第八十六章 身管寿命的学问

尼尔森想了想道：“对了，托尼，把咱们的内膛结构设计图给菲利普先生看看，到底还有哪些问题，正好一并解决。”

那名二十五六岁的设计员连忙从厚厚的一撂图纸中找到了火神炮30毫米口径炮管内膛结构设计图，然后小心翼翼地走过来，递到菲利普手上。

菲利普低头一看，虽然在一些设计上并不是太合理，但是整张设计图绘制得却是非常精细，日耳曼人严谨的工作态度在这里得到了非常明显的体现，要知道这个时代的绘图还全部是采用比较原始的工具，跟后来的计算机辅助设计相比，不知道要复杂多少倍，而且图纸的每一个细节都要用手工绘制，有时候甚至需要反复修改多次，才能达到要求。

菲利普一边看一边不住地点头：“尼尔森先生，看来咱们研发中心的基础工作做得还是很不错嘛虽然在设计上还有一些问题，但是从设计图的绘制来看，咱们研发中心已经达到了很高的水平。从膛线的设计来看，我认为还是有一些问题的，你们选择了工艺比较简单的等齐膛线，这对于缩短研制时间和将来的批量生产是比较有利的，但是等齐膛线的缠角是一个常数，相当于把内膛展开成平面，膛线就成了一条直线。当然它的好处是容易加工，但是缺点也是相当明显，弹丸在膛内运动时，导带作用在膛线导转一侧的力比较大，而且这个作用力的变化规律与膛压变化规律又是相同的，也就是说最大作用力接近烧蚀磨损最严重的膛线起始部位，对身管寿命产生了很不利的影响。”

尼尔森苦笑道：“菲利普，我们也是没办法呀目前的工艺水平还难以加工出复杂的膛线。”

菲利普抬起头，想了想道：“可以采用混合膛线的设计嘛。除了等齐膛线之外，渐速膛线的确在制造工艺上很复杂，因为它的缠角是一个变数，在膛线起始部分缠角很小，甚至可是为零，而向炮口方向逐渐增大，在设计也较为复杂，它要采用不同曲线方程来调节膛线导转侧上作用力大小，减少了起始部位的初缠角，有利于减少这个部位膛线的磨损，然而在制造工艺上的确非常复杂。但是我们完全可以吸收等齐膛线和混合膛线的优点，也就是在膛线起始部位采用渐速膛线，而在口部采用等齐膛线，这样一来膛线的形状就成了由一段曲线和一段直线组成的，既可以减小膛线起始部的磨损，提高身管寿命，制造工艺也比渐速膛线要大大简化，完全可以实现批量制造。”

尼尔森拍了拍脑袋，恍然大悟道：“对呀，我怎么就没想到呢菲利普，你快说说还有什么问题，咱们好立即修改设计。”

菲利普看了看聚精会神听着的设计员们，继续道：“影响火炮身管寿命的因素是多方面的，除了身管设计，还包括弹药设计和外弹道设计等。比如在设计膛线缠度时，既要满足使用寿命的要求，又要保证外弹道对膛口缠度的要求，因此必须选择合理的膛线结构和膛线曲线方程。膛线设计的基本任务是确定缠度，它是直接影响炮弹飞行稳定性的重要参数，膛口缠度需要结合外弹道和炮弹设计来确定。在膛线类型确定之后，就需要选取膛线的宽度、深度和数目，作为转管炮这种高射速的自动炮来说，膛线的深度宜取百分之一到百分之一点倍口径，比如说咱们的30毫米火神炮，膛线的深度就可以取03毫米，而膛线数目宜取2的倍数，最好是4条或8条。”

菲利普感慨道：“设计一款优秀的转管炮并不是那么简单的事呀仅仅是火炮身管的寿命就是一个大大的难题。高射速的转管炮更是如此，发射时的高温、高压火药气体及弹丸导引部对身管的反复作用，造成膛线的烧蚀和磨损，一旦弹丸达到不正常的前进运动速度和旋转速度，身管报废了。”

由于这个年代的材料和制造工艺水平比之后世有较大差距，因此菲利普也知道要想让火神炮达到较高的寿命，还是有比较大的困难，首先在设计上就要尽可能向着有利于提高寿命的方向努力。美国的20mm口径m61a2“火神”航空机炮由于采用了耐磨材料，炮管的冷却性、抗热蚀性及耐磨性较好，使炮管寿命提高，达到2万发以上。而对于博福斯的火神炮，菲利普估计能达到1万发寿命就已经是奇迹了。

当然，转管炮的整体寿命肯定比普通的速射炮要长。因为小口径速射炮的寿命突出地反映在炮管的烧蚀、磨损以及受力零件的疲劳破损。而转管炮则很好的解决了这个矛盾，因为采用了多根炮管，多套机心共同承担了射弹总发数，比单管或双管的小口径速射炮全炮寿命提高了不少。而且，转管炮由于采用了外部能源动力，遇到瞎火弹不会停止射击，故障率比普通小口径速射炮低一个量级，因为它的各射击循环运动全部是机械强制性的，显然可靠性要比利用火药气体驱动的自动炮要高很多。

尼尔森高兴地道：“菲利普，这下你可没话说了吧刚才你还说你只懂一点皮毛，但是你下子就解决了我们在设计中遇到的最大难题，这样吧，你再给大家讲讲转管炮的炮弹设计需要注意些什么问题，这样我们也好一起进行设计上的修改。”

菲利普把手上的图纸放到桌子上，自信地道：“不错光有好的发射装置，而没有好的炮弹，那么这一件火炮武器同样是失败的。炮弹的设计和计算与炮管设计是息息相关的，必须要把它们放在一起进行系统设计。因为炮弹在发射时，弹头沿弹膛运动，承受着多种载荷，在这些载荷的作用下，弹头的零件将发生变形，特别是对于装有复杂精密引信的炮弹更是如此，这些变形必须控制在安全范围内，以保证安全发射和对目标的有效作用。弹、炮之间的间隙、弹带的尺寸如果设计合理，就可以改善弹头的射弹散布，并且提高身管寿命。”

托尼热切地问道：“那我们在设计高射炮弹的时候，应该采取什么引信才更好呢是触发引信还是机械时间引信更好呢”