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无后坐力炮中国奋起直追:面对瑞典先进型号,

无后坐力炮中国奋起直追:面对瑞典先进型号,

中国无后坐力炮在过去三十多年中处于放弃发展的状态,因此没有项目、没有拨款,自然也没有真正的研究工作展开。


由此导致的结果,就是在技术专著和论文中,涉及无后坐力炮的内容,要么是几十年前基本原理的简单复述,要么是摘译国外的新闻和综述——比如美国又花多少钱买了瑞典古斯塔夫M4什么的。

但在2019年的上半年连续出现了它的数篇相关公开论文,而且都是显著具备实际工程背景的类型,多篇论文的内容可以相互交叉印证并指向同一个型号。因此从公开渠道来说,最早在2019年就可以判定,国内非常有可能在研发新无后坐力炮,而且可以基本明确它的结构布局、发射药类型。


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图:某型无后坐力炮测试


在这些论文中,有两篇最值得重视。中北大学的论文《轻量化82mm无后坐力炮关键技术研究》,基本完整的介绍了项目的关键特性。南京理工大学的《某单兵无后坐力炮后喷区域危险性综合评估》和火炮本身关系不大,但直接涉及火炮操作规范制定,也就是部队应该怎么用——比如后方多大角度范围、多远距离内不能有人。


根据现有资料的总结,国内新型无后坐力炮将采用82毫米口径——但不排除未来衍生84毫米口径版本的外销型号。火炮的整体结构设计思路和性能,对标(说山寨也没啥问题)古斯塔夫M4;核心技术突破在于钛合金/碳纤维复合身管,以及变燃速发射药。


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图:新82无的火炮身管结构,国内未有先例,理论和技术基础存在大量空白


新82无的炮管采用三层结构,最内层采用Ti-5AL-2.5Sn钛合金设计——钛合金的绝对耐热能力、绝对强度都远不如钢材,但是比钢材要轻很多。为了弥补强度上的问题,它在最外层采用了抗拉强度远高于钢材的T300碳纤维对炮管进行缠绕。


碳纤维虽然抗拉的能力超强,但是它不能单独使用,必须要固定起来。目前最主流的方式就是用树脂塑料将它粘结固化,即通常所说的碳纤维复合材料。碳纤维本身非常耐热,但树脂塑料的耐高温能力、抗冲击能力差,因此不能直接包裹钛合金内管。所以在钛合金和碳纤维复材中,还需要加入一层起到隔热和缓冲弹炮发射冲击的耐热橡胶。


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图:古斯塔夫M4膛线


这个炮管的技术难点相当多,重点在以下两个方面:


1:钛合金内壁拉膛线非常麻烦——加工过程中,刀具磨损极快,极易出现粘刀、烧刀。但这个解决最容易。


2:身管振动特性是枪炮精度最基础、最重要的影响特性,它决定了炮弹出膛时,炮管指向哪个方向。精度要好,身管的振动幅度就一定要小,而且每次发射时的振动都高度一致。


新82无的内外三层套管设计,中间还夹杂了一层柔性材料,这使得整个炮管的振动特性非常复杂、而且难以进行精确的计算和分析和测量。不仅设计(包括根据实验结果的反馈修改)难度非常大,而且对量产时的材料、加工、装配一致性要求也极高。


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图:加大安全系数,必然导致重量增加。此类逆向设计的通病,真实性能明显低于参照原型。这是“不知其所以然”的必然结果,不以人的立场、自尊心和感情为转移


根据论文的描述,新82无目前的相关设计应该是基于对古斯塔夫M4的逆向测绘。因此在振动控制上,由于缺乏与瑞典同等级别的复合结构的身管力学分析基础和试验数据积累;新82无的精度等性能指标要达到古斯塔夫M4同一水准,并不现实。


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图:古斯塔夫84毫米炮弹剖面,注意弹壳中黄色的发射药


除了炮管之外,最大的核心问题在于炮弹的发射药。无后坐力炮要轻、要短、喷口后方危险区域要小;就需要对身管强度、火药能量实现尽可能高的利用效率。


这意味着发射药在燃烧过程中,需要实现很强的环境适应性和平台效应——无论是在严寒,还是盛夏,直到炮弹出膛为止,燃气的平均压力都要非常稳定,而且高度接近最大压力的峰值。


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特别是无后坐力炮要向后方的外界同时喷出大量燃气,它的内弹道特性完全不同于常规枪炮,要更为复杂。要实现出色的平台效应,技术上的绝对难度(对内弹道过程的精密分析计算、对发射药的性能指标要求)和相对难度(存在大量独有规律,难以借鉴经验),都远高于类似级别的常规火炮。


因此在发射药的问题上,新82无最大的难点,首先是精确掌握发射药如何燃烧才能实现身管最薄、最短、精度最好;其次是如何在国内现有的原料和工艺水准下,设计出能满足对应燃烧特性要求的发射药。

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图:迫击炮基本药管的带状发射药


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图:新82无采用的变燃速带状火药,外层低速燃速,内层高速燃烧


而按照论文披露的进度,目前国内已经完成了结构较为简单的带状变燃-速发射药的可行性研究。在未来可能进一步研究性能更好、但也更复杂的多层圆环状发射药。


无后坐力炮的基本原理和结构都极其简单,只造一个能打出去的玩意没有任何难度。但正因为它简单,这也使得它在性能指标达到一定水平后,每一次性能改进——更轻、更短、更准;其设计的改动背后,都需要基础设计制造技术的大幅提升作为基础,没有任何投机取巧、弯道超车的余地。


新82无效仿古斯塔夫M4,要突破的这些设计,无不涉及到现代身管武器的前沿技术。从目前国内的基础能力来看,新82无的研发大概率将会是一个非常艰辛的过程:


试验中要精度等性能达标绝对不会轻松,而定型之后,如何保证批量生产的产品品质稳定达标,难度比前者只高不低。


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轻型无后坐力炮在瑞典发展到技术巅峰,即使是美国也难以望其项背,实际上是必然的结果。瑞典在力学、材料等领域的良好底蕴,为火炮的开发提供了良好的基础;而古斯塔夫这个系列的无后坐力炮,从40年代面世改进到今天,他们不断优化改进了超过70年。


很多人提及卡尔古斯塔夫M4,就是一句简单的人家有钱、舍得下本用钛合金和碳纤维。这种潜台词是“只要我有钱了,舍得下本,照样也能如何如何”的土包子暴发户想法,极其愚蠢。


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国内有太多的武器装备开发,由于不注重前期的基础研究和预研,初始设计的隐藏问题非常多;到进入试验时问题不断,不得不花费更多的时间和金钱去做更多的试验和设计修改;即便如此,性能指标妥协、带病服役依然是非常常见的现象。


最后是钱并没有少花,东西在国内和国外的真实口碑不好,国外市场上卖不起价、赚不到钱;设计人员投入的大量精力,都变成了针对特定型号的工程措施。措施有效,机理不明的结果,就是人力财力物力转化成基础技术和理论进步的比例非常低,对未来的新型号发展的有效积淀很少。


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图:古斯塔夫的M1型在40年代末批产


而相反,瑞典古斯塔夫系列70多年的持续研发过程中,基础理论和技术的投入,不仅用于本身的改进;大多数(比如动态力学的精密定量分析)同时也能为瑞典其它军、民用的高性能产品研发,提供良好的基础。


出色的设计制造水平,奠定了该系列火炮在同时代中的出色性能和口碑,赢得了大量的中高端客户。这又使得古斯塔夫敢于应用高昂价格的材料工艺,换取更好的性能,并赚取更高的利润。而这些利润,又能再度分流到基础理论和技术的研究过程中,形成正反馈的良性循环。


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图:没有上面的过程,就没有下面的结果


装备只是果实,装备背后的研发流程、制度设计、思维观念才是果树。中国这些年来的装备发展史中,只愿意摘别人的优秀果实,不愿移植别人优秀果树的心态,至今屡见不鲜。


国内装备发展要打破国外市场的偏见,拓展利润最高的国际中高端市场,完成口碑和定位的转型,弯道超车的投机心态必须要扭转,否则永远只能跟随在别人身后一次又一次的走弯路。

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