坦克炮上的「裝飾物」——炮口制退器和炮膛抽氣裝置

01-27

說起坦克，大家可能在腦海里浮現的是「虎」式的88mm口徑坦克炮，

亦或是蘇聯IS-3那門曾令整個西方都為之恐懼的122mm D-25T坦克炮，

如果是現代坦克愛好者的話，腦內浮現的有可能是北約之星豹2坦克，

或是美利堅的皿煮散播者M1艾布拉姆斯。

而它們都有一項共通之處，火炮身管上都有不和諧的突起。這些突起有什麼作用嗎？

「裝飾物」其一——炮口制退器

IS-3和「虎」式在炮口上裝備的裝置叫做炮口制退器(Muzzle Brake)，其主要的作用是減小後坐動能從而減小炮架受力、減小炮架質量、縮短後坐距離。因此，當原設計的坦克需要換裝威力更大的新式主炮的時候，可以通過加裝制退器的方法將原本因後坐力過大而無法裝入炮塔的火炮裝進去。可以說，炮口制退器對於增強坦克的穩定性有不小的幫助。

炮口制退器的原理是以不同的結構形式控制後效期內火藥燃氣經中央彈孔與側孔的流量比、控制側孔氣流的方向和速度，以動量傳遞的方式減小火藥燃氣對火炮的後坐能量。制退器的作用大小通常以制退器的效率來評價，制退器減小後坐能量的百分比稱為能量效率，減小後坐衝量的百分比稱為衝量效率。通常來講，火炮的口徑越大，炮口制退器的效率就越低。這是由於口徑越大的火炮，中央彈孔就不可避免的需要做的越大；中央彈孔越大，就有越多的火藥燃氣經中央彈孔排出而非可提供製退力的側孔，使制退器效率降低。

根據工作原理，炮口制退器可被分為兩大類型：衝擊式炮口制退器和反衝式炮口制退器。

裝備衝擊式炮口制退器的火炮，彈丸出炮口後，身管內的高壓火藥燃氣流流入內徑較大(Dk/d>1.3，制退器口直徑為炮口的1.3倍或更大)的制退室內後，突然膨脹形成高速氣流，隨後大部分氣流衝擊制退器反射面而賦予炮身向前的衝量，形成制退力，隨後經側孔排出。為了更高的制退效率，在單室衝擊式炮口制退器的基礎上又延伸出了多室衝擊式炮口制退器。

四號坦克上的炮口制退器是非常典型的雙室衝擊式炮口制退器。

而裝備反衝式炮口制退器的火炮在彈丸飛出炮口後，身管內的高壓火藥燃氣流流入內徑較小(1.0≤Dk/d≤1.3)的制退室內後，壓力依舊很高。大部分燃氣經側孔向後噴出，形成反推力，使身管向前。有時這種制退器的側孔被製成噴管狀，有助於氣流得到較好的膨脹。這種制退器的內徑可以做得很小，甚至與炮口內徑相等。這種內徑相等的反衝式制退器稱為同口徑炮口制退器。

SU-152上的152mm ML-20火炮，反衝式炮口制退器的典型。

還有按照側孔形狀、氣室數量、結構形式、加工工藝等不同的炮口制退器分類方法，限於篇幅不再贅述。

炮口制退器固然有著上述的萬般好處，但其缺點也很明顯。加裝炮口制退器的火炮，炮口衝擊波的強度、雜訊、炮口火焰、陣地煙塵都會隨之增加，開炮後的煙塵和火光巨大，不適於需要隱蔽的坦克或反坦克炮；增加的煙塵也會阻礙炮手的視線，使後續炮彈的瞄準變得更為困難。如果坦克在進行步坦協同作戰的時候開炮，震耳欲聾的雜訊、向火炮兩側散開的衝擊波和炮焰也會對一旁的步兵造成影響。同時，炮口制退器會增大炮身起落部分的重力矩，增加平衡機的負擔，使身管更易彎曲，引起射擊震動等影響。知乎上有個問題叫做為什麼戰列艦的艦炮上不安制退器？，其中Minna Wilcke的回答說的很好，

戰列艦的主炮多為聯裝型
就像這樣
和這樣

炮很大吧？但是由於艦體以及各種條件的限制，炮塔不可能做得很大，每根炮管之間的間隔非常有限，如果裝上制退器的話，開火時的側後向排氣會相互產生很大擾動從而使火炮精度下降。（三聯裝炮塔不裝制退器都會有這種問題，這在遠距離射擊時影響尤為明顯。所以中間炮管和兩邊炮管開火時間會有微小的延遲，如果進行字面意義上的齊射，炮彈散布令人無法接受，這也是日本海軍大多數戰列艦不用三聯炮塔的原因，扶桑級設計之初考慮過安裝三聯炮塔，但是由於炮彈散布問題而作罷）
此外還有一個問題是關乎人命和艦船安全的:由於炮口制退器工作原理是向側後排氣，炮口暴風會沖刷到炮口的側後。也許這個影響對於陸軍的100多毫米口徑的單管火炮不算什麼，但是海軍戰列艦動輒300毫米以上口徑以及巨大膛壓的聯裝巨炮來說，這會造成非常嚴重的影響。反衝的炮口暴風以及超壓輕則造成甲板以及上層無裝甲防護的艦船設施損壞，重則造成人員傷亡。一個很好的例子就是大和號的460毫米主炮開火之前要鳴警報兩次，第一次提醒甲板上無防護人員就近找掩體隱蔽，捂住耳朵或者張開嘴。第二次警報結束之時主炮開火。如果不採取防護措施，開火時超壓會造成人員內臟嚴重損傷甚至死亡。所以，戰列艦還是不裝制退器的好。

至此我們不難看出，炮口制退器固然在減小後坐力的方面做得很好，但其副作用非常致命。坦克炮上增設炮口制退器實屬迫不得已，在制炮工藝得到長足發展的現代主戰坦克上已難尋炮口制退器的蹤跡。

「裝飾物」其二——炮膛抽氣裝置

炮膛抽氣裝置又稱抽煙裝置，其主要目的是降低戰鬥室內有毒氣體的濃度。彈丸出膛後，膛內殘存的火藥燃氣或燃燒不完全的火藥分解物會有相當一部分隨著開閂而沖入坦克戰鬥室內，甚至有時還會繼續燃燒。為了提升乘員的戰鬥表現，現代坦克大多都會在主炮上增設炮膛抽氣裝置。現代坦克上的炮膛抽氣裝置主要為引射式炮膛抽氣裝置(ejecting action bore evacuator)。

該型抽氣裝置的主要特點是在火炮身管上距炮口端面一定距離處固定有貯氣筒，筒腔通過身管上的若干個小噴氣孔與炮膛相通。發射時，彈丸經過噴氣孔後，部分高壓火藥燃氣進入貯氣筒內。當筒內壓力與膛內壓力相等時，燃氣便不會再進入筒內。彈丸出炮口後，膛內壓力下降，貯氣筒內變成相對的高壓區，火藥燃氣便會流經噴氣孔以高速氣流的形式沖入炮膛，形成負壓(伯努利定律，速度快的壓強小)，殘留的火藥燃氣和殘渣便一同吸向前方並從炮口噴出。

關於抽氣裝置的位置，國內爭論不斷。國際上普遍統一的共識是抽氣裝置越靠近炮根，抽氣效果越好(壓力更高)，但對炮管強度的要求也更高一些。因此，有些人持「抽氣裝置越靠近炮根技術越先進」的觀點。本人對此存疑。

不過法國主戰坦克勒克萊爾(對，就是你，賊貴的那個！)劍走偏鋒，並未採用國際流行的引射式炮膛抽氣裝置，而是採用了體積大、裝置複雜、維護麻煩的高壓空氣式吹氣裝置來除去炮膛內的殘存物。這種裝置在火炮開炮後會從炮尾直接向炮膛吹氣，迫使殘存物從炮口排出。這種裝置的優點是其能部分冷卻身管。

==========

以上便是《坦克炮上的「裝飾物」——炮口制退器和炮膛抽氣裝置》一文的全部內容啦~我是吶喊的達瓦里希，下期專欄再見~