世界一流！大陸40毫米埋頭彈火力巨大，威力超過虎式坦克

2019-05-17

如果說起近年來哪些軍事裝備最火，埋頭彈絕對可以算一個。

隨著包括裝備步兵戰車等中輕型車輛的快反部隊任務呈現多元化，獨立遂行作戰、特別是遇上各類裝甲目標的概率增加，對武器系統的要求也越來越高。而小口徑機關炮+反坦克導彈的組合已經很難有效擊毀敵方裝甲目標，爲此，各國普遍採用增大火炮系統口徑的辦法來提高打擊能力。

而正常情況下，直瞄火炮口徑越大，則火炮體積與後座力也越大，而需要的搭載平台噸位隨之水漲船高，於是，各國都將注意力集中在埋頭彈火炮上。

大陸北方工業公司的CS/AA5多功能埋頭炮武器系統，能很好地平衡體積、後坐力與火炮威力之間的矛盾，使小到數噸重的全地形車，大到數十噸重的步兵戰車，都擁有成本較低且可以對重型裝甲車輛甚至主戰坦克的打擊能力。

（一）隨行裝藥，讓燃燒更高效

埋頭彈是一種整個彈丸被裝在藥筒的發射藥裏的彈藥，其炮彈呈簡單的圓柱體或其他較規則的形狀，長度較短佔用空間小，其炮尾較普通火炮尺寸小，還有便於實現自動裝填的優點。

正因爲如此，攜帶該類火炮系統的車輛無論是使用傳統的火炮吊籃還是無人遙控炮塔設計，都可以在較小地佔用車內空間的情況下實現過去同等口徑火炮甚至更高的威力。

炮尾結構大幅縮小，使得40mm的埋頭彈火炮僅用了過去傳統的30毫米機炮的體積而獲得了傳統40mm火炮的威力

二戰中久負盛名的虎I坦克採用的主砲是88mmKwk 36L/56砲,，使用PzGr39穿甲彈射程及穿透力為2,000米／84毫米、1,500米／92毫米、1,000米／100毫米、500米／111毫米。而據大陸在2016年珠海航展上展示CS/AA5 40毫米埋頭彈多功能突擊炮時介紹，該砲達到了國際主流水平，應當與CTA-40（1500米／140毫米）相當，已經超越了虎式坦克的無敵88mm砲。

CS/AA5 40毫米埋頭彈多功能突擊炮展示擊穿的鋼板。

正如其名，埋頭彈彈丸是埋入藥筒內，同口徑彈丸下，藥筒直徑是有所增加，但整個彈體長度相當於減少了原本外露彈頭長度，使得總彈體積長有效減少。

不過，彈藥總體積相對減少的一個副作用就是留給發射藥的空間也會相對減少，發射藥量往往決定於彈丸初速。在空間相對固定的前提下，提高發射藥量的途徑即提高發射藥密度，也就是把裝藥壓得更“緊”一些。

埋頭彈的彈丸埋入了藥筒內佔用了額外空間，所以如要提高發射藥量就需要提高發射藥裝填密度

而且，發射藥並不一定是密度越高能量越大。由於藥室內的燃氣大部分都不能跟上彈丸的運動速度，在膛底和彈底之間存在著一個接近線性變化的壓力梯度分帶。

這一壓力梯度的存在，使得用於推動彈丸運動的壓力非常小，只佔最大膛壓的很小一部分。同時，火藥燃燒釋放出的能量，不僅用於推動彈丸的運動，還要用於加速彈丸尾部的火藥氣體，以保證該部分氣體與彈丸以相同的速度運動，使其隨彈丸一起運動。

所以彈丸的炮口初速度越高，膛底和彈底之間的壓力差就越大，氣體和裝藥運動所消耗的動能也越大，因而造成彈丸的炮口初速度越高，火炮效率越低的現象。

爲了高效利用火藥燃氣，使彈頭後邊的火藥邊走邊燒，隨行裝藥技術應運而生，其通過彈底部攜帶一定量的發射裝藥，使得在主裝藥還沒有被點燃前燃燒做工，並隨彈丸一起運動，將彈丸推入膛內。

而隨行裝藥在膛內適時點燃主裝藥，並對彈底“空穴”區進行衝壓，從而讓主裝藥有更多精力去推動彈丸而非分散一部分用來推動自身産生的燃氣氣體，實現最大膛壓不變，彈丸初速大幅提高的目標。

這其中，隨行裝藥的點火延遲時間、燃燒性能的穩定性及高燃速又是隨行裝藥技術研究的關鍵問題。

埋頭彈裝藥結構示意圖

大陸設計人員通過在靜態與動態燃燒條件下的大量試驗，選出了點火延遲時間、隨行藥燃速和隨行藥火藥力的優化組合。

其延時機構可對隨行裝藥的點火延遲時間進行有效控制，使燃燒性能基本穩定，有較好的能量釋放規律，而高能量的火藥燃燒生成的氣體，在氣固交界面上形成較大的推力，該推力與彈丸底部附近的氣體壓力相結合，對彈丸的做功能力增強，彈丸初速提高。

此外，選用火藥力高的隨行藥，可以在不改變隨行藥能量的前提下減少隨行藥的裝藥量，減小彈丸的消極質量，進一步提高彈丸初速。

（二）旋轉藥室，讓火炮緊湊射擊更高效

相較於常規火炮系統，埋頭彈火炮系統體積得以大幅減小，除了彈體減小外也得益於炮室本身極爲緊湊。

大陸與歐美國家的埋頭彈火炮均採用了旋轉自動機，藥室與炮身是分開的，供彈線與炮身呈90°角時，炮彈裝入藥室（同時把上一發藥筒頂出），自動機旋轉90°，此時膛內彈與炮管共線，擊發，如此往複循環。這樣的結構本身不僅極爲緊湊，也有助於提高火炮射速。

不過，由於採用旋轉藥室,藥室與炮身是分開的,其端部接觸面上存在縫隙,藥室沿該接觸面保待滑動,同時因爲整個系統要求多次發射而要頻繁開閉,發射期間必須保證良好的高壓氣體密封，否則如果工作過程中出現氣體泄漏,不但會帶來能量上的浪費而影響初速，也會提高彈丸內彈道的不穩定性從而影響射擊精度。

歐美國家爲解決這一問題，選擇在“彈”上下功夫：通過可伸縮式藥筒，在擊發時，前端的伸縮段自動伸出，與炮管尾部進行自鎖，確保密封，保證膛壓。

歐美國家爲有效密封旋轉藥室可能導致的火藥燃氣泄漏，選擇採用伸縮藥筒來封閉藥室與炮管間的縫隙，卻也導致彈藥加工更爲複雜，生産成本更高

而大陸則選擇在火炮本體上下功夫，設計了一種新型的組合自緊式密封系統：密封本體用螺紋緊固在炮身上 ,端面與旋轉藥室上分別設置有可彈性變形的密封環並貼緊間隙，利用密封環之間的配合過盈來實現連接，用於進行端面與旋轉藥室接觸面上的高低壓密封。

在低壓時,密封環因預緊力而向外突出,活動藥室楔入壓緊後藥室與密封本體端面基本貼合,壓緊力使密封環再次産生彈性變形並緊密貼合在活動藥室上,從而在低壓時起到密封作用。

隨著壓力迅速升高,在火藥氣體的作用下,間隙變大, 密封環之間又開始發生相應形變，密封環之間向縫隙處進行自緊式楔入，壓力越大,楔入越緊, 密封效果越好。

同時，在火藥燃氣作用下，各密封環之間以及各環與其他構件間由於壓力引發變形從而産生一些微小縫隙, 這使密封系統形成如迷宮一樣彎曲的結構，從而讓氣流進入“迷宮”中反複曲折而消耗一定能量，而阻滯氣體的外泄。

這種密封連接結構簡單、精度好，而且承載能力高，在衝擊振動載荷下也能較可靠地工作，缺點是對結合面加工精度與密封體材料性能要求較高。好在得益於大陸軍工業材料工藝與加工工藝的提升，這些隱藏於細節中的魔鬼在今天已不再是難題。

（三）高效炮口制退器，讓開炮“更安全”

埋頭彈火炮體積緊湊的特點讓戰車在相同空間條件下可以裝備口徑更大的火炮，但也帶來了新的煩惱。

隨著火炮口徑的增加，發射過程中的後坐效應也會隨之增強。如果火炮後座力不能有效控制，不僅會因後座效應導致炮身産生不必要擾動影響射擊精度，還會因火炮後座行程增加額外占據炮塔內的安全空間，而讓好不容易節省下的空間又再次浪費。

常規身管火炮要降低後座力，在不增加炮尾尺寸的情況下的一個途徑就是採用炮口制退器。炮口制退器的使用，可以控制後效期氣體流動，在炮口産生一個向前的衝量，爲炮身提供一個制退力，減少後座行程也減小發射過程中的擾動作用。

不過，常規的炮口制退器在控制火藥燃氣減小後坐力的同時，燃氣經過制退器會形成較爲明顯的側向氣流，這樣在炮口側面流場會形成較強的側向氣流，從而增強了炮口壓力波，這會對炮塔外零落的各種精密觀瞄設備造成一定損害，也會對下車伴隨的步兵安全産生不利影響，這也是近幾年大部分裝甲車輛所應用的大中型火炮對炮口制退器的應用並不普及的原因。

類似山貓這樣的輕型車輛要想在開炮時不翻車還能不傷及射手，高效的炮口制退器必不可少

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爲了緩解這一矛盾，大陸設計人員根據分段多級降壓原理，設計了一種新型的埋頭彈火炮用高效低危害炮口制退器。

它通過控制炮口火藥燃氣分段多級泄壓噴出來分散噴流，最後再通過尾部通孔進一步泄壓，從而保證火藥燃氣充分膨脹做功。此外，在炮口裝置上還增加了消聲碗，當火藥燃氣噴出炮口後，部分燃氣繼續沿軸線膨脹，當燃氣撞擊到消聲碗時，燃氣與消聲碗相互作用，産生一個沿軸向的力，增強了炮口制退器的制退效果，還達到降低噪聲和衰減衝擊波的目的。