3.1.1 装甲车辆火炮炮身结构特点
坦克炮身属于长身管加农炮的类型,身管长为50~60倍口径;由于对其初速要求越来越高,因此膛压也越来越高,是典型的高膛压火炮。例如,过去T-62坦克115mm滑膛炮,最大膛压仅为294MPa,而当前德国的120mm滑膛炮最大膛压为550MPa,设计膛压可达700MPa,英国M13A型120mm线膛炮最大设计膛压达620MPa。为此,各国现均采用了新工艺与新材料以适应高膛压的需要。例如,德国的滑膛炮即采用了真空重熔钢,英国的新型120mm炮采用了电渣重熔钢,身管承受压力由普通方法制造的420MPa提高到600MPa。电渣重熔钢不仅能提高强度,还能大幅度提高韧性和疲劳寿命。
此外,当前各国的坦克炮身均采用了自紧工艺。计算表明,在膛压不变的条件下,自紧身管的质量可下降60%;在身管壁厚不变、质量相同的条件下,自紧身管的膛压可提高一倍。
除了上述特点外,坦克炮身还广泛采用下列装置:
①炮膛抽气装置,用以抽出炮弹发射后膛内和战斗室内的火药气体。在坦克战斗室中,由于火炮发射和发动机排气使空气严重污染,影响乘员工作甚至中毒。在发动机隔离和坦克以20km/h速度运动的情况下,在战斗室内,由发动机排出的废气造成的CO浓度大约是0.03mg/L空气,影响还不太大,因为战斗室内CO浓度容许的极限值是0.15~0.20mg/L空气。但是,在发动机不工作、战斗室不通风的情况下,中口径坦克炮1min内发射4发炮时,战斗室CO浓度可达0.84mg/L空气,超过允许浓度4倍,其中40%来自抽出的药筒中残留的火药气体。为了降低发射时战斗室内有害气体CO的含量和避免炮尾焰的产生,在坦克战斗室中采取了风扇通风和炮膛吹洗或抽气装置。在一些重型坦克和自行火炮炮塔内过去采用了用压缩空气在炮闩未打开以前或将开时向膛内吹洗,为此必须备有压缩空气机和高压气瓶及一系列控制装置,使战斗室内更加拥挤。现代坦克炮在身管上采用了引射式抽气装置,利用火药气体自储气筒内向炮膛冲出的火药气流的引射作用,将膛内及战斗室的残余气体引射出炮口,这样简化了问题的解决方法。抽出的药筒所残留的火药气体,采用战斗室风扇的方式可以排出室外。有的车辆,在底板上装有特制的箱子,药筒抽出后被引入箱中,箱盖自动关闭;箱内有特制的风扇可将火药残留气体排出去。有的坦克则有特制抛壳室,用以将药筒抛出车外。使用半可燃药筒和全可燃药筒后,残留药筒中的火药气体将大为减少。保持战斗室、驾驶室的空气新鲜,无CO气体中毒现象,对保持和发挥乘员战斗力有很大影响。因此战斗室的通风效率、炮膛火药气体的引射作用必须保持在高水平上。
②炮管隔热护套。主要解决身管受日晒变形和射击时身管温度升高各个方向冷却速度不一致造成变形而导致射击精度下降的问题,美国在M60Al坦克的105mm坦克炮上测试,身管照射面和阴面温度相差3.5℃,即可使炮口弯曲1mm,火炮误差达1密位。