坦克炮管上的鼓包是幹什麼的？

霧霾在最近幾年是普通大眾非常關心的問題，畢竟誰都想多活幾年，天天吸毒氣可受不了。但同樣是面對霧霾，坦克兵們可就要笑了——霧霾算個啥，我們可是經常要「吸毒」的！有機會打過槍的小夥伴可能都有體會，從槍膛中散發出來的氣味，那可不好聞——所謂的硝煙味，就是這樣。

▲坦克開炮後瞬間煙霧瀰漫

步兵還好點，小小一發子彈，發射葯以克計，量不大，風一吹硝煙很快就散開了，但對於坦克和自行火炮里的士兵來說，這個問題可就有點嚴重了。火炮的發射葯可是以千克計的，而且還被嚴嚴實實的封閉在殼子里，要想被風吹散可是有點難。

▲所以經常看到坦克成員滿臉油汗混合的污漬，這不光是熱的，還有煙熏的

▲M1算比較寬敞的坦克了，但仍然很擠

現代主戰坦克的艙內空間約為5至7立方米左右，自行火炮會大一些，但也大不了太多。步兵戰車或裝甲輸送車載員艙的容積大約為9至11立方米，如果再除掉設備和人員所佔的體積，實際上人均呼吸空間僅有0.5至0.8立方米。新鮮空氣的儲備是很有限的，如果通風不良，艙內一旦產生有害氣體，不僅要影響人員的操作效率，甚至還會危害到健康乃至生命安全。

▲一氧化碳中毒劑量和癥狀的對應關係

有害氣體有哪些呢？我們知道火藥是主要成分是碳、氫、氧、氮等元素構成，燃燒後會產生一大堆雜七雜八的混合氣體，其中對人威脅最大的是一氧化碳。我們在新聞中有時能聽到的「煤氣中毒」就是一氧化碳吸多了，這個東西能跟人血液中負責輸送氧氣的血紅蛋白輕易結合，親合力強於氧氣200至300倍，人的血液就喪失了輸送氧氣的功能，嚴重時會因為缺氧而死亡。

▲《白虎》中T-34開火後冒出的濃煙

其次是氨，這種氣體對人的眼睛和鼻粘膜有強烈的刺激作用，相當於催淚彈。此外還有二氧化氮、二氧化硫、四氧化二氮多種化學物，這些含氮化合物會對上呼吸道粘膜產生強烈刺激和腐蝕，使肺部慢性感染髮病率增加。霧霾的特點是有可吸入顆粒物，火藥氣體中也少不了這一項。理想情況下，火藥應完全轉化為氣體，但實際上總會有少數沒完全反應完，進而產生碳、硫顆粒，被吸入後會導致肺泡損傷，繼發肺炎等疾病。

▲如果沒通風，在這裡面頂多能堅持十分鐘

美國軍方的資料顯示，美國陸軍早在1943年就對裝甲車輛內有害氣體對乘員的影響進行了調查，測試的載具是「謝爾曼」坦克和研製中的M7坦克。試驗表明，暴露在火藥廢氣中9分鐘，就能使人血液中的碳氧血紅蛋白濃度達到23%的危險水平。實際上，這個濃度達到5%時，人就已經會有點恍惚了，如果達到20%，人就喪失戰鬥力了。也就是說，只要在充滿火藥氣體的炮塔里悶上9分鐘，人就基本歇菜。現在雖說霧霾嚴重，但即使在霧霾天跑個馬拉松，大概也不會因為吸霾太多而倒地不起吧。

▲早期坦克沒有抽煙裝置，所以只能靠內部的小風扇排煙，也就是所說的通風系統，安裝後全員增加5%熟練度（滑稽）

所以，戰鬥中的裝甲兵，即使沒有被敵人打中，同樣也面臨著被火藥燃燒產生的廢氣熏個半死，甚至喪命的可能，相比之下，霧霾可真就不算啥了。既然裝車車輛里廢氣的危害這麼大，那麼該怎麼解決這個問題呢？

辦法之一就是把炮塔設計成敞開式，比如二戰時「黃鼠狼」之類的坦克殲擊車就是這樣，直接把頂蓋去掉，不就通風暢快了嗎？還省了一些成本。只是這樣干毒氣雖然散得快，不挨熏，但安全防護實在是差了好多，野戰中有可能被灌頂攻擊，萬一不得已要在城鎮中戰鬥，隨便一個燃燒瓶就能幹掉一輛，相比於挨炸被燒，這些車輛上的乘員恐怕還是寧願「吸毒」的。

▲三號突擊炮上的這個圓柱就是換氣扇的通風口

在一線衝殺的裝甲車輛，顯然就不能「敞篷」了，這個時候就得配上個小東西——換氣扇。在二戰時期的坦克中，從謝爾曼到T-34，基本上都有這個設備，別看這個小玩意兒不起眼，還真是一個不能少的東西，實際上，T-34隻要戰鬥上幾十分鐘，裡面的乘員就會被熏得暈暈糊糊，這還是開著換氣扇，要是沒有的話，很難想像裡面的乘員會被熏成什麼樣。

▲謝爾曼坦克上標②的地方就是換氣扇

這裡可以舉一個現在的例子，90年代末，解放軍某部在閩西參加實戰演習時，一輛坦克因為電瓶發生故障導致換氣扇不能運轉。這輛坦克在發射了28發炮彈和兩千多發機槍彈後，車內乘員就出現了不同程度的彈藥尾氣中毒的現象。所幸中毒較輕的車長及時打開車蓋，把其它幾人拖出車外。最後他們都沒有生命危險，但是都有頭暈頭痛、噁心嘔吐、視力模糊和神志不清的癥狀。

二戰以後的坦克炮和自行火炮，口徑普遍更大，發射葯也更多，對乘員的危害只增不減，單靠換氣扇遠遠不夠，得進一步想辦法。這時候，就輪到「火炮抽煙裝置」，或者「炮膛排煙器」上場了，這種裝置的安裝在坦克炮和自行火炮的身管上，看樣子就是身管的某個部位上套了個粗一圈的箍，相當於在火炮上增加了一個排氣扇，只不過其原理不是靠扇，而靠吹。

火炮排煙裝置的原理是這樣的——那個「箍」實際上是一個內部中空的套筒（儲氣筒），身管被套住的部分，會被打上幾個沖著炮口方向的斜孔。當炮彈經過這些斜孔後，高壓火藥氣體會被灌進儲氣筒「存」起來。當炮彈飛出炮口後，膛內壓力瞬間，這時儲氣筒內的高壓氣體會向前噴出高速氣流，按照流體力學的原理，此時氣流的後方會出現負壓，形成向前抽氣的效果。

用這樣構造簡單的裝置，就等於把火炮本身變成了一個有效的通風管，可謂巧妙非常。但這個想法究竟是誰的腦洞，現在不得而知，也可能是「集體智慧」的結果。從實物看，二戰末期出現的美國T26A1「潘興」坦克上，就已經出現了排煙裝置，看來還真是「美帝掌握核心科技」啊。

▲拆卸狀態的德國豹II坦克主炮紅圈就是為排氣打的斜孔

排煙裝置構造雖不複雜，但在設計上還是很考驗設計師功力的。火炮這根大筒子要變成通風管，就得是兩頭都要是開口狀態，而火炮尾部是有炮閂的，它的作用是密閉炮膛，也就是說，排煙裝置的工作效果，還得配合著炮閂打開的時機，開閂的時間要掌握得很精準才行，早了晚了都不行。

排煙裝置需要在身管上打眼，這又是一個難題，我們都知道，用來製造火炮身管的鋼無論硬度還是韌性，都是指標很高的，要在又硬又韌的材料上鑽幾個細孔，對機械加工能力的要求很高，同時還會對身管強度有影響。由於鑽洞困難，所以早期的排煙裝置都安裝在炮口位置，因為炮口處的身管厚度較薄，加工起來相對容易一些，但抽氣的效果不如設在中間好。隨著技術的不斷改善，這些問題慢慢都得到了解決，現在世界各國的主戰坦克以及自行火炮，排煙裝置都向後移動了很多。

另外，這個套筒同樣要承受高壓火藥氣體的作用，所以並不是隨便套上一圈鋼就可以了。其強度指標仍然是有較高要求的，倘若套筒出現問題，就會像上面的那輛96A坦克一樣出現「霸氣側漏」的現象。這實際上就相當於是身管上破了一個洞，不僅彈道性能會發生異變，排煙的功能也喪失了。這時艙內的乘員可就遭了罪，PM2.5的濃度會達到重度霧霾時的百倍之多，絕對爆表中的爆表，要是連續來這麼幾下，人員會受到很大傷害。

▲坦克炮如果全抽出來就是這個樣子，可以看出排煙裝置已經很靠後了

火炮的排氣裝置是一個專為保護裝甲車輛內的人員而做出的特別設計，會增加成本，所以我們基本上只會在坦克和自行火炮上看到它，而普通的牽引火炮是沒有這個東西的，因為沒必要嘛。不過有時候也會在一些照片上看到似乎是帶排煙裝置的牽引火炮，這種情況其實是把一門坦克炮或自行火炮的身管放到一個牽引炮的架子上來進行試驗的結果。

其實排煙裝置多少是會損失一些火藥能量的，這部分資源如果只用來抽氣，不多加利用，是不是有點可惜呢？國內就有人發明了利用火藥氣體同時進行排煙和反后座的設計，也是比較有趣的，但目前為止沒有被實際應用，因為相比單純的排煙，又排煙又要緩衝，整個機構就是不再是固定狀態，而是活動的，受力更大，工作環境更惡劣，在材料、加工、密封方面上的要求會高得多，以目前的技術手段是不好實現的，固而還只能停留在紙面上。

▲從60年代到90年代，美國出現過各種各樣的火炮排煙裝置的設計專利

在《坦克世界》這個遊戲中，就有一款配件叫「通風」，安裝之後全體車組成員技能會提升5%，簡直就是全能BUFF，是黑槍、頂牛、狗斗的居家必備良藥。從歷史事實看，遊戲中的這個設定還真是蠻有道理的，而且感覺這個設定的提高比例還低了點，應該再高一些才對，畢竟人才是讓武器發揮效能的第一因素。

▲這抽煙裝置就像抽一口香煙一樣

其實小小的一個排煙裝置，同樣反映了「以人為本」的原則，哪怕為此要花費工夫、增加成本，也要保證裝甲兵有一個相對清爽的環境。否則的話，敵人還沒打到，自己先被熏了個七葷八素，又何談贏得戰鬥勝利。哪怕具體到一個人，也同樣要用這個原則來對待自己，只要是能提高效率或者有長遠好處，就應該不惜成本，用最好、質量最高的東西來武裝自己——這並不是「奢侈浪費」，而是「事半功倍」。

參考資料

《裝甲車輛車內通風要求與評價初探》人-機-環境系統工程研究進展（第七卷）

科羅廖夫的博客

Ulllted States Patent

我軍99A主戰坦克的主炮抽煙裝置中炮管中部與熱護套結合外形顯得沒有那麼大

不抽煙的同學們可能知道，如果在一個封閉的空間內一旦有人抽煙那麼會讓不抽煙的人特別的不舒服。這種情況下要麼制止抽煙的人繼續抽煙的行為，要麼趕緊找一個窗戶打開透氣。這種情況呢民間有很多辦法可以解決，但是如果在坦克里呢，就有點麻煩了。因為坦克主炮發射後炮膛內會產生大量的高溫殘留火藥氣體，這些殘留的燃燒葯形成的煙霧是有毒的，不想法把這股毒煙排出去，一車的成員在沒有戴上防毒面具的情況下很快會失去戰鬥力，另外防毒面具也不能一直帶著。為了避免這種情況出現，軍工科技人員就在這個坦克炮上搞出了這麼個鼓包，它的主要用途就是將火炮發射後產生的殘留在炮膛內的火藥氣體抽出到外面，使其不進入到坦克炮塔內。

我軍96A坦克的主炮抽煙裝置位置要靠前一些

這個鼓包其實就是抽煙裝置有的也叫抽氣裝置或炮膛排煙器，目的是為了減少戰鬥室內一氧化碳等有毒氣體的濃度，從而保護乘員免受污染氣體的侵害。與早期的坦克不同，如今現代化的主戰坦克和自行火炮的火炮身管上均安裝這個有抽煙裝置，該裝置有的安裝在身管前部，有的安裝在中後部。較先進的主戰坦克多將抽氣裝置安裝在中後部，但是不論安裝在什麼位置，其作用都是一樣的。

美軍M1A2坦克的主炮抽煙裝置比較明顯。

抽氣裝置主要是由貯氣筒、固定螺環、噴嘴、彈子和放液孔螺塞等部分組成。 原理就是利用炮火發射後的高壓氣體的吹除引射作用，排出火炮發射時殘留在炮膛內的火藥氣體，以免進入炮塔內部，被坦克乘員吸入影響健康。其工作原理是：火炮點火後，彈丸經過炮管時，貯氣筒內氣壓逐漸升高，而膛內壓力下降；當彈丸出炮口時，膛內壓力和貯氣筒內壓力相等，此時充氣過程結束。隨後，彈子因自身重量下落，堵住彈子孔使氣體不能由該孔流回炮膛，膛內壓力再急劇下降，待貯氣筒內氣壓高於膛內壓力後，貯氣筒內的火藥氣體便由噴嘴向前高速噴出，在八個噴嘴後方形成低壓區，將炮膛和葯筒內的火藥氣體抽出去。從噴嘴噴出的氣流，不僅能抽出炮膛內的火藥氣體，而且還能抽出戰鬥室內的部分氣體，因而，減少了戰鬥室內的一氧化碳的濃度。

另外有的坦克的抽煙裝置外形上並不太大，但是有的抽煙裝置則明顯比炮管大很多。這一般是因為外形不是的主要是把抽煙裝置與火炮外部的熱護套給完美的結合到一起了，因此從外表看起來沒有反差那麼大。

挑戰者II坦克主炮抽煙裝置也與熱護套結合，外表上看沒有顯示特別明顯。

這個專業名字叫「火炮抽氣裝置」，其作用是將火炮發射後裝葯燃燒殘留在炮膛中氣體抽排到坦克車外，防止殘留氣體進入乘員室，改善乘員室環境，保護乘員身體健康，是一種保護裝置。其工作原理是，在炮彈未出膛時將高壓氣體通過進氣孔充入抽氣裝置內，炮彈出膛後炮栓開啟時再將裝置內高壓氣體從排氣孔向炮口噴出，形成膛內負壓，向車外抽排廢氣，避免廢氣在開膛時進入乘員室，損及坦克乘員健康。

炮抽煙裝置。彈丸運動過這個抽煙裝置後、還沒出膛前，炮管內是高溫高壓氣體，抽煙裝置與炮管通過小孔相通，內部也有高溫高壓氣體。待彈丸出了炮口，炮管內高壓氣體隨後噴出，壓力下降，抽煙裝置內氣體壓力要比炮管內氣壓下降慢，這樣炮管內氣體噴出後，抽煙裝置內氣體繼續噴出，講剩餘污染氣體一起帶出，不會污染坦克駕駛艙。