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炮口制退器的“秘密”——它是如何发明的,又有哪些优缺点?
发布日期:2022-08-14 17:47    点击次数:86

自然界中的各种物体都遵循动量守恒定律,火炮也不例外。当火药气体赋予弹丸前进的动能时,也对火炮本身产生巨大后坐力。这种力量如此强大,对火炮炮架、身管、驻退复进机都产生巨大影响,所以要加以控制。

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▲巨大的火焰和扬尘

在火炮发展过程中,炮口制退器对提升火炮性能起了重要作用。火炮刚诞生时,炮管与炮架刚性连接,没有缓冲装置。开炮时巨大的后坐力经常让火炮蹦起来,不但损伤火炮,也危及炮手。士兵们不得不一次又一次将火炮推回炮位重新瞄准,所以射击精度很差,反应速度巨慢。

为了提高稳定性,人们加大炮身质量,又导致火炮机动性大幅降低。所以早期火炮只能做辅助兵器,不能真正主宰战场。

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一、炮口制退器的历史由来

为降低后坐力影响,人们不断探索发明了多种炮口制退装置。

1897年,法国人制造了M1897式 75毫米野战炮。成为历史上第一种使用驻推复进机的实用火炮,在减小后坐力道路上前进了一大步,标志着野战火炮进入管退时代。

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▲火炮驻退复进机

炮口制退器也同样由法国人发明,且出现的时间更早。1842年,法国陆军上校谢瓦利尔·特雷维尔·博利厄,在一支步枪枪口区域钻了几个小孔。小孔以一定角度向后倾斜,子弹击发时一部分火药气体从小孔泄漏出去形成反冲,就减小了步枪后坐力。

1862年,法国人又在一门106毫米海军炮上试验博利厄上校提出的制退技术,同样取得了良好效果。

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▲反作用式制退器

同年,英国人从法国搞到相关技术后,开始在9磅青铜炮上做试验。但是英国人在炮管上钻的小孔质量不合格,试验效果很差,没达到预期效果。

1888年德国人也加入实验中来,将炮口制退器概念运用到“缓冲-蓄能器”反冲系统中。这就是早期阶段各国在炮口制退器上的探索经历。

第一次世界大战时,炮口制退器已蓬勃发展起来。残酷的堑壕战中,各国对火炮发射距离、弹丸威力和射击精度要求越来越高,相应的发射药量也越来越大,由此产生的后坐力急剧增长。倒逼各国加速研制各种新型炮口制退装置。

二、炮口制退器的原理、分类和优缺点。

忠犬八公的故事观后感 "Helvetica Neue", Arial, Helvetica, DINAlternate-Bold;white-space: normal;background-color: rgb(255, 255, 255);">炮口制退器的原理,是通过控制后效作用期火药气体流量分配和气流速度,使其产生向前的冲量,减小火炮后坐力。它带来很多好处:

首先,是减小炮架重量、缓冲机构重量。使全炮重量降低、结构简化、机动性提高,能跟随部队到达更多的战场。

其次,是缩短身管后坐距离。让不同型号的火炮能装备到更多坦克和装甲车上,扩大使用范围,提高射程和威力。

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▲谢尔曼“萤火虫”坦克

比如二战中,英国从美国获得很多M4“谢尔曼”坦克。但它的75/ 76毫米坦克炮威力不足,无力对抗德军虎式坦克的正面装甲。于是英国人将坦克炮拆下,换上自己的17磅长管坦克炮。

此炮威力巨大,但炮管后座距离太长,无法安装到谢尔曼坦克炮塔内。后来工程师重新设计了制退系统,缩短了炮架,降低了后坐距离,终于让新坦克变成能在1500米外,正面击穿虎式坦克装甲的“萤火虫”坦克。

再次,降低后坐力能加快火炮机构复进速度,简化瞄准流程,提高反应速度。

炮口制退器分类很多,按结构形式可分成:冲击式、反作用式、冲击-反作用式三大类。

1、冲击式炮口制退器体积较大,腔室直径一般在炮口直径2倍以上,内部有多层反射挡板。

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当火药气体到达炮口时,先在制退器腔室内膨胀,压力迅速降低。然后气体受反射挡板阻挡产生向前的冲量,给火炮身管一个向前的作用力,从而抵消一部分后坐力。

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冲击式炮口制退器按腔室数量,又分成单室、双室、多室等等。腔室越多,降低后坐力效率越高,最高可达70%左右。

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▲德国四号坦克是双室冲击式炮口制退器

2、反作用式炮口制退器,是在火炮身管末端开多排向后倾斜的侧孔。制退器内径较小,一般在炮口直径1.3倍以下或相等。腔室内没有或只有很少的反射挡板。

当火药气体到达制退器时,受较小腔室体积的限制,气流压力很高。于是气流经倾斜侧孔二次膨胀,加速喷射而出,产生向前的反作用力,抑制后坐力产生。

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▲苏联ISU-152自行火炮是反作用式制退器

1842年法国发明的第一种制退器也属于反作用式制退器。

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▲高速摄像机下的枪口制退器气流情况

3、冲击-反作用式炮口制退器是以上二者的合体,兼具两者优点。其制退器腔室直径在炮口直径1.3倍以上,2倍以下。

因为上面开了很多侧孔,看起来像胡椒瓶一般,所以俗称“胡椒瓶”型制退器。

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▲冲击-反作用式炮口制退器

各种结构的制退器中,冲击式制退器效率最高,但制造复杂、体积大、精度低;反作用式制退器加工难度小、体积小、挠度影响小,精度较高。

炮口制退器有众多优点的同时,也有缺点:

1、炮口冲击波和火焰很强。冲击波超压和噪声会严重伤害附近的士兵;炮口火焰和大量扬尘使能见度下降,影响瞄准,也容易暴露阵地。和风漫谈原创,禁止抄袭。

2、制退器额外增加了炮口重量,使身管承受重力矩加大,更容易弯曲变形,影响射击精度。

3、炮口制退器在超高压火药气体冲击下工作,质量要求非常高。如果开炮时破碎崩裂,会造成严重人员伤亡。

4、炮口制退器有时会影响尾翼稳定脱壳穿甲弹的弹托分离,不利于火炮弹种多样化。

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所以现代一些对精度和弹种多样性要求很高的坦克炮、反坦克炮,也会不安装炮口制退器。

火炮技术快速发展,炮口制退器也不断使用新型复合材料和新设计原理。其目标是不但降低后坐力,还要与炮口消焰器、消声器融合,保留长处去除缺点,形成多功能炮口装置。未来,炮口制退器将不断提高效率,为火炮性能提升做出巨大贡献。



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