雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀與展望

趙建中，劉建斌，郭競(jìng)堯，史陽(yáng)東

(西北機(jī)電工程研究所，陜西 咸陽(yáng) 712099)

1 2A38型雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)分析

1.1 工作原理

一般的雙管火炮，兩門(mén)自動(dòng)機(jī)相互分離，供彈機(jī)構(gòu)、浮動(dòng)機(jī)構(gòu)等各自獨(dú)立，共用搖架。而雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)采取雙管聯(lián)裝、兩套閂體彼此聯(lián)動(dòng)和交替射擊[1]的方式工作。在一個(gè)射擊工作循環(huán)內(nèi)，一個(gè)滑板進(jìn)行后坐運(yùn)動(dòng)，而另一個(gè)滑板作復(fù)進(jìn)運(yùn)動(dòng)，膛內(nèi)的火藥氣體分別導(dǎo)入活塞氣室，驅(qū)動(dòng)滑板前后運(yùn)動(dòng)。兩套閉鎖、輸彈、拋殼機(jī)構(gòu)靠聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)保證彼此協(xié)調(diào)動(dòng)作，在一個(gè)滑板動(dòng)作循環(huán)中射出兩發(fā)炮彈。因此,雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)射速都很高，常常用以配裝高射速火炮。

1.2 結(jié)構(gòu)組成

雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)主要由炮身、滑板機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、炮閂、加速機(jī)構(gòu)、供彈機(jī)構(gòu)、再裝填機(jī)構(gòu)及緩沖器等組成。

1.2.1 炮身

雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)的兩根身管水平平行布置，一般中心距為兩個(gè)彈鏈節(jié)距(或小于兩個(gè)彈鏈節(jié)距)。身管上有火藥氣體導(dǎo)氣孔，導(dǎo)出的火藥氣體推動(dòng)自動(dòng)機(jī)主動(dòng)構(gòu)件—滑板運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)自動(dòng)機(jī)其他運(yùn)動(dòng)構(gòu)件動(dòng)作。

當(dāng)自動(dòng)機(jī)左側(cè)身管射擊時(shí)，火藥氣體的作用如圖1所示?；鹚帤怏w推動(dòng)左側(cè)活塞向后運(yùn)動(dòng)，左側(cè)滑板帶動(dòng)自動(dòng)機(jī)其他機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，右側(cè)滑板和活塞通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)作用向前運(yùn)動(dòng)。

1.2.2 滑板聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)

左、右兩個(gè)滑板是自動(dòng)機(jī)的主動(dòng)構(gòu)件，每一個(gè)滑板帶動(dòng)一套閉鎖機(jī)構(gòu)(炮閂)、加速機(jī)構(gòu)、壓彈機(jī)構(gòu)，共同帶動(dòng)供彈機(jī)構(gòu)、擊發(fā)機(jī)構(gòu)，彼此通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)交替后坐、復(fù)進(jìn)。兩滑板聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖2所示?；迕亢笞?、復(fù)進(jìn)一次，就完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，兩套機(jī)構(gòu)交替運(yùn)動(dòng)，左右兩身管交替射擊。

1.2.3 炮閂加速機(jī)構(gòu)

對(duì)于滑動(dòng)式炮閂自動(dòng)武器，為了縮短基礎(chǔ)構(gòu)件的工作行程[2]，且實(shí)現(xiàn)輸彈入膛和抽殼的速度要求，雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)了加速機(jī)構(gòu)，如圖3所示。在滑板前后水平運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，炮閂沿下方的水平導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，炮閂通過(guò)與滑板鉸接的加速臂實(shí)現(xiàn)前后運(yùn)動(dòng)，加速臂上的滾輪在炮箱上的固定凸輪曲線中運(yùn)動(dòng)，通過(guò)對(duì)該凸輪曲線的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)要求的炮閂運(yùn)動(dòng)速度。在滑板行程約170 mm時(shí)，炮閂行程可達(dá)約290 mm，滑板行程與炮閂行程之比為1∶1.7?；迮c閂體之間的最大傳速比為3.65，而在炮閂后坐到位和復(fù)進(jìn)到位時(shí)的傳速比幾乎為0，減小了閂體輸彈到位時(shí)的沖擊。該加速機(jī)構(gòu)的加速行程大，被加速件(閂體)的加速度較小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且零部件受力小、使用壽命較長(zhǎng)。

1.2.4 供彈機(jī)構(gòu)

供彈機(jī)構(gòu)如圖4所示。供彈機(jī)構(gòu)主要由齒輪和齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，它將滑板的前后往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變成撥彈輪的單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而撥動(dòng)帶鏈的炮彈向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，將彈送至輸彈線上方，再由滑板控制的壓彈機(jī)構(gòu)將彈脫鏈并壓至輸彈線上的炮閂抓鉤內(nèi)。

1.2.5 再裝填機(jī)構(gòu)

雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)有再裝填機(jī)構(gòu)。再裝填機(jī)構(gòu)主要部件為火藥彈室，如圖5所示?；鹚帍検矣?個(gè)火藥彈彈膛，可裝填3發(fā)火藥彈?；鹚帍椨呻姄舭l(fā)器控制擊發(fā)，擊發(fā)后產(chǎn)生的火藥氣體推開(kāi)氣閥進(jìn)入位于后端的活塞筒內(nèi)，推動(dòng)自動(dòng)機(jī)活塞桿向前運(yùn)動(dòng)，從而強(qiáng)制推動(dòng)滑板及關(guān)聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)機(jī)首發(fā)裝填和排除瞎火彈故障，使自動(dòng)機(jī)重新裝填。

1.3 2A38型自動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該自動(dòng)機(jī)雙管聯(lián)裝、彼此聯(lián)動(dòng)，雙閉鎖機(jī)構(gòu)交替工作進(jìn)行發(fā)射，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有如下特點(diǎn)：

1) 自動(dòng)機(jī)很容易改變供彈方向。雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)只需更換供彈凸輪等個(gè)別零件，就可改變供彈方向。這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)非常適合邊炮布置，一門(mén)自動(dòng)機(jī)為左供彈、另一門(mén)自動(dòng)機(jī)為右供彈，總體布局協(xié)調(diào)合理。

2) 自動(dòng)機(jī)首發(fā)射擊反應(yīng)快、精度高。雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)始終有一發(fā)炮彈處于膛內(nèi)閉鎖狀態(tài)，只要按下?lián)舭l(fā)按鈕，自動(dòng)機(jī)即開(kāi)始射擊，沒(méi)有閂體后掛機(jī)式自動(dòng)機(jī)的閂體運(yùn)動(dòng)過(guò)程和復(fù)進(jìn)到位時(shí)的撞擊。并且首發(fā)彈射擊時(shí)，自動(dòng)機(jī)的絕大多數(shù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還處于靜止?fàn)顟B(tài)，自動(dòng)機(jī)撞擊振動(dòng)對(duì)首發(fā)彈的影響很小，因此,首發(fā)炮彈的射擊精度很高。

3) 自動(dòng)機(jī)主動(dòng)構(gòu)件后坐時(shí)間與復(fù)進(jìn)時(shí)間相等。一般自動(dòng)機(jī)主動(dòng)構(gòu)件復(fù)進(jìn)時(shí)間要遠(yuǎn)比后坐時(shí)間長(zhǎng)。雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)大大縮短了主動(dòng)構(gòu)件的復(fù)進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)間，這是提高射速的重要因素之一。

4) 自動(dòng)機(jī)省去了一般自動(dòng)機(jī)單獨(dú)的輸彈機(jī)、主動(dòng)構(gòu)件后坐緩沖器這些不可缺少的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，質(zhì)量大幅度減輕。自動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，還有一個(gè)重要原因就是不少零件具有一件多用的功能。

5) 自動(dòng)機(jī)能量利用效率高。雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)自動(dòng)循環(huán)中不需要先儲(chǔ)存能量再釋放能量的轉(zhuǎn)換過(guò)程，而是直接利用火藥氣體能量，同時(shí)完成后坐、復(fù)進(jìn)的運(yùn)動(dòng)，能量損耗小。

7) 雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)還有一個(gè)非常顯著的特點(diǎn)，就是它對(duì)武器平臺(tái)的能源依賴(lài)性很小。用于控制擊發(fā)機(jī)構(gòu)的電扣機(jī)和控制再裝填機(jī)構(gòu)的火藥彈擊發(fā)器僅需要最高27V的低電壓直流電，其對(duì)系統(tǒng)的適裝性很高。

8) 當(dāng)雙個(gè)滑板左右對(duì)齊時(shí)，自動(dòng)機(jī)的供彈機(jī)體才能打開(kāi)。一旦出現(xiàn)故障，兩滑板大多不處在對(duì)齊位置，用火藥彈排故和人工排故都比較麻煩。因此，該自動(dòng)機(jī)以其高的可靠性彌補(bǔ)了可維修性的欠缺。

9) 一般情況下每次射擊結(jié)束，膛內(nèi)留有一發(fā)炮彈。連續(xù)射彈時(shí)間6 s之內(nèi)，留膛彈是安全的，不會(huì)出現(xiàn)自爆自燃現(xiàn)象；但連續(xù)射彈時(shí)間超過(guò)6 s后，膛內(nèi)溫度升高。在這種情況下繼續(xù)射擊或停射，膛內(nèi)的炮彈有可能出現(xiàn)自燃。使用時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守射擊操作規(guī)范。

2 雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展概況

雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)的Gast原理產(chǎn)生于德國(guó)，但該原理自動(dòng)機(jī)技術(shù)在俄羅斯、美國(guó)和南非等多個(gè)國(guó)家得到了較大發(fā)展。各國(guó)研制的雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)見(jiàn)表1。雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)由其原理決定了它的射速很高，各種口徑的雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)最高射速可達(dá)3 500發(fā)/分。該原理自動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展了幾代、多種口徑和多種型號(hào)的產(chǎn)品。

表1 各國(guó)研制的雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)

如早期的ГШ-23[3]型23 mm航炮自動(dòng)機(jī)，20世紀(jì)60年代開(kāi)始研制，后裝備在多款飛機(jī)上。

20世紀(jì)80年代，原蘇聯(lián)又研制成功了30 mm口徑的雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)，可配裝在飛機(jī)和裝甲戰(zhàn)車(chē)上。其中，最為著名的當(dāng)屬配裝于彈炮一體武器系統(tǒng) “通古斯卡2C6”、 以及鎧甲-S1上的2A38型自動(dòng)機(jī)。后來(lái)對(duì)其進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)，型號(hào)為2A38M。

2A38自動(dòng)機(jī)與早期的ГШ-23等雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)相比，將連桿式聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)改進(jìn)為齒輪、齒條聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)反跳鎖、供彈機(jī)構(gòu)、壓彈機(jī)構(gòu)、電扣機(jī)以及導(dǎo)氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，自動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊、維修性更高，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率獲得了較大提高，自動(dòng)機(jī)的綜合性能獲得了很大提升。

2A38自動(dòng)機(jī)有多個(gè)變型產(chǎn)品，分別裝備在武裝直升機(jī)、固定翼飛機(jī)和裝甲戰(zhàn)車(chē)等武器平臺(tái)上。裝備于裝甲戰(zhàn)車(chē)和武裝直升機(jī)上的自動(dòng)機(jī)出于身管冷卻方面的考慮，都設(shè)計(jì)了無(wú)源自循環(huán)身管冷卻裝置。高炮武器系統(tǒng)上的2A38自動(dòng)機(jī)還增加了炮口測(cè)速裝置，主要用來(lái)檢測(cè)炮口初速，該數(shù)據(jù)反饋給火控計(jì)算機(jī)，以實(shí)時(shí)調(diào)整射擊諸元參數(shù)，從而大大提高火炮的命中概率。

前文已指出天地的運(yùn)作直接產(chǎn)生了萬(wàn)物，說(shuō)明天地和萬(wàn)物是有區(qū)別的?！疤斓亍痹诖蠖鄶?shù)情況下是特指，不能和“萬(wàn)物”混淆。所謂“天地不仁，以萬(wàn)物為芻狗”，這里也能看出兩者的不同。不過(guò)，由于它們都屬于天然現(xiàn)象之“物”，處于直接生成與被生成的關(guān)系中，兩者的聯(lián)系也就更加緊密。在一定的語(yǔ)境中，說(shuō)“天地”如何存在，某種程度上便預(yù)設(shè)著“萬(wàn)物”如何或應(yīng)如何存在；一些章節(jié)直接討論“道”與“萬(wàn)物”之間的關(guān)系而未提及“天地”，在一定意義下我們應(yīng)將“天地”補(bǔ)充進(jìn)來(lái)。

為了適應(yīng)戰(zhàn)車(chē)炮高平兩用自動(dòng)機(jī)的角色，在2A38自動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，俄羅斯的設(shè)計(jì)人員對(duì)其進(jìn)行了有效的技術(shù)改進(jìn)，成功設(shè)計(jì)出了可變射速雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)——ГШ30К，高速達(dá)2000～2600發(fā)/分，低速為300～400發(fā)/分[4]。

20世紀(jì)80年代，美國(guó)也研制了GE225式25mm雙管聯(lián)動(dòng)航空自動(dòng)炮，射速2000發(fā)/min[5]。該炮于上世紀(jì)80年代完成射擊試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)等研制工作，并成為一種陸、海、空三軍通用的小口徑自動(dòng)炮。

南非LIW公司根據(jù)Gast原理，也研制出了一種35mm高射速自動(dòng)炮，該項(xiàng)設(shè)計(jì)通過(guò)火炮緊湊的結(jié)構(gòu)、高的射速與質(zhì)量比而獲得了極好的結(jié)果。

3 雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展展望

二十世紀(jì)末以來(lái)，雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)技術(shù)得到更為迅速和深入的發(fā)展，許多雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)得到優(yōu)化和改進(jìn)，其高射速、高可靠性得到充分展現(xiàn)。但同時(shí)，科技人員對(duì)雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)先天的不足也有了更深入的理解和把握。需要解決如下問(wèn)題，以進(jìn)一步提升該類(lèi)自動(dòng)機(jī)的綜合性能，提高其適裝性、安全性和勤務(wù)性。

1) 兩根身管存在射速差，影響射擊密集度

從原理上講，雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)的主動(dòng)構(gòu)件為兩套，導(dǎo)氣裝置也為兩套，機(jī)構(gòu)加工誤差、裝調(diào)誤差難以達(dá)到完全一致，雖然通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)將兩套機(jī)構(gòu)連接在一起進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，但射擊時(shí)間間隔之差客觀存在；加之兩根身管中心距較大，火藥氣體和滑板復(fù)進(jìn)到位、后坐到位撞擊引起的動(dòng)力矩較大，直接影響射擊密集度。這就要求：①兩套機(jī)構(gòu)的加工狀態(tài)、裝調(diào)狀態(tài)盡可能保持一致；②前后導(dǎo)氣裝置的氣量方便可調(diào)，且穩(wěn)定。這樣才能達(dá)到射速穩(wěn)定、浮動(dòng)穩(wěn)定，立靶密集度穩(wěn)定。

2) 膛內(nèi)留彈的安全問(wèn)題

射后膛內(nèi)留彈問(wèn)題，一直是雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)最受置疑的地方，許多人擔(dān)心其存在的安全問(wèn)題。俄羅斯技術(shù)人員用冷卻自動(dòng)機(jī)身管，同時(shí)結(jié)合控制一次射擊炮彈數(shù)量和規(guī)定兩次連發(fā)射擊時(shí)間間隔的辦法，解決膛內(nèi)留彈的安全問(wèn)題。有的技術(shù)人員設(shè)計(jì)出了原理方案，使每次連發(fā)射擊的最后一發(fā)彈擊發(fā)時(shí)，其火藥氣體對(duì)自動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用力被屏蔽掉，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)保持不動(dòng)，膛內(nèi)留下一發(fā)彈殼，下一次的連發(fā)射擊靠再裝填機(jī)構(gòu)重新啟動(dòng)。由此使得膛內(nèi)不出現(xiàn)待擊發(fā)炮彈的情況，解除了膛內(nèi)留彈存在的安全問(wèn)題[6]。

3) 提高使用勤務(wù)性問(wèn)題

只有當(dāng)左右滑板處在唯一確定的位置時(shí)，供彈機(jī)體才能打開(kāi)。一旦出現(xiàn)故障，若滑板不在確定位置，用火藥彈排故和人工排故都較麻煩。需通過(guò)提高自動(dòng)機(jī)工作的可靠性，改進(jìn)供彈機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、增加排故工輔具，以提高使用的勤務(wù)性。

雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)射速高、可靠性好和火炮反應(yīng)時(shí)間短，非常適合配裝高射速防空武器系統(tǒng)。自動(dòng)機(jī)零部件對(duì)稱(chēng)分布，更換少量零件后可改變供彈方向，適于采用兩門(mén)炮邊炮布置，可使武器系統(tǒng)射速最高可達(dá)4 000～6 000發(fā)/分,與防空導(dǎo)彈結(jié)合組成彈炮結(jié)合型防空武器系統(tǒng)，將充分發(fā)揮該自動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)是世界上較為先進(jìn)的自動(dòng)機(jī)，其以結(jié)構(gòu)緊湊、射速高、炮口動(dòng)能與質(zhì)量之比大而獲得各國(guó)的爭(zhēng)相研制，尤其在俄羅斯獲得了非常大的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。為獲得更加完善的使用功能和更高的戰(zhàn)斗性能，需要對(duì)該原理自動(dòng)機(jī)進(jìn)行更加深入的工程化研究，進(jìn)一步提高該原理自動(dòng)機(jī)的安全性、勤務(wù)性，獲得多種口徑、多種射速、適合多種武器平臺(tái)的雙管聯(lián)動(dòng)自動(dòng)機(jī)產(chǎn)品，充分發(fā)揮該原理自動(dòng)機(jī)的良好性能。

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