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印度因這一技術落後無法製造合格的大口徑火炮,中國卻後來居上!

火炮身管自緊加工工藝是伴隨著火炮膛壓不斷提高而發展出來的技術!在18世紀之前,由於大部分火炮採用的都是黑火藥發射,因此膛壓較低,那時候的火炮多採用青銅、鑄鐵材質打造而成。

(早期青銅身管火炮)

隨著後來火炮口徑的不斷增大,火炮發射葯也不斷的改進,硝化棉發射葯的發明開啟了一個新的時代,使得火炮膛壓有了大幅提升,現有的火炮材料已經承受不住如此高的膛壓,於是人們又通過轉爐鍊鋼法發明了強度更大的鑄鋼火炮身管。到了一戰前葉,由於各國軍備競賽愈演愈烈,戰列艦、巡洋艦艦炮口徑越來越離譜,沒有兩三百毫米都不好意思出來見人,現有合金鋼身管也越發難以承受,於是英國人又發明了纏絲技術(身管外面纏鐵絲)和多層身管技術,最終在1913年,法國人結合這二者的優點,最終進化出了熟知的身管自緊加工工藝。

(纏絲工藝)

身管自緊,其主要流程就是使用增壓器材在身管內表面製造出超過身管材料屈服強度的壓力,這會導致內管材料部分截面發生永久性的塑性變形而無法恢復,由於身管內外的塑性變形程度不同,身管內層會產生壓縮預應力,外部受到拉伸預應力,一個向外擴張趨勢,一個向內壓縮趨勢。簡單來說就是用一根身管製造出了類似於多層身管的結構,層層相扣,不僅耐壓強度和抗疲勞強度能得到大幅度提升,而且身管重量也可以有效減少,使得大口徑火炮的機動能力也飛速提升。

(身管自緊使內部結構材料密度更加密實)

目前的身管自緊技術主要有水壓(液壓自緊)、氣壓(爆炸自緊)、棒壓(機械自緊)三種方法。機械自緊多使用高強度硬質合金自緊裝置對身管內壁進行增壓擴張,這種自緊方式容易對炮管內壁造成不可修復的損傷,因而應用的不多。

(機械自緊)

目前使用最為廣泛的是液壓自緊技術,即往火炮內部注入高壓液體進行不斷增壓,這種技術最大的難點就是如何對身管開口進行密封,一旦發生泄露,效果就將大打折扣。目前大口徑坦克炮和榴彈炮多使用超高壓水壓機施壓,能夠製造出耐受一萬個標準大氣壓強,壽命達到一萬發以上的超高壓長壽命火炮身管。

(液壓自緊)

在身管自緊技術上,以美國和德國的技術最為先進,早在上世紀八十年代,美國HARWOOD公司就已經製造出了壓力達到14000Kg/㎝2的超高壓增壓機,德國的同類產品也有13500KG0g㎝2,配合電渣重熔技術的運用,也使得美德一舉成為了當時火炮技術最為先進的兩個國家。德國的豹2坦克和美國的M1A1坦克所使用的皆是德國萊茵金屬公司製造的Rh120毫米44倍徑滑膛炮,這款炮就是使用了當時最為先進的身管自緊技術,因此也被譽為當時世界上性能最為優良的坦克火炮。

(豹2坦克裝備的RH120毫米坦克滑膛炮)

由於蘇聯在身管自緊技術上落後於西方,因此我國在建國初期也沒有得到身管自緊技術,在在上世紀70年代中期我們自行開展了身管自緊技術的研究,在80年代的中西方蜜月期,我國於1986年從德國引進了萊茵金屬公司的液壓自緊技術,最終消化吸收,形成了自己一整套的身管自緊加工技術。目前我國的96式、99式坦克炮以及PLZ05式自行火炮等一系列新式自行火炮都採用了自行開發的身管自緊技術,我國也一躍成為了目前世界上火炮技術最為先進的國家之一!

(PLZ05式自行榴彈炮)

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