传统发射技术的困境

新世纪以来，全球火炮领域又有哪些创新成果涌现？接下来火炮研发的核心技术要点包括哪些方面？

就这些疑问，本刊记者特意会见了国内享有盛誉的火炮研究学者马福球先生，马先生与本刊早有交情，过往曾屡次参与本刊的报道，此次交流中，马先生向众人分享了火炮探索的前沿思想和先进方法，使人深受启发。

火炮最关键的指标是什么？或者，如何评估一门火炮的优劣？

马福球：当前不少国家研发的新型火炮，若仅从发射性能考量其真实水准，首要关注点在于其炮口动能值达到多少吉焦耳，炮口动能是一项综合性指标，它直接受到炮口初始速度和射程的影响。

当前火炮的动能值大约为十几兆焦耳开元棋官方正版下载，而采用新型设计理念的火炮，其动能值或许能达到几十兆焦耳。

第二种衡量火炮标准的方式曾经是依据炮口发射速度，炮口动能与此方法相比有哪些长处？

马的速度表现，取决于其质量与动能的关联，质量在其中扮演着关键角色。炮弹的分量，能够揭示出火炮的尺寸大小，分量越重，口径通常越大。在炮口速度保持一致的情况下，122毫米和155毫米两种口径的火炮，其炮口动能的差距十分显著。

因此，火炮的威力可以通过炮口动能得到更周到的体现。相比之下，评估火炮性能时，考察炮弹抵达射击点时的末速度比分析其出膛初速更有意义，这一点对于动能弹药来说尤为关键。

传统发射技术的困境

第三个问题：那么提高炮口动能又有哪些措施呢？

炮口动能是一项复杂指标，关联众多因素，因此它是个关键议题，我们当前很多研究都致力于提升这一数值，以此为目标进行探索。

首先就是发射能源的问题，说到底火炮的工作原理是能量转化。

现代火炮开火是借助化学能量实现的，通过发射药燃烧行为形成的高温高压气体，来驱动炮弹前进。因此，若要增强炮口处的动能，就必须先优化发射药的配方，从而提升其内部的化学能量储备。

这种发射方式利用化学能，炮弹速度存在上限，由于火药气体分子运动有个限度，弹丸无法超越这个界限，一旦超过，气体分子就追不上它，推力便会中断，气体分子速度达到顶点，推力也就达到顶点了。

这决定了炮口初速的上限，化学能源火炮存在一个速度界限，类似于飞机飞行时会遇到音障，火炮弹道也存在音障现象。因此，常规能源驱动下火炮的初始速度无法超越每秒三千米的数值。

坦克主炮的射速大约每秒达到1800米，而榴弹炮的最高出膛速度目前仅约每秒1000米。

当前尚无法断言化学能源的效能已完全发挥，仍有许多技术领域有待研究，然而寻求替代的推进能源，是未来火炮技术演进的关键方向。

新概念火炮的诞生

第四个问题：您刚才提到，常规的发射方式中，火炮的推进力难以超越某个界限，那么当前所说的创新型火炮，例如电磁式武器，其研发初衷就是为了克服这个障碍吗？

马：你的说法准确无误，新型火炮旨在突破化学推进速度的瓶颈。

电磁炮依靠电磁力驱动而非传统火炮中火药燃烧的化学能进行发射，其炮口动能远超常规发射手段的限制，目前坦克主炮的炮口动能最大值不超过20兆焦，但电磁炮发射的炮弹炮口动能可达到30兆焦以上。

电磁炮的优势之一在于射程的调整十分便捷。常规火炮需要通过变换发射角度，并搭配不同的推进物来改变射击距离，这种操作方式较为繁琐kaiyun.ccm，且可变范围不大。电磁炮则不同，它只需调控输入的能量值，即可实现射程的变更，整个过程简单易行。

还有，电磁炮开火时响声轻微，并且不会冒出烟尘，因此隐蔽效果非常出色。

第五个问题：现阶段电磁炮进展如何，何时能投入实际应用？

马：电磁炮的研制早在70年代便已启动，虽有所突破，整体进程却缓慢，且遭遇诸多挑战，核心在于能源供给的难题。

电磁炮开火需要消耗大量能量。由于无法随身携带发电站，电机的小型化成为核心挑战。此外，电磁炮需要多次作战，必须保证能源持续供应，这与一次性发射的卫星截然不同。

因此能源方面的限制首先阻碍了电磁炮的进步，据我推测，这种武器要实现实际应用，至少需要等到本世纪的前半段，也就是二十一世纪三十到四十年代。

火炮发射药的发展

第六个问题：您之前提到火炮发射药尚未达到顶点，仍有提升空间，不过进步过程却十分艰难，那么阻碍主要在哪里？

火药制造存在两大技术瓶颈，其一需最大限度降低对炮管的侵蚀，早前的火药有单质型、二元型、三元型之分，后来三元型被淘汰，原因是它对炮管的损伤过于严重，导致枪管使用年限急剧缩短。

另有一个关键点需要注意，推进剂燃烧必须保持平稳一致，就是燃烧过程不能出现剧烈波动，燃烧热度要能够调控，否则一旦发生爆震就会导致毁灭，炮管损毁人员伤亡。

第七个问题：炮管炸膛主要是由发射药燃烧不稳定引起的吗？

马：炮管发生爆炸，主要原因并非推进物，当前绝大多数爆炸源于发火装置，发火装置性能欠佳，导致过早起爆。此外，炮管材质存在缺陷，亦会引发事故。偶有操作失误，也会造成此类情况。

第八个问题：榴弹炮的装药，是否也有不同规格的划分？

马的速度确实存在分级差异，不同的装药类型对应着不同的初始速度。在部队实际应用中，不同装药之间还需要保持衔接，例如，小号装药的最大射程与大号装药的最小射程需要有所重叠，这样有利于指挥官进行指挥。具体来说，当目标位于某个特定范围内时，既可以选用小号装药，也可以选用大号装药。此外，这种选择还与当时的地形条件密切相关。

比如平射，能够使用小量装药，平射有个优点就是弹丸飞行时间短；倘若前方有障碍物需要曲射，便可以使用大量装药。因此就有了“小量装药水平发射，大量装药”悬空射击这种说法。

指挥员还有其他选择，可以采用多发齐射的方法，通过使用不同的药型，以及调整不同的发射角度kaiyun全站网页版登录，来实现多发弹药同时命中目标。

第九个问题：当前众多国家正致力于推进模块式装药的研发工作。可以谈谈模块化装药的具体状况吗

模块化装药是个非常出色的设计，它相当于让药包变得十分坚固，也就是所谓的刚性装药，发射药被分割成若干个独立的小块，这些小块内部设有专门的导火通道，组装起来相当便捷，最终会形成一个整体的药柱，然后被送入炮膛之中

当前自动化装填的挑战就在于此。如何确保这些药柱，以及其中多个药块的组合，在装填过程中不会变形，不会散开，不会掉落，能够完整地放置在药室内部，并且保持初始形态，以便顺利点火。

模块化装药能够显著提升发射速率，因此，要实现自动装填，就必须依赖模块化的装药方案。

火炮炮弹四兄弟：圆柱弹、枣核弹、底排弹、底喷弹

第十个问题：此前讨论的都是发射动力相关内容，那么，炮弹制造方面，未来会有哪些发展方向呢？

火炮的进步相对缓慢，主要表现为口径和长度的调整，这种改进空间有限。相较之下，炮弹技术正经历飞速发展，展现出巨大潜力。因此，美国已将炮弹独立出来，作为重点科研项目加以推进。

长管武器的进步，首先在于如何优化外形构造，让它的飞行时所受的阻碍尽可能小，同时也要让它的空气动力性能最为出色。

先前全部采用圆柱形炮弹，随后又研发出底部凹陷式、底部排气式、底部喷射式等多种类型，其目的在于尽可能增强武器的炮口初始能量和有效射程。

从另一个角度来看，火炮的强大程度，既体现在炮弹离开炮口时的能量，也表现在其摧毁目标的能力上。因此，炮弹需要能够执行多种战术任务，比如目前常见的炮弹都装有预制破片装置，对于相同的炮弹，爆炸时形成的碎片数量越多，其造成的破坏力就越强。

另外有一种特殊弹药，例如窒息性炮弹，它在爆炸时会急剧减少邻近区域的含氧量，导致敌人无法呼吸，这也展示了火炮的强大破坏力。

第十一题：先前您提及了多种琴弦款式，这些款式各自具备哪些独特之处，能否逐一进行阐述？

子弹最初的外形是直筒状的，也叫做直筒形子弹，直筒形子弹的轮廓线条可以分成三个部分：弯曲的部分，笔直的部分，以及船尾形状的部分。

圆柱形结构便于填充爆炸物和发射物，这是因为它能容纳最多的物质，这是原因。此外，圆柱体弹药在装入推进带和定位部件时也很简单，这使得它在飞行中保持稳定。然而，圆柱形弹药的缺点是空气阻力很大，这对其飞行速度产生了显著影响。

后来便出现了所谓的底凹弹，其外形酷似两头尖锐的枣核，因此也被称作枣核弹，之所以采用这种造型，通俗地解释，是为了优化空气动力学性能，最大程度降低空气阻力，但枣核弹存在一个关键难题，即制造工艺复杂，飞行中的稳定性和准确性难以确保。

这同样是因为枣核弹目前无法实现大规模制造的一个关键因素。此外，枣核弹在飞行过程中，前后产生的压力差异非常显著，很容易引发旋涡现象。

因此从底部凹陷式炮弹演变出底部排气式炮弹。底部排气式炮弹的尾部装有推进物，燃烧产生的气体朝后喷射，从而增大炮弹后方的推力，进而缩小前后方的压力差距，最终有助于提升出膛速度。

接下来是底喷弹，这种弹药的装药位于炮弹尾部，通过喷射火药气体来发挥作用。底排的装药量非常有限，仅包含一个薄薄的药饼。然而，底喷弹在火药气体喷射方面远比底排更为剧烈，能够产生强大的推力，从而推动弹丸高速行进，因此其射程通常要超过底排弹。

底座喷射推进存在显著不足之处，其射弹散布范围较宽，各发炮弹的燃烧过程难以保持同步，相邻发射的弹药性能差异可能十分悬殊。

火箭助推是更进一步的推进方式，配备独立的火箭动力装置，设有专门的喷气口，理论分析显示其性能较为理想，其效果超越底部排气和底部喷射技术，不过其精准度仍不及圆柱形导弹。

新材料的应用

第十二个问题：未来火炮发展还有什么趋势？

马：还有就是要增强火炮的行进性能，当代战事注重迅速展开、机动作战。

现代的自行火炮，无论是采用履带式底盘还是轮式底盘，都已经安装在车辆上，无需人力牵引，能够自行移动到各个地方。这体现了机动性能的显著增强。

牵引火炮今后的发展趋势是减轻重量，会运用新型材料以及复合材质，以此降低其质量。

如今美国研发的M777型155毫米牵引火炮，广泛运用了铝合金和钛合金材料，整体重量仅为3吨半，仅为常规155毫米榴弹重量的二分之一，借助直升机即可完成运输。

我国当前材料种类较为匮乏，钢铁材料占据主导地位，铝合金应用也极为有限，钛合金更是鲜有涉及，不过目前其他金属材料的使用比例正在逐步提升。

目前所有反后坐系统都采用液压结构，那么能否研制成电磁构造，不仅效率会提升，而且重量也能降低电磁反后坐装置的设计关键在于材料性能，因此新型材料的开发对未来火炮的进步具有关键作用。

第十三问：选用钛合金与铝合金的目的是为了降低火炮底盘的分量，那么将来是否存在其他材质能够取代铸造式炮管的钢材？

目前不存在这种动向，也没有这种需求。制造火炮的钢材并非任何普通材料都能替代的。火炮用钢需要满足诸多特殊条件，过去这种钢材就是专门针对火炮用途而研发的，因此在很长一段时间内被誉为“钢铁中的王者”。

它性能突出，抗拉能力强，延展性好，含有镍铝成分。运用多种先进工艺确保钢材纯净，再经过调质和急冷，制成的钢材既耐高压，又不易折断。炮架重量占火炮总重的三分之二，因此减重工作主要针对炮架部分。

第十四个问题：火炮在构思和打造过程中，存在诸多需要留意的细微环节，能否对此加以说明？

火炮未来进步，除了运用创新制造方法，原有制造方式里诸多细微之处也值得深入探究。往往成败关键，正取决于某些细微环节。比如我们从前模仿苏联制造的火炮，炮筒口部弧度大约是0.05，而后来从西方国家引进的火炮，其弧度仅有0.01。

在射击场进行练习时，我们射击留下的痕迹组合起来像是一幅图画，而其他人留下的痕迹则形似某种水果。

起初还以为对方运用了某种先进方法，接着发现他们对于炮口弯曲程度的要求极为严格，而我们遵循苏联旧有的准则，规定炮管不能进行矫正，正是这个细微差别，导致我们与对方之间存在明显差距。

第十五个问题：炮管的弯曲度对火炮的精度都有什么样的影响呢？

火炮的炮管在制造过程中受工艺影响，加上自身重量，会出现静态弯曲现象，导致炮膛中心线呈现弧形状态。

炮弹离膛，弹丸便在炮管中启动弧形轨迹，弹丸对弯曲内壁的施力，以及发射时炮管的固有振荡，必定会放大炮管的震颤。炮管震颤会降低射击的准确性。同时，炮管弯曲导致炮膛理想中心线与弹丸行进路线出现偏离，这种偏离不仅反映在速度矢量上，也关联到射程或射击散布。

炮口部分的弧度，在炮弹脱离炮管的那个时刻，会直接关系到炮弹的飞行轨迹，同样也会决定射击的准确度。另外，炮管如果受到均匀的加热，或者因为受热不均而出现热胀冷缩的现象，也很容易形成热变形。

记：谢谢您接受我们的采访。