿装甲的弹种有两种:一种是穿甲弹另一种是破甲弹(碎甲弹的原理是震碎装甲,就不在本文的讨论范围内了);但是这两种炮弹如果用线膛炮发射就都有点问题。

▲坦克厚重的装甲给线膛炮提出了不小的挑战

穿甲弹

我们先说穿甲弹,穿甲弹的原理很简单,就使用火炮发射一个质量达、速度快的高硬度实心炮弹,依靠炮弹的动能“撞”穿装甲。所以要想提高穿甲弹的穿甲能力,就要提高炮弹的质量和速度(至于硬度,那是材料学的范畴);要提高炮弹的质量就得加大火炮得口径、要想提高炮弹的速度就要加长火炮得身管;所以在坦克技术发展最快得二战时期,坦克火力增强最明显的标志就是坦克的炮管逐渐由又细又短的“小水管”变成粗、长、硬的“大根”!

▲坦克火力的进步,最直观的标志就是炮管越来越“粗、长、硬”

但是,随着穿甲弹的质量越来越大、速度越来越快,人们发现了一个问题:早期的全口径穿甲弹的炮弹直径和火炮口径相同,炮弹打到敌坦克装甲上时,装甲的受力面和炮弹的直径相同。

▲装甲的受力面和炮弹的直径相同,所以炮弹的受力面越小穿甲能力越强

而对于穿甲弹击穿装甲而言:在同等炮弹质量和速度的前提下,作用面积越小的炮弹能量越集中,穿甲能力越强!但这就和增大火炮口径的原则背道而驰了;于是为了在增大火炮口径的同时减小穿甲弹的直径,人们就发明了“次口径穿甲弹”。

▲次口径脱壳穿甲弹

次口径穿甲弹就是把一根比火炮口径小的弹芯用与火炮口径一致的弹托托住,发射时弹托托住弹芯一同飞出炮口后弹托脱落(早期的次口径硬芯穿甲弹是弹托与弹芯一同飞行),只剩下弹芯撞向装甲,这就是次口径脱壳穿甲弹。

但是次口径穿甲弹的弹芯直径减小了,怎么增加它的质量呢?很简单——把弹芯拉长就行。于是这弹芯就越来越长,直到变成一根“杆”,这就是“长杆穿甲弹”。

▲穿甲弹演化的方向就是越来越长

但是当穿甲弹变成长杆穿甲弹时,问题又来了——请问,下面两个物体那个好旋转起来:

▲铅笔和陀螺那个更好旋转起来呢?

答案:陀螺。因为铅笔又细又长,按轴心旋转时章动太大根本没法稳定;而且转得越快章动越大、越不稳定!

于是像铅笔一样又细又长的长杆穿甲弹就不适合用线膛炮发射了,因为线膛炮会让炮弹高速旋转;以长杆穿甲弹的物理特性,转速太快一出炮口就飞没影了根本没有精度可言!

破甲弹

破甲弹也和穿甲弹遇到了同样的问题:破甲弹时靠金属射流击穿装甲的;但是如果用线膛炮发射破甲弹,由于炮弹在高速旋转,破甲弹爆炸时所产生的金属射流就会在离心力的作用下分散开,转速越快金属射流越分散,穿甲效果越差(与穿甲弹相同,装甲的受力面积越大,穿甲效果越差)!

▲破甲弹原理

于是,破甲弹也和穿甲弹一样,对于线膛炮而言是不合适的。

滑膛炮的选择

既然穿甲弹和破甲弹都怕“转”,那要发射这两种炮弹最好选择一种不会让炮弹旋转的火炮——滑膛炮!

20世纪50年代后,由于制造工艺的进步,人们已经可以造出炮管内壁十分平滑的滑膛炮管,再加上人们对空气动力学的认识加深使得滑膛炮在近距离(4000米以内)上的精度已经不亚于线膛炮了(至于4000米以外嘛……命中还是靠信仰)。再加上滑膛炮能量损失小(线膛炮的膛线会对炮弹产生阻力)、寿命长(一般线膛炮发射穿甲弹的寿命在150发到300发之间,而滑膛炮普遍在500发以上);所以现代坦克至前苏联T-62起基本都选择滑膛炮作为主炮。

在第三代主战坦克时代,普遍装备的120/125毫米口径滑膛炮一般发射穿甲弹时的炮口动能在15至18兆焦耳,也就相当于把一个50吨重的铁块从12米的高度扔下来砸到地面那一瞬间的能量;而现代长杆穿甲弹的弹芯直径一般是在33至27毫米之间,所以这么巨大的能量集中在这么小的面积上——这就是现代穿甲弹可以轻易击穿6、700毫米钢板的原因。

题外话:线膛炮怎么发射穿甲弹和破甲弹

前面说过,穿甲弹和破甲弹都怕“转”那线膛炮可不可以发射这两种弹药呢?也可以,只不过要降低炮弹在炮管内的旋转速度——滑动弹带。

bv1946伟德体育,滑动弹带其实就是把一个滚珠轴承套在炮弹外边,当用线膛炮发射炮弹时,这个滚珠轴承就可以减慢炮弹的旋转速度(一般减小到10/1),这样炮弹的旋转速度就不会太快,使线膛炮也勉强可以发射这两种弹药。

不过滑动弹带也有两个缺点:一是会漏气、二是成本高,所以除了抱残守缺的英国人就没人用了(至于为什么英国一直坚持用线膛炮,各位可以关注我之后去找找我以前写的《挑战者PK日本90式》)。

目前世界上绝大多数坦克都使用滑膛炮作为主炮,并且滑膛炮在相当长的一段时间内都将是坦克主炮的不二之选。滑膛炮可以说是一种比较古老的火炮了,在火炮领域已经逐渐被线膛炮所取代。坦克主炮也曾广泛的使用线膛炮,只不过自前苏联T-62问世以来,坦克主炮逐渐又变回滑膛炮。那么滑膛炮有什么特点可以击败线膛炮,成为当前主流的坦克火炮呢?

(苏联的T-62坦克开创了滑膛炮作为主炮的先河)

所谓线膛炮就是指炮管内设有膛线的火炮,而滑膛炮则是炮管内没有膛线的火炮。线膛炮中膛线的作用是可以促使弹头在出膛后产生向心力,导致弹头可以自发的旋转起来。这样炮弹可以在飞行中保持姿态稳定,提高炮弹的命中率。所以自线膛炮问世以来,依靠稳定、精准和射程远的特点,一直都是火炮的不二之选。而滑膛炮由于没有膛线,精度不高,虽然膛压高威力大,造价便宜,但是在火炮领域已是逐渐被淘汰了。

(线膛炮的膛线)

不过,随着坦克的不断发展,情况出现了变化。首当其冲的就是坦克的防护能力在不断增加,伴随着二战中多场坦克大会战,坦克的防护能力越来越受到主要军事强国的重视。二战后,随着坦克装甲厚度的不断增加,击毁坦克的难度也在不断上升。由于炮弹的受力面越小,炮弹的穿甲能力就越强,以往使用的全口径炮弹在面对厚重装甲时,穿甲能力显得有些力不从心了。为此,设计师们设计出了长杆穿甲弹。长杆穿甲弹的弹芯是一根质量很大的金属长杆,受力面积很小,在动能充足的情况下,可以更好的击穿坦克的装甲。而这种穿甲弹由于比较细长,如果使用线膛炮发射,其在向心力作用下,自身的旋转速度会非常大,根本无法保持稳定。而对于依靠金属射流破坏装甲的破甲弹,线膛炮发射后产生的向心力也会使得金属射流出现能量发散,炮弹的破甲威力下降。这就使得线膛炮的穿甲威力大幅度下降,难以击穿坦克装甲。

(坦克的防护能力越来越强促使穿甲弹需要发展更强的穿甲能力)

(穿甲弹的发展使得线膛炮不在适合作为坦克主炮)

而与线膛炮相比,滑膛炮在这方面的优势就体现出来了。由于滑膛炮没有膛线,所以对于穿甲弹和破甲弹来说,不会影响它们的穿甲能力。而且由于滑膛炮本身就具有膛压高的特点,还会进一步提高炮弹的动能,提高炮弹的穿甲能力。同时,随着计算机辅助观瞄系统的不断发展,以及在炮弹尾部加装尾翼的方式,使得滑膛炮在中近距离上的射击精度大幅度提高。而且随着现代战争的发展,类似二战期间的大规模坦克大会战基本上不会出现了,更多的是城市战和巷战模式,因此,滑膛炮已经可以基本满足坦克的作战需要了。

(现代化的观瞄系统使得滑膛炮的射击精度大幅度提升)

此外,相比于线膛炮,滑膛炮还具有成本和寿命优势。由于线膛炮每次发射都会磨损膛线,所以线膛炮的寿命比较短。而且由于加工工艺和材料比较复杂,线膛炮的价格也比较高。虽然线膛炮也可以发射穿甲弹,但需要在弹药上单独设计滑动弹带。整体的效费比还是比较高的。而滑膛炮由于没有复杂的膛线设计,整体加工比较简单,使用寿命较长,价格也比较低,在发射炮射导弹方面也具有很大优势。因此,在整体效费比上,滑膛炮的优势明显。如英国的挑战者2坦克使用的120毫米线膛炮寿命只有400发,而美国M1A2使用的120毫米滑膛炮寿命足足有900发,比挑战者2坦克足足多了1倍多,在使用时显然更加具有优势。

(英军的挑战者2坦克)

(美军的M1A2坦克)

综合来看,现代主流坦克使用滑膛炮还是根据坦克的发展而选择的。滑膛炮作为坦克炮在穿甲能力、寿命和经济性上都比线膛炮有优势。所以,线膛炮逐渐被滑膛炮取代也就是顺理成章的了。

(在相当长的一段时间内滑膛炮仍是坦克主流火炮)

滑膛炮取代掉线膛跑也是技术的进步,线膛炮里面有大量的膛线,技术加工复杂,而且价格贵,唯一的好处就是精度好。苏联是第一个解决滑膛跑大量运用到坦克的国家,115毫米的口径,轻松解决了威力的问题,当时西方任何一型现役坦克,基本2千米内,2A26型滑膛炮一炮就可以解决了。至于精度问题,通过较好的光学系统也能挽回,所以干嘛费用不讨好和西方去拚机床,大量熟练的技术工人呢?苏联机械加工,从沙皇时代本来就比不过西欧与北欧,这些传统机械强国。

在解答这个问题之前首先要感谢历史领域优质创作者“太阳知识局”的邀请,今天我们就来学习关于坦克炮最终选择滑膛炮的知识。

坦克使用滑膛炮的原因既粗暴又简单——火炮身管寿命长!

世界上第一种采用滑膛炮做为主炮的坦克是苏联的T-62主战坦克,它使用了1门2A20式115毫米滑膛炮。

该炮全长6090mm,全炮重2.3吨,身管长5740mm,身管重1.72吨;开火时正常后坐长为340~410mm,极限后坐长430mm,高低射界为-4°30′~+17°;具有发射炮弹后火炮自动回到3°30′仰角位置的功能,以便装弹。

在此之前,世界各主流国家装备的坦克炮均为线膛炮,线膛炮的特点是弹丸飞行弹道特别稳定,火炮射击精度特别高。

比如英国的“挑战者”主战坦克就使用了一门口径为120mm的线膛炮,在1991年海湾战争中曾经创造过5280米一炮命中伊拉克T-62主战坦克的记录(比当时任何一种反坦克导弹的命中率都高),该记录至今无人超越。

但是坦克线膛炮的问题在于寿命太短,因为现代主战坦克的防御装甲越来越厚重,必须使用尾翼稳定脱壳穿甲弹才能击穿,而穿甲弹是一种高硬度合金材料,在发射时会严重磨损火炮的线膛。

我们仍然以英国“挑战者”主战坦克来例举说明。在海湾战争正式开打前,美英联军举行过一次步坦协同作战的演练(战前实弹射击训练)。

当演练结束后出现了尴尬的一幕:参演的英国“挑战者”主战坦克中有23%的火炮竟然报废了!

原来英国“挑战者”主战坦克的120mm线膛炮的寿命只有400发,这些火炮报废的坦克在其国内时早已接近400发的寿命,演练中多打了几发穿甲弹,线膛就磨坏了。

反观美军的M1主战坦克的105mm或者M1A2主战坦克的120mm滑膛炮寿命则高达900发,100%的坦克直到战争结束也没耗尽火炮寿命。

这就是坦克炮最终选择了滑膛炮发展方向的原因,值得一提的是,滑膛炮还具备发射炮射反坦克导弹的功能。

▼下图为展示在俄罗斯下塔吉尔设计局门口的T-62主战坦克,1961年批量生产并装备苏军装甲部队,是世界上第一种采用滑膛炮的坦克,同时也是世界上产量最高的主战坦克,截止1978年停产时共计生产了约2万辆,T-62主战坦克的问世标志着坦克滑膛炮时代的到来。

坦克炮选择了滑膛炮做为发展方向是反装甲弹药技术发展的必然趋势

在二战前后期间(指二战全面爆发到冷战局势正式形成的时期),坦克的装甲防御水平相对较低,以著名的德国虎式坦克为例,其正面装甲厚度仅为9度倾斜的102mm铬钼镍高硬度合金钢。

击穿这样的装甲只需要口径足够大的火炮发射传统被冒穿甲弹或者碳化钨芯穿甲弹就足够了,比如苏军装备的T-34/85型坦克那门85mm线膛炮发射的穿甲弹。

当时的穿甲弹外形尺寸与普通榴弹基本相同,即锥形尖头弹,以T-34/76型坦克为例,其76mm坦克炮所发射的穿甲弹和榴弹以及其它弹种的弹径均为76.2mm的全尺寸炮弹。

全尺寸炮弹的问题在于炮弹的迎风横截面积过大,造成弹丸飞行阻力大,因此弹丸初速不高,从而导致弹丸的侵彻力不足。

以虎式坦克的88mm坦克炮为例,该炮为4条右旋线膛炮,其使用的穿甲弹弹芯为致密重金属(钨),弹芯外围包裹软金属,射击原理是由于炮口直径小于炮弹直径,在炮膛中向前高速地运动过程中,软金属不断地挤压,同时膛压剧烈增大,使弹丸获得高初速。

比如在发射Pzgr.40型碳化钨芯穿甲弹时,炮弹初速约为860米/秒,在1000米的距离上可击穿170mm厚的均质钢装甲。

在二战时期,这样的威力足以击穿世界上除鼠式重型坦克以外的所有坦克的正面装甲,但是对于冷战时期开始装备的主战坦克而言就形同挠痒了。

以第一代主战坦克的典型代表——美国M60主战坦克为例,其正面装甲为35°倾斜的178mm均质钢装甲,防御水平相当于300mm垂直装甲,这就意味着虎式坦克的88mm线膛炮所发射的全尺寸炮弹无论如何都无法击穿M60主战坦克的正面装甲。

为了提高坦克炮的穿甲能力,苏联人率先研发出次口径穿甲弹,即脱壳穿甲弹。口径穿甲弹的特点是发射以后全尺寸的弹托会与弹芯分离,而弹芯的口径则只有火炮口径的12~20%,使得弹芯的迎风横截面大大减小,从而得到较高的炮口初速,穿甲能力也大大提高。

比如美国M60主战坦克的M68式105mm线膛炮在发射M728型脱壳穿甲弹时炮口初速达到了1200米/秒,在发射M774穿甲弹时初速更是达到了1400米/秒,能够击穿300mm厚的均质钢装甲。

脱壳穿甲弹的应用大大提高了坦克炮的穿甲能力,但是问题也随之而来——炮管寿命也随之降低了!以我国仿制于苏联T-54A型中型坦克为例,它的100mm线膛炮在使用脱壳穿甲弹时炮管寿命只有500发。

造成火炮身管寿命低的原因除了我国冶金技术水平较落后的主观原因以外(原版的苏联火炮寿命也只有600发),主要原因还是脱壳穿甲弹的硬度实在太高了,在发射过程中会严重磨损火炮身管中的膛线,一旦膛线被磨损即意味着火炮打不准了,炮管也就报废了。

而滑膛炮则不存在这个问题,因为它没有膛线,即使炮弹硬度再高,摩擦过程是整个身管的管壁,而不是凸出来的膛线,因此耐磨性能远远高于线膛炮。

这个理论在T-62主战坦克身上得到了无可争辩的验证——115mm滑膛炮的身管寿命达到了800发!至此以后,主战坦克的标配就是滑膛炮,而滑膛炮也成为坦克火炮技术的发展方向。

▼下图为央视直播我国105mm滑膛炮在500米距离上使用钨合金尾翼稳定脱壳穿甲弹打钢板实验视频的截图,硬质钨合金弹芯一共击穿了10层钢板,这就是现代反装甲弹药发展最直观的展现,这种威力是线膛炮全尺寸弹药望尘莫及的。

坦克滑膛炮取代线膛炮是坦克炮技术发展的必然结果

这个世界上除了英国和印度以外,所有国家的主战坦克无一例外全部使用滑膛炮作为主炮,难道说仅仅因为滑膛炮的寿命高于线膛炮这一指标就足以淘汰线膛炮吗?

答案是肯定的,原因在于计算机技术的应用。线膛炮打得再准也是靠人肉操作,而现代主战坦克则普遍采用计算机控制的火控系统,火炮的射击诸元以及弹道计算完全依靠坦克所搭载的计算机火控系统,滑膛炮“射击精度不高”的缺陷被计算机技术完美地弥补了。

那么在采用计算机火控系统的同时,使用本身射击精度极高的线膛炮岂不是威力更大?答案也是肯定的,就像文前提到了那辆5000米距离上一炮命中伊军T-62主战坦克的英军“挑战者”主战坦克一样。

但是现代战争已经很难再有像二战时期那种单纯的坦克对决的机会了,5000米的距离是武装直升机、攻击机、重型反坦克导弹的打击范围,主战坦克的攻击距离一般不超过2000米,大多数时候发生在800米~1500米以内。

因此线膛炮5000米的精确射击性能对于现代坦克而言已经没有什么意义了。相较之下,线膛炮不仅寿命短,而且死贵死贵的;而滑膛炮即便是采用电渣重熔技术制成以及身管自紧技术处理后,价格也只相当于线膛炮的70%~80%。

我们来做一个对比:英国“挑战者2”型主战坦克所使用的L-30A1型120mm线膛炮单价约为11.8万英镑(出口印度的价格),相当于106.2万元人民币;而我国的TV-4主战坦克所使用的125mm滑膛炮单价仅为70~80万元人民币。

两者差价竟然达到了惊人的26.2万元,如果采购200门,那么溢价就达到了5240万,再添1600万都足够买两辆TV-4主战坦克了,所以固执的英国人也受不了了,据悉英国未来将从德国莱茵金属公司引进L55型55倍120mm滑膛炮(与美国M1A2SEP同款),届时全世界只剩下印度一家的坦克还使用线膛炮了。

现代坦克炮已经不是二战时期的人操火炮了,而是集计算机火控技术、液压稳定技术等高科技集于一身的先进系统,在高科技面前,线膛炮的高精度射击优势已经显得微不足道了,而身管的低寿命却显得那么的致命,这也许正是武器装备世界中优胜劣汰的生存法则最客观的体现形式吧。

▼下图为使用L-30A1型120mm线膛炮的英国“挑战者-2”型主战坦克,当初英国人固执地使用不符合现代战争需求的线膛炮的原因是基于传统思想的束缚以及对火炮射击精度过度最求追求的结果,但是400发的身管寿命已经让英国人开始逐渐意识到线膛炮时代真的要成为过去式了。

弥补坦克滑膛炮射击精度不佳的方法主要是弹药设计的优化,即为弹药加上弹翼

很显然,单凭计算机火控系统的辅助并不足以实现对滑膛炮射击精度不佳的弥补,更重要的是弹药的设计优化,使弹丸提高飞行稳定性,这样的弥补才是有效的。

线膛炮射击精度高的原因是弹丸在炮管中受到膛线的制约,以高速旋转的形式出膛,而高速旋转中的弹丸形成了陀螺几何轴线,本身指向特别精准的同时,弹丸抵御来自于外界干扰因素的能力也提高了(陀螺效应)。

比如59式坦克所装备的100毫米线膛炮,它的炮弹初速900米/秒,转速则能达到1.8万转/分,所以弹丸的飞行稳定性特别好。

然而滑膛炮没有驱动弹丸高速旋转的膛线,因此需要给弹药加上用于稳定飞行的弹翼,这就是坦克滑膛炮所使用的穿甲弹、破甲弹、高爆榴弹以及其他弹种都带有弹翼的原因。

弹翼能稳定弹药飞行的原理是这样的:弹翼相对于流体型的弹体而言,面积较大且向外扩张,在炮弹飞行时会受到一定的空气阻力,当弹头被空气流动带偏,受到阻力的弹翼因为阻力大而不容易改变自身运动状态,从而将弹头重新拉扯回正确的方向,这就起到了弹翼稳定作用。

理论上弹翼数量越多、弹翼面积越大,弹丸的飞行稳定性好,但是弹翼会增加飞行阻力,因此弹翼数量以及面积的使用是有取舍的。

比如RPG火箭筒,在进行反坦克作战时就需要为火箭弹加装一个8面翼的弹翼装置,当火箭弹被火箭筒抛射出去以后弹展开,以提高火箭弹的飞行稳定性。

坦克滑膛炮的炮弹也是如此,每一种炮弹的弹丸尾部都安装有弹翼,弹丸被发射出去以后弹翼就起到稳定作用,再加上火控计算机的辅助,射击精度就能得到完美弥补,比如MIA2主战坦克的M-256型44倍120mm滑膛炮在发射M829A1型尾翼稳定贫铀脱壳穿甲弹时,对2000米距离上的目标命中率达到了80%,当目标距离为1000米时命中率高达95%,射击精度已经接近线膛炮的水平了(换装德国莱茵金属公司L55型55倍120mm滑膛炮的M1A2SEP将达到豹2主战坦克98%命中率的水平)。

▼下图为我国VT-4主战坦克125mm滑膛炮所使用的弹药,中间那枚是钨合金尾翼稳定脱壳穿甲弹,两边是破甲弹,破甲弹安装在尾部的8面翼稳定弹翼清晰可见,它们再弹丸飞离炮口瞬间全部展开,以起到提高弹丸飞行稳定性的作用(高爆榴弹的弹翼为6面和4面两种)。

综上所述我们可以得出这样的结论:第一、世界上90%的主战坦克都使用滑膛炮作为主炮,目前只有英国的“挑战者-2”型主战坦克以及印度的“阿琼”主战坦克还在使用线膛炮,基于线膛炮的低寿命和高价格两方面的考虑,英国以及着手为坦克换装滑膛炮了,届时世界上将只有印度坦克还在使用线膛炮。

第二、坦克使用滑膛炮是坦克炮技术发展的必然趋势和必然产物,线膛炮虽然射击精度高,但是综合性能已经不能满足现代战争的需求;而滑膛炮虽然射击精度不佳,但是在计算机技术以及弹药设计优化以后得到了完美的弥补,综合性能完全能够满足战争的需求,这就是坦克炮的发展方向最终选择滑膛炮的主要原因。

坦克滑膛炮从问世的115mm发展到现在的120mm(西方)、125mm(中俄),始终与主战坦克的发展如影随形,甚至可以说主战坦克发展的实质就是坦克滑膛炮的发展,比如第一代主战坦克尝试使用105mm和115mm口径的滑膛炮;第二代主战坦克普遍使用105mm和115mm口径的滑膛炮;第三代主战坦克成就120mm和125mm滑膛炮的主导地位,而下一代的坦克极有可能使用130mm甚至140mm口径的滑膛炮。

坦克滑膛炮用无可无争议的综合性能优势奠定了其在坦克火炮技术发展方向上不可取代的地位,而坦克线膛炮在不久的将来就会成为历史,优胜劣汰的生存法则从来不会因为你曾经有多优秀而对你另有眷顾,不合适的最终难逃被淘汰的命运。

▼下图为一直处于“修修补补”状态的印度“阿琼”主战坦克,它使用一门英制L-30A1型120mm线膛炮,由于印度本国并不具备坦克炮的研发能力,等英国坦克全部淘汰线膛炮以后该国将成为全世界唯一使用线膛炮作为坦克炮的国家(三哥表示很抓狂)。

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第一 导语

对于“陆战之王”坦克而言,虽然要在火力,防护力和机动力三者之间进行一个很好的均衡,但是,坦克设计者们肯定是想要增强坦克的火力,这是设计一款坦克时首先想到的一个问题。而坦克的火力影响因素有三个,观测瞄准系统,火炮威力和弹药威力。

在坦克的火炮上面有两种选择,一是滑膛炮,二是线膛炮,毫无疑问,线膛炮要比滑膛炮要先进,但是,之所以大多数国家的坦克会选择滑膛炮,这主要有两个原因,一是价格昂贵,二是滑膛炮足可以满足坦克战场的需求。

第二 价格昂贵

之所以会说价格昂贵,我们得先要了解滑膛炮和线膛炮两者的区别。滑膛炮是炮管里面没有膛线的,发射的炮弹完全是因为膛压,在精度上面和射程上面都不及线膛炮;线膛炮则是炮管里面有膛线的,可以使炮弹在炮管里面进行一个旋转,发射出去之后利用向心力保持飞行方向,射击精度很高,而且线膛炮可以发射所有的弹种。

然而,好用的东西一般都是具有很高的经济价值的,对于一个国家而言,战争就是一个吞钱巨兽,来而不惧。如果选择的武器装备都是十分昂贵的,那么国家肯定是会拒绝的,消耗不起,所以,一般大规模装备的武器装备肯定都是十分廉价的。

线膛炮每发射一发炮弹,产生的高温是很容易损坏膛线的,国家每年要拿出一大笔钱去更换炮管,这相比于廉价耐用的滑膛炮而言,线膛炮肯定是要被抛弃的,当然,这里的抛弃只是因为价格昂贵的原因,如果在未来,线膛炮价格可以降低,线膛炮也必将取代滑膛炮。

第三 滑膛炮足可以满足坦克战场的需求

之所以会说滑膛炮可以满足战场上的需求,是因为坦克在战场之上不需要发射射程特别远,精度特别之高的炮弹,而且,现在使用滑膛炮发射坦克炮弹也足可以在不使用线膛炮“加持”的前提下完美地命中目标。

如果需要更高的精度和更远的射程,这已经不是坦克在战场上所要担任的任务,这是炮兵的任务。

除此之外,我们可以通过研发更为先进的坦克炮弹即使坦克装备廉价的滑膛炮也可以如同装备了线膛炮一般。

第四 总结

我们在战场上选择的武器装备很大的依据不是根据其先进的程度,而是根据其是否可以大规模具备。这就好比当今的五代机,五代机确确实实非常先进,可以提升部队的作战能力,但是,一个国家是不可能拥有能力让整个国家的空军部队都装备五代机的。

比如:美国的经济能力在世界上是毋庸置疑的,其在1944年建立的布雷顿森林体系让美国可以拥有大量的资金进行军队建设,可以说是全世界在“供养”美国军队,但是,即使在这样的情况之下,美国的军队依然还在使用二战时候的飞机,其原因是因为实用,价格便宜!

好了,这就是笔者我的观点,喜欢的朋友点个赞,有更多好意见的朋友可以提哦!最后,你看得了多远的过去,你也就可以看到多远的未来,历史虽然没有一定的规律,但是有一定的踪迹可究。

【作者:太阳知识局 感兴趣的朋友可以关注我!】

早期的枪炮基本都属于滑膛炮,因为在炮管内加铸膛线是较为困难的制作工艺,在18世纪初,随着制造工艺的改进,线膛炮开始得到发展,由于在命中率上的大幅度提高,逐渐取代滑膛炮的地位。然而随着时间的推移,人们逐渐发现,原来滑膛炮更加适合坦克。从最初的被淘汰,再到被各国重新认可,滑膛炮究竟有多大的威力,使得现在的坦克大部分均采用滑膛炮呢?

滑膛炮之所以受各国青睐,主要是因为其相对于线膛炮有很多的优势:

1、首先是滑膛炮没有膛线,其生产工艺简单、价格低廉,同时由于没有了膛线磨损,使其炮管寿命要长于线膛炮(当然滑膛炮的高膛压抵消了部分寿命方面的优势).而线膛炮有膛线,寿命有限,加工,维护都比较困难。使用滑膛炮可以降低后勤维护的要求。

2,滑膛炮可以发射破甲弹,破甲弹头是一种多用途弹头,在坦克的正常弹药比例里与穿甲弹1:1。既可以用来打击装甲目标,又可以用来打击工事,碉堡,而且对付非装甲目标的效果比穿甲弹好得多。而线膛炮发射的炮弹是会自旋的,这会大大影响破甲弹的金属射流的威力。

3,滑膛炮由于没有了线膛炮因膛线根部应力集中而容易产生裂纹的问题,可以承受更高的膛压,这样对提高弹丸初速和射程有很大的帮助,而线膛炮要想获得高炮口初速必须付出更高的膛压、更长的身管长度、更大的膛线磨损,而这些对于坦克炮来说都是有极限的。

事物总是螺旋发展,由于射击精度及距离的原因,19世纪线膛炮全面取代滑膛炮是一个飞跃,而在20世纪60年代,出于对发射次口径长杆脱壳穿甲弹的特殊要求,滑膛炮开始在坦克上取代线膛炮是另一个飞跃。如今,在线膛炮已经突破了不能发射长杆次口径尾翼稳定脱壳穿甲弹的技术瓶颈,综合优势重新显露的情况下,滑膛炮仍然占据着坦克炮的绝大部分装备份额,甚至于英国人也最终放弃了坚守多年的L30
120毫米线膛炮,转投RH120的怀抱,就只能说是一种出于标准化考虑的经济而非技术原因了。但是我们可以肯定的是,在坦克炮领域中,线膛与滑膛之争远远没有结束……

首先是坦克作战特点决定,坦克主要是靠直射火力在近距离突击,对火炮的威力和初速要求高,对弹道和射程不是主要的需求。第二是成本,滑膛炮相对线膛炮加工工艺就简单多,成本相对低。第三就是弹药,稳定脱壳穿甲弹的流行,更适合滑膛炮,弹药初速损耗小,发射脱壳穿甲弹效果更好。

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为了打更高速的尾翼稳定脱壳穿甲弹。

线膛炮是炮身管内壁蚀刻有膛线的火炮。发射时弹丸沿炮膛膛线旋转前进,出炮口后具有一定的转速,可以保持稳定飞行。

线膛炮的射程、射速和射击精度等优于滑膛炮。由于弹带和膛线密合,可防止火药燃气泄露,保证火药燃气对弹丸有足够的推力,以增大射程和提高射击的密集度。但是膛线也有副作用,就是膛内摩擦力大,造成炮弹初速不如滑膛炮。

而穿甲弹是纯粹靠动能物理杀伤,特别讲究发射初速。

答,线膛炮就是可以提高炮弹的稳定性,以前炮弹的杂质等造成发生目标准确率不高,但是造成阻力大,滑膛炮初速度高,满足现代坦克(2000米直瞄)并且有尾翼穿甲弹平衡目标的准确性。为此坦克的火炮应该滑膛炮为主流。