我國是世界上唯一掌握了大口徑炮彈鋼藥筒的焊接生產(chǎn)技術,并實現(xiàn)了大批量工業(yè)生產(chǎn)的國家。在一些人眼里,這卻是我國技術落后的“鐵證”,黃銅藥筒才是正統(tǒng),模塊化裝藥才代表“高大上”。事實果真如此嗎?
藥筒的主要作用,是容納發(fā)射藥,密閉燃氣。大口徑炮彈由于彈丸重,為達到一定初速,需要的發(fā)射藥很多,相應的膛壓很高。這就要求藥筒材質一方面要有足夠的機械強度,能承受得住高溫高壓燃氣的猛烈沖擊,另一方面又要有一定的延展性,能在受熱膨脹時恰到好處地與炮閂密貼,阻止高溫高壓燃氣從炮閂處泄露,使之只能推動彈丸在炮管里運動,從而盡可能提高發(fā)射藥的利用效率。
藥筒在生產(chǎn)過程中,需要經(jīng)過多道拉伸、擠壓工序。黃銅的延展性好,加工方便,成品率高;由于彈性好,炮彈發(fā)射出膛后,銅藥筒能迅速恢復原尺寸,方便抽殼。而鋼藥筒在發(fā)射后,往往會明顯膨脹,抽殼比較費勁。因此在故障率方面,銅藥筒有優(yōu)勢。和鋼材相比,銅更耐腐蝕,有利于長期儲存。因此黃銅確實是制作藥筒的最理想材料。
黃銅藥筒的制造,主要通過大型壓力機多次深拉伸工藝,將銅餅逐漸拉伸成符合要求的形狀。每拉伸一次,半成品藥筒就必須先退火,再用弱酸酸洗一次。退火和酸洗工序,都耗時較長,勞動生產(chǎn)率很低。而且炮彈的口徑越大,藥筒越長,所需的深拉伸工序就越多,需要的工裝設備就越多,生產(chǎn)效率就越低。此外,制造藥筒用的大型壓力機,不僅造價不菲,而且耗能非常可觀,一般大型彈藥廠,都必須自建動力車間。
現(xiàn)代戰(zhàn)爭中彈藥消耗量巨大。因為深拉伸工藝的這些局限,若想大幅提高大口徑炮彈藥筒產(chǎn)量,只能靠多建生產(chǎn)線。其消耗的資源不是小國能承受得起的。1979年的對越自衛(wèi)還擊戰(zhàn)僅歷時一個月,我軍儲備的大口徑炮彈便已告急。為滿足前線急需,兵工企業(yè)全體動員,超負荷運轉,雖然最終還是完成了應急生產(chǎn)任務,但由此暴露的問題,促使我國加快了替代產(chǎn)品的研究步伐。 大口徑炮彈藥筒用鋼材制造,并非我國首創(chuàng)。二戰(zhàn)時期,美國盡管資源豐富,工業(yè)能力超群,但仍然遇到了戰(zhàn)時銅材供應不足的問題。因此,美國率先研制成功了深沖鋼,用它來制造部分大口徑藥筒,有效緩解了銅材的供應壓力。鋼材的機械強度遠勝黃銅,而延伸性又遠不及后者。因此用深沖鋼來制造大口徑藥筒,需要更高規(guī)格的壓力機,以及更多道的拉伸工序,因此其生產(chǎn)效率不升反降,產(chǎn)品的耗能也有所增加。
我國是個貧銅國,銅材的對外依存度很高,戰(zhàn)時消耗的子彈炮彈數(shù)額驚人,若彈殼藥筒都用銅材制造,國家很難負擔得起。因此早在五十年代,我國就開始著手鋼材代銅材的研究工作,很快實現(xiàn)了用覆銅鋼、涂漆鋼替代銅材制造子彈殼。1967年,我國研制成功了85炮藥筒的鋼板焊接制造工藝。這種工藝無需貴重而又耗能巨大的壓力機,只需要用卷板機、矯直機、直縫焊機、環(huán)縫焊機、中頻退火設備、焊縫碾壓設備,就能將中低碳鋼薄板卷制成藥筒。不僅節(jié)約了寶貴的銅材,能耗只有沖壓藥筒的幾十分之一,而且投資大大降低,建設周期大大縮短,戰(zhàn)時動員相當方便。
焊接鋼藥筒的關鍵,在于通過碾壓工藝,使得焊縫的鑄造組織轉變成鍛造組織,強度大幅度提高,跟母材趨于一致。經(jīng)過碾壓和中頻退火,低碳鋼藥筒焊縫的抗拉強度可達到1400MPa,延伸率達到8%,屬于典型的冷作硬化效應。曾有一批用焊接工藝制造的85高炮榴彈鋼藥筒,在洞庫中儲存15年后抽檢,發(fā)火率達100%。
采用深拉伸工藝制造藥筒,不僅生產(chǎn)費事,而且模具磨損后,會導致藥筒成品尺寸發(fā)生變化,造成炮彈散布面積增大。焊接鋼藥筒則不同,薄鋼板厚度誤差是微米級的,因此同等情況下,炮彈射擊精度大為提高。
從八十年代開始,我國生產(chǎn)的大口徑鋼制焊接藥筒大批量出口國外,經(jīng)受了實戰(zhàn)考驗,證明其性能完全符合要求。
關于時下炙手可熱的模塊化裝藥技術,其實我國也已掌握,模塊化裝藥雖然省卻了藥筒,但不僅價格高昂,而且在安全性、持續(xù)射速和射彈散布方面都有所不足。在持續(xù)發(fā)射的情況下,炮膛溫度急劇升高,模塊化裝藥的爆燃速度可能發(fā)生變化,影響射彈散布。如果炮膛溫度過高,模塊化裝藥有可能沒等關炮閂就自燃了,嚴重的甚至還能引發(fā)炸膛。所以實際使用時,模塊化裝藥對射速有嚴格規(guī)定。反觀鋼制焊接藥筒,由于它的存在,將發(fā)射藥和炮膛隔開,安全性上要好很多。因此,我國在新近研發(fā)的PLZ52自行火炮上,炮閂采用了兼容設計:即如有需要,經(jīng)過改裝,可以使用模塊化裝藥;但目前仍以使用鋼制焊接藥筒為主。畢竟,鋼制焊接藥筒不僅更為安全,而且要比模塊化裝藥便宜許多。
了解了個中來龍去脈,還會有人覺得國產(chǎn)大口徑炮彈仍在使用鋼制藥筒是中國軍工科技落后的“鐵證”嗎?
所謂重劍無鋒,大巧不工。這就好似楊過手中那柄土氣得掉渣的玄鐵重劍,外觀上當然沒有倚天劍那般光華奪目,但卻別有妙處,非后者所能及也。中國軍工,乃至中國重工累積數(shù)十年的技術底蘊,和中國人創(chuàng)造性思維相結合,一旦厚積薄發(fā),無論創(chuàng)造出啥工程奇跡,都不令人意外。