为何现在的坦克都采用滑膛炮而不是精准度高,射程远的线膛炮?

线膛炮确实有很多优点,炮身管内壁有膛线,炮弹发射出去后会高速旋转,受风和气流的影响较小,精度高。其次是弹带和膛线密合,气密性好,使得弹丸射程更远。但是线膛炮本身也有许多缺点,比如工艺非常复杂,使得造价比较高,其次膛线磨损较为严重,造成炮管的寿命较短,另外线膛炮膛线的根部容易产生裂痕。

不过现代主战坦克多数选择使用滑膛炮不是因为上述的线膛炮存在的自身问题,主要是因为线膛炮不适合发射尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS)。尾翼稳定脱壳穿甲弹是一种动能弹,对初速和膛压有非常高的要求,而用线膛炮发射时,旋转会直接降低炮弹的初速,使得穿甲能力大幅下降。有的国家给线膛炮配上滑动弹带来发射尾翼稳定脱壳穿甲弹,使得炮弹不用旋转,但是效果并不好,因为用了滑动弹带后炮膛气密性不好,难以获得滑膛炮那样超高的炮口初速。

现代主战坦克在研发时注重的是击毁敌方的坦克,目前坦克对战时用的主要是尾翼稳定脱壳穿甲弹、破甲弹(HEAT),其中破甲弹是靠金属射流击穿装甲,如今世界主战坦克大都配有反应装甲,能够有效降低以金属射流击穿装甲的弹药对车体造成的伤害,而反应装甲对于属于动能弹的尾翼稳定脱壳穿甲弹没有什么作用,目前防御尾翼稳定脱壳穿甲弹只能靠加强坦克自身的装甲和复合装甲,所以尾翼稳定脱壳穿甲弹就成了目前世界主战坦克最主要的弹种,更适合发射尾翼稳定脱壳穿甲弹的滑膛炮也就逐渐取代了线膛炮,目前仅英国的挑战者2和印度的阿琼坦克在用线膛炮。

这里值得说一下,海湾战争英国挑战者1坦克在5500米外击毁伊拉克T-62坦克,创下世界坦克最远距离击毁纪录时用的是碎甲弹(HESH),显然这个距离还能击中目标展现了线膛炮的高精准度。碎甲弹是靠弹头里的炸药爆炸崩碎坦克车体内的装甲来破坏车体和杀手车内人员,对于全采用均质钢装甲的老式坦克破坏力较强,但对于大都采用了复合装甲的现代主战坦克已力不从心,所以现在很少有国家使用碎甲弹了。

早期的坦克火炮全部都是线膛炮,直到20世纪60年代,苏联首次在T-62坦克上安装滑膛炮,之后各国才争相效仿。现代各国的主战坦克基本都采用了滑膛炮,只有英国的“挑战者”坦克和印度的“阿琼”坦克仍旧采用120毫米的线膛炮。总的来看,坦克主炮由滑膛炮代替线膛炮是大势所趋,连对线膛炮最情有独钟的英国也开始计划将线膛炮更换为滑膛炮。

这主要是由于现代坦克的装甲防护能力越来越像,对坦克炮的反坦克能力提出了巨大的挑战,随着复合装甲和反应装甲的快速发展,现代坦克抗破甲弹和反坦克导弹(金属射流)的能力已经大大提高,新型的尾翼稳定脱壳穿甲弹成为坦克最主要的弹种。而制约尾翼稳定脱壳穿甲弹威力的主要因素之一就是发射的动能。要想产生更大的动能,就需要更高的膛压,并且要将动能集中到炮弹身上。

显然在膛压方面,滑膛炮相比于线膛炮占据着明显的优势,线膛炮的膛线减弱了炮管的强度,使其膛压明显低于滑膛炮。而且由于线膛炮发射的炮弹是旋转的,这耗费了一部分动能,减少了炮弹的动能。此外尾翼稳定脱壳穿甲弹的弹芯非常的细长,线膛炮的旋转反而会使其在飞行时失去平衡,降低尾翼稳定脱壳穿甲弹的命中率。所以必须使用滑膛炮来发射该型弹种,线膛炮自然也就退居其后了。

当然了线膛炮采用更大的口径、更长的身管也是可以达到更高的膛压的,从而使炮弹获得足够的初速度。不过这在炮管的生产工艺上提出了更高的要求,价格也更加昂贵,而且对于膛线的磨损更加严重,炮管寿命更短。所以从生产成本和制造工艺来看,滑膛炮也要优于线膛炮。

线膛炮最大的优点就是远距离发射炮弹的稳定性所带来的高精度,尤其是对于发射榴弹来说,所以远程支援火炮大部分还是采用有膛线的线膛炮,而坦克由于首重反坦克能力,远距离火力支援是相对次要的作战任务,对于线膛炮的优势需求不是太大。而且滑膛炮可以发射尾翼稳定榴弹,精确度同样非常高,线膛炮的精度优势也就越发不明显了。

图注:T-62坦克的115毫米滑膛坦克炮,开启了属于滑膛炮的一个时代

与线膛炮相比,滑膛炮的主要优点是:火炮身管内没有膛线,可以发射大长径比的动能弹,对装甲的穿透能力较强;滑膛炮膛压较高,弹丸在炮管内加速度快,无膛线阻力,弹丸初速也高;与线膛炮相比,当弹丸初速相当时,滑膛炮身管可以设计得更短一些,而短炮管更容易实现平衡稳定,可提高行进间的射击精度;滑膛炮炮弹无滑动弹带,减轻了炮弹质量;滑膛炮膛内阻力小,不存在膛内烧蚀等问题,火炮身管使用寿命长,炮弹和身管的加工工艺相对简单。

而滑膛炮相对线膛炮的不足之处是:只能发射尾翼稳定弹,在射击距离较远时,由于弹丸尾翼受外界因素的影响,射弹散布较大,因此远距离射击精度偏低。

早期的坦克炮主要是线膛炮。在当时的技术条件下,线膛炮的性能要比滑膛炮优良得多,注定了线膛炮是当时坦克炮发展的主流。而具体从坦克炮型号发展来看,直到上世纪60年代以前,坦克炮领域还是线膛炮的天下。那时西方许多国家以及日本、印度等国的坦克都装备了105毫米线膛炮,苏联主要装备的则是100毫米线膛炮。英国著名的L7型105毫米线膛炮成为线膛坦克炮中的精品。

图注:一代名炮,英制L7型105毫米线膛炮的膛线特写

首先打破常规的是苏联,它首次在坦克上应用了滑膛炮,为T-62 坦克研制出了身管长为55倍口径的115毫米滑膛炮。该坦克炮具有初速高、弹道低等特点,可发射大长径比的尾翼稳定脱壳穿甲弹。而在当时,传统的线膛炮只能发射长径比小于5的旋转稳定脱壳穿甲弹。苏联的这种坦克炮使用尾翼稳定空芯装药破甲弹时,最大破甲厚度可达450 毫米,其威力远远超过了西方105毫米线膛炮和英国L11 式120 毫米线膛炮的威力。正是因为T-62 坦克滑膛炮优良的火力性能,才迫使西方国家也转而采用滑膛炮,从此滑膛炮便一发不可收拾,在坦克炮领域不断攻城略地,几乎一统江湖,成为坦克炮的主流。

而今世界主流滑膛炮的代表,是苏联2A46系列125 毫米滑膛炮和德国的Rh120系列120 毫米滑膛炮,大量应用在世界各国的各种坦克型号上。比如韩国的K2主战坦克,用的就是德制120毫米滑膛炮。

不过滑膛炮并非完全一统江湖,现在的坦克也并非都用滑膛炮,仍有少数国家在顽强坚持发展线膛炮,其代表就是线膛炮技术领域的最强者英国和以英制武器为传统的印度,英国的“挑战者”系列坦克和印度“阿琼”主战坦克仍坚持以120毫米大口径线膛炮为主要武器。“挑战者”1/2分别使用的是L15和L30型120毫米线膛炮,对英国来说,坚持使用线膛炮不仅驾轻就熟,技术成熟、研制风险小,而且线膛炮在远射程上的精度较好。其次是线膛炮更适合发射英国坦克兵惯用的碎甲弹。

由于制造误差的存在,子弹和炮弹不可能制造的完全均匀,所以飞行中会受到不均匀的各种力,包括阻力和重力以及产生的气流扰动力,所以在飞行过程他们的姿态也就会改变,弹道偏差也会很大很不稳定,精度狠低。如果子弹或者炮弹旋转起来,就能弥补受力的不均匀,就好比静止的陀螺会倒下,因为制造误差导致受力不可能均匀,但是旋转起来他的纵向受力就会均匀所以不会倒掉,旋转的子弹炮弹也一样,旋转起来会保证姿态,弹道稳定,射击精度高,所以出现了线膛炮。

(使用线膛炮的挑战者坦克)

由于射击精度高,现在的枪和炮绝大多数都使用了线膛,然而坦克是个例外,坦克炮目前世界上是以滑膛为主的。其原因如下:

1.线膛炮虽然精度高,但是存在制造困难加工复杂的问题,而且线膛的磨损很快,更换炮管的频率要大于滑膛炮,也就是制造成本和使用成本要大于滑膛炮。而且平时清理保养炮管线膛炮也比滑膛炮要麻烦。

(使用滑膛炮的M1A2坦克)

2.虽然使用滑膛炮发射榴弹时射击精度小于线膛炮,但是坦克的作战距离比较近,一般最远也就3000多米,因此这点精度差距并不是严重到不能接受的。坦克使用榴弹时的作战目标一般是密集的敌方人员和一些固定工事,对于打击精度也不是要求很高,而且因为火控技术的飞速发展,这点误差完全可以靠火控计算的计算和校正来弥补,甚至不会差与线膛的精度。

(使用滑膛炮的99A坦克)

3.发射破甲弹时,如果炮弹高速旋转,那么爆炸后的金属射流会有因为旋转产生向外飞散的力和离散趋势,射流的穿透力将会大打折扣,聚能效果不理想,破甲深度会降低很多,有资料证明高速旋转的破甲炮弹会损失70%以上的破甲威力,所以为了保证破甲深度,采用炮弹不旋转的滑膛炮更为合理。

(破甲弹击中目标的效应演示)

4.发射穿甲弹时,目前各国使用的穿甲弹基本都是脱壳尾翼稳定穿甲弹,使用线膛炮会有以下几点弊病:①因为穿甲弹的弹芯都是长杆形状,所有高速旋转会失稳,失稳会造成飞行过程中阻力加大,而且击中目标时弹芯不是笔直的所以弹芯很容易折断或者碎裂,也容易产生跳弹(不是笔直的就会产生斜向的力,旋转的接触到目标也会产生离心力),穿甲能力将会严重恶化;②高速旋转的弹芯同时也会以旋转的方式消耗自身的能量,因动能是左右穿甲深度的重要因素,所以动能损耗会导致穿甲深度降低;③线膛炮的密闭性不好,膛压不如滑膛炮,所以穿甲弹的初速度低于滑膛炮,因此动能小于滑膛炮,导致穿深效果不好,使用破甲弹时也存在这个问题。为了避免高速旋转,线膛炮发射穿甲弹和破甲弹时都要安装滑动弹带,但是依旧避免不了密闭性不好,初速低的问题。

(穿甲弹击中目标的效应演示)

5.发射炮射导弹时,线膛炮的精度优势更加是一文不值了,因为这些制导武器是可以精确打击的,用啥炮管一样都打得准,而初速慢的问题线膛炮却是依旧存在,所以发射炮射导弹也是使用滑膛炮比较好。

(谢里登坦克发射橡树棍炮射导弹)

因此,使用滑膛炮作为坦克炮是最为合理的选择,英国使用线膛炮是因为他们的坦克研发时间比较早,当时的火控技术和穿甲弹以及炮射导弹技术还没有得到长足发展,英国对此判断不足,他们认为他们开发的碎甲弹才是王道,所以使用了当时打得更准的线膛炮,不得不说这是个失败的选择,而印度的阿琼坦克使用线膛炮只有一个原因,那就是不走脑子照搬老东家英国的设计。

(使用线膛炮的阿琼坦克)

2021-11-22

2021-11-22