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火炮炮管生產有多難?火炮造好後,真實壽命只有幾秒

縱觀人民軍隊的發展史,我們會發現,在相當長的戰爭環境中,我們的武器裝備不如別人,這也導致我軍「火力不足恐懼症」深入骨髓。隨著時代的發展,我軍後來居上,逐漸具備了「一擊必殺,發現就炸」的攻堅能力,在戰鬥中猛炸猛打,炸得對方片甲不留。由於從上到下追求火力,我軍強大的炮兵部隊規模世界第一,擁有50多種不同型號的火炮,火炮和火箭炮總數量超過1.7萬門。

中國的火炮規模令人矚目,那麼生產火炮炮管難度有多大呢?

製造火炮炮管,首先要從鋼材說起。儘管各種各樣的火炮型號眾多,但是鋼材的牌號卻只有幾個,各國製造火炮使用的鋼材和化學成分也都差不多,通常以碳鎳鉻鉑系合金鋼為主。炮管工作環境惡劣,所以對鋼材的要求非常高,研製一種新的火炮鋼材,通常要耗巨資反覆試驗,動輒需要十幾二十年的時間,成本極高。

隨著我國鋼鐵工業和冶金設備的發展,我國用於加工炮管的鋼材質量也隨之提升。上世紀六十年代,炮管鋼採用電弧爐冶煉;八十年代後,開始使用電渣重熔爐二次冶煉。經電弧爐冶煉完成的鋼液,可澆鑄成棒狀,亦可澆鑄成鋼錠,再由初軋機開坯,加工成圓柱鋼坯。

鋼材在被加工成圓柱棒材後,由電渣重熔爐進行再熔煉。這一步驟雖然不在真空中進行,但熔渣卻能將空氣和鋼材隔絕,具有很好的提純效果,可有效去除鋼材中的非金屬雜質,控制硫、磷等非金屬元素的含量。煉出來的鋼錠組織緻密,表面質量好。

為了方便後續的鍛造工藝,電渣重熔後的鋼錠通常為多棱形,並且大口徑炮管的鋼錠,一般都在30噸以上。炮管在使用時要經受高溫、高壓、燒蝕、彈丸摩擦等挑戰,所以炮管材質必須更加非常緻密。因此,鋼錠需要經過多次鍛打。大型鍛造鋼錠要經過至少三萬噸的鍛造機鍛壓,使之成為炮管的粗坯。

粗坯鍛造成型後,接著加工內膛。加工時先採用一種配備超長鑽頭的大型鑽床鑽出一個孔,接著將炮管粗坯精鍛拉長。在這個過程中,需要使用旋轉精鍛機,這是一種快速精密鍛壓設備,由幾個對稱的鎚頭對炮管粗坯進行高頻率鍛打,並達到所需炮管的長度。這一步完成後,還需要進行熱處理,使炮管強度更高。

為了提高射擊精度,炮管還需要進行矯直處理,把炮管修到完全筆直。矯直完成後,再進行精車工序,削掉氧化層。

炮管加工初步完成後,需要進行非常重要的一道工藝——自緊。自緊工藝通過對內膛施加超高壓力,使炮管內徑變大,內壁更加緻密,內壁金屬產生塑性變形,外壁仍在彈性極限以內。在炮彈發射瞬間,膛壓陡然升高,經過自緊工藝的炮管內壁的殘留壓應力可抵消部分火藥氣體的拉應力,從而改善炮管內部的金屬受力情況,提高疲勞性能。

自緊工藝完成後,要對火炮炮管內壁進行切削,以達到要求的厚度。所有步驟完成後,高級技師會根據自身的經驗,通過觀察刀桿的狀況,在炮管內部加工出膛線。這一步難度之大超乎想像,從外面根本看不到炮管內的加工情況,稍有不慎就會使整根炮管報廢。

由此可見,僅僅一根炮管,加工流程繁瑣複雜,如果沒有雄厚的工業基礎和經濟實力,是無法完成加工的。因此,有能力生產出大口徑火炮的國家,在世界範圍內不超過10個。能夠獨立製造火炮的國家,必然位居軍事強國之列。

好不容易造好一根炮管,它的壽命有多長呢?我們知道,坦克炮炮管壽命低於普通火炮炮管,加農炮壽命低於榴彈炮炮管。炮管使用壽命取決於三方面,一是火藥燃氣的溫度,二是火炮發射時的膛壓,三是彈頭在炮管內的摩擦。

採用新工藝製造而成的炮管,要求105炮管發射穿甲彈不低於1000發,碎甲彈不低於4000發。125炮發射穿甲彈不低於500發,碎甲彈不低於2000發。125炮炮管長度約6米,初速每秒1800米,彈丸在炮管中的時間為三百分之一秒,發射500發炮彈,壽命不到2秒。而105炮炮管長5米,初速每秒1500米,炮彈在炮管內的時間為5米/1500米/秒,得1/300秒,再乘1000發炮彈,結果只有3秒。看到這裡,也許會有軍迷朋友表示驚訝,一根炮管的真實使用壽命只有幾秒?並不誇張,事實就是如此。

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