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低空目標與狙擊手的絕對殺手:詳解蘇聯ZU-23 23毫米雙聯裝高炮

電影《風暴之門》中的劇照:俄軍用ZU-23高炮打擊樹叢里的車臣武裝分子狙擊手。

看過電影《風暴之門》的觀眾一定還記得這樣一個情節:俄軍機降小分隊控制了高地,此時有車臣武裝分子的狙擊手躲在高地旁的樹上用狙擊步槍偷襲小分隊。小分隊指揮員發現了狙擊手的大致位置,用一串曳光彈指示目標,隨後一名隊員操縱一門雙聯裝小口徑高炮對準狙擊手所在的樹叢打了一個長點射,炮彈呼嘯而過之後,敵狙擊手斃命。相信這個情節給觀眾留下了深刻的印象,也對影片中這種火力兇猛的小型高炮有了興趣,這種俄軍使用的ZU-23小口徑高炮就是本文的主角。

ZU-2323毫米雙聯裝高炮全貌(行軍狀態)

「由空到陸」的研發經歷

1954年,蘇火炮和導彈武器委員會指定圖拉武器設計局設計一種小口徑自動高炮,取代已經在蘇軍當中服役的KPV系列14.5毫米高射機槍和61-k 37毫米高炮。前者誕生於二戰末期,正式裝備部隊時二戰已經結束,單管理論射速有600發/分,火力密度不小,但射程近;使用的14.5x114高射機槍彈原本是PTRS和PTRD反坦克步槍使用的子彈,初速高,侵徹性能好,但彈頭小,使用瞬爆彈頭時裝葯很少,對飛機的破壞有限。後者是參加過二戰的老式兵器,火炮全重較大,採用管退式自動機,火炮理論射速為160-170發/分,低射速對噴氣式飛機已力不從心。為此蘇軍急需要一種底盤輕便、射速高、射程又要比14.5毫米機槍遠的高射兵器作為野戰部隊的近程低空防空火力,必要時還能平射打擊輕型裝甲目標和集團有生力量。

在1949年,圖拉武器設計局的設計師尼科萊·M·阿法納舍夫設計過一種導氣式原理的A-12.7航空機槍,口徑為12.7毫米,裝備在米-4直升機(武裝型)、烏米格-15噴氣式教練機等飛機上。這種機槍最大的特點是採用橫動式槍機,在射擊時槍機被槍機框上的曲線導棱帶動相對於槍管軸上下垂直運動而不是前後運動,這樣的好處是槍機行程短,射速比較高。因為槍機不能前後運動完成推彈上膛和抽殼動作,所以需要專門的推彈-抽殼槓桿。50年代初期,阿法納舍夫將A-12.7航空機槍等比例放大,使用VYa航炮的23x152B彈藥研製了一款航炮,但因為重量太大沒有採用,隨後阿法納舍夫將航炮的彈藥由23x152B改為更短後坐力更小的23x115,火炮的外形尺寸和重量也降下來了,新航炮終於被軍方接受定名為AM-23航炮,裝備在圖-16、圖-95、安-12、伊爾-76等大型轟炸機、運輸機上作為自衛炮塔火炮。到了1954年,因為軍方需要一種小口徑高炮,阿法納舍夫就把一度放棄的使用23x152B彈藥的方案拿出來,新炮被定名為2A14(蘇聯的小口徑自動炮炮身部分有獨立的代號,炮架部分也有代號,ZU-23是整個火炮系統的代號)。2A14火炮很快通過了鑒定和驗收,自1955年開始由圖拉兵工廠投入小批量生產。

火炮炮身設計定型後,設計合適的炮架的任務就擺在眼前了。一開始設計局拿出的方案叫做ZU-40,這是一個四輪的炮架,射擊時前面兩個車輪抬起摺疊,火炮進入戰鬥狀態。另一個設計方案叫做ZU-575,也是使用四輪炮架,所不同的是火炮有在牽引狀態下行進射擊的能力。1958年又在ZU-575炮架的基礎上設計了一種自運式炮架,動力裝置為M-72三輪摩托車的汽油發動機,可以使火炮在短距離內自行行駛。三個炮架方案都有一個毛病,那就是重量大,所以都被火炮和導彈武器委員會於1958年給否定了。

1955年,圖拉兵器設計局的另外一組設計師:E. K. 瑞金斯基和R. Ya.珀德森在ZPU-1單管高射機槍槍架的基礎上拿出了一個ZU-1單管炮架方案,隨後又拿出了一個更完善的ZU-14雙管方案,該雙管方案為兩輪結構,有一個三角形底盤,高低機和方向機都用齒弧結構,兩個2A14炮身裝在一個共同的搖架上上下俯仰,搖架內部還有緩衝裝置,使炮身可以後坐14-18毫米。整個搖架加上兩個炮身以及兩個滿彈藥箱總重為950千克,從行軍狀態轉換到戰鬥狀態的時間為15-20秒。ZAP-23自動向量瞄準具可以使火炮跟蹤並瞄準速度不大於300米/秒,最大斜距不超過2000米的空中目標。

在1956年的4月到9月間,單管的ZU-1炮架和雙管的ZU-14炮架進行了對比測試,測試的結果顯示雙管的ZU-14炮架更能堅固重量和火力,整個炮架更加緊湊。到1959年,ZU-14雙管炮架方案被正式確定,到1960年,整個火炮系統被定名為ZU-23牽引式高炮,並投產裝備部隊。

繼承航炮的內部結構

ZU-23高炮的炮身2A14全長2555毫米,重75千克。在設計它上繼承了AM-23航炮的結構,採用導氣式原理,炮閂橫動閉鎖,這使得其炮閂運動行程縮短,射速較高,達到800-1000發/分。下面就以2A14的自動機部分為重點介紹一下這種火炮的基本結構和工作原理,使大家對這種導氣式+炮閂橫動閉鎖的自動原理有更清晰的了解。

2A14火炮的內部剖視圖

2A14火炮的內部剖視圖:1.炮箱 2.身管 3.消焰器 4.木把手 5.傳動框 6.活塞 7.推彈-抽殼臂 8.加速臂 9.曲線導棱10.炮閂 11.擊發機構 12.阻鐵13.碟形緩衝簧 14.供彈機構 15.加速凸輪16.導氣管。

2A14的炮管下方有一根導氣管,通過導氣箍內的導氣孔與炮管內聯通。當彈頭通過導氣孔後,一部分火藥燃氣通過導氣孔進入導氣管,推動活塞向後運動。活塞和傳動框(相當於輕武器的槍機框)固定連接,屬於活塞長行程原理,當活塞在火藥燃氣力量推動下後坐時,傳動框也一起後坐。這一部分的工作原理和常見的活塞長行程導氣式自動武器並沒有什麼兩樣。

活塞和傳動框。

曲線導棱帶動炮閂上下運動的示意圖。

2A14的傳動框是一個長方形框型零件,兩側框體的內側各有一條向內突出的曲線導棱,曲線部分大致成「Z」字型,而火炮的炮閂就裝在傳動框內,炮閂兩側的開閉鎖斜面和曲線導棱配合,當傳動框隨著活塞前後運動時,炮閂在曲線導棱的作用下做上下運動,完成關閂、閉鎖、擊發、開鎖、開閂的連續動作。

2A14的炮閂是一個橫截面大致為方形的零件,兩側有開閉鎖斜面,前上方有鏡面用以封閉炮膛,鏡面表面光潔度較高,以減少和彈底之間的摩擦。除了閂體本身外,炮閂上還有擊發裝置。擊發裝置的主要零件是一個彈簧驅動上下運動的撞擊筒。當傳動框向前運動帶動炮閂向上運動時,撞擊筒被自動發射卡鎖掛住維持不動,撞擊筒內的彈簧被壓縮,儲存擊發能量。當炮閂快要關到位時,自動卡鎖鬆開,撞擊筒在彈簧作用下向上撞擊擊針操縱臂(一個L型的可轉動的零件),擊針操縱臂向前轉動打擊擊針,擊針頭向前伸出擊發炮彈。當火炮停射待擊時,整個傳動框被炮箱下部的阻鐵掛住停在後方位置,炮閂停留在下方位置,撞擊筒彈簧沒有被壓縮,也就不會有向上彈的勢能。

推彈-抽殼臂、加速臂和加速凸輪。

推彈上膛時的動作

推彈上膛時的動作:加速臂(19)被傳動框(10)帶動向前,後凸齒撞擊加速凸輪(7),向前加速擺動,推彈-抽殼臂(3)推著炮彈(16)脫出鏈節推入炮膛。

抽殼時的動作

抽殼時的動作:加速臂被傳動框(10)帶動向後,前 凸齒撞擊加速凸輪,向後加速擺動,推彈-抽殼臂(3)上的抽殼卡齒扣住葯筒(25)的底緣將葯筒抽出炮膛。

因為炮閂為上下橫動,不能像縱動炮閂那樣完成抽殼和推彈上膛動作,所以2A14火炮上有專門的推彈-抽殼臂。推彈-抽殼臂是一個叉形零件,頭部有推彈凸部和抽殼卡齒,尾部通過轉軸和另一個叉形零件加速臂連接,加速臂又通過另一個轉軸和傳動框連接。當傳動框向後運動時,帶動加速臂向後運動,加速臂下方的前凸齒撞擊加速凸輪使加速臂上端向後加速擺動,帶動推彈-抽殼臂向後抽出空葯筒向下拋出炮箱;當傳動框向前復進時,又帶動加速臂向前運動,加速臂下方的後凸齒撞擊加速凸輪使加速臂上端向前加速擺動,帶動推彈-抽殼臂向前把新一發炮彈推入炮膛。推彈-抽殼臂與加速臂的運動和手肘的運動很相似。

供彈機構動作示意圖:左為撥彈前,右為撥彈後。

ZU-23高炮近景,0型拉柄就是裝填拉柄,通過鋼絲繩和火炮的傳動框連接,拉動裝填拉柄完成首發裝填動

ZU-23高炮近景,0型拉柄就是裝填拉柄,通過鋼絲繩和火炮的傳動框連接,拉動裝填拉柄完成首發裝填動作。拉柄左右各有一個。

受彈機蓋打開的樣子

受彈機蓋打開的樣子:1為撥彈板,2為凸齒,當最後一發彈到達預備進彈位置時,因後面沒有炮彈壓住該凸齒,火炮不能擊發,裝上新彈鏈後凸齒被壓下,可直接繼續射擊。3為推彈-抽殼臂。

2A14和它的前身AM-23航炮、A-12.7航空機槍一樣用彈鏈供彈,其供彈機構也和AM-23航炮很相似。在炮身的右側(也可以是左側,雙聯炮架上左炮左側進彈,右炮右側進彈)有一緊貼炮箱側面的弧形撥彈板,撥彈板外側有撥彈齒,內側有斜槽,斜槽與撥彈板操縱器上的斜形凸棱配合運動,撥彈板操縱器又和傳動框相連接。於是,當傳動框前後運動時,撥彈板操縱器也一起前後運動,通過斜形凸棱在撥彈板斜槽內的滑動,帶動撥彈板上下運動,撥彈齒逐發向進彈口撥送炮彈。炮箱頂部受彈機蓋下面有卡彈齒和卡鏈齒,使撥送到進彈口的炮彈和鏈節不能向後退出,只能逐發向前,到達進彈口位置後被壓彈板向下壓入炮箱。整個供彈機構動作流程如下:當傳動框後坐時,撥彈板被撥彈板操縱器帶動向上運動將炮彈撥入進彈口,該發彈被壓彈板壓入炮箱內預備上膛位置,當傳動框復進時,撥彈板被撥彈板操縱器帶動向下運動準備撥送下一發彈,已經在如被上膛位置的這發炮彈被推彈-抽殼臂向前推出鏈節推入炮膛。由此可以看到,2A14的進彈過程屬於單程進彈。首發裝填時,射手將彈鏈頭部的導引片穿入受彈機從對面拉出拉到位,再拉動炮架上的裝填拉柄,鋼絲繩帶動火炮傳動框向後運動,撥彈板向上運動,彈鏈上的第一發彈就進入預備進膛位置,首發裝填即告完成。

關於2A14的供彈系統還有個特別的地方,就是當一條彈鏈打到最後一發彈時,這發彈不會自動進膛發射,而是會停在預備進彈位置,火炮自動機被掛住待擊。當射手裝入第二條彈鏈時,不必再拉動裝填拉柄,只要直接踩下擊發踏板,火炮就可以繼續射擊。這樣的設計對提高再裝填速度、減少火力停頓時間很有用。

2A14火炮的炮口有筒狀消焰器。

消焰器通過三個支腿和身管連接。

身管上方的木質提把。

2A14的身管長1880毫米,採用10根右旋等齊漸速混合膛線,膛線導程1730毫米,分為三段:葯室前端開始的頭140毫米為纏角3.6°的等齊膛線,接下來的850毫米,為纏角逐步增大到纏角6.0°的漸速膛線,最後740毫米為纏角6.0°的等齊膛線。身管口部有圓筒形的炮口消焰器,消焰器通過三個支腿連接到一個小的套管上,套管內部有內螺紋,和炮口的外螺紋連接。2A14的身管可以快速更換,為了便於操作,身管上方有木質提把供更換身管時握持。

輕便實用的輪式炮架

ZU-23高炮使用的ZU-14雙輪炮架和ZPU-2 14.5毫米雙聯高射機槍的槍架非常相似。

轉換到戰鬥狀態時,兩側的車輪向上翻起,前2後1共3個螺栓千斤頂撐起炮架。

左側座椅上的是瞄準-擊發手,右側座椅上的是瞄準具裝定手。

左右兩門2A14火炮

左右兩門2A14火炮並列安裝在一個搖架上上下俯仰,火炮在搖架上有一定的前後緩衝行程射擊時可前後運動減小後坐力對炮架的衝擊。

搖架兩側各有一個但容量50發的彈箱。

正式服役的ZU-23高炮使用ZU-14雙輪炮架。這種炮架的結構和ZPU-2 14.5毫米雙聯高射機槍(我國仿製產品為58式14.5毫米雙聯高射機槍)的槍架非常相似,輕便實用。底盤大致成三角形,兩側各有一實心海綿胎車輪,車輪上有擋泥板。當火炮從行軍狀態轉換為戰鬥狀態時,兩側車輪向上翻起離地,三個螺栓千斤頂將整個炮座頂起支撐。炮架的後方有牽引用的牽引桿,可用輕型卡車牽引。射擊時,牽引桿可向下摺疊。火炮的俯仰和水平轉動都通過齒弧完成,高低射界為-4°~+85°,水平射界為360°,高低機轉輪在俯仰搖架左側,方向機轉輪在搖架後中央。兩門2A14火炮並列安裝在一副搖架上一同上下俯仰,搖架上有緩衝裝置,射擊時炮身可在搖架上前後運動減少對炮架的衝擊。火炮的傳動框用鋼絲繩和搖架上的裝填拉柄連接,拉動裝填拉柄可進行首發裝填和排除啞彈的動作。在搖架的兩側,各有一個彈藥箱托架,可裝一個但容量50發的彈藥箱,彈藥箱隨火炮一起上下俯仰。

炮架上有兩個座椅,左側的是瞄準-擊發手座椅,瞄準-擊發手通過瞄準鏡瞄準目標,左手操作高低機轉輪,右手操作方向機轉輪,瞄準後踩下發射踏板射擊。右側的是瞄準具裝定手座椅,負責裝定向量瞄準具的航向、速率、斜距等諸元。

ZU-23高炮使用的ZAP-23向量瞄準具

ZU-23高炮使用的ZAP-23向量瞄準具:1為斜距刻度盤,2為斜距裝定轉輪,3為方位角刻度盤,4為速度裝定器,5為航路指示器。

瞄準鏡特寫

瞄準鏡特寫:帶有遮光罩的是高射用反射式瞄準鏡,下方的圓形鏡頭是光環投射的進光鏡頭,旁邊小的是PU平射瞄準鏡。

ZU-23高炮使用的瞄準具為ZAP-23向量瞄準具,由航路裝置、斜距裝置、平行瞄準裝置和光學瞄準鏡組成。它利用相似三角形原理將火炮發射位置、目標現在位置、目標提前位置按比例縮小到瞄準具上。瞄準具下方的球形裝置裝定目標航向和速度,瞄準具右側的轉輪裝定斜距,斜距數值在刻度盤上顯示,裝定好目標航向、速度和斜距後,瞄準鏡十字線就取提前量指向目標未來位置,射手只要將瞄準鏡內的十字光環壓住目標即可射擊。瞄準鏡為反射式,通過透鏡將十字光環投射到一塊傾斜玻璃板上,類似戰鬥機上的反射式瞄準鏡。除了高射用的反射式瞄準鏡,ZAP-23瞄準具還可裝直筒型的PU平射瞄準鏡,使用時裝在高射瞄準鏡左側。

本文為看北朝授權發布,主編原廓,原著磚家。任何媒體或者公眾號未經書面授權不得轉載,違者將追究法律責任

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