10.17 為什麼有些區域性大國造不出火炮?

也要看是哪種火炮,如果是技術含量一般的小口徑火炮,那麼一些中等國家、區域性大國還是可以造出來的,真正難的是那些高精度、大口徑的頂級火炮,這玩意確實放眼全世界也沒幾個國家能造出來,而火炮製造中的核心科技就是炮管技術,沒有高質量的炮管,其他一切都是白搭,舉個例子,坦克炮使用的高膛壓滑膛炮管,世界上除了五大常任理事國之外,印象中也就德國的萊茵金屬一枝獨秀了,很多國家的坦克炮炮管就是直接進口萊茵金屬的金屬炮坯的,比如被某些人把工業技術吹上天的日本,90式坦克的炮管還不是進口人家萊茵金屬的?

為什麼有些區域性大國造不出火炮?

▲萊茵金屬生產的炮管用戶

題目中說到的區域性大國,應該就是像日本、韓國等這樣的國家,除了日本之外,韓國的火炮技術其實也是半吊子的,而日本的軍工就更加不用說了,日本工業技術確實很發達,但是這是在民用領域,不要和軍工畫上等號,有些人一說到日本的工業實力就拿發動機說事,汽車發動機確實很厲害,然而你們日本國的軍用發動機還真的就不怎麼樣,比如90式坦克的二衝程結構柴油機就是個笑話。言歸正傳,為什麼大口徑火炮的技術那麼難?前面提到了,炮管技術才是火炮製造中的核心科技,而決定一門頂級火炮的基礎就是一根高質量的炮管,為什麼?

為什麼有些區域性大國造不出火炮?

▲TM 9-359大口徑炮管相關數據

因為膛壓,大口徑火炮在開炮時,炮管需要承受極高的膛壓,這個膛壓有多高呢?高達數百兆帕,舉個例子,看上圖,是美國二戰期間生產的M1“Long Tom”155毫米口徑榴彈炮炮管的相關數據,其中用紅框框起來的部分就是炮管在開炮時需要承受的膛壓數據,數值為275790千帕,也就是275.79兆帕,這是一種怎樣的概念呢?首先,千帕、兆帕都是用來衡量“壓力大小”的單位,而:

1兆帕 = 10.2公斤力/平方釐米;

275.79兆帕 = 2812.28公斤力/平方釐米。

意思就是說,這門155毫米火炮在開火時,炮管內壁每平方釐米的面積上,就需要承受2812.28公斤,即約2.8噸的壓力,大家可以體會一下,2.8噸的壓力,作用在一平方釐米,也就是大概“一片指甲蓋這麼大”的面積上,這對炮管材料以及鍛造工藝的要求得有多高?

為什麼有些區域性大國造不出火炮?

▲M777輕型牽引式榴彈炮

所以,也就怪不得在全世界範圍內也沒幾個國家能獨立製造大口徑身管火炮了,單是這炮管的生產工藝就能卡死一大票所謂的區域性大國,而且上面提到的M1“Long Tom”155毫米火炮還是二戰時期生產的,而隨著炮彈發射藥技術的發展,今天的大口徑火炮膛壓基本上都在350兆帕以上,一些更先進的膛壓甚至超過了400兆帕,比如老美最新的M777輕型155毫米榴彈炮,開炮時的膛壓峰值達到了413兆帕,也就是說,此時炮管內壁每平方釐米需要承受壓力則已經高達4.3噸。因此,為了使炮管能夠承受開炮瞬間產生的極高的膛壓,不管是對材料還是鍛造工藝的要求,都是非常高的,除了對鋼材強度有著變態的要求之外,同時還要注意金屬韌性、塑性的配合,以及耐高溫、耐摩擦等性能,所以,在炮管的冶煉過程中需要用到一些特種冶煉技術。

為什麼有些區域性大國造不出火炮?

▲電渣重熔

比如大家常聽到的“電渣重熔”技術,該技術常用於核電站、航空、軍事裝備製造等眾多需要用到“超級合金”的領域,而大口徑火炮炮管的製造就是其中之一,所謂“電渣重熔”就是:使用鑄態合金作為可消耗電極,然後把鋼錠用工程熔渣覆蓋,接著用交流電通過合金電極和鋼錠,此時,通過電流的工程熔渣會產生大量的熱量(熔渣的電阻很高),這些熱量會把鋼錠熔化,熔化後的金屬會穿過工程熔渣到達底部的水冷模具凝結,形成精煉合金,因為鋼錠中本身存在的雜質在熔融狀態時與熔渣發生化學反應而被消除。簡單來說,電渣重熔就是一種對金屬進行再熔鍊和去除雜質的技術,可以提高金屬的純度和改善結晶程度。

為什麼有些區域性大國造不出火炮?

▲電渣重熔爐渲染圖

而這個電渣重熔技術,全世界也沒幾個國家能掌握,除了五大常任理事國之外,也就剩德國、瑞典等有數的幾個國家擁有這項技術了,舉個例子,能夠生產大型電渣重熔爐的國家同樣也是沒幾個,知道世界上最大的電渣重熔爐是哪個國家生產的麼?是我們中國,我國上海重機集團研製生產的450噸級電渣重熔爐是目前世界上最大型的電渣重熔爐,所以,我們的火炮技術在全世界能一枝獨秀不是沒有道理的。而對於火炮炮管的製造來說,經歷電渣重熔技術的脫硫、脫磷後,還只是處於身管毛坯的階段,想要成為成品的炮管,還需要進行再次的加工,也就是鑽孔、拉膛線,而對炮管毛坯進行鑽孔、拉膛線又是一個難度非常高的技術活,為什麼?

為什麼有些區域性大國造不出火炮?

▲大於等於10的不同長徑比

因為這涉及到了對金屬的“深孔加工工藝”,那麼,什麼是金屬的深孔加工呢?就是對長徑比超過10的柱型金屬進行的孔加工工藝,所謂的“長徑比”就是指該金屬的長度和口徑的比值,如上圖所示,為各種不同的長徑比(大於等於10),而對現代火炮炮管的加工,無疑就是深孔加工了,因為火炮炮管的長徑比數值(或者叫倍徑)通常都在30以上,比如155毫米榴彈炮,其倍徑就大於50,這種級別的深孔加工難度有多大?大家可以想象一下:在完全看不見金屬內部的情況下,需要用一根超長的鑽頭對其進行鑽孔,同時還需用錘床對這個孔進行錘削,從而在金屬內部形成光滑的內膛,在這個過程中,需要保證這個孔不能有任何的彎曲,前後直徑大小必須完全一致,以及光滑的內壁不能有任何的瑕疵。因此,這種“地獄級難度”的深孔加工技術又同樣卡死了一大票工業基礎不紮實的國家。

為什麼有些區域性大國造不出火炮?

▲深孔加工示意簡圖

加工出來光滑的內膛後,還需要對其拉膛線,拉膛線又是一個有著很高難度的技術活,需要用特殊的工具在光滑的炮管內壁進行多達數十次的拉刻,才能刻出深度一樣的標準膛線,而在拉膛線的過程中,也必須保證絕對的精度,稍微有點差池,或者出現小瑕疵,那麼這跟炮管就廢了,前面的工作全部白費。因此,不管是深孔加工工藝,還是拉膛線技術,如果工藝水平達不到要求,那麼生產出來的炮管廢品率會很高,很容易就出現炸膛,綜上所述,今天的大口徑身管火炮技術,基本上都是大國壟斷的,當然,歐洲也有幾個小國是掌握了火炮製造技術的,不過,其他一些我們熟知的區域性大國,還真的就造不出合格火炮出來。


分享到:


相關文章: