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滑膛炮

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滑膛炮(Smoothbore Cannon),“滑”一字表示光滑,顾名思义,该型火炮的炮管内壁没有刻上膛线,有别于线膛炮

发展历程

滑膛炮的起源非常之早,火药发明并应用于军事后不久,火炮类武器便应运而生,此时的火炮即为滑膛炮。

早期的滑膛炮由于炮管制造工艺和弹药等问题,射击精度和有效射程都难以保证。其发射的弹丸为球形,通常由铁制成,质量不一,大者可达数百公斤,会因为马格努斯效应导致弹着点与预想的发生很大偏差。

由于早期滑膛枪/炮的性能不佳,它们在线膛枪/炮诞生后很快就被取代。线膛炮的膛内刻有膛线,配套的锥形弹丸和炮膛贴合,不会发生漏气影响炮弹,并在出膛时弹丸经过与膛线的摩擦发生自旋,保证了侵彻力、弹道性能和精度。线膛武器诞生后,滑膛主要用在迫击炮和无后座力炮上。

随着使用时间的推移,线膛炮的缺点逐渐显露出来。首先破甲弹的射流会受到自旋的影响,在线膛炮上使用不经过调整的破甲弹会使得破甲能力大打折扣。另外至于动能弹方面,由于要追求高长径比以增强穿甲威力,但若炮弹的长径比大于1:7的话则会很难自旋。更重要的是,膛线会因为与弹丸的摩擦产生磨损,磨损的膛线会严重影响弹道性能,炮管使用寿命不佳。

因此滑膛炮便被重新研究,最终经过苏联人之手,滑膛炮得到了质的飞越。世界上首款滑膛坦克炮是T-62坦克使用的2A20(U-5TS)主炮,口径115mm。它使用的是苏联人从英国发明的脱壳穿甲弹(APDS)优化改进而来的尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS),这种炮弹拥有比传统穿甲弹更高的穿甲性能,飞行速度和弹道稳定性也更好,是日后各国主战坦克的主力弹种。除此之外也能发射配套的尾翼稳定破甲弹(HEATFS)以及尾翼稳定榴弹(HEFS)

与线膛炮相比,现代滑膛炮不需要膛线,使用远高于线膛炮的膛压来将炮弹打出。对于早期滑膛炮漏气的问题,现代滑膛炮的解决方法是在炮弹外部加装了一个弹托,使得炮弹完全贴合炮膛从而不会发生漏气影响弹道。滑膛炮使用的炮弹都在尾部增设了稳定尾翼,保证弹头在没有膛线作用下的稳定性。滑膛炮的制造成本也比线膛炮更低,适合大规模量产。

需要注意的是,滑膛炮发射的炮弹其实并不是完全的静止飞行。稳定尾翼都有一定的角度,目的是让炮弹在飞行过程中依靠尾翼的不对称起旋,利用陀螺效应在一定程度上稳定炮弹的飞行轨迹。但其转速极低(只有大约200转/分),远低于线膛炮炮弹上万的转速,稳定效果主要还是由稳定尾翼提供。

装备现状

英国印度外,现代绝大多数国家的主战坦克均使用滑膛炮作为主炮。其中以美国为代表的北约国家采用的滑膛炮主流口径为120mm,而苏联/俄罗斯和中国等另一方国家主要采用口径为125mm的滑膛炮。

北约

德国在1979年研发并制造出了经典的Rh-120/L44滑膛炮,此后北约各国便开始采用这一型号的主炮,最终成为除了法国以及仍使用苏制军备的国家之外大多数成员国的制式装备。

  • M1 Abrams:从M1A1开始用M256滑膛炮(德国授权美国生产的Rh-120/L44)替换原本的M68A1线膛炮(美国结合自产炮闩的L7),后续型号也依然在使用M256,其配套的M829A1/2/3/4系列贫铀APFSDS令120mm滑膛炮的穿深上升到了新高度。
    铀的熔点为1133摄氏度,由于其物理特性,30长径比、10MJ动能的美制贫铀合金穿甲弹如果速度达到1750m/s以上,那么其引以为傲的自锐性就会急剧下降,同样速度下其侵彻性能会弱于材料熔点和刚性更高的钨合金穿甲弹。所以在其他国家都开始换装炮弹初速更快的55倍径莱茵主炮之时,美军仍坚持使用手上那门初速较低的44倍径炮。
  • Leopard 2:豹2系列从初期型号就开始使用Rh-120/L44,炮管寿命约为650发。从豹2A6开始换装了55倍径的Rh-120滑膛炮,其既可以发射原L44的弹药,也可使用专为其制造的DM53尾翼稳定脱壳穿甲弹,炮口初速可以达到1750m/s的超高速;最新型的DM63穿甲弹在DM53的基础上经过了调整,以初速略微下降为代价,换来了更优秀的弹道性能和更高的侵彻力。
  • "Ariete":“公羊”主战坦克使用的是Rh-120/L44的意大利改进版本,其炮管强度增加以延长使用寿命。

日韩

日本和韩国使用的也是Rh-120系列滑膛炮及其衍生型号。

  • Type 90/10:90式使用的主炮为Rh-120/L44的授权生产版,配有尾仓自动装弹机,使用同样由德国授权生产的弹药。10式的主炮是日本制钢所基于Rh-120/L44自行研发的120mm滑膛炮。
  • K1/K2:从K1A1开始换装120mm M256主炮,韩国军方代号为KM256。K2则使用了Rh-120/L55的授权生产版,配有自动装弹机。

法国

与其他北约成员国不同,法国使用的是GIAT集团生产的CN120-26/52 F1滑膛炮,这款52倍径的滑膛炮在莱茵金属L/55型120mm炮出现之前几乎是北约阵营内最具威力的滑膛炮。

其与众多东西方国家装备的滑膛炮不同的是,这款120mm滑膛炮没有在炮管中部加装主流的引射式抽气装置(也就是现在常见的炮管中部更粗的一段)。引射式抽气装置的原理是利用发射炮弹的过程中在膛内产生的正负压强来将发射烟从炮口吐出,虽然它可以保证射击后炮闩开启时不会有烟气回到战斗室影响车组乘员,但由于其在开炮瞬间需要吸收一定的能量以此排出发射烟,这就使得炮弹的膛压会相应的降低一部分,影响炮口初速,因而取消该设备可以有效提升弹丸的动能加大膛压。

法国采用的是压缩空气吹气装置,开炮后从炮尾将空气喷入炮膛,将发射烟从炮口排出的同时起到冷却炮管的作用,但该装置体积大、结构复杂,使得这门滑膛炮的造价极为昂贵,维护成本也比其他国家的坦克炮高出不少。

  • AMX-40:法国首款使用120mm主炮的主战坦克,主炮型号为CN120-25 G。最终因为各种原因停止生产,只有两辆原型车。
  • AMX-56 “Leclerc”勒克莱尔:采用大量尖端科技因而造价达到惊人的1000万美元,法国人自豪地称其为“全球第一种第四代主战坦克”,有“行走的电脑”之称,其主炮配有自动装弹机,为直推式,位于炮塔尾舱,带有泄压阀。

以色列

以色列使用的120mm/L44主炮经常会跟Rh-120/L44混淆,但其实两者并没有直接联系。IMI 120mm系列坦克炮为以色列军事工业于1983年到1988年间自主研发的产物。

其有两种版本:第一种是MG251,配有由威世科技所研发的热套筒,并且配有排烟器,可在不干扰实际的套筒的情况以下进行维护,由于设计上跟Rh-120有出入,所以炮弹不能与Rh-120通用,只能使用自产的120mm滑膛炮炮弹;另一种是MG253,采用由维高工业公司(Vidco Industries)所研发的热套管和新型的压缩气体缓冲系统,并且经过了优化使得其可以在应急情况下发射Rh-120的炮弹。两种主炮均可发射“拉哈特”炮射反坦克导弹。

  • Merkava:从Mk III型开始换装120mm炮。Mk III使用MG251主炮,Mk IV则是MG253,均配有自动装弹机。

苏联/俄罗斯

因为仍然对115mm 2A20(U-5TS)的性能感到不满意,加之西方坦克的L7 105mm坦克炮的改进型性能已经占优势,苏联军方便进一步进行坦克主炮的研究,最终制造出了划时代的经典之作2A26/D-81 125mm滑膛炮,之后以此为基础研发了更先进的2A46主炮。

这一系列主炮采用的是与北约主炮不同的分装药设计,即发射药与弹头分开装填,由于125mm滑膛炮弹体积和重量较大,加之安装改型主炮的主战坦克普遍车身内部空间狭小,无法设置装填手一职,导致人工装填十分不现实,因此苏联为安装该型主炮的主战坦克配有自动装弹机,装弹机为转盘型,位于炮塔正下方,通过旋转将选定弹药送至炮闩后侧下方。该型装弹机有两种主要形态,第一种安装于T-64,T-80系列主战坦克上,弹头垂直放置于装弹机内,发射药水平放置于底部,每一组发射药与弹头为一发,装弹机内容量为28发;第二种安装于T-72,T-90系列主战坦克上,其弹头和发射药均水平放置于装弹机内,成组布置,容量为22发。两型装弹机平均装填速度为7.1~15秒一发,如装填的弹药与上一发属于不同弹种,则装弹机需要旋转更长时间来找到指定弹药,装填时间会有所增加,反之,如连续发射相同类型弹药,则无需大幅度旋转,装填时间可以减少至5秒左右。据称,俄罗斯新型T-14主战坦克虽仍采用转盘式装弹机,但由于是无人炮塔,因此自动装弹机拥有更大的安装空间,其弹药从前代的分装弹改为整装弹,弹药垂直放置在环形装弹机内,装填时由机械臂将弹药夹起至水平再推入炮膛,其应用的新型APFSDS弹芯长度达到了900mm,官方声称2000米垂直穿深可以达到1000mm均质钢装甲,具体真实性有待考证。

分装药的炮弹在早期一直面临着弹芯长度较短使得穿深难以有效提升的问题,后环形自动装弹机被改进,座圈被扩大,使其可以发射包裹贫铀弹芯的长杆尾翼稳定脱壳穿甲弹,代表型为3BM32,3BM50/60等,主要应用在俄罗斯现役的T-90系列主战坦克上。

不少使用苏制军备的其他国家仍在使用这几种型号的滑膛炮以及它的改进型。例如乌克兰在俄罗斯T-80主战坦克基础上改进而来的T-84“堡垒”主战坦克,装备的KBA-3 125mm滑膛炮就是基于2A46M研发。

代表型号——

  • T-64:早期的T-64仍装备115mm滑膛炮,直到T-64A才换装了2A26滑膛炮,T-64A 1976年型更换为2A46-1主炮,此后的T-64使用的都是2A46的各种改型。
  • T-72:初期型号装备2A26M-2主炮,从T-72A开始换装2A46系列。
  • T-80:使用的均为2A46M系列主炮。
  • T-90:T-72BU的衍生型,使用与T-72BU一样的2A46M主炮。
  • T-14“阿玛塔/舰队”:俄罗斯最新研发的主战坦克,采用新型2A82 125mm滑膛炮,取消了炮身中段的抽烟器,炮口初速大有提高。

中国

因为师承苏联,中国军队在现役主战坦克上使用的ZPT-98滑膛炮与2A46M-1非常相似,但经过了不少的改造和调整,已经与原版有很大的不同,配以自行研发的新型尾翼稳定脱壳穿甲弹,穿深已经有大幅度提高,其弹芯长度比达到30:1。

  • ZTZ-96/99:均装备ZPT-98/50倍径125mm滑膛炮,这型由中国改进自苏联2A46系列的滑膛炮,无论在制造工艺和弹药性能上都有了极大提高,据悉,99A主战坦克配发的三期弹(APFSDS)穿深已经达到1000mm RHA以上。
  • 59-125:装备125mm主炮的59式中型坦克的改进型之一,但由于火炮口径扩大使得原本不宽裕的车内空间更加拥挤,人机工效过低,弹药几乎无法存放,计划最终流产。
  • PTZ-89:与主战坦克不同,89式坦克歼击车使用的是中国军方参考Rh-120/L44研发的120mm滑膛炮,使用的一些弹药能与Rh-120通用。

未来发展

随着装备技术的进步,各国逐渐开始着手研发新一代主战坦克即“第四代主战坦克”,同时在现有的第三代主战坦克上不断进行升级,火控方面,部分国家正有为深度改进的第三代和新四代主战坦克装备口径更大的滑膛炮,例如北约有计划的140mm滑膛炮,以及俄罗斯在未来可能为T-14主战坦克换装的152mm滑膛炮,另有其他不同的新型滑膛炮有待论证研发。

在ACGN作品中的出现

由于大多数现代坦克使用的是滑膛炮,凡是涉及到现代战争题材的作品中滑膛炮都必定会出现在(除英国外的)主战坦克上,在有些作品中甚至会出现魔改的安装了数门滑膛炮的战车。