中國無后坐力炮在過去三十多年中處于放棄發(fā)展的狀態(tài),因此沒有項目、沒有撥款,自然也沒有真正的研究工作展開。
由此導(dǎo)致的結(jié)果,就是在技術(shù)專著和論文中,涉及無后坐力炮的內(nèi)容,要么是幾十年前基本原理的簡單復(fù)述,要么是摘譯國外的新聞和綜述——比如美國又花多少錢買了瑞典古斯塔夫M4什么的。
但在2019年的上半年連續(xù)出現(xiàn)了它的數(shù)篇相關(guān)公開論文,而且都是顯著具備實際工程背景的類型,多篇論文的內(nèi)容可以相互交叉印證并指向同一個型號。因此從公開渠道來說,最早在2019年就可以判定,國內(nèi)非常有可能在研發(fā)新無后坐力炮,而且可以基本明確它的結(jié)構(gòu)布局、發(fā)射藥類型。
圖:某型無后坐力炮測試
在這些論文中,有兩篇最值得重視。中北大學(xué)的論文《輕量化82mm無后坐力炮關(guān)鍵技術(shù)研究》,基本完整的介紹了項目的關(guān)鍵特性。南京理工大學(xué)的《某單兵無后坐力炮后噴區(qū)域危險性綜合評估》和火炮本身關(guān)系不大,但直接涉及火炮操作規(guī)范制定,也就是部隊?wèi)?yīng)該怎么用——比如后方多大角度范圍、多遠(yuǎn)距離內(nèi)不能有人。
根據(jù)現(xiàn)有資料的總結(jié),國內(nèi)新型無后坐力炮將采用82毫米口徑——但不排除未來衍生84毫米口徑版本的外銷型號。火炮的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計思路和性能,對標(biāo)(說山寨也沒啥問題)古斯塔夫M4;核心技術(shù)突破在于鈦合金/碳纖維復(fù)合身管,以及變?nèi)妓侔l(fā)射藥。
圖:新82無的火炮身管結(jié)構(gòu),國內(nèi)未有先例,理論和技術(shù)基礎(chǔ)存在大量空白
新82無的炮管采用三層結(jié)構(gòu),最內(nèi)層采用Ti-5AL-2.5Sn鈦合金設(shè)計——鈦合金的絕對耐熱能力、絕對強度都遠(yuǎn)不如鋼材,但是比鋼材要輕很多。為了彌補強度上的問題,它在最外層采用了抗拉強度遠(yuǎn)高于鋼材的T300碳纖維對炮管進行纏繞。
碳纖維雖然抗拉的能力超強,但是它不能單獨使用,必須要固定起來。目前最主流的方式就是用樹脂塑料將它粘結(jié)固化,即通常所說的碳纖維復(fù)合材料。碳纖維本身非常耐熱,但樹脂塑料的耐高溫能力、抗沖擊能力差,因此不能直接包裹鈦合金內(nèi)管。所以在鈦合金和碳纖維復(fù)材中,還需要加入一層起到隔熱和緩沖彈炮發(fā)射沖擊的耐熱橡膠。
圖:古斯塔夫M4膛線
這個炮管的技術(shù)難點相當(dāng)多,重點在以下兩個方面:
1:鈦合金內(nèi)壁拉膛線非常麻煩——加工過程中,刀具磨損極快,極易出現(xiàn)粘刀、燒刀。但這個解決最容易。
2:身管振動特性是槍炮精度最基礎(chǔ)、最重要的影響特性,它決定了炮彈出膛時,炮管指向哪個方向。精度要好,身管的振動幅度就一定要小,而且每次發(fā)射時的振動都高度一致。
新82無的內(nèi)外三層套管設(shè)計,中間還夾雜了一層柔性材料,這使得整個炮管的振動特性非常復(fù)雜、而且難以進行精確的計算和分析和測量。不僅設(shè)計(包括根據(jù)實驗結(jié)果的反饋修改)難度非常大,而且對量產(chǎn)時的材料、加工、裝配一致性要求也極高。
圖:加大安全系數(shù),必然導(dǎo)致重量增加。此類逆向設(shè)計的通病,真實性能明顯低于參照原型。這是“不知其所以然”的必然結(jié)果,不以人的立場、自尊心和感情為轉(zhuǎn)移
根據(jù)論文的描述,新82無目前的相關(guān)設(shè)計應(yīng)該是基于對古斯塔夫M4的逆向測繪。因此在振動控制上,由于缺乏與瑞典同等級別的復(fù)合結(jié)構(gòu)的身管力學(xué)分析基礎(chǔ)和試驗數(shù)據(jù)積累;新82無的精度等性能指標(biāo)要達(dá)到古斯塔夫M4同一水準(zhǔn),并不現(xiàn)實。
圖:古斯塔夫84毫米炮彈剖面,注意彈殼中黃色的發(fā)射藥
除了炮管之外,最大的核心問題在于炮彈的發(fā)射藥。無后坐力炮要輕、要短、噴口后方危險區(qū)域要小;就需要對身管強度、火藥能量實現(xiàn)盡可能高的利用效率。
這意味著發(fā)射藥在燃燒過程中,需要實現(xiàn)很強的環(huán)境適應(yīng)性和平臺效應(yīng)——無論是在嚴(yán)寒,還是盛夏,直到炮彈出膛為止,燃?xì)獾钠骄鶋毫Χ家浅7€(wěn)定,而且高度接近最大壓力的峰值。
特別是無后坐力炮要向后方的外界同時噴出大量燃?xì)猓膬?nèi)彈道特性完全不同于常規(guī)槍炮,要更為復(fù)雜。要實現(xiàn)出色的平臺效應(yīng),技術(shù)上的絕對難度(對內(nèi)彈道過程的精密分析計算、對發(fā)射藥的性能指標(biāo)要求)和相對難度(存在大量獨有規(guī)律,難以借鑒經(jīng)驗),都遠(yuǎn)高于類似級別的常規(guī)火炮。
因此在發(fā)射藥的問題上,新82無最大的難點,首先是精確掌握發(fā)射藥如何燃燒才能實現(xiàn)身管最薄、最短、精度最好;其次是如何在國內(nèi)現(xiàn)有的原料和工藝水準(zhǔn)下,設(shè)計出能滿足對應(yīng)燃燒特性要求的發(fā)射藥。
圖:迫擊炮基本藥管的帶狀發(fā)射藥
圖:新82無采用的變?nèi)妓賻罨鹚帲鈱拥退偃妓伲瑑?nèi)層高速燃燒
而按照論文披露的進度,目前國內(nèi)已經(jīng)完成了結(jié)構(gòu)較為簡單的帶狀變?nèi)妓侔l(fā)射藥的可行性研究。在未來可能進一步研究性能更好、但也更復(fù)雜的多層圓環(huán)狀發(fā)射藥。
無后坐力炮的基本原理和結(jié)構(gòu)都極其簡單,只造一個能打出去的玩意沒有任何難度。但正因為它簡單,這也使得它在性能指標(biāo)達(dá)到一定水平后,每一次性能改進——更輕、更短、更準(zhǔn);其設(shè)計的改動背后,都需要基礎(chǔ)設(shè)計制造技術(shù)的大幅提升作為基礎(chǔ),沒有任何偷雞取巧、彎道超車的余地。
新82無效仿古斯塔夫M4,要突破的這些設(shè)計,無不涉及到現(xiàn)代身管武器的前沿技術(shù)。從目前國內(nèi)的基礎(chǔ)能力來看,新82無的研發(fā)大概率將會是一個非常艱辛的過程:
試驗中要精度等性能達(dá)標(biāo)絕對不會輕松,而定型之后,如何保證批量生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo),難度比前者只高不低。
輕型無后坐力炮在瑞典發(fā)展到技術(shù)巔峰,即使是美國也難以望其項背,實際上是必然的結(jié)果。瑞典在力學(xué)、材料等領(lǐng)域的良好底蘊,為火炮的開發(fā)提供了良好的基礎(chǔ);而古斯塔夫這個系列的無后坐力炮,從40年代面世改進到今天,他們不斷優(yōu)化改進了超過70年。
很多人提及卡爾古斯塔夫M4,就是一句簡單的人家有錢、舍得下本用鈦合金和碳纖維。這種潛臺詞是“只要我有錢了,舍得下本,照樣也能如何如何”的土包子暴發(fā)戶想法,極其愚蠢。
國內(nèi)有太多的武器裝備開發(fā),由于不注重前期的基礎(chǔ)研究和預(yù)研,初始設(shè)計的隱藏問題非常多;到進入試驗時問題不斷,不得不花費更多的時間和金錢去做更多的試驗和設(shè)計修改;即便如此,性能指標(biāo)妥協(xié)、帶病服役依然是非常常見的現(xiàn)象。
最后是錢并沒有少花,東西在國內(nèi)和國外的真實口碑不好,國外市場上賣不起價、賺不到錢;設(shè)計人員投入的大量精力,都變成了針對特定型號的工程措施。措施有效,機理不明的結(jié)果,就是人力財力物力轉(zhuǎn)化成基礎(chǔ)技術(shù)和理論進步的比例非常低,對未來的新型號發(fā)展的有效積淀很少。
圖:古斯塔夫的M1型在40年代末批產(chǎn)
而相反,瑞典古斯塔夫系列70多年的持續(xù)研發(fā)過程中,基礎(chǔ)理論和技術(shù)的投入,不僅用于本身的改進;大多數(shù)(比如動態(tài)力學(xué)的精密定量分析)同時也能為瑞典其它軍、民用的高性能產(chǎn)品研發(fā),提供良好的基礎(chǔ)。
出色的設(shè)計制造水平,奠定了該系列火炮在同時代中的出色性能和口碑,贏得了大量的中高端客戶。這又使得古斯塔夫敢于應(yīng)用高昂價格的材料工藝,換取更好的性能,并賺取更高的利潤。而這些利潤,又能再度分流到基礎(chǔ)理論和技術(shù)的研究過程中,形成正反饋的良性循環(huán)。
圖:沒有上面的過程,就沒有下面的結(jié)果
裝備只是果實,裝備背后的研發(fā)流程、制度設(shè)計、思維觀念才是果樹。中國這些年來的裝備發(fā)展史中,只愿意摘別人的優(yōu)秀果實,不愿移植別人優(yōu)秀果樹的心態(tài),至今屢見不鮮。
國內(nèi)裝備發(fā)展要打破國外市場的偏見,拓展利潤最高的國際中高端市場,完成口碑和定位的轉(zhuǎn)型,彎道超車的投機心態(tài)必須要扭轉(zhuǎn),否則永遠(yuǎn)只能跟隨在別人身后一次又一次的走彎路。


