滑膛炮的起源非常之早,火药发明并应用于军事后不久,火炮类武器便应运而生,此时的火炮即为滑膛炮。
早期的滑膛炮由于炮管制造工艺和弹药等问题,射击精度和有效射程都难以保证。其发射的弹丸为球形,通常由铁制成,质量不一,大者可达数百公斤,会因为马格努斯效应导致弹着点与预想的发生很大偏差。
由于早期滑膛枪/炮的性能不佳,它们在线膛枪/炮诞生后很快就被取代。线膛炮的膛内刻有膛线,配套的锥形弹丸和炮膛贴合,不会发生漏气影响炮弹,并在出膛时弹丸经过与膛线的摩擦发生自旋,保证了侵彻力、弹道性能和精度。线膛武器诞生后,滑膛主要用在迫击炮和无坐力炮上。
随着使用时间的推移,线膛炮的缺点逐渐显露出来。首先破甲弹的射流会受到自旋的影响,在线膛炮上使用不经过调整的破甲弹会使得破甲能力大打折扣。另外至于动能弹方面,由于要追求高长径比以增强穿甲威力,但若炮弹的长径比大于1:7的话,会因弹体没有足够的直径储存角动量以维持稳定飞行的旋转姿态,导致炮弹的精度和稳定性大幅下降。更重要的是,膛线会因为与弹丸的摩擦产生磨损,磨损的膛线会严重影响弹道性能,炮管使用寿命不佳。
因此滑膛炮便被重新研究,最终经过苏联人之手,滑膛炮得到了质的飞越。世界上首款滑膛坦克炮是T-62坦克使用的2A20(U-5TS)主炮,口径115mm。它使用的是苏联人从英国发明的脱壳穿甲弹(APDS)优化改进而来的尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS),这种炮弹拥有比传统穿甲弹更高的穿甲性能,飞行速度和弹道稳定性也更好,是日后各国主战坦克的主力弹种。除此之外也能发射配套的尾翼稳定破甲弹(HEATFS)以及尾翼稳定榴弹(HEFS)。
与线膛炮相比,现代滑膛炮不需要膛线,使用远高于线膛炮的膛压来将炮弹打出。对于早期滑膛炮漏气的问题,现代滑膛炮的解决方法是在炮弹外部加装了一个弹托,使得炮弹完全贴合炮膛从而不会发生漏气影响弹道。滑膛炮使用的炮弹都在尾部增设了稳定尾翼,保证弹头在没有膛线作用下的稳定性。并且滑膛炮在制造时不需要跟线膛炮一样加工膛线,因此身管内部的应力并未遭到多少破坏,使得其在高膛压的使用环境下寿命远高于线膛炮。
需要注意的是,滑膛炮发射的炮弹其实并不是完全的静止飞行。稳定尾翼都有一定的角度,目的是让炮弹在飞行过程中依靠尾翼的不对称起旋,利用陀螺效应在一定程度上稳定炮弹的飞行轨迹。但其转速极低(只有大约200转/分),远低于线膛炮炮弹上万的转速,稳定效果主要还是由稳定尾翼提供。
除英国及印度外,现代绝大多数国家的主战坦克均使用滑膛炮作为主炮。其中以美国为代表的北约国家采用的滑膛炮主流口径为120mm,而苏联/俄罗斯和中国等另一方国家主要采用口径为125mm的滑膛炮。
德国在1979年研发并制造出了经典的Rh-120/L44滑膛炮,此后北约各国便开始采用这一型号的主炮,最终成为除了法国以及仍使用苏制军备的国家之外大多数成员国的制式装备。
日本和韩国使用的也是Rh-120系列滑膛炮及其衍生型号。
与其他北约成员国不同,法国使用的是GIAT集团生产的CN120-26/52 F1滑膛炮,这款52倍径的滑膛炮在莱茵金属L/55型120mm炮出现之前几乎是北约阵营内最具威力的滑膛炮。
其与众多东西方国家装备的滑膛炮不同的是,这款120mm滑膛炮没有在炮管中部加装主流的引射式抽气装置(也就是现在常见的炮管中部更粗的一段)。引射式抽气装置的原理是利用发射炮弹的过程中在膛内产生的正负压强来将发射烟从炮口吐出,虽然它可以保证射击后炮闩开启时不会有烟气回到战斗室影响车组乘员,但由于其在开炮瞬间需要吸收一定的能量用来排出发射烟,这就使得炮弹的膛压会相应的降低一部分,影响炮口初速,因而取消该设备可以有效提升弹丸的动能加大膛压。
法国采用的是压缩空气吹气装置,开炮后从炮尾将空气喷入炮膛,将发射烟从炮口排出的同时起到冷却炮管的作用,但该装置体积大、结构复杂,使得这套滑膛炮的造价极为昂贵,维护成本也比其他国家的坦克炮高出不少。
以色列使用的120mm/L44主炮经常会跟Rh-120/L44混淆,但其实两者并没有直接联系。IMI 120mm系列坦克炮为以色列军事工业于1983年到1988年间自主研发的产物。
其有两种版本:第一种是MG251,配有由威世科技所研发的热套筒,并且配有排烟器,可在不干扰实际的套筒的情况以下进行维护,由于设计上跟Rh-120有出入,所以炮弹不能与Rh-120通用,只能使用自产的120mm滑膛炮炮弹;另一种是MG253,采用由维高工业公司所研发的热套管和新型的压缩气体缓冲系统,并且经过了优化使得其可以在应急情况下发射Rh-120的炮弹。两种主炮均可发射“拉哈特”炮射反坦克导弹。
因为仍然对2A20主炮的性能感到不满意,加之西方坦克的L7 105mm坦克炮的改进型性能已经占优势,苏联军方便进一步进行坦克主炮的研究,最终制造出了2A26(D-81) 125mm滑膛炮,但是2A26是由122mm线膛炮改进而来,身管厚度较薄导致其极易在恶劣天气下发生形变使得精度下降甚至无法使用。所以苏联在之后重新研发了更先进的2A46系列主炮,由于其不俗的性能,苏联的各型主战坦克在之后都装备该系列主炮。
这一系列主炮采用的是与北约主炮不同的分装药设计,即发射药与弹头分开装填,由于125mm滑膛炮弹体积和重量较大,加之安装改型主炮的主战坦克普遍车身内部空间狭小,无法设置装填手一职,导致人工装填十分不现实,因此苏联为安装该型主炮的主战坦克配有自动装弹机,装弹机为转盘型,位于炮塔正下方,通过旋转将选定弹药送至炮闩后侧下方。
该型装弹机有两种主要形态。第一种是由哈尔科夫厂(即设计T-64的设计局)设计,配备于T-64,T-80系列主战坦克上,装弹机内容量为28发,弹头垂直放置于装弹机内,发射药水平放置于底部,每一组发射药与弹头为一发,这种设计让装弹机能在一次推弹动作中即可将发射药和弹头一起推入炮闩;第二种为下塔吉尔厂(即设计T-72的设计局)设计,配备于T-72,T-90系列主战坦克上,容量为22发,其弹头和发射药均水平放置于装弹机内,成组布置,由于弹头和发射药是分两次推入炮闩,使得其整体装填速度低于哈尔科夫厂的装弹机,但是在可靠性以及安全性等方面却更胜一筹。
两型装弹机平均装填速度为7.1~15秒一发,如装填的弹药与上一发属于不同弹种,则装弹机需要旋转更长时间来找到指定弹药,装填时间会有所增加,反之,如连续发射相同类型弹药,则无需大幅度旋转,装填时间可以减少至5秒左右。据称,俄罗斯新型T-14主战坦克虽仍采用转盘式装弹机,但由于是无人炮塔,因此自动装弹机拥有更大的安装空间,其弹药从前代的分装弹改为整装弹,弹药垂直放置在环形装弹机内,装填时由机械臂将弹药夹起至水平再推入炮膛,其应用的新型APFSDS弹芯长度达到了900mm,官方声称2000米垂直穿深可以达到1000mm均质钢装甲,具体真实性有待考证。
分装药的炮弹在早期一直面临着弹芯长度较短使得穿深难以有效提升的问题,后环形自动装弹机被改进,座圈被扩大,使其可以发射包裹贫铀弹芯的长杆尾翼稳定脱壳穿甲弹,代表型为3BM32,3BM50/60等,主要应用在俄罗斯现役的T-90系列主战坦克上。
不少使用苏制军备的其他国家仍在使用这几种型号的滑膛炮以及它的改进型。例如乌克兰在俄罗斯T-80主战坦克基础上改进而来的T-84“堡垒”主战坦克,装备的KBA-3 125mm滑膛炮就是基于2A46M研发,而根据T-84M“堡垒”发展而来的T-84"Yatagan"则换装了乌克兰自主研发的KBM-2型120mm滑膛炮,可使用北约通用120mm滑膛炮弹。
代表型号——
因为师承苏联,中国军队在现役主战坦克上使用的125mm滑膛炮与2A46M-1非常相似,但经过了不少的改造和调整,已经与原版有很大的不同,原型的ZPT-98滑膛炮为48倍径与原型2A46M相同,后加长到50倍径。配以自行研发的新型尾翼稳定脱壳穿甲弹,穿深已经有大幅度提高,其弹芯长度比达到30:1。
随着装备技术的进步,各国逐渐开始着手研发新一代主战坦克即“第四代主战坦克”,同时在现有的第三代主战坦克上不断进行升级,火控方面,部分国家正有为深度改进的第三代和新四代主战坦克装备口径更大的滑膛炮,例如北约有计划的140mm/130mm滑膛炮,以及俄罗斯在未来可能为T-14主战坦克换装的152mm滑膛炮,另有其他不同的新型滑膛炮有待论证研发。
由于大多数现代坦克使用的是滑膛炮,凡是涉及到现代战争题材的作品中滑膛炮都必定会出现在(除英国外的)主战坦克上,在有些作品中甚至会出现魔改的安装了数门滑膛炮的战车。
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