203毫米火炮的装药量发射药量有多少

  原标题:技术派|一甲子写就吙药传奇浅谈王泽山院士火炸药领域贡献

  1月8日,国家科学技术奖励大会在京举行。

  作为我国火炸药及含能材料领域的老专家王泽山院士长期致力于我国火炮发射药领域的研究,为我国地面武器装备发展追赶世界先进水平做出了卓越的贡献目前,已经82岁高龄嘚王泽山院士仍然身先士卒活跃于科研及试验的第一线。

  与那些担负重大武器装备型号总师的专家不同王哲山院士所从事的工作隱于幕后。在过去的几十年里王院士的科研成果曾多次获得国家重要奖项,但外界对于王院士科研成果价值的评价比较少本文根据公開资料浅谈王泽山院士火炸药领域的一些贡献,致敬这位在火炸药领域默默耕耘了几十年的院士

  火炮的性能的优劣与发射药的技术沝平息息相关,王泽山院士为我国地面武器装备发展追赶世界先进水平做出了卓越的贡献图为解放军正在进行火炮发射训练。 中国军网 圖

  他让中国火炮发射药达到国际先进水平

  1月8日在一些媒体关于王院士获得国家最高科学技术奖的新闻报道中,可以看到这样一段不严谨的表述:“我国火炮在应用王泽山院士的等模块装药和远程、低膛压发射装药技术技术之后性能大大提高,其射程提高20%或最大發射过载有效降低25%以上;应用此项技术使弹道性能全面超过其他国家的同类火炮这项提升我军主战武器火炮性能的核心技术目前已广泛應用于我国多种武器装备和型号的研制……”。甚至还有一些媒体根据之上射程提高20%的字眼引申出“中国155毫米自行加榴炮射程惊人应用某一技术射程可达70公里”这样骇人听闻的新闻标题来博取眼球。

  在这段话中等模块发射药和远程、低膛压发射技术是两项不同的科研成果,其应用场景截然不同应用此两项技术的效果也只是科研数据,并不能与实际型号性能指标相对应

  用简单的一句话来简单形容王泽山院士所从事的工作就是将不同的火药混在一起,或者在火药里掺和各种物质以获得所需的性能含能材料与火炸药研究是一项具有很大危险性并且艰苦的试验科学。其不仅要与各种危险的火炸药为伍并受到有毒的火药蒸汽的毒害还要在条件艰苦远离人烟的野外長时间的进行试验。在王泽山院士科研生涯的前半段基本是与各类火炸药为伍其对各种火炸药的性能烂熟于心。也正因此王泽山院士在仩世纪80年代首创了火炸药资源化系列再利用技术为消除废弃含能材料公害提供了技术支撑,是我国火炸药领域军民融合道路的开拓者

  王泽山院士的科研生涯大部分时间都致力于火炮发射药的装药设计研究。火药装药是弹药中发射药以及装药辅助原件的总称火药装藥为武器提供发射能量,是决定武器威力的关键因素之一火药装药应满足武器的战技要求,尤其是威力要求为武器的发射储备和提供必要的能量并在发射的瞬间完成能量的转换。武器装药的研究内容主要有:提供足够的炮口动能并保证足够的弹道稳定性;提高火炮在发射时的安全性和可靠性;改善火炮弹药的勤务处理环境王泽山院士大部分的科研成果都与上述三点有关。

从外形上看发射药并不起眼,但世界上能研制先进发射药的国家屈指可数

  上世纪90年代初,我国三代坦克研制的关键时期其中解决三代坦克所使用的高膛坦克炮在低温环境下出现的威力下降问题是摆在我国坦克炮及弹药相关科研人员面前的重要课题。

  众所周知炮弹的初速与发射药的燃烧速度有关。当发射药所出的环境温度降低时其燃烧速度随之降低。在零下20度或者更低的温度下普通坦克穿甲弹的发射药只能提供正常溫度下(20度左右)90%左右的弹丸初速,而初速的降低会显著影响到穿甲弹的穿甲威力和射击精度我国幅员辽阔气象环境多遍,如果不考虑穿甲弹的低温性能就会出现平原地区正常使用高原或者冬季穿甲弹打不穿靶版的情况。除此之外当环境温度升高时,发射药的燃烧速喥会急剧升高40摄氏度左右的环境下,普通坦克穿甲弹在发射时的初速会增加5%以上膛压会增加20%甚至更多。现代坦克炮和穿甲弹的设计本巳接近极限如果穿甲弹因温度身高而导致的初速和膛压变化的话势必会对穿甲弹使用的安全性造成影响,或因此限制威力的发挥

  放眼国际,德国人在DM53型120毫米穿甲弹的研制过程就是因为没有考虑到温度对于发射药的影响在其试验过程中出现了高温膛压异常升高,低溫打靶打不穿的问题最后DM53被严格限制只在L44型120炮上使用,L55型120炮直到采用了发射药低温包覆技术的DM63的出现才有了堪用的穿甲弹

  面对于此问题,王泽山院士运用发射药燃面和燃速的调控技术研制出在不同温度下燃气产生速度恒定的发射药,并在上世纪90年代末成功应用于峩国105/125毫米坦克穿甲弹之上该类型的发射药我们通常将其称之为低温感系数发射药,其性能与西方采用了低温包覆技术的SCDB型发射药相当低温感系数发射药不仅减轻了环境温度对于发射药的影响,还提高了炮弹发射时的初速

  除了运用于坦克穿甲弹,低温感系数发射药嘚另外一项应用是为我国引进生产双35高炮炮弹发射药提供技术支持瑞典厄利孔的双35高炮具有非常优异的射击精度,其更大程度得益于使鼡了零梯度发射药所谓的零梯度从原理上讲其实就是低温感系数。王泽山院士在该领域的贡献使其获得了1996年获得国家技术发明一等奖並于1999年当选中国工程院院士。

德国DM53型120毫米穿甲弹其研制过程中遇到过低温打靶打不穿的问题。

  模块化发射药是火炮强国必须掌握的技术

  面对荣誉王泽山院士并没有满足,依然砥砺前行上世纪90年代末,随着我国新一代自行火炮的研发为我国自行火炮研制与之楿配用的模块化发射药成为了王泽山院士科研生涯攀登的另一座技术高山。

  与直射火炮不同压制火炮需要实现一个从最小射程到最夶射程的无缝覆盖。例如传统的加农炮与榴弹炮不仅有弹道曲直之分更大的区别在于其射程覆盖度的区别。根据公开资料59式130毫米加农炮的最小/最大射程分别为9.8公里/27公里(普通弹),这使得其在使用上不得不与最小射程为4.8公里的66式152毫米加榴炮相搭配才能满足火力压制的需偠155毫米加榴炮之所以可以取代加农炮和榴弹炮的一个很重要的原因在于其射程的覆盖程度可以达到5公里~30公里,而诸如PZH-2000之类的先进155加榴炮嘚最小射程更是达到了2.5公里这为后世的155加榴统一身管压制火炮提供了可能。

  压制火炮射程的改变是通过增减发射药的药量赋予炮弹鈈同的初速和调节火炮的射角共同来实现的通常传统155毫米加榴炮的发射药包含3~4种不同的药包和若干个药号组成,通过不同药包的搭配或鍺增减来改变炮弹的初速为了应付可能的作战需求,155加榴炮需要携带尽可能全的药包组合然而作战中又不是每种药包都能恰巧的用完戓者刚好够用,出于安全性的考虑战斗结束后多余的药包要丢弃或者集中销毁又造成了浪费。因此在进入上世纪90年代后,科研人员开始研究模块化发射药

  模块化发射药旨在用尽可能少的发射药模块和药号组合来实现尽可能大的射程覆盖量。最早美国人发明了有四種模块的发射药之后美国、欧洲和南非都先后投入力量进行全等发射药的研究,可以说先进的模块化发射药是火炮强国必须掌握的技術。全等模块发射药的研制难点在于头尾不能同时兼顾如果满足加榴炮的最小射程,那么对于加榴炮的最大射程就不能良好兼顾如果兼顾最大射程,就必须舍弃掉一部分最小射程例如南非的双模块发射药的最小射程有13公里,只能选择了G6-52火炮就得再搭配一种105毫米炮来弥補其射程覆盖的不足;以色列的全等装药模块在由39倍155进行发射时最小射程4.5公里、发射底排弹的最大射程却只有21.5公里在全等发射药的研制遇到瓶颈之后,大部分国家纷纷转向了双模块发射药的研究

美国研制的155毫米火炮的发射药,通过不同发射药组合实现不同射程的目的。

  以往大口径榴弹炮的发射药往往都是软布药包只能由人工进行装填,软布药包成为了限制大口径榴弹炮射速提高的瓶颈诸如西方155炮的持续射速只有两发/分。出于提高射速和便于自动装填的需要模块发射药被要求具有一定的机械强度便于实现自动装填。要是模块囮发射药具有一定的机械强度就得使用额外的添加剂而很多时候这些额外的添加剂在使用过程中燃烧不充分,发射残留严重每发射一萣数量的炮弹之后就必须进行清膛。

  王泽山院士的研究团队从上世纪90年代末开始涉足模块化发射药的研发在国外对我们进行技术封鎖的情况下,先后进行了全等模块发射药、双模块发射药的研究并且攻克了模块发射药燃烧残留严重的技术难题。虽然目前我国155毫米加榴炮没有采用模块化发射药但我国模块发射药的性能已经达到世界同类顶尖水平,全等模块及单发射药的射程覆盖度指标达到同类产品嘚最优

  在模块发射药的研究之后,王泽山院士又在低过载/低膛压发射药继续进行着探索低过载/低膛压发射药顾名思义,就是在保證射程或者初速的前提下尽量降低发射瞬间的膛压或者加速度。通俗的解释就是当发射药点火膛内压力达到最大值后,通过多层变燃速装药尽可能的延长膛压的平台效应提高能量的利用效率。目前该项成果已经在各种炮射导弹/制导炮弹的发射和火炮轻量化领域得到了應用

  当然王泽山院士的成果不仅限于以上部分,其他诸如先进发射药点火技术液体发射药技术、高能发射药技术、电化学炮装药等领域的成果就不在这里进行一一枚举。总而言之时至今日这位已经82岁的老人仍然在我国含能材料及火炸药领域贡献着自己的光和热,其研究成果广泛应用于我国武器装备的各个领域是当之无愧的“中国含能材料及火炸药泰斗”!

  [作者注:本文参考了王泽山院士发表的一些论文和专著及其指导的学生论文,都是公开资料

  1、《火药装药设计原理与技术》,王泽山等编著

  2、《远射程发射药与模块化装药》作者:王泽山南京理工大学学报2003年第27卷第5期

  3、《模块装药总体结构及装药弹道性能研究》作者:周瑶,论文指导教师:王泽山等

  4、《高能发射药的力学特性和刚性模块装药研究》作者:赵毅论文指导教师:王泽山]

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原标题:想把敌人炸到连亲妈都認不出弹药就得这么装!

我们常说有枪要有弹,弹药技术对于各个军事强国来说是比常规武器制作还要高端的技术就拿天朝的法律来說吧,造枪的顶多进去呆几年要是你会造弹药那就不是进去呆几年的事儿了,是名单又长又宽还加急的事情了

虽然这一部分是调侃,泹是弹药技术的确是一个非常严谨且危险的技术工作弹药可不仅仅是做炸药那么简单,以最简单的子弹为例弹头,弹壳底火,发射藥每一个都不简单弹头最简单的也是铜包铅,复杂一点儿的那就是穿甲(钢芯)爆破(装药)燃烧(燃烧剂/曳光剂)瞬间完成。

而弹殼不仅需要严谨的制作工艺材料也是重中之重。钢壳和铜壳已经争论了不知多少年铜壳外覆什么材料以及钢壳外覆什么材料已经是津津乐道的题目,诸位键盘军事科学家吵起来那叫一个热闹啊专家都没你们知道的多。

发射药技术更是老大难问题简单的硝化棉单双基發射药,都已经无法满足常规弹药的制作了如何调节猛度、发射药气体量、燃烧速度以及压力曲线,特种能源专业的同学已经哭晕在厕所而内弹道学已经研究得非常透彻了,与高等数学一般厚度的内弹道学书至今还是我的噩梦

而弹药对于武器来说有多么重要?这个问題我们还是要从历史上说起

人类在历史上使用时间最长、使用范围最广的发射药、火炸药是我们常说的黑火药。虽然配方有“一硫二硝彡木炭”的口诀但凡是用这个口诀制造火炸药的都死了(手动狗头)。炸药的制作是一个系统的工程而这种简单的黑火药虽然有着烟霧大,燃速慢爆速低,等等等等的缺点但直到诺贝尔发明硝化炸药之前,火炸药的研发之路一直是一个玄学之路研究好了,得道成仙;研究不好了直接升仙。哪怕诺贝尔发明的硝化炸药取得了巨大的成功这也是建立在他经历无数次爆炸失败,甚至牺牲了自己的亲囚以及自己健康的基础上

而之所以诺贝尔能够成为人类历史上最有名的化学家之一,不仅仅是他拥有化学家的牺牲精神更重要的是打開了现代特种能源即火炸药的大门。炸药用在工程上可以使人开山破土,而用在战争上却是无数人创伤的来源,带给了人间无数的苦痛折磨

玩过战地一的同学,大家都应该记得侦察兵十级的武器叫做马蒂尼亨利步枪。这款步枪是英国装备的最后一款黑火药步枪属於有烟火药步枪。虽然从机械结构上这款步枪堪称经典,但是由于它采用的发射药为黑火药初速最高也突破不了音速,因此它的精确囿效射击距离约为150米而它的口径达到了惊人的0.402英寸,在那个0.3英寸的时代虽然看起来威力巨大但无论是穿透力还是精确度都让人哭笑不嘚。所以英国人在淘汰了黑火药之后尽快发展了属于自己的李恩菲尔德SMLE步枪,而李恩菲尔德步枪无论在一战还是二战中发挥并没有想象Φ的那么出色这其中最大的锅还是要扔给火炸药技术,因为李恩菲尔德步枪的火炸药实在是过于垃圾但这就是另外一个故事了(挖个坑,埋点土。。别往我脑袋上埋啊!)

人类历史上第一款无烟火药步枪是我们最不爱用的勒贝尔1886,这款步枪从机械结构上来看有著相当多让人痛苦的设定。然而实际上它的意义是划时代的法国人在烟火炸药方面的成就是非常牛X的。这点我们可以理解毕竟法国最恏的理工学院就是由拿破仑创办的军工院校“巴黎综合理工大学”,这所大学最开始可是隶属于法国国防部的!而著名的苦味酸也是法国囚率先使用的由于工艺和性能之先进,日本人甚至通过大使馆偷回极少量(手指甲缝里)的苦味酸炸药送回国内并研制出了属于日本嘚独特炸药。(下濑火药)

这种最早用于黄色染料的苦味酸却是一种十足的大杀器而它的发现则非常的偶然:一名染料工发现装苦味酸鐵桶打不开,于是用锤子敲直接原地螺旋升天……

看着风骚的军礼服,你还以为是法国的哪所军校毕业吧实际上他是法国巴黎综合理笁大学毕业典礼。

在第一次工业革命和第二次工业革命之后人类从传统的封建主义时代,走向了资本主义时代生产技术和科学发展进叺了爆炸式发展的状态。化学工业在此时走向了分叉点研究火炸药的化学家们也因此能够更加专注的研究自己所想要的东西,科技在此刻全面开花我们耳熟能详的大多数火药在此刻被研发出来。比如我们最常见的梯恩梯TNT化学名称为三硝基甲苯,说句不好听的现在只偠学过有机化学的高中生,在实验室条件下就可以成功制备出这种我们最常见的火药。然而对于当时的人们来说,TNT这种炸药的面世无異于现在的核弹爆炸研究出它的人已经不是祖坟冒青烟的青史留名了,是祖上都诈尸了!

TNT炸药由威尔伯兰德在一次失败的实验中发明泹在此后的很多年里一直被认为是由诺贝尔所发明,造成了很大的误解这种炸药开启了现代炸药的先河。首先这种炸药在常规状态下是黃白色粉末常见的压缩固态化TNT炸药用纸袋包装时长得特别像压缩饼干。咬一口下去据说口感跟压缩饼干差不多,具体像不像我不知道因为尝过的人大概都死了(有毒性)。TNT炸药最大的特点就是拥有极高的猛度的同时又具有极高的安全性。一公斤TNT炸药的能量约为120万焦聑是等重量的黑火药的6倍以上。乍一看感觉并没有太大变化但实际上TNT最大的特点是其超高的爆速,高达6920米每秒是黑火药的14倍。

▲ TNT在Φ国军队一般采用这种包装

▲ 咱的压缩饼干长这个样是不是有点像?

而在安全性上TNT炸药是一种惰性炸药,在常规状态下必须需要雷管引爆才可以引爆。如果拿锤子去砸或是用重物击打,是没有任何作用的如果拿火烧,也只会缓慢的燃烧不得不说火还挺好看的。

從此火炸药进入了一个分门别类的时代而我们的弹药工程也在此刻进入了一个全新的时代。

既然我们提到了火炸药那么我们就不得不提不同的火炸药在同一种炮弹当中的不同作用。一般来讲在一枚炮弹当中,主要使用三种火药分别是起爆药(传爆药)、发射药以及主装药。你们可别嫌烦当年我背这玩意背到吐血,在那个时候甚至怀疑自己不是工科生,是特么的文科生

起爆药就是我们最常见的底火和雷管等能够引起爆炸的点火药,这些炸药的特点就是极高的感度且能够将爆炸传递到发射药并引爆发射药。比如说我们最常见的孓弹底火熟悉子弹的同学都知道,底下有一个圆圆的像电池扣一样的底火。这个底火在正常摩擦情况下不会爆炸但是如果使用尖锐嘚物体用力撞击,就会牵一发而动全身如果没有枪的情况下想引爆子弹,那么拿一根铁钉和一柄铁锤就可以完成引爆当然,你人活着鈈活着我就不知道了反正也就是一锤子的买卖。而在枪械里边起到铁钉的作用的就是撞针而起到铁锤的作用那就靠激发弹簧,或者某些采用击锤击发式的就相当于直接拿锤子砸上去现代的底火大多采用雷汞火帽作为底火的起爆药。

起爆药的主要作用就是引发发射药洏发射药则顾名思义,就是用来发射弹丸的这种火药拥有较高的爆速和气体生成量,能够生成大量的气体用于推进一般来讲,发射药采用硝基火药目前最好的主流发射药球磨型双基发射药,或者是颗粒型双基发射药而早期则使用硝化棉居多。我们之前提到过英国囚生产的李恩菲尔德步枪最大的缺点就是发射药不可靠,其中原因之一就是李恩菲尔德采用的是意大利面型杆式发射药(这个秘密千万别告诉意大利人!否则北非战场战局要扭转了)这种发射药中间空隙较大空间利用率较低,且增面燃烧效率较低当然,这种杆式发射药吔有它的好处最大的好处就在于易于生产。

对于一般枪弹来讲发射药的数量基本是固定的,极少数自行装配的超装药弹药则不在其内但对于火炮来说,发射药的数量就不那么固定了这主要是因为大口径火炮一般采用分装弹药,对于一百毫米以上203毫米以下的大型火炮一般采用弹头-药筒分装式,而八英寸以上级别的舰炮则大多采用弹头-药包分装式

对于大口径分装式火炮来说,为了填装方便122毫米、125毫米、152毫米坦克炮均采用固定药量式弹头-药筒分装弹药。之所以这么设计主要是因为坦克炮一般采用平射模式药量固定就意味着弹道固萣,对于坦克乘员来说免去了复杂的药包-弹道威力计算,简化操作流程的同时也能提高作战效率。

而对于大口径分装式压制火炮来说则一般采用药包-药筒分离式装药。我们在上个世纪末听到德国人发明的pzh2000火炮能够做到3发炮弹同时落地的神迹,就是利用药包数量和射擊角度的不同经过严密的计算机弹道计算做到的简单来说,就是分别用三个药包两个药包和一个药包分别通过高弹道中弹道和低弹道射击,使得三发炮弹同时命中一个目标这不仅需要拥有非常严谨的弹道计算机,还需要火炮的操控系统精确到秒级以及生产要求精度非常高的药包(划重点)。

▲ 对就是这个脑袋看起来有点大的家伙

▲ 现在已经不满足三发同时落地,五发都能轻松做到

在上一篇文章《 想撅起来又直又硬炮管儿就得这么造... 》中我们曾经讲过,舰炮火炮的使用寿命计算非常繁杂这最主要的是因为火炮的药包数量非常多,不同药包数量发射的炮弹对炮管的寿命损耗也是不同的比如,大和号装满药包开火每一发对火炮的损伤是1/80而半装药损伤可能仅为1/300,洳果只是五公里级别的对地短距离射击那可能几乎就没有什么损耗。而药包在这里面起到的就是让火炮炮弹射出去射他个虎虎生风,射他个一日千里

对于八英寸以上的舰炮来说,药筒已经被容量巨大且坚实的药室所取代在弹头推入坡膛之后直接将组装完毕的药包推箌药室内,点火则一般采用电打火效率高无污染还不用担心火炮走火或者哑火。

说了这么多我们应该知道,无论是坦克炮也好地面壓制火炮也好,还是舰炮也好发射药的质量和数量,对这些火炮的威力影响都是直接的

而我们要说的主装药相比前两个来说就非常简單了,说白了就是装在弹头里面的炸药主要目的就是把敌人炸得连他妈都不认识。常规的穿甲弹装药的装量并不高这主要是因为穿甲彈药,需要有更高的能量和质量去击穿敌人的装甲穿甲弹药当中的炸药主要是做到锦上添花的作用,在击穿敌人装甲之后造成更大的杀傷因此我们也看到,现代坦克的弹头一般采用尾翼稳定脱壳穿甲弹别说装药了,整个弹头就是一根针(你管这玩意叫针!)。

而对於地面压制火炮即我们常说的通用的攻坚弹,高爆弹高爆破片弹,空爆榴弹等就需要研究一下主装药了对于这些需要对软目标或半堅硬目标进行打击的火炮,其主要目的就是尽可能的杀伤敌人和摧毁建筑主要起到效能的就是里边的主装药。

一般来讲攻坚的高爆弹,这种需要对敌方掩体和工事造成破坏的弹药需要具有较高的冲击波能量,因此一般采用高能炸药和超压炸药比如常规的B炸药等。而對于步兵等软目标进行杀伤的弹药如高爆破片弹和空爆榴弹等则需要使用爆速较高能量较高的炸药,这种炸药能够将弹体炸出数量众多苴均匀、具有较高能量的碎片利用这些碎片能够对步兵等软目标进行有效杀伤。一般采用RDX和梯黑铝等炸药

(步兵:我去年买了个表!)

本文由阿伦为《蒋校长精选》独家撰稿,版权所有

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  • 说1000公斤的简直是瞎说要知道406MM的艦炮弹丸也不过才超过1000公斤。
    全部
  • 203mm没有自行的 应该是人填装全部
  • 200~250Kg,特种弹有的突破300Kg,一般需要用扬弹机和小车装填.
     
  • 是人装填的500KG
    全部
  • 1933年,一种203毫米口径的加榴炮开始服役即1933年式加榴炮,该炮重量明显轻于B-4 但炮口初速达到了730米/秒,不过该炮加 ... 在所有火炮中BR-18式305毫米榴弹炮是红軍 最具威慑力的武器,该炮炮弹重达330公斤
    你也可以去这个网页自己看看有图片的不过比较老点呵呵
     
  • 大约定400w公斤
    全部
  • 弹头需要4个战士用弹钳夾起放到输弹槽上,
    每个人50公斤也就200公斤啊
    全部
  • 弹大约35千克,药是小包是人装填。
    全部
  • 大约是1000KG
    全部
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