ＱＪＧ０２式１４．５ｍｍ單管高射機槍剖析

QJG02式14.5mm單管高射機槍（以下簡稱高射機槍）是14.5mm單管高射機槍武器系統(tǒng)的重要組成部分，是參與該項目研制的工廠、研究所、高等院校集體智慧的結(jié)晶?，F(xiàn)將其組成、結(jié)構(gòu)特點和主要技術(shù)問題向讀者作一揭示。

部件組成

高射機槍由槍身、槍架、彈箱、彈鏈和附件組成。槍身由槍管組件、機匣供彈機組件、自動機組件、復進發(fā)射機組件和槍尾組成。槍架由搖架、托架、下架和座椅構(gòu)成。

槍管組件由制退器、槍管、導氣裝置、提把和節(jié)套組成。機匣供彈機組件由機匣、受彈器蓋軸、曲拐部件、受彈器座軸、受彈器蓋和受彈器座組成。自動機組件由槍機、擊針、帶動銷和槍機框組成。復進發(fā)射機組件由發(fā)射杠桿、阻鐵杠桿、阻鐵、發(fā)射機座、發(fā)射桿、發(fā)射桿簧、導桿擋圈、復進簧導桿、復進簧導管和復進簧等組成。

搖架主要由搖架本體、高低齒弧、卡箍、左右緩沖機、拋殼板、彈鏈導套、平衡簧和瞄準架等組成。托架主要由托架本體、夾緊機、高低機、方向機、左右腳蹬等部件組成。下架主要由左腿、右腿、后腿、結(jié)合軸和調(diào)側(cè)傾裝置等組成。

結(jié)構(gòu)特點

該槍采用導氣式自動方式。由于導氣式自動方式在我國14.5mm高射機槍上首次采用，其使武器結(jié)構(gòu)簡化，氣體能量調(diào)節(jié)方便，確保在不同環(huán)境條件下使用可靠。為減小火藥燃氣沖量影響，該槍設有自動機后坐到位緩沖和槍身前后雙向緩沖機構(gòu)，并盡量減小活塞到槍管之間的距離，同時配置了膛口裝置。膛口裝置具有制退、消聲和消焰等功能，其尺寸還滿足使用脫殼彈的要求。

該槍采用槍機回轉(zhuǎn)閉鎖方式。閉鎖時，槍機上的閉鎖凸筍和節(jié)套上的凸筍相嚙合，以承受膛內(nèi)壓力。節(jié)套固定在槍管后部，改善了機匣受力狀況，使機匣得以采用沖鉚焊件，從而大幅度減小武器質(zhì)量。

該槍采用后坐一次供彈和５發(fā)一節(jié)可散彈鏈。槍機框為供彈的主動件，其上的曲線槽帶動曲拐轉(zhuǎn)動，曲拐帶動撥彈杠桿擺動，由此帶動撥彈滑板左右移動以撥彈。供彈機構(gòu)簡單可靠。通過調(diào)換曲拐、轉(zhuǎn)換座、撥彈齒、脫彈齒和阻彈齒的裝配位置，可改變槍身左右供彈方向，以便于槍身上車、上機和上艦。該槍左右供彈機構(gòu)已獲國家專利（專利號：94112381）。

復進發(fā)射機構(gòu)為雙復進簧、雙阻鐵和杠桿撥動發(fā)射機構(gòu)。雙復進簧平行配置，減小了縱向尺寸，且受力左右對稱。雙阻鐵降低了自動機對阻鐵的撞擊力，從而提高了阻鐵使用壽命。橫置的發(fā)射杠桿撥動發(fā)射桿前移，帶動阻鐵解脫自動機。復進發(fā)射機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單可靠和發(fā)射力小的特點。

高射機槍的搖架是聯(lián)接槍身和機槍高低回轉(zhuǎn)的主體，為鋁合金變截面梁的框架結(jié)構(gòu)。其后方有導軌，前方有左右緩沖器并通過卡箍與槍身聯(lián)接。螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧平衡槍身起落質(zhì)量。搖架具有結(jié)構(gòu)新穎、受力對稱、質(zhì)量小及工作可靠等特點。

托架是聯(lián)接搖架和機槍方向旋轉(zhuǎn)的主體，采用單墻體結(jié)構(gòu)。墻體上的左右卡箍固定搖架的耳軸；轉(zhuǎn)動高低機手輪，搖架會帶動槍身一起呈高射狀態(tài)或平射狀態(tài)。托架上還有螺旋杠桿式高低與水平方向制動機構(gòu)。下壓夾緊手柄，高低與水平方向被同時制動，用力踩左腳蹬具有同樣功能；在實際操作時，瞄準后踩左腳蹬瞬時制動，踩右腳蹬擊發(fā)，這一設計有利于捕捉戰(zhàn)機。該機構(gòu)能自行補償磨損間隙，結(jié)構(gòu)新穎，已獲國家專利（專利號：94112382）。左、右腳蹬都能旋轉(zhuǎn)調(diào)整，以適應射手不同的腿長。

下架為三腿低架座式，是全槍質(zhì)量的載體。下架和托架采取圓錐面結(jié)合，凸輪快速鎖緊機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)簡單，分解結(jié)合方便，能消除磨損間隙，利于提高射擊精度。前兩腿（左腿、右腿）可調(diào)側(cè)傾，便于在起伏不平地形作戰(zhàn)。“Y” 形前駐鋤抓地，平行滑移時后駐鋤導引，平射時既能吸收后坐能量，又穩(wěn)定射擊方向，利于提高射擊精度。

全槍造型美觀，使用操作方便，人機工程好，質(zhì)量小，精度好，可靠性高；不用專門工具便能迅速分解成槍管組件、機匣供彈組件、搖架、托架和下架等５大部件以便于單兵攜行；機動性好，環(huán)境適應性好；全槍能進行換件修理，維護及修理性、經(jīng)濟性較好。

研制中的主要技術(shù)問題

減小全槍質(zhì)量 75式14.5mm單管高射機槍（質(zhì)量140kg）和80式14.5mm單管高射機槍（質(zhì)量216kg）質(zhì)量均較大，而新型高射機槍質(zhì)量必須大幅度減下來，質(zhì)量不大于75kg。方案階段初期，全槍質(zhì)量85.6kg，與達標差距相當大。

為此，研制組在保證全槍性能的前提下，注重設計合理的結(jié)構(gòu)，如設計了后坐一次供彈機構(gòu)和同時制動機構(gòu)，減少了零件數(shù)；將復進簧、緩沖簧與機匣平行配置，縮小了全槍外形尺寸；多處采用沖焊結(jié)構(gòu)以及沖鉚結(jié)構(gòu)，提高了工藝性；簡化結(jié)構(gòu)并緊湊尺寸，如簡化高低機結(jié)構(gòu)，去掉槍管前支撐，減小機匣鉚焊件高度尺寸、減薄機匣導軌厚度，加大受彈器蓋減輕槽尺寸，在受彈機座上挖減輕孔和擴大槍機框漏彈口等。使武器質(zhì)量下降。

與此同時，還采用輕合金材料以達到減小質(zhì)量并滿足指標要求的目的。早在研制原理性樣槍時，就注重使用鋁合金材料。搖架本體、瞄準架、高低機本體與手輪、方向機本體與手輪以及座椅管等主要專用件都使用了鋁合金材料。到方案評審時的樣槍，槍架鋁合金專用件共69種，占槍架專用件總數(shù)的18.8%。正樣機制成后，槍架鋁合金專用件上升到73種，占槍架專用件總數(shù)19.1%。槍身也適量使用了輕合金，如采用鈦合金材料。

采取以上措施后，全槍質(zhì)量出現(xiàn)了兩次飛躍，第一次減輕5.45kg，第二次又減輕7.14kg。最終正樣機全槍質(zhì)量73kg，滿足了要求。

提高射擊精度 指標要求高射機槍精度不低于現(xiàn)役14.5mm高射機槍。研制初期的射擊密集度值為100m處R 80>50cm，達標難度相當大。

為解決精度達標問題，研制人員首先在武器結(jié)構(gòu)設計上下工夫，注意改善全槍受力狀況。如變原來的彈性槍架為緩沖槍架；設計雙復進簧、雙緩沖簧；槍身前后雙向緩沖；導氣室中心線靠近槍膛軸線以減小火藥燃氣沖量矩；設置膛口制退器及滑移式后駐鋤等，盡可能使全槍受力對稱，減小受力、撞擊和槍口跳動；控制各連接件的間隙，以提高全槍的聯(lián)接剛度，減小槍口擺動。同時還不斷優(yōu)化復進簧、緩沖簧的參數(shù)，改變下架腿的長度及截面尺寸，以獲得較理想的全槍剛度和動態(tài)匹配關(guān)系。合理的結(jié)構(gòu)設計，使武器達到良好的射擊精度。

為攻克精度關(guān)，軍械工程學院的專家們通過建立有限元動力學模型及分析、試驗模態(tài)分析和槍口動態(tài)響應測試及分析等，對機槍動力學匹配關(guān)系、機槍固有特性、機槍響應特性、機槍激勵與響應的譜分析、機槍射擊穩(wěn)定性和機槍射擊適應性等６個方面進行了專題研究，對樣槍改進結(jié)構(gòu)提出了許多寶貴的意見，也對提高樣槍射擊精度起到了很好的指導作用。

膛外炸殼 高射機槍研制試驗中發(fā)生了２次膛外炸殼故障，這是絕對不允許產(chǎn)生的嚴重故障，必須根除。分析故障產(chǎn)生的原因有兩條：

（1）早開鎖，即槍機框復進到位碰撞后反彈導致提前開鎖。提前開鎖時膛內(nèi)壓力高，彈殼承受不住高膛壓而炸裂。

（2）慣性擊發(fā)（早發(fā)火），即在槍機復進到位、未閉鎖時擊針慣性前沖擊發(fā)槍彈底火。

當時樣槍的擊針和擊針體的總質(zhì)量過大，可能會造成慣性擊發(fā)。后將擊針改為整體結(jié)構(gòu)，減小了質(zhì)量并增加回針簧，但因其質(zhì)量仍偏大，又發(fā)生了第２次膛外炸殼故障。

研制人員對所采用的慣性子防反跳機構(gòu)進行分析研究，建立力學模型，研究在開鎖前自由行程階段槍機框和慣性子的耦合運動規(guī)律以及無慣性子時槍機框的運動規(guī)律；分析與驗證慣性子的作用時機、質(zhì)量、行程及慣性子簧參數(shù)變化對槍機框運動的影響。經(jīng)過理論分析和試驗測試，表明槍機框復進到位后的反跳運動處于開鎖前的自由行程之內(nèi)，并且在85°高射角這一極不利狀態(tài)下射擊時槍機都不會提前開鎖。

因此，慣性擊發(fā)是產(chǎn)生膛外炸殼的原因。為避免因慣性擊發(fā)引起第３次炸殼故障，重新設計了擊針，其質(zhì)量再次減小。經(jīng)過綜合壽命試驗射彈考核，不再出現(xiàn)膛外炸殼故障現(xiàn)象。

此后，為徹底解決慣性擊發(fā)問題，設計了新結(jié)構(gòu)，保證在沒有完全閉鎖時擊針尖不突出于彈底窩平面，不接觸底火。從結(jié)構(gòu)上杜絕了慣性擊發(fā)，根除了膛外炸殼問題。

槍管開裂 高射機槍在摸底試驗和初樣機鑒定試驗中，槍管的高溫高壓區(qū)段出現(xiàn)縱向裂紋。

縱裂發(fā)生后，研制人員多次開會研究對策，并邀請了航空航天大學、兵器工業(yè)52研究所等單位的材料、工藝和失效分析專家共同進行分析、試驗和研究，最終找出導致槍管開裂的原因：

（1）槍管材料中含有大量夾雜物（硫化錳、氧化鐵、氧化鋁），一定程度上降低了材料的機械性能。

（2）槍管材料的低溫性能差，低溫條件下耐沖擊韌性大幅度降低。

（3）槍管經(jīng)精鍛加工后材料各向異性突出，橫向沖擊值僅為縱向沖擊值的 1/8～1/10。

（4）靠近彈膛的膛線起始部位嚴重燒蝕，產(chǎn)生裂紋源，在交變應力作用下不斷擴大，并與夾雜物周圍的微裂紋連通、擴大，最終導致槍管開裂。

針對槍管開裂原因，采取了以下解決措施：一是更換槍管材料，使用低溫性能好的材料；二是使用精煉材料，提高槍管材料的質(zhì)量級別，以嚴格控制夾雜物的含量；三是調(diào)整和優(yōu)化槍管精鍛工藝，提高材料橫向沖擊值，縮小與縱向沖擊值差距，保證材料有良好的綜合機械性能。

落實以上措施后，槍管未再出現(xiàn)開裂。開裂問題得到解決。

槍管壽命 槍管壽命合格是指初速下降率、射擊密集度、橫彈孔和橢圓彈孔滿足規(guī)定要求。自1960年56式14.5mm 穿甲燃燒彈彈頭殼由銅材改用覆銅鋼材后，槍管就存在初速下降率高、橫彈孔和橢圓彈孔超過規(guī)定要求問題。研制中的新型高射機槍比56式14.5mm高射機槍的射速高，槍管壁厚也薄，熱容量小，其燒蝕程度更厲害，陽線磨損更快，所以初速下降率更大，出現(xiàn)橫彈孔和橢圓彈孔的時機更早，槍管壽命問題更突出。

為解決槍管壽命問題，對槍管的鍛造工藝、熱處理工藝和鍍鉻工藝做了許多改進、優(yōu)化工作，摸出相對合理的鍛造比和鍛造前后基體硬度變化情況，恰當?shù)卣{(diào)整了熱處理規(guī)范，使基體的機械性能和硬度處在較佳的范圍之內(nèi)；投資改造生產(chǎn)線，用電酸洗工藝代替落后的老酸洗工藝，提高了鍍鉻前預處理質(zhì)量，增強了鉻層和基體金屬的結(jié)合力；加大鍍鉻的電流密度，縮短鍍過度鉻層的時間，增加鍍硬鉻層的時間，使硬鉻層加厚；改電鍍后整體去氫回火為彈膛端局部去氫回火等。這些措施提高了槍管的耐磨性和抗燒蝕能力，對解決初速下降、橫彈孔和橢圓彈孔問題起到了一定的作用。

研制中注重采用新技術(shù)和新工藝解決槍管壽命問題。為此，將激光強化先進技術(shù)應用到內(nèi)膛加工上，顯著提高了槍管內(nèi)膛的耐磨性，對解決初速下降、橫彈孔和橢圓彈孔問題起到了很大的作用。

采取上述措施后，槍管未出現(xiàn)橫彈孔和橢圓彈孔問題，射擊密集度和初速下降率均滿足要求，槍管壽命問題得到解決。

試驗情況

研制中，高射機槍做了數(shù)十次試驗。這些試驗都是解決技術(shù)難題，改進產(chǎn)品設計，鑒定武器性能和保證研制質(zhì)量不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

重要的試驗有摸底試驗、正樣機試驗、設計定型試驗和部隊試驗。

摸底試驗 是在方案階段樣槍大幅度減輕質(zhì)量，射擊精度基本滿足規(guī)定要求，膛外炸殼得到圓滿解決，零部件壽命和機構(gòu)動作可靠性無大問題情況下，為了檢驗樣槍技術(shù)性能是否達到指標要求而進行的。主要試驗項目有：靜態(tài)檢查、動態(tài)測試、精度試驗、環(huán)境模擬試驗和綜合壽命試驗。試驗結(jié)果表明，方案樣槍除槍管壽命外，總體上已接近指標要求，為轉(zhuǎn)入工程研制階段提供了試驗依據(jù)。

正樣槍鑒定試驗 是在工程研制階段重點解決了槍管開裂和壽命問題、勤務操作方便性、部分零部件強度與壽命，以及進一步穩(wěn)定射擊精度和提高機構(gòu)動作可靠性之后，為轉(zhuǎn)入設計定型階段而進行的鑒定性試驗。試驗內(nèi)容有：靜態(tài)檢查、動態(tài)測試、精度試驗、環(huán)境模擬試驗和綜合壽命試驗。試驗結(jié)果是：射擊精度滿足指標要求，環(huán)境模擬試驗機構(gòu)動作可靠，零部件無破損，壽命試驗無故障，故障率為零，壽命后精度滿足要求；壽命后未出現(xiàn)橫彈孔和橢圓彈孔，初速下降率滿足要求。經(jīng)專家組綜合評定，認為已達到指標規(guī)定和使用要求，可轉(zhuǎn)入設計定型階段。

設計定型試驗 是按照國軍標規(guī)定的試驗內(nèi)容和方法，在白城兵器試驗中心對高射機槍達標程度進行嚴格考核的試驗，是設計定型不可缺少的重要環(huán)節(jié)。試驗結(jié)論是：14.5mm單管高射機槍主要諸元、射擊精度、機構(gòu)動作可靠性、環(huán)境適應性、綜合壽命等均滿足指標要求，可以設計定型。

部隊試驗 包括寒區(qū)、熱（海）區(qū)和風沙區(qū)３個試驗，分別考核了高射機槍在上述３個地區(qū)的作戰(zhàn)使用性能，并廣泛征求部隊使用意見，是武器設計定型的重要試驗。綜合各區(qū)部隊試驗的意見是：該高射機槍設計合理，結(jié)構(gòu)簡單，外形美觀，質(zhì)量小，精度好，機構(gòu)動作可靠；配用彈種齊全，射程遠，威力大，火力猛；分解結(jié)合方便，行軍、戰(zhàn)斗狀態(tài)轉(zhuǎn)換迅速，勤務使用性好；簡單易學，操作使用方便；具有良好的戰(zhàn)術(shù)與技術(shù)性能，適合步兵野戰(zhàn)條件下作戰(zhàn)，深受參試分隊干部與戰(zhàn)士的喜愛。

結(jié)束語

高射機槍研制成功，全面達到指標要求，無任何遺留問題，是各參研單位共同努力的結(jié)果。研制工作自始至終得到上級領導機關(guān)重視，得到論證部門、兵器試驗中心、參試部隊、軍代局及駐廠軍代室的大力支持，得到軍地專家的熱情指導和幫助。