淺析火炮身管壽命預(yù)測技術(shù)發(fā)展

陳屹峣

【摘要】在軍事設(shè)計中，從事炮火研究、使用、生產(chǎn)以及設(shè)計的人員已經(jīng)開始密切關(guān)注火炮身管壽命的問題。本文對火炮身管壽命的定義進(jìn)行論述并預(yù)測了在這一方面上的發(fā)展歷程，根據(jù)這一方面的技術(shù)取得的成果，還提出了對其壽命實施動態(tài)預(yù)測的方法，并做出初步探討，確定對實現(xiàn)該方法的關(guān)鍵所在。

【關(guān)鍵詞】火炮；身管壽命；發(fā)展歷程

火炮的壽命長短取決于其身管的壽命。彈丸以及火藥在發(fā)射過程中對身管的磨損，會逐漸改變身管的性能，其壽命也會慢慢減少，直到不能夠繼續(xù)使用。因為火炮在射擊的時候身管是處于一個高溫、高速磨損的狀態(tài)，所以，利用測試裝置很難對身管的壽命做出有效的預(yù)測。同時，還有很多形式可以耗盡身管的壽命，所以，在其壽命上的問題始終沒有得到一個比較完美的解決方法。

一、火炮身管壽命的定義

火炮在射擊的時候，其身管在高速運動的炮彈以及高壓、高溫的火藥氣體摩擦下，內(nèi)膛尺寸、形狀都會發(fā)生改變，從而導(dǎo)致火炮的性能大大下降，當(dāng)其性能下降一定程度，即會終止身管的壽命。因為終止身管壽命的方式有很多，比如：炸膛、連續(xù)瞎火以及彈丸早炸等因素，所以，很多關(guān)于這方面的專家重點研究了身管壽命的問題，并建立了身管壽命在不同角度以及不同條件下的定義。

1.1身管彈道的壽命

在火炮發(fā)射的時候，火藥的氣體對身管造成的壓力被稱作膛壓，炮彈的速度叫初速，初速以及膛壓的誤差是火炮的參數(shù)，叫做內(nèi)彈道性能。其彈道性能是根據(jù)炮彈數(shù)量的增加而變化，彈道性能下降到一定程度就不能夠完成戰(zhàn)斗的任務(wù)，就視為壽命結(jié)束，這種描述方法被叫做彈道壽命。這是從火炮設(shè)計的角度進(jìn)行定義的，一般通過連續(xù)瞎火、彈丸早炸以及初速下降等一些現(xiàn)象表示其壽命終止。身管彈道的壽命通常是在火炮的生產(chǎn)、設(shè)計以及研究上應(yīng)用，一般是在靶場的環(huán)境下才可以進(jìn)行檢測，但是在基層作戰(zhàn)的部隊因為作戰(zhàn)任務(wù)以及檢測裝備等條件的限制下還沒有辦法去實現(xiàn)通過檢測彈道的壽命去預(yù)測身管的壽命。

1.2身管疲勞壽命

這是指炮火在多次射擊后，在盈利以及熱化學(xué)的重復(fù)作用下，機(jī)械的性能不斷的下降，其內(nèi)膛表面有了裂紋，并且還在不斷的擴(kuò)張，直到破裂，這就是身管壽命的終止。實踐證明，在身管工藝以及材料學(xué)的快速發(fā)展下，身管的壽命比彈道的壽命要高很多，而且在測試技術(shù)的限制下，這種判斷方式?jīng)]有辦法得到推廣運用。所以，在身管疲勞壽命上的研究變得越來越少。

1.3極限壽命

身管的極限壽命指的是火炮在越來越多的射擊后，出現(xiàn)了發(fā)射彈丸飛行不穩(wěn)定以及彈帶消光等狀態(tài)，已經(jīng)無法去戰(zhàn)斗。因為預(yù)測極限狀態(tài)比較困難，而且對其檢測的方法比較復(fù)雜，所以不適合用在部隊對身管壽命進(jìn)行檢測。

1.4身管使用壽命

身管使用壽命就是指在極限壽命或者身管彈道壽命的基礎(chǔ)上，規(guī)定一個提前量，作為其壽命的判斷條件，從而方便使用以及管理火炮，比如對于高炮、艦炮等一些小口徑的火炮，在發(fā)射一定數(shù)量的炮彈后必須更換身管；而大口徑火炮的壽命終止是指初速下降量到達(dá)一定的數(shù)值。通過這種定義一般到不了身管的極限狀態(tài)就視為壽命終止，要進(jìn)行更換，但是因為這種方法比較簡單，所以部隊一般都是采用這種方式去判斷身管是否可以繼續(xù)使用。

1.5經(jīng)濟(jì)壽命

經(jīng)濟(jì)壽命就是說火炮火炮在使用了很長時間之后，對其進(jìn)行的保養(yǎng)維護(hù)所花費的費用已經(jīng)達(dá)到購買一個新的火炮的時候，就視為其壽命終止。為了管理方便，通常都是在維修三次之后，就要更換新的火炮。實際上身管的壽命和經(jīng)濟(jì)壽命沒有太大的關(guān)系，經(jīng)濟(jì)壽命終止的是火炮，并不是身管。

二、火炮身管壽命預(yù)測技術(shù)發(fā)展

伴隨火炮的性能不斷提高，火炮身管壽命的問題也相繼出現(xiàn)。因為其壽命和射擊的效果以及維修有很大的關(guān)系，所以，身管壽命的問題是由火炮不斷提高的性能引起的。很多專家在這一問題上進(jìn)行了深入的研究，到現(xiàn)如今，已經(jīng)有了很大的研究成果，在這方面上的發(fā)展有三個階段：

2.1第一階段（二十世紀(jì)九十年代以前）

在火炮不斷提高的性能下，火炮射擊的時候?qū)?nèi)膛造成的磨損程度越來越大，這對身管壽命問題有很大的影響。所以，在火炮技術(shù)的快速發(fā)展下，其身管壽命的問題已經(jīng)變成影響火炮性能的主要因素，大概到二十世紀(jì)七十年代以后，很多國家都開始大力關(guān)注身管壽命這一方面的問題。很多國家分析了火炮壽命的預(yù)測技術(shù)，明確了初速下降的判斷方法等傳統(tǒng)方式對火炮壽命判別的局限性，并且在火炮發(fā)射時身管壽命的下降是因為彈丸和火藥的磨蝕作用這一主要因素上達(dá)成共識，所以就有了通過膛線磨損梁去判別火炮身管壽命的方法。相關(guān)研究人員認(rèn)為，在身管壽命判別上通過火炮膛線徑向磨損量的理論，能從火炮壽命以及火炮彈道性能兩點進(jìn)行解釋。首先，在性能方面來講，發(fā)射彈丸會使身管內(nèi)膛擴(kuò)大是通過一些裝置觀測到的，內(nèi)膛擴(kuò)大會導(dǎo)致彈丸發(fā)射時壓力下降，從而使其初速下降，當(dāng)內(nèi)膛擴(kuò)大到一定程度的時候，就沒有辦法滿足炮彈的發(fā)射，這就判定為身管壽命已經(jīng)終止。其次，膛線徑向磨損量判別方法的合理性可以從火炮壽命上進(jìn)行解釋，事實證明膛線深度和其磨損量之間是有一定的關(guān)系的，磨損量加大，膛線深度就會慢慢減小，這會導(dǎo)致擠壓應(yīng)力變大，當(dāng)它增加到一定程度后，就會出現(xiàn)一些彈帶削光等表示其壽命完結(jié)的現(xiàn)象，這也表示著火炮身管的壽命和磨損量也是有一定關(guān)系的。根據(jù)上面兩點的分析，磨損量判別法馬上得到了很多專家的認(rèn)同，直到今天，它仍然被認(rèn)為是目前對身管壽命判別的最有效的方法。

2.2第二階段（二十世紀(jì)九十年代到二零零七年）

確定了身管壽命下降的主要因素是磨損，并在提出這一判別法后，各國對身管壽命研究的重點馬上轉(zhuǎn)移到磨損量上。在不斷的實踐后，我國慢慢把內(nèi)膛陽線的磨損量作為判別身管壽命的標(biāo)準(zhǔn)，但是西方一些國家卻是在其向炮口移動一英寸地方的磨損量作為判別身管壽命的標(biāo)準(zhǔn)。

同時，很多國家圍繞這一點做出大量的實驗，從而得出和磨損量變化過程沒有關(guān)系，但是和磨損量有關(guān)系的這個結(jié)論，這使在這方面的研究得到了簡單化，就是通過磨損量就能夠判斷身管的壽命。所以，這個時期內(nèi)我國開發(fā)了一種測量磨損量的裝置。但是這種測量裝置測量的結(jié)果會有一定的誤差，所以對其性能進(jìn)行改善還有很大的發(fā)展空間。

2.3第三階段（二零零七年到現(xiàn)在）

在許多專家的努力下，第三階段的研究已經(jīng)轉(zhuǎn)移到射擊研究上。目的就是預(yù)測不同射擊后的磨損量和標(biāo)準(zhǔn)射擊條件下的磨損量之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)在各種條件下能夠?qū)ζ鋲勖M(jìn)行預(yù)測。

三、火炮身管壽命動態(tài)預(yù)測技術(shù)

通過磨損量的判別方法對射擊條件標(biāo)準(zhǔn)化后，就可以實現(xiàn)通過分析射擊條件來預(yù)測身管的壽命。所以，只要識別各種影響身管壽命的信息，就能夠?qū)崿F(xiàn)對身管壽命的預(yù)測。伴隨傳感器信號處理的快速發(fā)展，以及信息的自動識別，對其壽命的動態(tài)預(yù)測已經(jīng)變成現(xiàn)實。

3.1火炮身管壽命動態(tài)預(yù)測的要求

現(xiàn)如今對于火炮壽命預(yù)測的種種方法沒有普遍應(yīng)用，是因為它在操作性、適用性以及科學(xué)性等方面存在著一定的缺陷，沒有辦法應(yīng)用到火炮生產(chǎn)、設(shè)計以及報廢、維修等過程中，所以，在火炮身管壽命上建立的動態(tài)預(yù)測技術(shù)一定要包括下面幾個方面。

3.1.1科學(xué)性

動態(tài)預(yù)測技術(shù)一定要充分利用專家在這方面研究出來的成果，其原理要科學(xué)化，而預(yù)測的方法應(yīng)是通過火炮準(zhǔn)確的特征去確定對火炮身管壽命的預(yù)測。

3.1.2適用性

其適用范圍不廣泛的主要原因是因為現(xiàn)在各種身管壽命的預(yù)測不能夠普遍應(yīng)用，其動態(tài)預(yù)測技術(shù)可以適用于高炮、滑膛炮、艦炮、榴彈炮、加農(nóng)炮等各種火炮，而且可以應(yīng)用在火炮生產(chǎn)、設(shè)計以及維修等過程，可以準(zhǔn)確預(yù)測火炮的身管壽命。

3.1.3可操作性

之所以會出現(xiàn)難以預(yù)測火炮身管壽命的問題，設(shè)備比較復(fù)雜的操作性是十分重要的影響因素這就要求火炮壽命預(yù)測技術(shù)能夠有較為方便簡介的操作方式，并能夠有效的適應(yīng)不同的環(huán)境，從而使得戰(zhàn)斗人員能夠真正的掌握火炮的身管壽命。

3.2實現(xiàn)火炮身管壽命動態(tài)預(yù)測的關(guān)鍵

動態(tài)預(yù)測技術(shù)應(yīng)該具有良好的科學(xué)性，此外，這種技術(shù)還需要有效的適應(yīng)性以及操作性作為基礎(chǔ)來進(jìn)行保障。從一些研究文獻(xiàn)當(dāng)中我們可以看到，火炮的壽命是收到裝藥量等多種因素的制約影響的。因此這就需要動態(tài)預(yù)測技術(shù)實現(xiàn)對這些因素的動態(tài)識別

如今，隨著時代的進(jìn)步以及科技的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)已經(jīng)十分發(fā)達(dá)，這就能夠?qū)崿F(xiàn)對火炮射擊頻率等對壽命有所影響的因素的自動識別。

四、結(jié)束語

本文對火炮身管壽命的預(yù)測技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了介紹，并在前人研究的基礎(chǔ)上提出了動態(tài)預(yù)測技術(shù)，結(jié)合實際分析了這種技術(shù)應(yīng)該滿足的一些要求。

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