威寧兩起人工影響天氣“三七”高炮身管脹膛變形故障原因分析

陳 林，蔡 軍，劉維芳，楊承梅

(貴州省威寧縣氣象局，貴州 威寧 553100)

1 前言

目前，威寧現(xiàn)有65式雙管37 mm高射炮24門，55式單管37 mm高射炮6門，每門高炮平均用彈量大都在500～1 000發(fā)，在人工增雨防雹方面取得明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益。自1993年開展人工影響天氣工作以來，25 a來從未遇見身管脹膛變形故障。然而，2017年7月23日、8月1日威寧分別出現(xiàn)一門55式單管、一門65式雙37 mm高射炮左身管脹膛變形的情況。如不及時(shí)檢查排除故障，不僅直接影響射擊效果和使用安全，嚴(yán)重的將導(dǎo)致膛炸、身管斷裂等危及人員安全的事故。國內(nèi)有關(guān)專家和技術(shù)人員對身管脹膛原因進(jìn)行分析總結(jié)，認(rèn)為主要是膛內(nèi)炮油堆積、身管內(nèi)水冷處理不當(dāng)、彈藥保存不當(dāng)、身管受超高溫和超高壓、身管約束不當(dāng)、彈丸裝藥疵病和彈丸結(jié)構(gòu)有缺陷等引起的[1]。由于身管脹膛屬小概率事件，全國也很少遇見，本文就兩起身管脹膛變形故障原因進(jìn)行分析，說明查找故障的方法，對防范和避免安全事故發(fā)生有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 身管脹膛變形故障說明

2017年7月23日17時(shí)15分到17分，馬踏炮站開展人工防雹作業(yè)，用彈量143發(fā)，有效避免冰雹災(zāi)害的發(fā)生。作業(yè)后，在檢查保養(yǎng)高炮時(shí)發(fā)現(xiàn)左身管防火帽后段約3 cm處膨脹，膛線明顯扭曲變形。8月1日16時(shí)30分，雨朵炮站開展人工防雹作業(yè)，用彈量60發(fā)。作業(yè)后，在檢查保養(yǎng)高炮過程中時(shí)同樣發(fā)現(xiàn)身管防火帽后段約20 cm處膨脹，膛線明顯扭曲變形的情況。

通過兩例身管膨脹，膛線明顯扭曲變形的情況，均是使用重慶長安工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的01-17-12批次炮彈。因此，結(jié)合身管脹膛原因分析，是否與01-17-12批次炮彈存在一定的關(guān)系。針對這種情況，組織有關(guān)專家和技術(shù)人員，按照高炮維護(hù)維修保養(yǎng)的技術(shù)方法進(jìn)行逐一檢查分析，以確定這兩次身管膨脹、膛線扭曲變形的具體原因。

3 故障檢查排除方法

3.1 身管的保養(yǎng)擦拭

身管由炮管、防火帽、復(fù)進(jìn)機(jī)等組成[2]，身管內(nèi)部分藥室部和膛線部，統(tǒng)稱炮膛。炮膛的擦拭好壞直接影響炮身壽命的長短，維護(hù)好,炮身的壽命就可以大大延長。若保養(yǎng)擦拭得不好,膛內(nèi)太臟,嚴(yán)重銹蝕,輕則加速炮膛的燒蝕、磨損,重則引起炮身膨脹、炸膛。故在平時(shí)、作業(yè)前及作業(yè)后必須適時(shí)按規(guī)程對高炮進(jìn)行檢查和擦拭保養(yǎng),特別是對身管的檢查、擦拭和保養(yǎng)尤其重要。專家在調(diào)查分析故障原因的過程中，調(diào)閱了兩個(gè)炮站高炮保養(yǎng)維護(hù)記錄，通過對身管的仔細(xì)檢查，基本排除高炮保養(yǎng)不當(dāng)?shù)葐栴}。

3.2 用彈量

用彈量多會造成身管內(nèi)膛燒蝕磨損量不斷增加，導(dǎo)致膛壓下降，初速降低，彈丸在膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)擺動(dòng)，飛離炮口瞬間起始擾動(dòng)增大，使射彈散布顯著變大、命中概率降低[3]。馬踏炮站(雙管炮)2013年更換身管后，2014—2017年累計(jì)用彈量為2 190發(fā)，雨朵炮站(單管炮)2014—2017年累計(jì)用彈量為1 151發(fā)。故用彈量不是造成身管脹膛故障的原因。

3.3 炮膛內(nèi)疵病

表1 馬踏、雨朵兩炮站用彈量統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Quantity of artillery in MaTa and YuDuo

高炮射擊時(shí)，身管不僅要承受高溫高壓火藥氣體的沖刷和化學(xué)作用，還要承受高速運(yùn)動(dòng)彈丸的摩擦作用，由此產(chǎn)生的疵病多達(dá)幾十種[3]，如陽線斷脫、燒蝕溝、龜裂、沖凹等，當(dāng)達(dá)到一定量時(shí)也會對彈丸在身管內(nèi)卡滯，造成彈丸出膛時(shí)間滯后，膛壓升高，身管脹膛變形或膛炸等現(xiàn)象的發(fā)生[4]，專家高度重視對變形脹膛的身管及正常使用的身管的檢測，用窺膛鏡對身管內(nèi)疵病進(jìn)行檢查，檢查結(jié)論是膛線完整，無陽線斷脫、燒蝕溝、龜裂、沖凹，2017年4月武漢隨州大橋機(jī)械廠對威寧30門高炮進(jìn)行全面的檢測，年度檢測報(bào)告合格。故也排除了因炮膛內(nèi)疵病引起身管膨脹的因素。

3.4 彈丸構(gòu)造

3.4.1 彈丸的構(gòu)造 彈丸是炮彈的爆炸部位,前端有連接引信的螺紋孔,后端有連接底排的螺紋孔,外表面有彈帶和定心部。彈帶用來嵌入膛線,緊塞炮膛,密閉火藥氣體,同時(shí)導(dǎo)引彈丸高速旋轉(zhuǎn)以滿足飛行穩(wěn)定的要求。定心部用于保證彈丸軸線與炮膛軸線一致,以使彈丸既能夠順利裝填,又能保證彈丸在膛內(nèi)正確運(yùn)動(dòng)。定心部制造很精細(xì),保管使用中應(yīng)嚴(yán)防銹蝕和磕碰[2]；說明彈帶和定心部出現(xiàn)問題，都會影響彈丸在膛內(nèi)正確運(yùn)動(dòng)。

3.4.2 彈丸殘片 2017年7月27日17時(shí)牛棚炮站作業(yè)后，據(jù)當(dāng)?shù)卮迕裣蜴?zhèn)政府反映，距離炮站3.5 km處有多塊炮彈殘骸，政府工作人員取回彈丸殘片帶至縣人影辦，通過仔細(xì)觀察，該彈丸殘片炮彈批次(07人雨 1-17-12)清晰可見，正是牛棚炮站使用的該批次炮彈，共計(jì)3塊，第1塊殘骸重336 g，彈帶完整且嵌入膛線清晰，但彈帶后端有明顯的5道與身管內(nèi)陽線擠壓的凹槽，第2塊重232 g，彈帶炸飛，彈帶后端同樣有明顯的5道與身管內(nèi)陽線擠壓的凹槽，凹槽比第1塊淺些，第3塊重419.5 g，彈帶完整且嵌入膛線清晰，但彈帶后端沒有與身管內(nèi)陽線擠壓的凹槽，光滑完整。同一批次、同一處發(fā)現(xiàn)的彈丸殘骸，彈帶后端既有身管內(nèi)陽線明顯擠壓的深凹槽，也有身管內(nèi)陽線擠壓的淺痕跡，同時(shí)也出現(xiàn)沒有痕跡的。

3.5 后座量

據(jù)雨朵炮站班長敘述“當(dāng)天開展防雹作業(yè)時(shí)，發(fā)射40發(fā)人雨彈后由于準(zhǔn)備后續(xù)裝彈，途中停頓20 s左右”再次作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)有一發(fā)聲音特別大，觀察后座178，而平時(shí)作業(yè)的后座量不大于175。據(jù)此信息，指揮中心向全縣30個(gè)作業(yè)點(diǎn)詢問該批次的炮彈在作業(yè)中有什么異常，多個(gè)炮站反映，后座會突然偏大，聲音會突然響一些的情況。

4 引起身管脹膛原因分析

通過對雨朵、馬踏炮站身管的保養(yǎng)、彈藥的儲存使用、用彈量、后座量等進(jìn)行對比分析，已排除膛內(nèi)炮油堆積、身管內(nèi)水冷處理不當(dāng)、彈藥保存不當(dāng)、身管受超高溫和超高壓、身管約束不當(dāng)?shù)纫鹈浱徘闆r，彈藥生產(chǎn)廠方事后對“1-17-12”批次檢驗(yàn)也排除了彈丸裝藥疵病的情況。從牛棚炮站收集到的彈丸殘骸分析來看，雨朵、馬踏炮站身管脹膛變形的原因不是孤立的，必然有相同的因素所致，基于07型人雨彈“1-17-12”批次部分彈丸殘骸尾端有5條身管膛線陽線擠壓凹槽這一現(xiàn)象，是由于彈丸結(jié)構(gòu)有缺陷，彈丸在膛內(nèi)運(yùn)行阻力過大，膛壓升高，超出身管前段壁較薄部分所能承受壓強(qiáng)導(dǎo)致的可能性非常大，致使脹膛變形。

5 建議與措施

高炮在開展人工影響天氣作業(yè)前后對身管的檢查、擦拭保養(yǎng)非常重要，每次作業(yè)前后必須做到一看二摸，一看是指作業(yè)前打抵炮身至水平位置，取下退殼筒，拉握把向后，站在炮后用肉眼觀察炮膛內(nèi)是否有陽線剝落和劃傷、銹蝕、嚴(yán)重掛銅、異物，身管表面是否有裂縫、壓坑、鼓包等，二摸是指作業(yè)前后須用虎口掐住身管尾端向前端觸摸檢查，如果發(fā)現(xiàn)鼓包等異常，應(yīng)立即停止作業(yè)，及時(shí)向上級業(yè)務(wù)部門報(bào)告。

通過對兩起高炮身管前端脹膛原因分析，高炮在開展人工影響天氣作業(yè)前后的檢查、擦拭保養(yǎng)非常重要，特別是每次作業(yè)待身管冷卻后須用虎口掐住身管尾端向前端觸摸檢查，如果發(fā)現(xiàn)鼓包、裂紋等異常，應(yīng)立即停止作業(yè)，及時(shí)向上級業(yè)務(wù)部門報(bào)告更換身管，對防范和避免重大安全事故發(fā)生，意義重大。