杜中华

【摘 要】对《火炮与自动武器原理》课程中身管类型、膛线类型、身管强度理论、反后坐装置类型、反后坐装置力、自动机类型、自动机动力学、火炮与自动武器中的力学体系等内容中蕴含的分分合合的理念，进行了深入剖析，揭示了其内在机理，对学习该课程具有很好的助力作用。

【关键词】火炮与自动武器原理；分分合合；类型；动力学；力学体系

中图分类号： TJ301 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）36-0131-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.056

Gan and Automatic Weapon Theorys Separation and Combination

DU Zhong-hua

（Shijiazhuang Campus of Army Engineering University， Shijiazhuang Hebei 050003， China）

【Abstract】The separation and combination ideas in tube type， rifle type， tube intensity theories recoil mechanism type， recoil mechanism forces， automatic mechanism type， automatic mechanism dynamics， mechanics system were deeply analyzed and great help to study the gun and automatic weapon course was offered.

【Key words】Gun and automatic weapon theory； Separation and combination； Type； Dynamics； Mechanics system

0 前言

“天下大势，分久必合，合久必分”。说到合，爱因斯坦曾尝试建立容纳万有引力、电磁力、强力场、弱力场的大统一场理论；说到分，人类社会的发展伴随着几次重要的社会大分工。同样，在兵器工程火炮与自动武器专业的《火炮与自动武器原理》课程内容的诸多方面也在存在分分合合的情况，细品其中，趣味盎然，对课程学习大有裨益。

1 身管类型

身管是火炮与自动武器最基础的部件，其承受火药气体的高压将弹丸高速抛射出去。早期的身管都属于普通的单筒身管。为了增大枪炮的威力，需要使身管承受更高的内压，但是身管材料的强度却不够，为此出现了几种增强身管：筒紧、丝紧和自紧身管，它们通过不同的工艺在平时给身管一个向内的压强，抵消发射时膛内向外的压强，提高了身管的强度。为了节约身管材料，身管还被做成内衬和被筒，内膛烧蚀磨损后只更换内衬即可，这就是衬管炮身，它又包括活动身管、活动衬管和短衬管炮身。随着金属冶炼技术的提高，身管材料的强度不断提高，并考虑可靠性和易操作性，目前火炮与自动武器身管逐渐归结为两类：单筒和自紧，分别对应低膛压和高膛压枪炮。从单筒身管到各种增强和衬管身管，这是分；再到单筒和自紧身管，这是合。其中的推动力主要来自身管材料冶炼技术和身管加工技术的进步[1-6]。

2 膛线类型

膛线的出现是枪炮技术发展史上的一次革命。有了膛线，弹丸的密封性更好，射程更远。更为重要的是，膛线使弹丸旋转起来，大大提高了枪炮的射击精度。早期的枪炮都是滑膛炮。膛线出现后，很快应用在各种枪炮上。火炮领域除了个别的迫击炮、火箭炮和无后坐力炮外，其余的加农炮、榴弹炮、坦克炮等均为线膛炮。后来在远程火箭炮上为了提高射击精度也采用了类似膛线的导转槽，新型迫击榴弹炮上也有膛线，而无后坐力炮由于反坦克导弹的发展渐趋消亡，膛线大有一统枪炮江湖的趋势。但是在坦克炮和反坦克炮上却出现了不和谐的声音，为了提高穿甲弹的初速，身管的膛压特别高，膛线磨损特别严重，为了维持身管寿命，目前除了英国外，世界各国的主战坦克炮和反坦克炮都逐渐转为滑膛炮。线膛枪炮的一统趋势是为合，线膛和滑膛并存是为分，贯穿其中的除了对武器高初速、高精度的关注外，还有寿命方面的考虑[1-6]。

3 身管强度理论

身管能够承受的火药气体最大内压即身管的强度，它是身管最核心的指标。单筒身管的强度要求是身管不能发生塑性变形，自紧身管的强度要求是身管塑性变形区不能进一步扩大。但是在分析身管强度时候，各个国家用到的强度理论却不尽相同。对于单筒身管，我国和俄罗斯采用第二强度理论，欧洲国家多采用第三强度理论，美国则采用第四强度理论。对于自紧身管设计，我国和俄罗斯采用第三强度理论，但其他国家还有采用第四强度理论的。现在看来，不同强度理论设计出来的身管都没有问题，只不过是一个国家的习惯罢了，实际上，不同的强度理论加上不同的安全系数，都要兼顾身管强度和身管重量的矛盾，最后设计出的身管外形相差不会很大。用不同的强度理论设计身管强度是为分，强度足够和重量较轻的总体原则是为合，其中体现了不同国家对身管强度的认知差异和行业习惯差异[1-2]。

4 反后坐装置类型

反后坐装置将炮身和炮架连接起来，使得炮身上承受数百吨的力传递到炮架上只有几十吨，大大缓解了火炮威力和机动性之间的矛盾，被称为火炮的“心脏”。反后坐装置包括三个基本组成部分：后坐制动器、复进机和复进节制器。复进机的类型包括弹簧式、液体气压式、气压式和火药气体式；后坐制动器和复进节制器类型则包括沟槽式、针式、节制杆式、活门式等。我国和俄罗斯火炮通常将反后坐装置三个基本组成部分组合为驻退机（后坐制动器和复进节制器一体）和复进机，西方国家则倾向于将三个基本组成部分组合为驻退复进机。这种组合使反后坐装置结构更为紧凑，重量更轻。过去我国只有少量火炮采用驻退复进机（如某型122mm榴弹炮和某型100mm高射炮），且问题解决得并不彻底，在驻退复进机之外还要额外增加复进节制装置。随着我国火炮行业“中西合璧”的发展，我国火炮行列中驻退复进机越来越多，如某型35mm高炮、某型100mm舰炮等。反后坐装置三個基本组成部分、各组成部分的多种类型是为分，将反后坐装置组合为驻退机、驻退复进机是为合。其中既有高效减重的思考，也有中西方火炮交流的影子[1-6]。

5 反后坐装置力

反后坐装置作用力包括多种类型，有来自气体的、来自液体的、也有来自固体的，有的作用力消耗能量，有的作用力储存能量。火炮后坐时，炮膛合力是主动力，驻退机液压阻力、复进机力、摇架摩擦力、反后坐装置紧塞具摩擦力、后坐部分重力分量等组成后坐阻力；火炮复进时，复进机力、反后坐装置液压阻力（通常包括来自后坐制动器、复进节制器和液体气压式复进机节制活瓣）、反后坐装置紧塞具摩擦力、摇架摩擦力以及重力分量组成复进合力。后坐阻力和复进合力即后坐和复进时作用在炮架上的主动力。各种液压阻力、弹簧力、摩擦力和重力等是为分，这些力在后坐和复进时的不同组合、在炮架主动力中的不同组合是为合，其中很好地体现了分工协作、错落有致的思想[1-3]。

6 自动机类型

使枪炮完成自动连续射击动作的机构即为自动机，前面提到的炮身、反后坐装置、加上闭锁机构、供弹机构等都属于自动机。自动机本身就体现了一种合的思想。自动机的类型很多，包括后坐式、导气式、转膛式、转管式、链式、双管联动式等[1-5]，这体现了一种分的思想。应指出的是，上个世纪我国自动机还是以后坐式和导气式为主，进入新世纪，后面四种新型自动机类型在我国得到了迅猛发展，转管式我国目前已发展出6管、7管和11管30mm火炮，大量裝备于我国的各种舰艇上；转膛式已应用于我国某型35mm高射炮；链式应用于直升飞机和装甲车辆上的自动火炮上；双管联动式应用于我国新型战斗飞机上。新型自动机目前呈现出的欣欣向荣的局面，反映了近年来我国在自动机技术上的长足进步。

7 自动机动力学

《火炮与自动武器原理》课程中提供了一套进行自动机动力学分析的理论体系[1-4]。首先在空间上，将各种自动机运动构件分为两大类：基础构件和工作构件；其次在时间上，按照自动机动作前后顺序，将自动机工作过程划分为十余段（如开锁段、开闩段、拨弹段、缓冲段等），在不同的工作段，工作构件及其运动形式通常都是不同的。在每一个工作段，不是对每一个构件都建立微分方程求解运动诸元（位移、速度、加速度等），而是将工作构件的质量和受力都折算到基础构件上去，只建立基础构件的运动微分方程，求解得到基础构件运动诸元后再求出各工作构件的运动诸元。这套理论体系在分与合的思想上十分明晰，将运动过程分为十余段，是为分，将各段构件运动诸元连接起来，是为合；将工作构件折算到基础构件上去建立微分方程是为合，由基础构件运动诸元求得各工作构件运动诸元是为分。分分合合，巧妙至极。

8 火炮与自动武器中的力学体系

《火炮与自动武器原理》课程内容涉及了目前力学的三大力学体系。身管强度分析、反后坐装置和自动机中构件的强度分析要用到固体力学；炮口装置及导气装置中火药气体的流场分析、反后坐装置中液体的流场分析要用到流体力学；火炮发射动力学分析、自动机多构件动力学分析要用到一般力学。不同力学分析工具是为分，共同效力于枪炮正常工作的目标是为合。这集中体现了枪炮工作原理的复杂性。

分意味着具体和精细，合意味着抽象和深邃。分分合合，推动事物不断向前发展。这样的规律在武器领域同样适用，科技的进步推动火炮与自动武器原理不断向前发展。体会这种分分合合，对学习《火炮与自动武器原理》课程有很好的助力作用。

【参考文献】

[1]张相炎等.火炮设计原理[M].北京：北京理工大学出版社，2014.

[2]潘玉田.炮身设计[M].北京：兵器工业出版社，2007.

[3]高跃飞.火炮反后坐装置设计[M].北京：国防工业出版社，2010.

[4]张相炎.火炮自动机设计[M].北京：北京理工大学出版社，2010.

[5]易声耀等.自动武器原理与构造学[M].北京：国防工业出版社，2009.

[6]谈乐斌.火炮概论[M].北京：北京理工大学出版社，2014.