[摘要]为什么陆用火炮都安装有制退器,舰载火炮基本都没有呢?谢邀,这件事主要的问题是——火炮的“马步”扎得稳不稳。从能量的利用而言,制退器是火炮射程的一大杀手。我们看一...
为什么陆用火炮都安装有制退器,舰载火炮基本都没有呢?
谢邀,这件事主要的问题是——火炮的“马步”扎得稳不稳。
从能量的利用而言,制退器是火炮射程的一大杀手。我们看一下开炮的过程,会发现在火炮射出一枚炮弹后,即便是沉重的自行火炮车体也会大幅度地摇摆。如果不加装制退装置开炮的效果也就会形成这种样子:
原因也很简单,这种让炮跳起来的现象起源于动量守恒。
我们现在假设火炮是一个重量为M的刚体,射出的炮弹为一枚速度为u质量为m的炮弹,那么火炮向炮口相反方向的速度就是V了。V=m·u/M
说实例:一辆全重为45吨的PLZ-05自行火炮,发射全膛远程弹的时候射出的炮弹速度是960米/秒,这枚炮弹的重量是52公斤。我们就可以通过计算得知在炮弹离开炮口的一瞬间火炮获得了1.19米/秒的后移速度。这个速度看似并不是很大,但是火炮是瞬间完成从静止到1.19米/秒的加速度的,45吨重的火炮所要承受的加速度就是极大的了。有做这方面研究的,根据测试结果火炮在发射弹丸的时候所承受的如果不加制退装置加速度会高达400G
这么大的加速度作用于火炮上无异于打铁了。
火炮开不了几炮也就整体变形无法使用了。
因此,必须让火炮柔性连接,延长火炮炮管的加速时间和后座距离。
把火炮的炮管架在一套拥有阻尼器的装置上,延长炮管的后座距离,并在炮管的后座过程中给予强大的阻力,这就让火炮的稳定性得到保障。看一开始的动图,在开炮的时候炮管有明显的回缩,就是炮身的制退器的作用了。
同时第一张动图在开炮的时候还有大量的发射药燃气横向的喷出。这也是一个制退方式利用火药气体经过特设设计的炮口制退器向炮口相反方向喷出。
实际上可以拉扯炮口向前运动,这样就在一定程度上也能抵消一定的火炮后坐力。
但是无论是炮身的制退器(驻退器)还是炮口的制退器实际上都是降低火炮效率的一个装置,会让射程大幅度缩短。但是如果不加这东西,所有的大炮到战场上也就都成了“蹦蹦炮”,开一炮之后蹦得老高,然后再调节火炮诸元再射击,这样是不是就有点效率太低了呢?因此也就只好加上这个制退装置。
说个反转的事情,有没有完全没有制退器的陆军火炮呢?当然也是有的,例如迫击炮,看图:
注意细节,在开炮前,炮口的边缘和远山在一条线上,等炮弹飞出后炮口边缘和远山就差了一截。简单地说就是这门迫击炮被后坐力砸进地里面了。多打几发,火炮和大地就接近于刚性连接了。这时候再计算动量守恒的公式的大M的时候不仅仅要计算迫击炮的质量还得再加上地球的质量。
当时咱们学动量守恒的时候不是说过——在一个质量极小的物体和质量极大的物体相互碰撞的时候是质量极小的物体被弹开,而质量极大的物体运动状态不受影响吗。例如你拿乒乓球往墙上扔,墙是不会动的。
这里就提到了一个“质量相差极大”的问题。当质量相差极大的时候制退器其实就不是必要的了。
例如小型的舰炮已经取消掉了炮口制退器。
但是炮身上的驻退机还是存在的。利用驻退机已经可以保障火炮稳定了。
大型舰炮例如很多的155mm海军炮甚至连驻退机都不用安装了:
开炮能做到整个炮几乎纹丝不动。原因就在于这些大口径的海军炮本身的质量就属于远大于炮弹了。
既然受到动量守恒的影响比较小,那么就可以去掉这些无用的东西用来增加射程。
例如 155mm M109自行火炮在发射M107高爆弹的时候最大射程可以达到18.1公里,而同样的155mm海军炮即便是二战的老炮,也可以轻松的打到20几公里的射程。
为什么陆用火炮都安装有制退器,舰载火炮基本都没有呢?
要回答这个问题,首先我们要弄清楚炮口制退器的是通过其结构构造,利用炮口处的气体产生一个与后坐力相抵消的冲力,从而达到减少炮后坐力的目的。这是随着技术发展,火炮威力太大,以致于其炮架或平台难以承受其后座力,才出现的技术。在二战前,火炮的威力有限,因此是不需要也没有制退器的,无论陆用火炮还是舰载火炮。
我们知道枪的后坐力越小的话,就越利于精确射击,但是炮并不能直接套这个经验,因为枪这个经验其实真正起作用的是后坐力越小,人持枪就越稳,因此,如果平台足够稳,火炮本身的后坐力并不是问题,就像如果把枪固定在枪架上射击的话,后坐力并不是问题一样。
而且炮口制退器本身除了可以减少后坐力外,给火炮带来的其他影响基本都是负面的:首先是降低了炮弹出膛的能量,因为有一部分气体的能量作用在制退器上了,否则可以通过加长身管充分利用这部分能量,最直接的影响就是火炮射程降低。其次也影响精度,对自动机构也有不良影响,制退气流对炮手也会有一定伤害,还容易暴露目标等
因此,在平台足够承受火炮威力的情况下,能不安装制退器就尽量不安装制退器,除了二战期间部分坦克装有炮口制退器外,大部分坦克都没有炮口制退器,装甲车辆使用的小口径火炮也没有炮口制退器。至于主流的155毫米榴弹炮,确实威力太大了,全部都装有炮口制退器。而舰载火炮的平台对后坐力的承受能力远大于陆上平台,所以基本都没有配备制退器,但也有不少装制退器的例子,比如中国052C驱逐舰的130毫米主炮威力过大,超过了平台的承受能力,不得不安装炮口制退器,到了055驱逐舰的时候,就不再需要炮口制退器了。