前不久俺把关于坦克稳像式火控系统的文章转了过来~这是俺在突击发的一另篇和坦克火炮技术相关的文~既然是老文,转来的时候也经过了些许修补和内容更新,权当继续出改版的吧~老规矩,争取多上些有意义的图使这些无聊晦涩的文字看起来比较简单易懂,起码图文并茂看起来没有那么累嘛~
现代坦克是否装备有自动装弹机一直是对该型坦克战斗力强弱的一项评判标准之一。所谓自动装弹机,指的是为火炮自动装填炮弹的机器。其实严格说来世界上很多国家早就有了很多的成熟技术,而且从装备的时间上看来~自动装弹机早就不是什么高科技了。但是,现在装备有坦克自动装弹机的国家数量仍然有限,主要有俄罗斯,中国,日本,法国等国。坦克自动装弹机按照装填方式分类,可分为定角式和非定角式两种。火炮定角装填式自动装弹机,主要部件通常布置在炮塔内,火炮须在高低向处于一个特定的角度并闭锁后,自动装弹机才能装弹。这种装填方式大大限制了火炮的射界,使得每次在再装填的时候火炮必须位置重新归零,而且观瞄设备也必须跟着重新归位,所以这种自动装填方式虽然提高了射速但反而限制了坦克的战斗力。火炮非定角装填式自动装弹机就好多了,主要部件通常安装在坦克车体中,坦克炮在高低向处在任何角度,自动装弹机均能装弹。
1.对自动装弹机的早期实用化探索
世界上第一种量产化得装备有自动装弹机的坦克,法国AMX-13轻型坦克
其实早在50年代,法国的AMX-13坦克就装备有自动装弹机,只不过当时的技术还不够成熟(AMX-13的技术不成熟不在于其可靠性,更多的在于其对结构的局限性)。众所周知,AMX13独具特色的使用了所谓的摇摆炮塔,该结构将坦克炮塔一分为二,炮刚性地安装在上塔体上,二者成一体绕火炮耳轴作俯仰运动,是谓“摇”;上塔体靠耳轴支承在下塔体上;下塔体支承在炮塔座圈上,带动整个炮塔及火炮作旋转运动是谓“摆”。这样的好处就是可以将座圈做的很小,但是对防护来说就是悲剧了。
这就是摇摆式炮塔和它的自动装弹机结构示意图,大家可以看出火炮安放在耳轴上,炮塔后部布置有装弹机。这种布置方法结构简单可靠性高,但是适装性较差。
随后使用自动装弹机的就是60年代瑞典的S坦克。S坦克是瑞典Strv103系列坦克的简称,是瑞典陆军兵器局在50年代打破传统设计的一种无炮塔型主战坦克,固定式安装的火炮依靠车体的旋转和俯仰进行瞄准和射击。他的自动装弹机很有意思,坦克的炮弹装填采用液压操纵自动装弹机。驾驶员或车长按下驾驶-射击操纵装置的装填钮,炮弹的固定卡爪自动松开,炮弹靠自重落到最下一层托弹槽上,送弹挺杆将其推到彈藥架中间的装弹机上,然后装弹机将彈藥举到炮尾,由后边的装填滑块推入炮膛。这种靠重力的上弹装填方式也是独一无二的。
瑞典S坦克,纯粹防御战术思想下的产物,拥有独一无二的外观。
2.自动装弹机的优势
由上文早期的自动装弹机我们可以发现,采用自动装弹机的后的坦克其外形尺寸得到了明显的缩小,并且可以节省一定的人力资源。那么除此之外还有哪些明显的优势呢?
(1)使用自动装弹机后可以有效降低车高:由于装填手在车内基本是采取的立姿工作,占用较大的空间和需要足够的高度,采用自动装弹机可以大大的节省空间。而且取消一名乘员后可以不在火炮一侧前后安排座位,也有利于降低炮塔的高度,减少坦克的被弹面积。最典型的就是俄系坦克如T-64其高度只有2.20m,高度比T-62坦克大约下降110mm,而T-72更降低至2.19m高,德国的豹2坦克的高度则有2.46m。
使用了自动装弹机的苏制T-64坦克,低矮炮塔成了毛子坦克的一大特色。
(2)由于减少了体积,可以使得装甲使用量减少,有利于减重或者增加装甲防护。
(3)便于实现隔舱化,提高坦克生存能力:采用自动装弹机后,易使乘员和彈藥分开,减少殉爆的危险。
(4)便于装填大口径彈藥:火炮口径的加大将明显增大彈藥重量。实践证明,120mm炮弹的装填基本已经达到了人体所能承受的极限。而未来所研制中的140mm火炮如果没有自动装填将很难进行。事实也表明苏军在换装125mm主炮的坦克后基本再也没有考虑过使用人工装填。
(5)可以有效提高射速:经过前面的火控系统的介绍我们知道所谓射速在很大程度上取决于坦克捕获目标的速度。所以说,越高的射速可以为第二目标的捕捉提供更多的机会。目前在人工装填状态下一般射速只有4-6发每分,而采用了自动装填后射速可以达到8发,甚至于勒克莱尔所宣称的12发。
(6)在颠簸状况下 人工装填颇为困难。
(7)自动装弹机对于改变坦克常规结构创造了条件。比如美军斯特瑞克火炮系统。
这就是法国勒克莱尔主战坦克,其宣称的120mm火炮每分钟12发高射速对于人工装填来说无异于神话。
3.自动装弹机的组成结构
前面说了自动装弹机的优势,那么下面就来说说自动装弹机的组成结构。
一般来说坦克自动装弹机由操纵台或装弹操纵台、炮弹数量指示器、输弹机、提弹机、推弹机、抛壳机、火炮闭锁器、记忆装置和配电盒等及部分组成。在操作的过程中为了防止故障带来的灾难性后果还要求有由人工按照常规方式可以在装填彈藥。相对来说尾舱式的布置方法则比较简单,一般由一个电控输弹机、推弹机、带式弹仓和一套电子控制装置几部分组成,主要是减少了一个提弹机。
自动装弹机牵涉到如下几样技术
(1)选弹技术:威胁目标不同,消灭威胁所需的弹种自然不同,选择合适的弹种是第一关键。由于储存在弹仓内的炮弹是无序存放的,何位置存放的是何种弹,在存放彈藥或补弹时就需要记忆,以供选弹时能有一个目标,这就需要研究能够记忆弹种的记忆盒及其相关技术。
(2)输弹技术:彈藥到位方能向炮膛装填,其前提条件是选择合适的弹种。自动装弹机寻找到所需的弹种后,需要借助机械将其输送到装弹位置,不偏不差地正好对准炮膛需要开发相应的技术,这就是输弹技术。
(3)推弹技术:彈藥不入炮膛是无法发射的。如何将炮弹装入炮膛,而且是恰如其分的装入,是推弹技术需要解决的问题。
(4)自动化技术:选弹、输弹、推弹,既需要快速准确地完成,又需要协调地进行,方能提高射速,满足作战的需要。自动化技术在其间起着关键的作用。
(5)可靠性技术:西方国家迟迟不肯使用自动装弹机,最主要的原因是对自动装弹机的可靠性持怀疑态度,因为一旦自动装弹机出现故障,将造成灾难性的后果。没有满意的可靠度,是不能正式装车使用的,首先必须解决使用可靠的技术问题。
(6)闭锁技术:不采用人工装填的话就必须自动开锁闭锁。
4.典型自动装弹机
自上世纪50年代以来各国都对自动装弹机投入了大量的人力物力进行研究。目前为止基本出现了两大类,一类是以西方为代表的尾舱式布置方案,还有一类就是以苏俄系为代表的底舱式布置方案。其他的一些方案也基本是该两种方案的变形改进,下面我讲介绍几种典型的自动装弹机的布置方案。
4.1带式输供弹尾舱式自动装弹机
这种方案最早是美国人考虑给M1系列坦克上使用的方案。改型自动装弹系统全部安装在炮塔尾舱。整个机构包括一个电控输弹机、推弹机、带式弹仓和一套电子控制装置,由车长和炮长控制的装弹系统可识别5种弹并可自动完成输供弹与装弹动作。弹仓与乘员之间用装甲板隔开,尾舱上盖有泄爆装置。最早装备该自动装弹机的是日本90坦克。
这就是改型放置方案的示意图,该放置方法后来被勒克莱尔型坦克采用。
当自动装填系统出现故障时,仍可使用两种方式向火炮装弹。一种是乘员借助转动输弹装置的手柄转动输弹装置寻找需要的弹种,直到所需弹种的炮弹与推弹装置及炮尾轴线一致时,然后再操纵推弹装置完成推弹工序。如果不能采用此种方式,则采用另一种方式,即采用战斗室内储存的炮弹进行人工装弹,与其它自动装弹机相类似,该装置不能从炮膛内抽出炮弹再换另一发弹。该方案最早在90式坦克的使用上有一项致命弱点,那就是火炮在装填时必须和装弹机形成一定的角度。
90式的自动装弹机,大家对其结构可以看得很清楚。
4.2鱼刺状排列方案
改型方案也被划分为尾舱式布置方案,该方案将炮弹成鱼刺状布置在炮塔尾部的弹架上。该方案除了炮塔放置的区别之外其工作原理和尾舱式布置方案基本相同。采用该方案的坦克乘员与弹仓分开,送弹机安装在一个和火炮成直线的滑轨上,可以平移和向两侧移动,可以到每发炮弹的位置上取弹,然后将炮弹旋转到炮膛轴线方向,透过隔舱门窗口推弹上膛。
鱼刺状方案的结构示意图
4.3双左轮舱设计方案
改型方案也是美国人为了给M1型主战坦克使用的方案之一,改方案将尾舱内的扁平状的炮弹排列方式换成了两个左轮状的排列方式,其于诸如选弹,供弹原理基本相同。
双左轮舱式的布置方案
该方案的优点在于可以大大降低故障所造成的危害,提高可靠性。但是会造成炮塔尾部过高且机械结构较为复杂。
4.4分装式彈藥转盘式输供弹自动装弹机
前苏联的主战坦克均采用分装式彈藥,其主要部件包括:操纵台或装弹操纵台、炮弹数量指示器、输弹机、提弹机、推弹机、抛壳机、火炮闭锁器、记忆装置和配电盒等。苏联坦克自T-64A起大规模装备125mm的坦克炮,由于该型火炮所使用的炮弹体积较大,所以只能采用分装式炮弹。
这就是T-64A的自动装弹机示意图。T-64的炮弹布置在炮塔吊舱的周围竖立排放,这样对坦克的生存能力造成了较大的危害。所以在随后的改进中,将竖立排放的炮弹改成了水平放置在坦克的底部。从这个图就可以看出苏系坦克火炮的自动装弹机多了一个明显的提弹过程,其机械结构要比西方坦克自动装弹机复杂。
5.装弹机的工作原理
自动装弹机的装弹过程是一个各种机械完美配合的过程。下面我讲列出两种典型自动装弹机的工作流程和工作原理。老规矩~争取图文并茂给大家一个比较直观的了解过程。
5.1带式输供弹尾舱式自动装弹机
这就是当初为了研制M1而设计的带式输供弹尾舱式自动装弹机,现在西方主流都是此结构,特别是勒克莱尔主战坦克和日本90坦克都以此为蓝本。
此为改型自动装弹机的实物图,不知道大家有没有注意到一个问题,那就是在改型自动装弹机中,坦克炮弹的放置都是尾部超前的。所以在实际的使用中不是简单的将炮弹推入膛就可以呢,还需要一个提弹掉头的过程。
其操作流程如下:
(1)平时炮弹储存于炮塔尾部隔舱中,在炮长捕获目标后利用火控计算机完成装表(前文我们已经介绍过怎么利用稳像系统发现和捕获目标)后选定好炮弹按下装填纽。
(2)炮弹被推进输送带,注意此时的炮弹是尾部朝前的,所以进入输送带后也是尾部朝下的。
这就是输送带,左侧的是隔舱门,白色的是炮弹的送出口,从这个图上可以想象下炮弹是怎样“坐在”输送带里的。
(3)输送带在链条的提带作用下将炮弹输送至炮尾,推弹进入弹仓,完成闭锁。
(4)炮长按下发射钮,炮弹发射自动装弹机复位。
此系统在炮塔内的安放示意图,圆的一圈是炮塔座圈,左面的是火炮炮尾,右面是推弹机构。在后来的实用化改进中90式坦克将彈藥朝前放置,大大简化了推弹机构,提高了可靠性。但是火炮的定装角问题却依然没有办法得到解决。
5.2分装式彈藥转盘式输供弹自动装弹机
苏联人发现如果将炮弹放置在炮塔尾部无法减少炮塔的体积,对坦克的总体装甲布置不力。而且由于125mm坦克炮弹的体积很大,所以都是采用了分装弹。
分装式彈藥转盘式输供弹自动装弹机示意图。在此多说一句T-64的自动装弹机。T-64的自动装弹机类似于转盘式,不过它的名称叫炮塔内环形弹仓,这种将炮弹放置于炮塔吊篮内的做法来源于二战。所有的彈藥都是垂直放置,在需要使用时炮长按下指令后选择好弹种,然后弹丸和药筒全部选择90度将炮弹送入膛中。
言归正传,分装式彈藥转盘式输供弹自动装弹机由几部分组成。
这个就是旋转输弹机,其结构类似于转盘机枪的弹匣,这种机构毛子使用起来确实是把好手。但是此结构对坦克火炮性能的制约也是明显的,因为如果炮弹太长的话其总体宽度会超过坦克车身的宽度。
这个就是弹匣提升机构,在使用时抓具会抓住炮弹的底部然后将其提拉至火炮尾部。这个部件是和西方坦克差别很大的一个部分,也是非常容易出故障的一个部件。此部件的可靠性大大影响了俄系坦克的自动装弹机的可靠性。
这个就是抛壳机构,抛壳也是个很复杂的过程,甚至可以说是自动装弹机中最复杂的之一。
这就是整套系统在坦克放置上的位置示意图。 由此图就可以看出~此套系统所占体积较大,且各运动部件较多。