多發炮彈竟能同時命中一個目標,除了彈道計算機,這東西也很重要

我們常說有槍要有彈,彈藥技術對於各個軍事強國來說是比常規武器製作還要高端的技術。就拿天朝的法律來說吧,造槍的頂多進去呆幾年,要是你會造彈藥那就不是進去呆幾年的事兒了,是名單又長又寬還加急的事情了。

雖然這一部分是調侃,但是彈藥技術的確是一個非常嚴謹且危險的技術工作。彈藥可不僅僅是做炸藥那麼簡單,以最簡單的子彈為例,彈頭,彈殼,底火,發射藥每一個都不簡單。彈頭最簡單的也是銅包鉛,複雜一點兒的,那就是穿甲(鋼芯)爆破(裝藥)燃燒(燃燒劑/曳光劑)瞬間完成。

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而彈殼不僅需要嚴謹的製作工藝,材料也是重中之重。鋼殼和銅殼已經爭論了不知多少年,銅殼外覆什麼材料以及鋼殼外覆什麼材料已經是津津樂道的題目,鍵盤軍事科學家吵起來那叫一個熱鬧啊,專家都沒你們知道的多。

發射藥技術更是老大難問題,簡單的硝化棉單雙基發射藥,都已經無法滿足常規彈藥的製作了。如何調節猛度、發射藥氣體量、燃燒速度以及壓力曲線,特種能源專業的同學已經哭暈在廁所,而內彈道學已經研究得非常透徹了,與高等數學一般厚度的內彈道學書至今還是我的噩夢。

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而彈藥對於武器來說有多麼重要?這個問題我們還是要從歷史上說起。

人類在歷史上使用時間最長、使用範圍最廣的發射藥、火炸藥是我們常說的黑火藥。雖然配方有“一硫二硝三木炭”的口訣,但凡是用這個口訣製造火炸藥的都死了(手動狗頭)。炸藥的製作是一個系統的工程,而這種簡單的黑火藥雖然有著煙霧大,燃速慢,爆速低,等等等等的缺點。但直到諾貝爾發明硝化炸藥之前,火炸藥的研發之路一直是一個玄學之路。研究好了,得道成仙;研究不好了,直接昇仙。哪怕諾貝爾發明的硝化炸藥取得了巨大的成功,這也是建立在他經歷無數次爆炸失敗,甚至犧牲了自己的親人以及自己健康的基礎上。

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而之所以諾貝爾能夠成為人類歷史上最有名的化學家之一,不僅僅是他擁有化學家的犧牲精神,更重要的是打開了現代特種能源即火炸藥的大門。炸藥用在工程上,可以使人開山破土,而用在戰爭上,卻是無數人創傷的來源,帶給了人間無數的苦痛折磨。

玩過戰地一的同學,大家都應該記得,偵察兵十級的武器叫做馬蒂尼亨利步槍。這款步槍是英國裝備的最後一款黑火藥步槍,屬於有煙火藥步槍。雖然從機械結構上,這款步槍堪稱經典,但是由於它採用的發射藥為黑火藥,初速最高也突破不了音速,因此它的精確有效射擊距離約為150米,而它的口徑達到了驚人的0.402英寸,在那個0.3英寸的時代雖然看起來威力巨大,但無論是穿透力還是精確度都讓人哭笑不得。所以英國人在淘汰了黑火藥之後,儘快發展了屬於自己的李恩菲爾德SMLE步槍,而李恩菲爾德步槍無論在一戰還是二戰中發揮並沒有想象中的那麼出色。這其中最大的鍋還是要扔給火炸藥技術,因為李恩菲爾德步槍的火炸藥實在是過於垃圾,但這就是另外一個故事了(挖個坑,埋點土。。。。別往我腦袋上埋啊!)。

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人類歷史上第一款無煙火藥步槍是我們最不愛用的勒貝爾1886,這款步槍從機械結構上來看,有著相當多讓人痛苦的設定。然而實際上它的意義是劃時代的,法國人在煙火炸藥方面的成就是非常牛X的。這點我們可以理解,畢竟法國最好的理工學院就是由拿破崙創辦的軍工院校“巴黎綜合理工大學”,這所大學最開始可是隸屬於法國國防部的!而著名的苦味酸也是法國人率先使用的,由於工藝和性能之先進,日本人甚至通過大使館偷回極少量(手指甲縫裡)的苦味酸炸藥送回國內,並研製出了屬於日本的獨特炸藥。(下瀨火藥)

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這種最早用於黃色染料的苦味酸卻是一種十足的大殺器,而它的發現則非常的偶然:一名染料工發現裝苦味酸鐵桶打不開,於是用錘子敲,直接原地螺旋昇天……

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看著風騷的軍禮服,你還以為是法國的哪所軍校畢業吧。實際上他是法國巴黎綜合理工大學畢業典禮。

在第一次工業革命和第二次工業革命之後,人類從傳統的封建主義時代,走向了資本主義時代,生產技術和科學發展進入了爆炸式發展的狀態。化學工業在此時走向了分叉點,研究火炸藥的化學家們也因此能夠更加專注的研究自己所想要的東西,科技在此刻全面開花,我們耳熟能詳的大多數火藥在此刻被研發出來。比如我們最常見的梯恩梯TNT,化學名稱為三硝基甲苯,說句不好聽的,現在只要學過有機化學的高中生,在實驗室條件下,就可以成功製備出這種我們最常見的火藥。然而,對於當時的人們來說,TNT這種炸藥的面世無異於現在的核彈爆炸,研究出它的人已經不是祖墳冒青煙的青史留名了,是祖上都詐屍了!

TNT炸藥由威爾伯蘭德在一次失敗的實驗中發明,但在此後的很多年裡一直被認為是由諾貝爾所發明,造成了很大的誤解。這種炸藥開啟了現代炸藥的先河。首先這種炸藥在常規狀態下是黃白色粉末,常見的壓縮固態化TNT炸藥用紙袋包裝時長得特別像壓縮餅乾。咬一口下去,據說口感跟壓縮餅乾差不多,具體像不像我不知道,因為嘗過的人大概都死了(有毒性)。TNT炸藥最大的特點就是擁有極高的猛度的同時,又具有極高的安全性。一公斤TNT炸藥的能量約為120萬焦耳,是等重量的黑火藥的6倍以上。乍一看感覺並沒有太大變化,但實際上TNT最大的特點是其超高的爆速,高達6920米每秒,是黑火藥的14倍。

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▲ TNT在中國軍隊一般採用這種包裝

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▲ 咱的壓縮餅乾長這個樣,是不是有點像?

而在安全性上,TNT炸藥是一種惰性炸藥,在常規狀態下,必須需要雷管引爆才可以引爆。如果拿錘子去砸,或是用重物擊打,是沒有任何作用的。如果拿火燒,也只會緩慢的燃燒,不得不說火還挺好看的。

從此火炸藥進入了一個分門別類的時代,而我們的彈藥工程也在此刻進入了一個全新的時代。

既然我們提到了火炸藥,那麼我們就不得不提不同的火炸藥在同一種炮彈當中的不同作用。一般來講,在一枚炮彈當中,主要使用三種火藥,分別是起爆藥(傳爆藥)、發射藥以及主裝藥。你們可別嫌煩,當年我背這玩意背到吐血,在那個時候,甚至懷疑自己不是工科生,是特麼的文科生。

起爆藥就是我們最常見的底火和雷管等能夠引起爆炸的點火藥,這些炸藥的特點就是極高的感度,且能夠將爆炸傳遞到發射藥並引爆發射藥。比如說我們最常見的子彈底火,熟悉子彈的同學都知道,底下有一個圓圓的,像電池扣一樣的底火。這個底火在正常摩擦情況下不會爆炸,但是如果使用尖銳的物體用力撞擊,就會牽一髮而動全身。如果沒有槍的情況下想引爆子彈,那麼拿一根鐵釘和一柄鐵錘就可以完成引爆,當然,你人活著不活著我就不知道了,反正也就是一錘子的買賣。而在槍械裡邊起到鐵釘的作用的就是撞針,而起到鐵錘的作用那就靠激發彈簧,或者某些採用擊錘擊發式的就相當於直接拿錘子砸上去。現代的底火大多采用雷汞火帽作為底火的起爆藥。

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起爆藥的主要作用就是引發發射藥,而發射藥則顧名思義,就是用來發射彈丸的。這種火藥擁有較高的爆速和氣體生成量,能夠生成大量的氣體用於推進。一般來講,發射藥採用硝基火藥,目前最好的主流發射藥球磨型雙基發射藥,或者是顆粒型雙基發射藥,而早期則使用硝化棉居多。我們之前提到過,英國人生產的李恩菲爾德步槍最大的缺點就是發射藥不可靠,其中原因之一就是李恩菲爾德採用的是意大利麵型杆式發射藥(這個祕密千萬別告訴意大利人!否則北非戰場戰局要扭轉了)這種發射藥中間空隙較大,空間利用率較低,且增面燃燒效率較低。當然,這種杆式發射藥也有它的好處,最大的好處就在於易於生產。

對於一般槍彈來講,發射藥的數量基本是固定的,極少數自行裝配的超裝藥彈藥則不在其內。但對於火炮來說,發射藥的數量就不那麼固定了。這主要是因為大口徑火炮一般採用分裝彈藥,對於一百毫米以上,203毫米以下的大型火炮一般採用彈頭-藥筒分裝式,而八英寸以上級別的艦炮則大多采用彈頭-藥包分裝式。

對於大口徑分裝式火炮來說,為了填裝方便,122毫米、125毫米、152毫米坦克炮均採用固定藥量式彈頭-藥筒分裝彈藥。之所以這麼設計主要是因為坦克炮一般採用平射模式,藥量固定就意味著彈道固定,對於坦克乘員來說,免去了複雜的藥包-彈道威力計算,簡化操作流程的同時,也能提高作戰效率。

而對於大口徑分裝式壓制火炮來說,則一般採用藥包-藥筒分離式裝藥。我們在上個世紀末,聽到德國人發明的pzh2000火炮能夠做到3發炮彈同時落地的神蹟,就是利用藥包數量和射擊角度的不同經過嚴密的計算機彈道計算做到的。簡單來說,就是分別用三個藥包,兩個藥包和一個藥包分別通過高彈道中彈道和低彈道射擊,使得三發炮彈同時命中一個目標。這不僅需要擁有非常嚴謹的彈道計算機,還需要火炮的操控系統精確到秒級,以及生產要求精度非常高的藥包(劃重點)。

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▲ 對,就是這個腦袋看起來有點大的傢伙

多發炮彈竟能同時命中一個目標,除了彈道計算機,這東西也很重要

▲ 現在已經不滿足三發同時落地,五發都能輕鬆做到

在上一篇文章《 想撅起來又直又硬,炮管兒就得這麼造... 》中我們曾經講過,艦炮火炮的使用壽命計算非常繁雜,這最主要的是因為火炮的藥包數量非常多,不同藥包數量發射的炮彈對炮管的壽命損耗也是不同的。比如,大和號裝滿藥包開火每一發對火炮的損傷是1/80,而半裝藥損傷可能僅為1/300,如果只是五公里級別的對地短距離射擊,那可能幾乎就沒有什麼損耗。而藥包在這裡面起到的就是讓火炮炮彈射出去,射他個虎虎生風,射他個一日千里。

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對於八英寸以上的艦炮來說,藥筒已經被容量巨大且堅實的藥室所取代,在彈頭推入坡膛之後直接將組裝完畢的藥包推到藥室內,點火則一般採用電打火,效率高無汙染還不用擔心火炮走火或者啞火。

說了這麼多,我們應該知道,無論是坦克炮也好,地面壓制火炮也好,還是艦炮也好,發射藥的質量和數量,對這些火炮的威力影響都是直接的。

而我們要說的主裝藥相比前兩個來說就非常簡單了,說白了就是裝在彈頭裡面的炸藥,主要目的就是把敵人炸得連他媽都不認識。常規的穿甲彈裝藥的裝量並不高,這主要是因為穿甲彈藥,需要有更高的能量和質量去擊穿敵人的裝甲。穿甲彈藥當中的炸藥主要是做到錦上添花的作用,在擊穿敵人裝甲之後造成更大的殺傷。因此我們也看到,現代坦克的彈頭一般採用尾翼穩定脫殼穿甲彈,別說裝藥了,整個彈頭就是一根針(你管這玩意叫針?!)。

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而對於地面壓制火炮,即我們常說的通用的攻堅彈,高爆彈,高爆破片彈,空爆榴彈等就需要研究一下主裝藥了。對於這些需要對軟目標或半堅硬目標進行打擊的火炮,其主要目的就是儘可能的殺傷敵人和摧毀建築,主要起到效能的就是裡邊的主裝藥。

一般來講,攻堅的高爆彈,這種需要對敵方掩體和工事造成破壞的彈藥,需要具有較高的衝擊波能量,因此一般採用高能炸藥和超壓炸藥,比如常規的B炸藥等。而對於步兵等軟目標進行殺傷的彈藥,如高爆破片彈和空爆榴彈等則需要使用爆速較高能量較高的炸藥,這種炸藥能夠將彈體炸出數量眾多且均勻、具有較高能量的碎片,利用這些碎片能夠對步兵等軟目標進行有效殺傷。一般採用RDX和梯黑鋁等炸藥。

(步兵:我去年買了個表!)

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