03.02 錐膛炮與普通火炮有什麼差別?厲害在哪裡?

兵說


錐膛炮(Tapered-bore Gun 或Squeeze bore Gun),指的是炮膛從尾部到炮口不斷變細的火炮,和普通火炮最大的區別就是它的內膛口徑是在不斷變化的,炮尾處最大,炮口處最小,它使用的彈丸,外層是一圈軟質的金屬(比如鉛),形成一個彈帶,內層則是堅硬的碳化鎢彈芯。在發射出膛的過程中,軟質的彈帶收到不斷收窄的炮膛擠壓,彈丸口徑也不斷變小,但由於是受迫擠壓,炮膛的閉氣性非常好。當完全發射出炮膛後,彈丸的口徑等於炮口的口徑,並獲得了比相同長度的普通火炮高得多的初速。由於彈丸外層彈帶可以被擠壓變形,變成薄薄一層殼,其他大部分粘在炮彈尾部,所以錐膛炮的炮彈屬於一種次口徑穿甲彈。

普通火炮(上)和錐膛炮(下)的區別

基於以上的特性,錐膛炮是一種天然的反坦克炮。不過這種炮的發明年代可要比坦克的誕生年代早的多,它是在1903年被德國人卡爾帕夫發明,但直到20年代才被另一名德國人赫曼格里奇付諸實踐,他實驗的最早型號的錐膛炮只是一門“獵槍”,使用的APCR彈芯口徑僅7mm,可以獲得驚人的1800m/s的初速。這種炮被稱為“格里奇原型”。在此基礎上,毛瑟工廠開始研究將錐膛炮技術應用到反坦克炮上。二戰期間僅有德國和美國有裝備過錐膛炮/槍,分別是28/20-mm

sPzB 41,42/28-mm Pak41,75/55-mm Pak41,以及錐膛版.50/.30 M2HB重機槍。

二戰德國裝備的三種錐膛炮的彈丸,按口徑大小分別是75/55-mm Pak41,42/28-mm Pak 41,28/20-mm sPzB 41

從1939開始,毛瑟工廠開始生產錐膛反坦克炮,並被定型為sPzB 41。這是一門28/20-mm口徑的反坦克炮,橫槓前代表炮膛尾部口徑,橫槓後代表炮口口徑,也就是說,炮彈出口後口徑縮小了40%!帶來的收益就是這門反坦克炮的初速達到了1400m/s,這在二戰是天頂星技術。要知道同時期的Pak 36 37mm反坦克炮才762m/s的初速,後來的71倍徑Pak 43 88mm反坦克炮發射硬芯穿甲彈時也才1130m/s。然而由於20mm口徑的彈丸質量實在太小,速度衰減太快,只適合在800m距離內進行射擊,超過800m威力衰減的已經沒法看。所以實際穿甲能力並不比37mm炮強多少。

使用sPzB 41的德軍士兵,膛口的口徑看起來更像一門反坦克步槍

sPzB 41的穿甲能力

緊接著,毛瑟工廠又研製了口徑更大的42/28-mm 反坦克炮,炮彈出膛後口徑縮小1/3,初速仍有1265m/s。這種反坦克炮的威力無意是大大增強,徹底將同級別打Pak 36甩開。這門炮在500mm距離上仍可垂直擊穿87mm鋼板,1000mm距離上仍可垂直擊穿60mm鋼板。

42/28 Pak 41反坦克炮

到了1942年,75/55-mm Pak41 反坦克炮也開始投產,這門炮的威力十分驚人。在100m距離上,75/55-mm Pak 41使用鎢芯穿甲彈可以30度著角打穿198mm鋼板,同樣測試條件Pak 43使用風帽被帽穿甲高爆彈是203mm,二者幾乎不相上下;不過隨著距離的增加,由於此口徑穿甲彈質量小,存速不佳,到1000m距離上,75/55-mm Pak 41 30度著角只能打穿140mm鋼板,而Pak 43可以打穿165mm;1500m上速度衰減的已經失去測試意義,而Pak 43 2000m還能打穿132mm鋼板。當然如果Pak 43使用的如果也是硬芯穿甲彈的話,穿深還要拉Pak 41一個檔次。

75/55-mm Pak 41

75/55-mm Pak 41反坦克炮的兩種穿甲彈,一種是鎢芯,一種是軟鋼

雖然錐膛炮的穿甲能力出眾,製造價格也不算高,但實際上二戰期間德國並沒有生產多少錐膛炮。比如42/28-mm Pak 41只生產了幾百門,75/55-mm Pak 41更是隻有寥寥 150門。為啥這麼好的炮不多生產呢?主要是因為,這門炮的壽命實在太短了。因為炮彈在發射過程中,要不斷與炮膛摩擦,擠壓,炮管的磨損比普通火炮嚴重的多。比如75/55-mm Pak 41炮管只能打500-600發就要報廢了,而同口徑的75mm Pak 39是5000發以上,差距巨大;除此之外由於錐膛炮打的是APCR,實際口徑很小,所以不得不使用昂貴的鎢合金來儘量增加重量,以提高動能和存速能力。而德國恰恰是一個貧鎢國家,和國民政府關係對立後,更是失去了廉價鎢礦的來源。所以錐膛炮的炮彈也很貴。最後不得仍使用Pak 39,Pak 40為主力反坦克炮。

除了反坦克領域,德國也在防空炮上嘗試應用了錐膛炮技術,比如克虜伯和萊茵金屬合作開發的240/210-mm的K.3,以及萊茵金屬自行開發的150mm錐膛炮,全都因為壽命太短,不得不終止開發。

不過懾於錐膛炮巨大的威力,二戰之後,蘇聯還是以75/55-mmPak 41為藍本開展了本國的錐膛炮研究。蘇聯人在自己的76.2mm加農炮基礎上,改出了一個76/57-mm 的S-40實驗型火炮,這門炮的初速達到驚人的1332m/s,在1000m處還可以打穿230mm鋼板,遠超蘇聯的ZiS-2,ZiS-3。然而這門炮繼承了德國錐膛炮所有的缺點,最終仍然未獲服役資格。不過在德國人失敗的防空炮領域,蘇聯人倒是開發出了一款220/152-mm錐膛防空炮並投入使用,這主要是為了防禦當時美國的高空偵察機和噴氣式轟炸機,只有這款防空炮的射高能夠滿足要求。隨著S-75防空導彈的服役,錐膛炮也就徹底退出了歷史舞臺。現代的坦克炮,使用的都是滑膛炮+尾翼穩定脫殼穿甲彈的配置,可以獲得比錐膛炮更高的初速和動能,技術層次早已不可同日而語。

蘇聯的S-40 76/57mm錐膛反坦克炮


宣仔


在火炮的發射過程中,內彈道是加速過程,在同樣膛壓下,口徑越大炮彈獲得的動能越大;

外彈道是減速過程,炮彈截面積越大阻力越大;

穿甲能力與截面能量密度有關,同樣動能,炮彈截面積小彈體長穿甲能力高。

這樣就產生一個矛盾,為了加大炮彈動能,需要加大炮彈直徑;為了減小助力和增加截面能量密度,需要減小炮彈直徑。

在炮彈與身管的配合上,為了獲得較好的氣密性,炮彈應該超差,比身管直徑大一點,但是摩擦阻力會增大,身管的壽命會降低。

錐膛炮就是為了解決以上矛盾產生的一個方案,可以說以現代觀點看來很笨的方案。將炮管設計成後粗前細的錐形,彈丸的彈芯是一個細長碳化鎢圓柱體,中部環繞著用軟質金屬製作的彈帶。發射時,彈帶密封火藥氣體,並逐步受膛管擠壓而變細,當彈丸出膛時,彈帶已變成薄殼,其大部分被磨平後聚成一團,附在碳化鎢彈芯的後面。

錐膛炮可以獲得比同口徑火炮更大的動能,更小的飛行阻力,更大的截面能量密度,因此穿甲效果更好,且身管重量更輕。但是加工難度和身管壽命限制了錐膛技術的推廣,二戰中總體產量並不大。

而現代滑膛炮的脫殼穿甲彈技術顯然更加科學合理。大口徑輕質彈託在內彈道可以獲得大推力,並將大部分能量集中在長杆彈芯上;出膛後彈託脫落,小直徑的長杆彈芯阻力小,截面能量密度高,穿甲能力高,身管的壽命也更合理。


味冷


錐膛炮的炮膛內徑是前細後粗的,就像是個錐子一樣,是依靠錐膛的擠壓,使一枚口徑比較大的炮彈,出膛以後變成小口徑的彈芯,這可以增加初速,增大穿甲威力,主要用於高射速的反坦克炮。

在二戰前期,德國軍隊大規模裝備的是Pak35/36式37毫米輕型反坦克炮和Pak38型50毫米反坦克炮,這些火炮機動靈活,射速高、精度好,很受官兵喜愛,但威力顯得過小,如果增加威力只能增加口徑,但火炮的重量就會大幅增加,陷入一個怪圈循環。

後來德國人想到了在上世紀二十年代面世的高初速錐膛槍原理,應用於火炮上,研製出幾種錐膛反坦克炮炮,例如sPZB.41式28毫米輕型錐膛反坦克炮,該炮的炮管前細後粗,膛線的纏度從後到前逐漸增大,彈丸是一個由軟金屬彈帶和殼體包裹的鎢合金彈芯,炮彈發射以後,在身管內的直線運動速度不斷增加,轉速也不斷增加,口徑漸減的炮管會強力擠壓彈丸的軟金屬殼體,使其變形堆積於鎢合金硬彈芯後部。

錐膛炮原理髮射的穿甲彈初速極高,能達到1400米/秒,這差不多相當於六七十年代的尾翼穩定他脫殼穿甲彈,穿甲能力可在1000米距離上打穿95毫米的裝甲板,這幾乎能打穿二戰早期的所有坦克的前裝甲。

錐膛炮的優點是在較小口徑和較輕火炮重量的前提下實現了大威力的穿甲能力,適合輕型步兵對抗裝甲部隊,缺點是膛壓較高、膛線磨損嚴重,火炮壽命極短,只有五百發,而且發射榴彈效果很差,基本只能發射鎢合金穿甲彈,綜合成本較高。

到了二戰中後期,各國都研製了高初速的次口徑穿甲彈,使得普通反坦克炮的穿甲威力大增,千米距離打穿100毫米裝甲的普通反坦克炮非常多,美國蘇聯德國英國的很多反坦克炮的穿甲能力甚至接近150毫米,可以正面秒殺虎式坦克或斯大林式等重型坦克。這個時候,普通反坦克炮發射次口徑高初速穿甲彈的威力已經與同口徑的錐膛炮相當,所以錐膛炮就迅速沒落了,在二戰結束前就被淘汰了。


科羅廖夫


錐膛炮的特點就是火炮身管後粗前細,看起來類似一個錐形,能夠產生巨大的膛壓讓炮彈獲得巨大的初速,所以得名錐膛炮。不過錐膛炮主要用於反坦克等這些方面,由於火炮壽命較短等缺陷,並沒有得到大力發展。

自從坦克出現後,作為簡單有效的應對手段的反坦克炮反坦克步槍等開始發展了起來,但是此時也開始出現一個問題,那就是反坦克炮要取得足夠的穿甲效果就需要更高的膛壓,更大的口徑,而這樣一來其體積和重量就會迅速增加,導致缺乏機械化運輸手段的步兵很難使用。

於是包括德國等國開始發展錐膛炮這種另闢蹊徑的武器,其中最為典型的就是sPZB41式28毫米錐膛反坦克炮,雖然口徑很小,但是由於採用的是錐膛炮設計,因此具有極高的的膛壓和初速,反坦克效果很好,面對T34這樣的中型坦克都能有效擊穿其裝甲。

但是錐膛炮也有缺陷,那就是製造成本太高,磨損太大,過高的膛壓對火炮結構要求很高,而且射擊對膛線的磨損也更嚴重,使用壽命遠遠短於常規火炮,這都制約了這種武器的發展,二戰中德軍也是少量裝備了這種武器。


用戶5770541302


這是一門典型的錐膛炮,用來反坦克。

我們都知道的是火炮在發射炮彈的時候主要依靠發射藥燃燒產生的氣體推進彈頭在炮管中加速的。

但在這裡大家要更深入的瞭解下火炮加速的過程:發射藥被點燃——產生大量火藥氣體——膛壓增加——推動炮彈加速前進——炮彈射出。

在膛壓增加的過程中,炮彈所受力的公式為壓強公式f=ps,p為膛壓,s為炮彈截面積。

推動炮彈加速前進的加速度公式為a=f/m,其中M為炮彈質量。最終炮彈射出的速度公式為V=a*T,其中T為加速時間。

因此我們可以知道在膛壓一定的情況下,炮彈口徑越大,炮彈所受到的力越大,炮彈質量越小,炮彈所受到的加速度也就越大。由於炮彈可以理解為是一個鐵疙瘩,那麼口徑大和質量小則是一個相反的概念。於是錐膛炮就出現了,它的炮彈是這個樣子的:

炮彈的彈頭由軟質金屬製作了成傘狀,在炮膛內可以取得最大的初期加速截面積,獲得極大的加速度

在炮彈在炮管內前進的時候由於炮管直徑逐漸變小,炮彈頭部的軟質金屬被炮管鍛壓到炮彈離開炮膛的時候則形成了更小的口徑(減小飛行阻力)。


為啥說逗逼呢,在炮彈重鍛過程中損失大量動能。因此炮彈初速的提高並不顯著。

以28mm的德國sPzB.41來說,初速度1400米/秒 。

現在的方法則是使用脫殼穿甲彈,這樣動能更高。


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