淺談火炮自動機

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火炮自動機是火炮實現自動射擊的關鍵部件，火炮自動機要完成的自動動作，可以通過不同的方法和結構來實現，這就使得火炮自動機具有多種結構形式。本期小毛研究所就來說說火炮自動機。受本人水平和所用參考資料的限制，可能存在錯誤，歡迎指正。本文謝絕一切形式的轉載，敬請諒解。

現代火炮自動機，從利用能源角度分，可分為內能源自動機、外能源自動機和混合能源自動機。內能源自動機是指利用發射彈丸的火藥燃氣作為自動機構工作動力的自動機。外能源自動機是指利用發射彈丸的火藥燃氣之外的能源，如電能等，作為自動機構工作動力的自動機。混合能源自動機是指部分利用內能源，而另一部分利用外能源作為自動機構工作動力的自動機。

本文主要從工作原理上對火炮自動機進行分類並講解。

炮閂後坐式自動機（Blowback-Operated）

炮閂後坐式自動機，是利用炮閂後坐動能帶動自動機構完成射擊循環的自動機，又稱閂退式自動機。這種自動機的炮身和炮箱一般為剛性連接，炮閂在炮箱中後坐和復進，並為帶動各機構工作的基礎構件。這種自動機的炮閂不與炮管閉鎖，主要依靠自身的慣性起密閉炮膛的作用。

擊發後在膛底火藥燃氣壓力作用下，炮身不動（或只做很小的緩衝運動），當火藥氣體推葯筒向後的力大於葯筒與葯室間的摩擦力和炮閂阻力時，炮閂就開始自由後坐。

炮閂在後坐過程中將葯筒抽出並拋出炮箱，同時壓縮復進簧儲存復進能量。後坐結束後，炮閂在復進簧的作用下復進，復進過程中使擊發機構處於待髮狀態，並從供彈機構中取彈，輸彈入膛，擊發底火，開始新的循環。

這種自動機抽筒時膛內壓力較大，容易發生拉斷葯筒的故障，為了減小炮閂在後坐起始段的運動速度，就得加大炮閂的質量。正因為這個原因，具有笨重的炮閂使炮閂自由後坐式自動機的特點。這種自動機後坐力小，結構簡單，但是抽筒條件差，故障多，炮閂重，多應用於老式自動炮，現已很少採用。典型火炮為二戰時期德國空軍MK 108自動炮，下圖為MK 108 自動炮結構及自動循環原理圖。

炮身後坐式自動機（Recoil-Operated）

炮身後坐式自動機又稱管退式自動機，它是利用炮身後坐能量帶動自動機構完成射擊循環的自動機，這種自動機的炮身在炮箱或搖架內後坐與復進。按照身管後坐行程的不同，炮身後坐式自動機又分為炮身長後坐式自動機和炮身短后座式自動機。

炮身長後坐式自動機（Long-Recoil Operated）

炮身長後坐式自動機，是指炮身與炮閂在閉鎖狀態下一同後坐，其後坐行程略大於一個炮彈全長的自動機。下圖為炮身長後坐式自動機結構示意圖。

擊發時，炮閂與炮身處於閉鎖狀態，擊發後在膛底火藥燃氣壓力作用下，炮身與炮閂在閉鎖狀態下一同後坐。

當炮身與炮閂在閉鎖狀態下一同後坐至炮箱尾部時，炮閂閉鎖器遇到開鎖凸輪面，炮閂與炮身開鎖。

開鎖後，炮閂與炮身在炮閂復進簧和身管簧的作用下分別復進，炮身復進至原始位置，炮閂被炮閂卡筍掛住，位於後位。

炮閂卡筍釋放炮閂，炮閂在復進簧的作用下復進，復進過程中使擊發機構處於待髮狀態，並從供彈機構中取彈，輸彈入膛，擊發底火，開始新的循環。大多數的自動炮都是開膛待擊，停射時炮閂被卡筍掛住，射擊後炮閂復進，輸彈入膛後閉鎖、擊發。

這種自動機優點是後坐力小，結構簡單，但是循環時間長，射速低，現已很少採用，主要用於步戰車這類對射速要求不高的場合。典型火炮為俄羅斯2A72自動炮。

炮身短後坐式自動機（Short-Recoil Operated）

炮身長後坐式自動機的根本缺點是炮身行程太長，完成一次工作循環的時間太長，因而射速較低，為提高射速，在炮身長後坐式自動機的基礎上進行了改進，將開鎖時機提前，縮短了炮身行程，這就是炮身短後坐式自動機。

炮身短後坐式自動機，是指炮身與炮閂在閉鎖狀態下一同後坐一個較短行程後（行程小於一個炮彈全長）。利用專門加速機構（開閂機構）完成開鎖、開閂和抽筒動作的自動機。下圖為炮身短後坐式自動機結構示意圖。

擊發時，炮閂與炮身處於閉鎖狀態，擊發後在膛底火藥燃氣壓力作用下，炮身與炮閂在閉鎖狀態下一同後坐一個較短行程後。炮閂閉鎖器遇到開鎖凸輪面，炮閂與炮身開鎖。

炮閂與炮身開鎖的同時，加速機構使炮閂加速後坐。

炮閂與炮身分離，分別後坐一段距離後復進，由於能量加速給了炮閂，炮身只後坐一小段距離後便開始復進。

炮身先復進到位，炮身復進過程中使擊發機構處於待髮狀態，並從供彈機構中取彈，輸彈入膛，擊發底火，開始新的循環。

這種自動機的優點是可以控制開閂時機，後坐力較小，射速較高，但是結構較複雜，在中口徑自動炮中得到較廣泛應用。典型火炮為博福斯L/70（Bofors L/70）高炮、國產37mm高炮、57mm高炮。

採用膛口罩裝置是提高炮身短後坐式自動機射速的另一種途徑，下圖為膛口罩結構圖。

膛口罩裝在膛口上，由於它阻擋膛口衝擊波，所以身管端面收到一個很大的推力作用，這種附加的推力就使後坐部件具有較高的後坐加速度，因此提高了開鎖前槍機的後坐速度，同時增加了使槍機加速的身管後坐的能量。最終起到提高射速的功能。

導氣式自動機（Gas-Operated）

雖然炮身短後坐式自動機相對炮身長後坐式自動機射速提高了不少，但從現代戰爭角度來看仍然射速過低。將火藥燃氣作用於活塞帶動炮閂或直接作用於炮閂可以縮短循環時間，從而提高射速，這就是導氣式自動機。

導氣式自動機，是指利用從炮管炮膛導入氣室的部分火藥燃氣能量帶動自動機構工作而完成循環的自動機，又稱氣退式自動機。下圖為導氣式自動機結構示意圖。

導氣式自動機根據炮身與炮箱的運動關係不同，可分為炮身不動的導氣式自動機和炮身運動的導氣式自動機。前者炮身與炮箱剛性連接，炮箱與炮架之間設緩衝器，典型火炮為俄羅斯ZU-23-2高炮。後者炮身可沿炮箱後坐與復進，而炮箱與炮架之間為剛性連接，這種自動機的工作情況與炮身短後坐自動機有些類似，不過帶動炮閂運動的能量來自導氣系統，而並非炮身，典型火炮為俄羅斯2A42自動炮。下圖為炮身不動的導氣式自動機結構。

擊發時，炮閂與炮身/炮箱處於閉鎖狀態，擊發後，開鎖，導氣機構直接作用於炮閂。

導氣機構直接作用於炮閂，使炮閂後坐，炮閂在後坐過程中將葯筒抽出並拋出炮箱，同時壓縮復進簧儲存復進能量。

炮身/炮箱在與炮架之間的緩衝器中後坐，吸收部分後坐力。

後坐結束後，炮閂被炮閂卡筍掛住，位於後位。炮閂卡筍釋放炮閂，炮閂在復進簧的作用下復進，復進過程中使擊發機構處於待髮狀態，並從供彈機構中取彈，輸彈入膛，擊發底火，開始新的循環。

這種自動機的優點是能夠獲得較高的射速，武器構造較簡單、緊湊，口徑越小，優點越明顯，缺點是導氣系統不易擦拭，維護較麻煩，後坐力比較大。導氣式自動機在現代自動炮中應用廣泛。典型火炮為瑞士GDF高炮、國產25mm高炮。

轉膛式自動機（Revolver Cannon）

導氣式自動機相對於炮身後坐式自動機速射又進一步提高，用於對空作戰速射仍然太低，地面高炮可以通過增加自動機的數量來提高射速，但對於航炮來說，重量敏感度高，這就需要射速更高的單自動機。將炮管與彈膛（葯室）分開，加入類似左輪手槍的轉膛，由於有多個葯室，所以射擊所需的各個動作（擊發、抽殼、裝彈等）可以同時進行，在時間上可以重疊，這就縮短了整個火炮的循環周期，使射速明顯提高，這就是轉膛式自動機。

轉膛式自動機，是指多個彈膛（葯室）迴轉完成自動工作循環的自動機。下圖為轉膛炮結構及自動循環原理圖。

在射擊循環過程中，彈膛旋轉，每一個彈膛處在一個工作位置，在一個循環周期內，彈膛旋轉一個位置。彈膛的轉動和工單機構的工作可利用炮身後坐能量（後坐式轉膛自動機），也可利用火藥燃氣的能量（導氣式轉膛自動機），下圖為後者，火藥燃氣作用於活塞驅動自動機。

這種自動機的優點是射速高，缺點是橫向尺寸大，炮膛與彈膛連接處容易漏氣與燃蝕。主要應用於歐系航炮，典型火炮為德國毛瑟BK-27（Mauser BK-27）航炮、法國德發554（DEFA 30-554）航炮、英國阿登（ADEN）航炮、瑞士厄利空KCA（Oerlikon KCA）航炮。

轉管式自動機（Rotary Cannon）

轉膛式自動機具有較高射速，但它只有一個炮管，每發炮彈德發射都將使炮管溫度急劇升高，對管壁產生燒蝕，造成炮管發生彎曲變形，影響武器的射擊精度和壽命，進一步提高射速也比較困難。於是在轉膛的每一個彈膛都配備一根炮管就可以最大程度解決該問題，這就是轉管式自動機。

轉管式自動機，是指以多個炮管迴轉完成自動工作循環的自動機。多根炮管在圓周方向上均勻排列，固定在一個可迴轉的炮尾上構成炮管組，每根炮管對應本身的炮閂，各個炮閂上有凸輪與炮箱內部的凸輪槽相配合。炮閂隨炮管組旋轉的同時，炮閂凸輪就在凸輪槽作用下作前後往複運動，以完成自動機射擊循環工作。

炮閂的運動規律受凸輪槽的控制，在射擊循環過程中，每根炮管與其炮閂處在一個工作位置，在一個循環周期內，每根炮管旋轉一個位置，一次只有一根炮管發射，而其餘的炮管則分別進行裝填、閉鎖和抽筒等動作。下圖為轉管式自動機結構及自動循環原理圖。

轉管式自動機有內能源、外能源之分。外能源驅動裝置有微型大功率電動機、氣動馬達、液壓馬達等，用齒輪傳動帶動炮管組轉動。內能源驅動裝置是利用本身的火藥燃氣能量完成自動工作，一般式導氣式旋轉自動機，利用活塞的前後運動，通過傳動機構轉化為炮管組的旋轉運動。

這種自動炮的優點是射速高，且射速可以控制，結構緊湊，重量和體積與相同口徑數量的單管炮有優勢，缺點是必須有遲發火的保險裝置，後坐力較大，重量集中，外場維護不便。典型火炮為俄羅斯AK-630近防炮、美國M-61航炮、國產730、1130近防炮。

另有鏈式自動機、埋頭彈用旋轉式自動機等結構本專欄已專文介紹過，本文不再敖述。

本文所有插圖均來自於The Machine Gun (George M. Chinn)，這是一本1951年的神作，如果有興趣可以搜索閱讀。

本文所有插圖的中文翻譯均由我標註。

本文的寫作初衷是網路上沒有關於火炮自動機比較詳細的介紹，故撰寫本文，希望幫助大家理解火炮自動機構造及原理。

感謝閱讀。

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