坦克炮的发展趋势,现代主战坦克的主炮都是如

2019-11-17 04:19栏目:外国军情
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  美军从二战起逐渐成长为世界上最强大的军队,其中装甲部队在多次战争中越战越勇,美军的坦克装备也从落后世界走到了世界领先。如今享誉世界的“艾布拉姆斯”系列坦克已经出口到了多个国家,并被公认为世界上最强大的坦克,然而就是这种坦克所用的主炮却非美国货,事实上美军已经有几十年没用过自行研制的坦克炮了。

坦克问世以来,火炮作为坦克的自主要武器的地位历久不衰。可直至50年代,坦克炮还一直是线膛炮。

  二战中,各国将坦克主要分为轻中重三种坦克,然而随着技术的发展,已经足以让一辆主战坦克同时拥有强大火炮和厚重装甲的同时保持高机动型。此时,旧的分类已经变得没有意义,新的坦克种类被称为是主战坦克,而相应的,执行特殊任务的坦克被称为特种坦克。

轻型装甲战车用新型滑膛炮目前和未来作战环境比较重视所谓中型部队的快速部署,主要与使用C-130"大力神"(最大有效载重为18.5t)或A-400M(最大有效载重为32t)空运有关。该方案要求研制装备用于火力支援或反坦克的坦克类武器的轻型/中型装甲战车。1995年,莱茵金属公司启动了适合于装备18t级轻型装甲战车的新一代105mm滑膛炮(Rh105-20或105-30),2000年开始样武器射击试验。新的滑膛设计与新兴炮管材料相结合促使L7 105mm线膛炮中气压从525MPa提高至680Mpa,同时,创新性的闭锁机构设计使其质量从500kg降低至360kg(武器全重为1550kg)。通过采用高性能多用途炮口制退器和750mm的加长后坐长度,在射击时传向车辆的后坐力被进一步降低至150kN。Rh105-20保留了与L7相同的射击室几何结构,这意味着它可以使用现有M456尾翼稳定破甲弹,虽然该弹必须用新型弹带进行改装。除此之外,新型莱茵金属105mm滑膛炮可采用新型弹种,其中包括炮口初速为1700m/s的动能弹,其穿甲威力为在1000m的距离能穿透560mm的轧制均质钢装甲,可确保穿透T-72坦克的前斜面。另有一种新型杀伤弹也在研制中。如果斯特赖克机动火炮系统将来要换装新型火炮,Rh105-20无疑是一种理想的候选者。除105mm系列之外,莱茵金属公司目前还提供120mm/L47轻型低后坐力炮。该火炮适合安装在25t或以上的平台上(如"拳师犬"和"美洲狮"),因此可用A400M空运。比利时、法国、以色列、意大利、南非、瑞士和美国也研发了概念类似的轻型、长/低后坐力105mm或120mm滑膛炮。在2004年欧洲萨托里防务展上,法国地面武器工业集团展示了新型120FER 120mm/L52火炮,暂定用于装备未来EBRC装甲车。120 FER采用精制的双室炮口制退器,产生的最大后坐能量为27t,后坐长度为550mm,预计2005年进行射击试验。出于同样的原因,2000年奥托·梅拉拉公司推出了轻型120mm/L45火炮,目前已经在改进型圣陶罗 8×8装甲车上进行了试验。射击试验表明炮口制退器和550mm后坐长度将后坐能量降低至25t,使圣陶罗能够在临界射击位置使用武器。以色列Slavin地面系统公司(以色列军事工业公司的组成部分,负责梅卡瓦MkIII的MG251 120mm/L44滑膛炮和用于M60A1升级的MG253滑膛炮)过去几年一直致力于研制新的武器,其中包带有炮口制退器和延长后坐长度为450mm的新型105mm线膛炮。相应的最大后坐载荷为250kN。该炮配有自动装弹系统,可用于20t重的底盘。Slavin同时还在研制一种新型120mm轻型武器,预计用于装备战斗全重为25~30t的装甲战车。南非迪耐尔公司正在进行新型GT12 120mm滑膛炮的试验。该武器也采用高效率炮口制退器+延长后坐长度的标准方案。GT12暂定用于ROOIKAT 8×8装甲车的升级,该车目前装备的是76mm火炮。瑞士RUAG公司对其120mm/L49 CTG进行了改装,以便采用效率为35~40%的多孔炮口制退器,由于采用了较长的炮管,后坐质量也略有提高,后坐长度从410mm延长至500mm。结果,后坐能量从50t降低至26t,从而使该武器能够安装在轻型装甲战车上,如由CV90步兵战车演变的轻型坦克。2003年,美国18.7t重的"雷电"(THUNDERBOLT)轻型坦克演示器被联合防御公司作为新型XM291轻型火炮(由Bennet实验室研制)的射击试验平台使用。XM291的改进型--XM36 LW120将装备未来战斗系统项目中的瞄准线平台。CMI炮塔上安装的Cockerill 105mm CV火炮是"欧洲萨托里2004"上的亮点之一。该L52武器保留了无处不在的L7的标准发射室几何结构。但是由于采用了高效率单室炮口制退器和580mm的后坐长度,最大后坐能量被降低至150kN。除了L7所使用的制式弹药之外,还为CV提供了新型Mecar M1060动能弹,炮口初速为1520m/s,在2000m的距离能够穿透510mm的轧制均质钢装甲。基于美军的要求,该公司还在研究改进型M1060 CV弹,预计在相同的距离可穿透540mm的轧制均质钢装甲。有必要指出的是,CMI炮塔是为了能用C-130空运而量身定做的。以上叙述可能会令人认为,研制低/长后坐力坦克炮是一件简单而又直截了当的事,但实际上并非如此。例如,经过适当设计的炮口制退器允许使用尾翼稳定脱壳穿甲弹,但却不可避免地会引起更大磨损,引起弹丸和炮口的明显不稳定性。并非所有的稳定系统和火控系统能够修正这一不稳定因素,其实他们可能以错误的方式反应出来并进一步扩大了这种不稳定因素。按照这种思路的研究计划和研发活动已经代替了20世纪80年代占主要地位的以混合武器或电动武器的重点。新技术正在不断推出,但是这些技术依然可用于航炮或防空系统,而非坦克。出于同一原因,电热化学炮的研究在继续,以便提供非常可靠的等离子点火技术。为实现更高的推进剂密度,或者使能够使用所谓的LOVA火药,这些技术非常重要。目前不太被重视的是装甲战车用高功率微波武器和激光武器(致盲或"反光学"系统),虽然这些武器在目前的城区战和不对称战争中非常重要。

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  滑膛炮的使用

  销往多个国家,身经百战的M1系列一直用的是外国炮

坦克炮的发展趋势,现代主战坦克的主炮都是如何配置的。坦克炮

  滑膛炮是一种古老的火炮,其最大的特点就是内部并没有膛线。

  美国的坦克研发历史起步相比欧洲各国要晚不少,加上20-30年代“孤立”政策的影响,使得美军的坦克更新换代速度严重落后。虽然二战期间美国也拿出了不少的优秀坦克设计,但最终走下绘图板的却很少,可以说美军装甲兵二战时期几乎是靠“谢尔曼”击败了德军。二战期间美国已经拥有了傲视群雄的工业能力,之所以在坦克设计制造上体现不明显,更多是经验和理念的差距。

但到60年代,前苏联率先在T-62坦克上采用了口径115mm的滑膛炮,发射弹芯直径42mm、长径比13的长杆尾翼稳定脱壳穿甲弹。该弹弹芯用经热处理的优质合金钢制成。从此,现代坦克采用线膛炮的一统局面被一举打破。唯有以英国为代表的一些国家,在现代主战埋克上仍采用线膛炮。如英国的口径为120mm的L1IA5新型线膛炮,已装在“挑战者” 1和“奇伏坦”主战坦克上。而另一种口径为120mm的L30线膛炮,已装在“挑战者"2型主战坦克上。就主战坦克上装线膛炮还是滑膛炮的问题,国外专家们进行了较长时期的探讨、摸索和验证。

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西方国家目前至少拥有5种不同类型、口径为120mm的滑膛炮。如德国莱茵金属公司的Rh 120型滑膛炮、法国“勒克莱尔”主战坦克的EFABCN 120型滑膛炮、日本90式主战坦克STC88型120mm滑膛炮、意大利ARIETE滑膛炮和以色列“梅卡瓦”3坦克1M1型滑膛炮等。它们均可发射相同系列半可燃药筒的标准弹药。

  图为莱茵金属Rh-120坦克炮的炮管内壁

  谢尔曼坦克是二战中最成功的坦克之一,也是美国陆军当年的标志

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  膛线是人类历史上的一个重要发明,他能让炮弹在炮管中与膛线摩擦,然后旋转。当炮弹飞出炮口的时候处于自旋状态可以让其飞行的更稳定,也就提高了精确性,然而坏消息是,这会损失一部分的动能。

  40年代中期到50年代中期,美军研制了一系列新型坦克,也就是后来俗称的“巴顿”家族,从M26“潘兴”开始,到M48“巴顿”结束。虽然总体性能一直在提升,但尴尬的是M26、M46、M47、M48都清一色的装备90mm线膛炮,相比同期苏联陆军装备的100mm线膛炮稍显逊色,比起T-62那杆115mm滑膛炮就差的更远了。美军自然能看到自家坦克火力上的差距,所以也研制了一系列的105mm乃至155mm的坦克炮,但最终都无疾而终。此时,集大英帝国数年之功而成的L7系列线膛炮投入使用,该炮的优秀性能一夜之间淘汰了几乎所有西方世界的选手。

坦克炮

  另一方面,新的弹种——尾翼稳定脱壳穿甲弹登上了历史舞台,这种形如针一样的高速弹药是目前最强的坦克用穿甲弹头。弹药发射后,其末端的尾翼保证整个弹体在飞行过程中尽可能的稳定。但事实上,诸多其他的情况仍然会导致远距离上的炮弹精度下降。

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英国人坚持在主战埋克上装线膛炮的一个主要原因是,线膛炮几乎能发射目前所有类型的弹药,比滑膛炮应用广泛得多。而更重要的理由是,英国人已研制成具有滑动弹带的、可用线膛炮发射的长杆尾翼稳定脱壳穿甲弹。

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  二战末期服役的潘兴坦克拥有强大的90炮

而前苏联,在115mm滑膛炮的基础上,又先后积极发展并装备了口径125mm的滑膛炮。125mm滑膛炮已装上T-64、T—72、T—80以及俄T-90主战坦克,发射125mm分装式半可燃药筒长杆脱壳穿甲弹,初速达1800m/s。为在远距离上攻击装甲点目标,并能获更高命中精度,又相继发展并装备了滑膛炮发射的制导炮弹。如AT-11式“狙击手”激光末段制导炮弹,配备给T-72B,T-72S, T-80UD主战坦克的125mm滑膛炮。苏联解体后,俄罗斯的新型主战坦克T-90,配用125mm2A 46M滑膛炮,它还可发射9M 119. 9M 119M制导炮弹,射程达5000m。

  图为装备120毫米滑膛炮的德国坦克

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  不过,总的来说,尾翼稳定脱壳穿甲弹和滑膛炮的配合,可以获得最大动能的射弹,在面对敌对坦克时,穿甲效果最好,威力最大。此外,坦克火炮在大多数情况下仍然以直射为主,距离通常小于3公里,滑膛炮的劣势并不明显。

  从M26到M48,主炮的口径始终没改过,一直都是修修改改的90炮

坦克炮

  最早使用滑膛炮的是苏联,之后是德国,进而推广至整个世界。现在西方大多数120毫米的滑膛炮作为自己的坦克主炮,而中国和俄罗斯则更倾向于125毫米滑膛炮。

  L7的优异表现自然也打动了美国人,美国迅速引进生产,称之为M68型坦克炮。从M60A1坦克开始,英系主炮成了美军坦克的标配。即便是50年代开始生产的M48系列坦克,也在1973年开始陆续换装升级M68坦克炮,改装后称为M48A5型坦克。L7线膛炮不仅火力出众,其适装性也十分优秀,不仅仅是美国那些“大脑袋”坦克,苏系的T-54/55这些“圆脑袋”也只需要小幅度改装就能安装L7坦克炮。我国在引进L7A3坦克炮后,大幅度延长了59、69、63等老坦克的军队生涯。

西方国家研制滑膛炮虽较前苏联晚,但不甘落后,在激烈的军备竞赛中急起直追,而且大有后来居上之势。例如,瑞士联邦图恩武器厂,从80年代后期起,就开始积极研制火力更大的口径140mm滑膛炮,并已在“豹"2坦克上改装和试验成功。其炮弹采用分装式弹药,由装10kg重主发射药的半可燃药筒、Skg重的附加装药和钨合金长杆脱壳穿甲弹芯或多用途弹丸组成。经试验表明,两种140mm弹都能穿透1000mm厚的装甲。比现役120mm火炮系统各项作战性能指标均有大幅度提高。据称,瑞士将该炮用于改装现役380辆“豹”2主战坦克,还可能将其用作要塞炮。迄今,俄罗斯又在积极研制新型T-95主战坦克,其主炮将是一门135mm -140mm滑膛炮。

  老当益壮的线膛炮

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现代滑膛炮与线膛炮相比,主要有三方面优势:一是因无膛线,炮管应力作用小,在满足规定的内弹道性能情况下,就可减轻炮管重量或相应提高火炮膛压,增大弹丸初速。而当火炮初速一定时,炮管又能设计得更短,易于实现整车的平衡及稳定,因而能提高坦克行进间射击精度。例如,前西德120mm滑膛炮比L7105mm线膛炮炮管长,前者膛压达7000℃、初速1700m/s,而后者膛压仅3600巴、初速1500m/s;二是从生产成本和经济效益看,滑膛炮生产工艺简单,价廉;三是采用现代高新技术,使滑膛炮能发射更多类型的弹药。许多国家正在对120mm滑膛炮进行弹药种类方面的改旧研新。随着先进生产和冶炼技术的应用,将能生产出新型超高压火炮,其初速会再度提高。

  线膛炮在上世纪70年代之前依然在大量装备,即使是在今天,英国依然在使用基于线膛炮的坦克设计。

  L7系列原本是为了改造老旧坦克而研制,没想到却意外成了西方标准坦克炮

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  正如上文所说,线膛炮在精度上占有优势,另一方面,在口径相同的情况下,线膛炮的内部膛线与弹带结合的非常紧密,可以提高腔室内部的密封程度,进而提高弹药的射程。

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坦克炮

  另一个方面,线膛炮在弹药方面选择更多,可以发射黏着榴弹。这种是通用高爆弹,在对付软目标时效果接近传统高爆弹,并能有效地摧毁工事和装甲车辆。而上文所提的尾翼稳定脱壳穿甲弹,在经过特殊设计之后,采用了可以降低转速的弹带,也同样可以由线膛炮发射。甚至,线膛炮还可以发射某些型号的坦克炮射导弹。

  L7线膛炮让无数老坦克焕发了第二春

目前,从主战坦克由线膛炮改滑腔炮之发展趋势看,主战坦克的滑膛炮将会明显优于线膛炮。但是,由于种种原因,在相当一段时间内,主战坦克上的线膛炮还不可能完全被淘汰,有的线膛炮在性能方面还继续在改进和提高。有些国家甚至采取改进线膛炮和发展滑膛炮并举的措施。但坦克炮发展的主流应是滑膛炮。尤其是大口径滑膛炮的研制及发展,将会更加引起世界各国的密切关注,成为当今举世瞩目的主战坦克火炮系统发展的新课题。

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  使用国外坦克炮,这对于美军来说并没有心理障碍,L7系列在美军之中迅速开花,同期只有奇葩的M551“谢里登”和M60A2“星际战舰”装备了美国自研的152mm线膛炮。可以说M81和M162这两个同源的152“大喷子”也成了美军装备的最后一种自研坦克炮。

  图为挑战者2型坦克搭载的120毫米线膛炮

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  现代的坦克线膛炮很大程度上源于英国的L7型105毫米线膛炮,在本世纪七八十年代,大量国家采用了基于L7型坦克炮的修改产品,而其更大口径的衍生型号——L30型120毫米线膛炮仍然安装在了现代主战坦克挑战者2型上。

  M60A2因其独特的外形而被称为“星际战舰”

  自动装弹机登场

  M68的成功让美军尝到了甜头,要知道研发一款先进的高膛压坦克炮可不是容易的事,英国在60年代花巨资研制的L11些线膛炮就是个反面例子。到了80年代初第三代坦克换代时,美军任然使用国外引进的主炮,M1初期型号为此扛了数年的M68A1线膛炮,只为等德国出口的Rh120系列在美国生根发芽。Rh120是德国莱茵金属公司(Rheinmentall)的明星产品,其地位和英系L7系列类似,也在装备之后迅速被西方各国采用。实际上除了俄系的125mm滑膛炮和英系120mm线膛炮外,Rh120系列几乎一统天下。

  在上世纪的七十年代,自动装弹机被大量用于坦克的设计之中。在使用自动装弹机之前,超过100毫米口径的坦克炮射速通常在每分钟4-6发,而使用了自动装弹机的坦克射速可达每分钟十发。

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  德系120炮不仅仅称霸欧美,就连亚洲的日本和韩国也引进了这一型号

  图为一款自动装弹机

  美国引进的Rh120滑膛炮改名M256,为了适应M1坦克的安装以及美军的操作习惯,M256换装美国设计的直立楔式炮闩、热护套以及更大的排烟装置,此外炮口校正装置改用更加安全的锁紧螺栓固定。相比原装的Rh120,美制M256的重量更轻,发射寿命更长,不过实际性能并无多少差距。从1986年量产的M1A1开始,“艾布拉姆斯”就一直使用M256坦克炮,即便后来德国人推出了55倍径的新款Rh120,美军都没给自己的坦克换炮,而更大更强的140mm滑膛炮也在热闹一阵之后偃旗息鼓。

www.9001.com,  坦克自动装弹机就是由机械结构代替人工完成选择弹药和填装的过程。例如图中的结构,即为一种125口径炮所使用的装弹机,文字1处有一个抓取结构将炮弹塞入炮膛,之后从上方的2处加入推进剂药包后关闭炮,另有一些自动装弹机则采用整装弹药的自动填装方法,虽然结构、原理各不相同,但总体的射速和效率都比人工装填要高。

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  且装备自动装弹机的坦克重量将有所降低,这将提高坦克的机动性和地形适应能力。而且还将省去一个装填手的位置,降低整辆坦克的人员疲劳程度。

  为了等德国炮成熟,M1还扛了6年的105炮

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  美军目前并无研制新一代主战坦克的计划,自然也就没有理由研制新型坦克炮,相比之下德国人的130mm滑膛炮已经进入了测试阶段。在笔者看来,未来美军还是会继续用着“德国炮”,无论是延长炮管还是采用130口径都大有可为,毕竟美国有这世界上最好的武器引进环境,自行研制这种费力不讨好的事情,美军是不会做的。(作者署名:啮花熊)

  图为一款美国M1A2坦克炮塔内部的结构图。1为装填手,2为车长,3为炮手,4为同轴机枪,5为主炮弹药

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  与之相对应的是,美国M1A2型坦克依然没有装备自动装弹机,装填手全程站立工作,负责将弹药推入炮膛中。为留出足够的空间,坦克设计师就不得不增大车辆整体的高度,导致坦克的受弹面积增大。此外由于装填手体力消耗过大,还时常需要与炮手交换位置。

  艾布拉姆斯从M1A1之后还历经多次升级,却从未动过那门德国炮

  不过,M1A2仍然没有使用自动装弹机,也是基于现实性的考量。一方面是担心自动装弹机的机械可靠性。由于战时环境以及程序错乱的可能性,自动装填机工作中有一定几率会发生空装或者卡弹现象。

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  另一种考量可能是基于可维护性的,坦克的日常保养是由其车组成员进行的,美国M1A2坦克所使用的四人车组在日常维护中分工更优,有利于车辆保养。

  不过总的来说,自动装弹机必然是未来坦克发展的主要趋势之一,随着技术的发展,未来的坦克应该都会使用这一项技术。

  划重点

  滑膛炮,一种没有膛线的火炮,炮弹动能损失小,但是远距离准确性较差,是目前主流的坦克火炮

  线膛炮,准确性更好,弹药种类更多,但是炮弹受膛线摩擦动能降低,只有部分坦克还在使用。

  自动装弹机,由机械结构代替人工完成选择弹药和填装的过程,是坦克未来的主流配置。

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