決定火炮射程的因素都有哪些?

龍喬珍


圖注:炮彈的合理外形設計,可以降低阻力,優化外彈道性能,進而提高射程

能夠決定火炮射程的因素有很多

第一,是藥室容量或者說容積,它能夠決定在藥室裡容納的裝藥量的多少,藥室容積越大,裝藥量自然也就越大,點燃後反應的能量就越大,給炮彈提供的能量就越大。在火炮發展歷史上,藥室容積曾經經歷過一個增長的過程,到第二次世界大戰時期,海軍大口徑艦炮的藥室容積已經達到一個很高的水平。當然藥室容積也不是越大越好,受到物理規律的限制。

第二,裝藥量。裝藥量絕對是影響火炮射程的重要因素,在遠程壓制火炮(榴彈炮)中,為了取得不同的射程,常常採用不同裝藥量的藥包,並對其進行編號,需要50千米的射程,就採用裝藥量大的藥包,要是射程為20千米,就可以採用小裝藥量的藥包。裝藥量按照模塊化的方式來組成,

第三,發射藥的技術水平。火炮的射程,由能量決定,而發射藥是由含能材料作為其能量的主要攜帶者,這就意味著,發射藥採用的含能材料技術越先進,含能越高,則單位體積和重量的發射藥,爆燃後產生的能量就越大。例如中國新型155毫米榴彈炮,採用了南京理工大學王澤山院士團隊研製的新型發射藥,射程提高了20%以上。

第四,新型發射藥的合理設計。發射藥在爆燃後,會迅速釋放能量,而達到能量釋放的高點後,會迅速降低。研究發現,如果發射藥能量釋放更平均,能量曲線變化更平緩,作用時間更長,則對發射藥能量的利用就越充分。同樣材質組分和重量的發射藥,如果經過更科學的設計,其射程還能進一步提升。這也是近些年,在火炮射程逐步接近物理學理論極限的情況下,發射藥專家們努力的重要方向之一。

第五,膛口初速。它其實是由前面所說的發射藥和藥室的各種性能指標和火炮的內彈道性能共同決定的。初速越高,意味著炮彈存能存速越大,射程就越遠。火炮的內彈道設計和性能優化,對此而言非常重要。

第六,火炮炮彈本身合理的設計。比如為了減阻增程,採用棗核彈、底排彈等低阻外形設計。

第七,採用動力增程技術,比如火箭增程彈,這在增加火炮射程中,也能起到重要作用。現在155毫米榴彈炮,採用火箭增程彈後,射程能大大超過50千米。


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決定火炮射程的因素無外乎幾點。

第一火炮自身能夠承受膛壓。膛壓越大炮彈能獲得更高的初速。

第二炮管的長度。炮管越長炮彈能更多的獲得炸藥爆炸釋放的能量。

第三發射藥自身。發射藥是一個非常複雜的可以。發射藥爆炸速度太快不行,太慢也不行。爆炸的威力太大了炮膛就得很重很厚。又不能太小。發射藥還有可靠性,耐摔耐撞耐潮等等要求。

第四炮彈的形狀。彈頭越細長則飛行遇到的阻力會更小。中國之前出口到科威特的自行火炮PLZ45用的就是彈頭細長的棗核彈。彈頭的樣子有點像棗核。但是細長的彈頭在長時間飛行中很容易被風或者不穩定氣流乾擾。遠距離精度不佳。所以彈頭也不能過分細長。中國自用的自行火炮PLZ05使用的就不是棗核彈。彈頭相對短粗。不過因為PLZ05的炮管有52倍口徑長,所以射程也很優秀。

第五用什麼炮彈。炮彈既然有那麼大體積,那麼損失一些裝藥給彈頭裝個發動機也是可以的啊。或者把彈頭變輕,或者給彈頭裝上翅膀。這些都是可以將射程進一步提高的辦法。

當然,空氣的密度溫度溼度都會對射程產生一定的影響。還有射擊者相對目標的海拔差距等等。

這些都是在不計算射擊精度以及偵察等條件的。實際交戰時還會看能夠及時反映打擊效果的偵察力量能否監視回饋那麼遠距離的目標。不過目前中國和美國在無人機領域是搞得如火如荼。如果真的有一天量子通訊或者一些很難被幹擾的遠距離通訊手段被採用。那麼現在的火炮射程估計又會上升一個臺階吧。

目前制約火炮射程的不僅僅是炮和彈能不能打那麼遠。而是打了之後能不能打準,打了之後能不能確認擊毀。如果這些問題能解決那麼火炮射程會超出人的想象。

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簡單的說就一項因素——初速。

初速越大火炮射程越大。從化學火炮到目前的電磁炮無一不講火炮的初速作為終極的追求目標。

提高火炮初速通常利用以下幾點來做到

  1. 增加火炮發射能量。化學火炮一般用到了加大發射藥裝藥量的方法,不斷的增加膛室的強度以便使炮膛可以承受更多的發射藥爆發的能量;電磁炮不斷的增加電容器陣列的規模以便輸出更大的電流驅動電磁裝置。
  2. 增加推進時間。通過延長彈頭在加速階段的受力時間而使彈頭獲得更加長時間的加速度。傳統火炮利用不斷的加長炮管的形式延長了發射藥的有效做功時間使炮彈獲得了更大的初速度。而電磁炮也可以通過增加導軌長度提高射彈初速。在此思路下就誕生了朝鮮的谷山大炮。



  3. 降低炮彈在炮管中的摩擦力。妨礙炮彈初速度提高的因素還有很大程度取決於炮管和彈頭的摩擦。因此降低炮管和彈頭的摩擦力也是提高炮彈初速度的一個方式。採用滑膛炮比採用線膛炮的初速度要高,線膛炮中帶有黃銅彈帶的炮彈比不帶有黃銅彈帶的炮彈初速高。一般的坦克炮中採用了穩定脫殼穿甲彈,彈託的材料摩擦也是初速影響的因素。目前最先進的彈拖採用聚四氟乙烯和石墨的複合材料可以打出1400米以上的炮彈初速。

在炮彈離開炮口後要考慮的因素就是留速了。一般採取三個方式來處理:

  1. 加大彈丸質量。大質量的彈丸受到空氣阻力後留速更多。因此大口徑的艦炮炮彈重量達到一噸以上。也就理所應當的可以射到30公里以外。
  2. 炮彈形狀的處理。具有流線型設計的炮彈飛行受到阻力更小,因此飛的也就更遠。目前很多炮彈設計成棗核形狀的原因也是如此了。


    炮彈的後端一般都會收小一點就是空氣動力學設計減少炮彈所受到的阻力。
  3. 當炮彈射出後繼續提供動力。一般有凹底排氣和火箭增程。就是在炮彈飛行過程中繼續提供動力使炮彈在離開炮口的時候繼續加速。(凹底排氣也有減少阻力的作用)

另外射擊角度對同等情況的炮彈射程也有影響。根據拋物線原理接近於45度角的時候炮彈射程更遠。


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首先我們來區分一下什麼是火炮,一般情況下,口徑大於等於20mm的就已經屬於炮的範疇了,槍械口徑一般默認小於20mm。傳統火炮(不包括電磁炮)都是利用火藥的化學能轉化為彈丸的動能,從而把彈丸發射出去,是一種射程超過普通單兵武器的遠程武器,而且火炮也分為線膛炮(炮管內壁有膛線)滑膛炮(光滑炮管,沒有膛線),現在大部分火炮都是線膛炮,不過目前主戰坦克都用的是滑膛炮(為了發射尾翼穩定脫殼穿甲彈),那麼決定火炮射程的因素有哪些呢?

第一,跟炮彈的

裝藥量有關,相同口徑的炮彈,裝藥量越大,彈丸能獲得的炮口初速也就越高(炮口動能越大),這樣彈丸就能飛得更遠,例如海30*210炮彈的炮口動能就比航30*165動能大得多。(一般大口徑火炮的射程都比小口徑的要遠,這裡就不分開討論了)

第二,跟火炮的炮管長度有關,火炮的炮管越長,彈丸在炮管裡獲得的加速時間就越長,這樣彈丸的炮口動能也將越大,射程就越遠。

第三,跟火炮發射時的仰角有關,炮彈的彈道都是拋物線形式的,炮彈射得遠近跟仰角有很大的關係,理論上45度仰角

時火炮的射程最大,不過還要看外界因素,例如風速、溼度那些。

第四,膛線,膛線會增加炮管對彈丸的摩擦,使初速降低,不過膛線卻能使炮彈飛行穩定,也更加精確,但是坦克火炮為了追求穿甲威力,要求要有高初速,而且一般使用特種彈(例如尾翼穩定脫殼穿甲彈),一般使用滑膛炮。

以上的分析都只是粗略的從幾個大方面去講,影響火炮射程的因素其實還有很多,

外界環境對火炮的射程也有很大的影響,還有就是裝藥質量彈頭形狀那些,現代火炮的發射藥肯定要比以前的要好,彈頭的形狀也變了很多,而且現在對火炮增程也有很多辦法,增大口徑,改變管徑比來增加火炮射程,這些方法已經到了潛力極限了,大家有興趣的可以去查詢一下現代發射武器增城技術,肯定能幫你瞭解更多關於射程的問題。

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題主所說的傳統火炮應該是指的身管火炮。現代身管火炮發射的彈丸早已不是一些人印象中簡單的“鐵疙瘩”。我國PLZ05式155毫米自行榴彈炮,發射普通低阻全膛彈射程可達40公里,發射火箭底排複合增程彈射程可達70公里,要知道我國瓊州海峽南北最寬處也只有39.5公里。下面我將結合影響火炮射程的主要因素講解一下幾種火炮增程技術。

最大射程角

大家都知道,火炮彈丸的外彈道近似於一個拋物線,在初速一定的情況下,理論上射角為45°時射程最大。但是因為空氣阻力的影響,存在一個最大射程角,比如大口徑、遠射程火炮的最大射程角一般在50°左右或者更大。下圖為迫擊炮彈道示意圖。

火炮初速

根據能量原理,彈丸要飛行更遠的距離,就需要更高的初速動能,即更大的初速。為了使火炮獲得更大的初速,主要的途徑是提高裝填能量改善發射藥燃燒特性。前者目前有液體發射藥技術,後者研究方向主要集中在優化發射藥藥形上。

改變彈丸結構

彈丸在空氣中高速飛行時主要受摩擦阻力、激波阻力和渦流阻力的影響。摩擦阻力主要來自彈丸與空氣的摩擦,可以通過彈丸的特殊表面處理來減小。而激波阻力來源於彈丸超音速飛行時壓縮空氣而產生的“波阻”。下圖為兩種彈形產生的激波(彈丸前的黑線就是激波)。

因為激波越斜阻力越小,不難看出彈丸頭部越尖激波阻力越小。而渦流阻力來源於空氣附面層在彈尾部的分離,簡單來說就是下面這張圖片。

這樣彈丸就形成了真空區,彈丸前後形成了壓差,加之彈尾部的渦流,這樣就形成了渦流阻力。一是是彈尾稍向內斜,轉折不要太激烈。而是採取特殊的途徑來減小渦流。這裡就說到兩種目前常用的彈丸增程方案,一是

底凹彈,在彈底設置一個底凹裝置,可以阻礙外部氣流對底部的引射左右,減小彈底阻力,加之還能是彈丸重心前移,減小章動,能夠一定程度提高射程。二是底排彈,通過底排裝置,用火藥氣體來填補彈底的真空區,減小彈丸前後壓差,也能大大減小彈丸所受阻力。

增加額外動力

這就是題主說到的。因為傳統身管火炮發射的彈丸確實沒有額外動力來源。發射後只能靠自身動能飛行。而火箭增程彈就是基於這種思路而發明。在彈丸上增加火箭增程裝置,在發射後還可以通過火箭裝置持續獲得動力,達到增加射程的目的。

滑翔增程

還有一種思路,就是給彈體加上翼面,利用翼面產生的升力使彈丸在彈道末端開始滑翔,減小高度降低的速度,達到增程的目的。因為在滑翔過程中飛行軌跡不可控,所以一般這種增程技術用於可自行修正彈道的制導彈藥。




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槍與火花


決定火炮射程的因素有:火炮管身長度、發射藥裝量、彈種、天氣(晴朗空氣阻力小)、火炮發射仰角等。

而現代火炮如何提高射程?目前,國內外提高大口徑火炮射程的技術手段主要有兩種:一是,延伸炮管長度,一般情況下炮管越長,火炮射程越遠。

二是,增加膛壓,即加大發射藥的裝填數量。炮彈打出去,主要依靠的是發射藥迅猛燃燒產生的火藥高壓氣體推動。

不過,隨著技術的發展,自火炮產生以來而顛倒不破的原理正在被改寫。2017年1月9日,2016國家技術發明一等獎被行內人成為“火藥王”的王澤山院士收入囊中,而其憑藉的是在火炮含能材料領域的傑出貢獻。(2017年度國家最高科學技術獎也被其所獲得)

其中,最讓人不可思議的是,其可以不增加炮管、不加大膛壓,卻能實現火炮射程增大20%的效果。因此這種含能材料,也成為了又一項決定火炮射程的重要因素。(加長炮管會降低火炮機動性;加大膛壓會增大事故的發生概率)


千字軍事


謝邀回答。傳統火炮的射程,一般主要是炮管長度,膛線,發射膛壓,彈丸重量,發射角度,戰場溫度溼度風向這些。火箭炮主要看動力設備及彈體風阻這些。炮管長徑比越大,膛壓越高,彈丸質量越小,順風,溫度越高,溼度越小,角度越接近45度,射程越遠。火箭炮這種,通常跟彈體風阻,動力裝置有關。像神鷹400這種,按歐美標準都能算地地導彈了!


挖牛1


提高身管的製造水平、炮彈的外形也需要進行仔細測算、還有發射藥的因素。而增程彈則會在彈丸的底部有些設計,使其在飛行時可以再次點火,增加炮彈的飛行距離。進而提高射程。大致就是這樣了。


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