CN101101191A - 弧形炮管火炮 - Google Patents

Abstract

一种具有小曲率弧形炮管的火炮，利用炮弹在弧形炮管内运动时具有的离心力使炮弹紧贴炮管靠外一侧的原理，以解决远程炮超长直线炮管制造安装的种种问题，并由于弧形炮管的曲率小使炮弹离心力对管壁的压强大为降低，得到工程可实现的极长炮管，使用较低膛压的蒸汽或燃气或慢燃火药推进就可得到很高的初速达到数百千米以至上千千米的射程。弧管火炮膛内加速度低利于安置炮弹制导机构，并具有冷发射的隐蔽性。

Description

弧形炮管火炮

这是关于弧形炮管火炮的技术发明，属于武器技术领域。

发明人在其中国专利申请031376592《离心发射方式及其机构》和200510006034.2《螺管发射机构》的先有基础上作出重要改进。小曲率弧形炮管等效盘绕半径很大，因炮弹离心力＝炮弹质量×线速度平方/盘绕半径，因此解决了螺管炮炮弹线速度高时对管壁离心压力过大的问题。弧管炮以小曲率弧形身管取代传统的直线身管，利用炮弹在小曲率弧管内高速运行时在离心力作用下自动贴紧弧管靠外一侧的原理，以解决远程炮超长直线炮管制造安装不易、安装后易弯曲、难以在发射后保持精度、超长炮管膛线、磨损、对准及炮弹在膛内跳荡或卡死等种种问题，弧管炮炮管口径可略大于炮弹的，对制造安装的精度要求都大为降低，炮管的变形导致的弯曲等等问题也不会再造成破坏影响，这样的条件下可以大幅加长炮管，使火炮获得高初速和数百以至上千千米的远射程。弧管火炮正是在传统直线火炮和新概念的圆环螺管火炮的两个极端之间，为避免两个极端的缺点而折中提出的新概念火炮.

下面结合附图和实施例来做说明。对附图的说明：图1是关于弧管炮基本结构的示意图；图2是对内弹道尾喷推进方式的示意图。

图1中，弧形炮管1的曲率很小曲率半径很大，可将炮弹5离心力对炮管壁的压强降低到易于工程实现的范围，弧形炮管1沿炮弹5运动箭头方向越靠后曲率越小，以抵消炮弹线速度增加导致的离心力加大对离心力压强的增加，弧形炮管1尾段平滑地连接直线炮管4，直线炮管4内可设膛线，同理，弧形炮管1前段平滑地连接曲率较大的炮管3，可以连接圆环型螺管炮管，大曲率炮管3的最前端连接燃烧室2，向燃烧室2内持续注入的高压蒸汽或燃气可从被输弹机构输入的炮弹起始位置51逐渐推动炮弹加速，经较长的弧形炮管，得到很高的炮口初速。炮弹弹身外廓轴向曲率应大于相应的炮管曲率。

为了得到较高的对炮弹的平均推进压力，可以沿炮管每隔一定长度就设一个高压气体的喷口，在炮弹刚经过时对炮弹底部喷射高压气体增加推进压力，可用转盘式或其它形式的高速阀门分段开闭炮管各段配合得到每段较高的推进压强。

图2示意了另外一个加压推进办法，就是在炮弹52的底部设一个发射药尾喷管6，管内装有燃速较慢的发射火药或液体推进剂61，点燃向后喷射高压气体其反作用力形成对炮弹的强大推力，由于慢燃火药在尾喷管6向后喷出的气体是喷射在炮弹后封闭的有限的炮管空间11之内，因此在弹后炮管空间11内所形成的高气压将大大增加对炮弹的推进力，使炮弹得到的推进力远大于一般火箭推进向大气中喷射高压燃气得到的推力，形成了炮管内的高效火箭推进。炮弹出膛后这个尾喷管即可方便地转用于底排减低弹尾真空度或底推增程。

实施例1：车载弧管76毫米口径坦克炮，钨合金动能穿甲弹弹头质量8公斤，图2所述发射药尾喷管推进，弹尾全程平均压强290兆帕约为现行坦克炮膛压的一半，炮管内径截面面积45.3平方厘米，全程平均推进压力1.31兆牛，曲率渐减的弧形炮管如图1末段为有膛线直管，总长度16米，最大外廓长度12米，炮口动能21兆焦，初速2290米每秒，足以击穿任何已知装甲。射速可达1发每秒。

初速足够高就允许使用有膛线末段直线炮管使穿甲弹自旋以减省滑膛炮次口径-尾翼稳定系统。

实施例2：车载155毫米口径弧管远程炮，如图1那样的2条弧管对称并列但弧的凸出方向相反以抵消离心力对车体的冲击，也可以具有更多对这样的对称炮管。初段为盘旋直径渐增的螺管，后接小曲率弧管，末段为有膛线的直管，总外廓长度在26米左右，载车为轮式2节卡车列车，炮管总长度43米，使用慢燃火药在炮管内分段多点喷射推进炮弹，弹丸获得的全程平均推进压强150兆帕，产生2.83兆牛平均推力，质量50公斤的弹头获炮口动能121.6兆焦，初速2200米每秒，射程应达350-400千米，双管射速可达2发每秒。

实施例3：弧管155毫米口径远程舰炮，使用燃气/蒸汽锅炉持续注入的高压燃气推进，全程平均推进压强100兆帕，无药筒的弹头战斗部质量允许较大达80公斤，平均推力1.886兆牛，炮管为初段螺管+中段弧管+末段有膛线直管，炮管外廓总长60米，炮管总长180米，炮弹的炮口动能339兆焦，初速达3680米每秒，射程应达1000千米左右，可置于驱逐舰上，有高压储气系统的燃气/蒸汽锅炉最大发射瞬时功率按30万千瓦，最大连续发射射速约为1分钟53发，可远程饱和打击敌航母编队。如果在较大质量的80公斤弹头内设底排/底推/火箭增程可进一步增加射程到1200-1500千米，炮弹的膛内最大加速度小利于设置制导机构，对敌目标形成远程精确廉价的饱和炮击。

实施例4：陆基基地型远程战略打击弧管炮，口径设为203毫米，弹头重量150公斤，炮管初段是盘旋直径从15米渐增到30米的螺管多圈盘绕，后接曲率渐减的弧形炮管，末段炮管为有膛线直管，炮管总外廓长度80米，炮管总长260米，初段蒸汽推进平均压力60兆帕，中段启动炮弹尾喷管助推，使炮口动能达1426兆焦，初速达4360米每秒，非增程弹的射程应达1500千米水平，弹道高度可达400-600千米，增程弹射程可达2000千米以上，置于沿海岛屿可彻底覆盖屏蔽近海海域。

弧形炮管曲率从前至后可按螺线/渐开线或其它曲率渐减的曲线函数逐渐减小，弧管使得曲率半径很大炮弹离心力很小，例如在线速度2000米每秒处弧管等效半径为430米时炮弹离心力对管壁接触压强只有5-10公斤/平方毫米，完全可在目前工程技术水做到以头部高速运动对空气形成楔形挤压在接触面形成楔形动力气膜，将炮弹与管壁间的摩擦系数降低到0.0002-5*10^-7的水平。炮管内壁可涂附低摩擦系数的减摩涂层，如高分子材料的减摩涂层。炮管内径略大于炮弹口径，除利于降低制造精度要求外，也利于楔形动力气膜/液膜的形成，特别是利于高压气体从炮弹尾部与管壁间的楔形气隙挤入形成高压气膜。

完全是平能够承受的，炮管的最后10-20米仍可为直线.

弧管炮在管内压力为50-150兆帕水平下的靠前的一段或全部炮管可以使用玻纤-高强度尼龙管等高强度非金属材料管整体制造，也可使用壁厚数毫米的无缝钢管。

弧管炮除了射程远和射速高，还有其它优点：

1弧管炮具有更高的射击精度。  由于炮弹在很长炮管内被较低压力多点加速，加速时间较长，所以利于布设传感器逐段监测炮弹速度，以负反馈控制系统精确控制各点加速推力和底部燃气/蒸汽压力使炮弹在炮口得到更准确的初速，因此比现行火炮有更高的射击精度.

2由于炮管很长，炮弹加速度比现行的大幅降低，利于炮弹制导机构的布设，适于发射制导炮弹，形成远射程的精确打击.

3  蒸汽或燃气推进可消除炮口焰红外特征实现冷发射，声响震动也大为降低，使火炮具有高度的隐蔽性，避开敌方炮位雷达等手段的探测。

4只需发射战斗部弹头，无须药筒，弹药携带运输储存方便。

5炮弹靠离心力自动紧贴管壁，使得膛管的磨损随时得到自动补偿，炮管具有极长寿命和可靠性。

6发射成本很低。例如使用电热式蒸汽推进，将1发50公斤弹头以初速2300米每秒炮口动能132兆焦打到400千米以远，按转换效率60％计仅消耗电力61千瓦时价值61元人民币而已.。大量布设弧管炮将形成的廉价的饱和战略打击能力，这种打击的发射成本远远低于拦截成本，所以在技术经济上就是终极无法防御的。

Claims (10)

1一种炮管为弧形的火炮，其特征在于，具有至少1段曲率大于零的弧形炮管1，靠近炮口的炮管曲率较小，靠近初始端燃烧室2的曲率较大。

2权利要求1所述的火炮，其特征在于，所述炮管的末段为直线炮管4，管内可设膛线。

3权利要求1所述的火炮，其特征在于，炮弹52的尾部装有尾喷管6，其

内装有发射药或液体推进剂，可向弹后炮管空间11内喷射高温高压燃烧气体，炮弹出膛尾喷管可用于底排减低弹尾真空度或底推增程。

4权利要求1所述的火炮，其特征在于，沿炮管每隔一定长度就设一个高压气体的喷口，在炮弹刚经过时对炮弹底部喷射高压气体增加推进压力，可用转盘式或其它形式的高速阀门分段开闭炮管各段配合得到每段较高的平均推进压力。

5权利要求1所述的火炮，其特征在于，具有至少1对弧形炮管其弧的凸出方向相反以抵消离心力对车体的冲击，并提高射速。

6权利要求1所述的火炮，其特征在于，炮管初段是盘旋直径渐增的螺管，可多圈盘绕，后平滑相接曲率渐减的弧形炮管。

7权利要求1所述的火炮，其特征在于，弧形炮管曲率从前至后可按螺线/渐开线或其它曲率渐减的曲线函数逐渐减小。

8权利要求1所述的火炮，其特征在于，炮管内壁可涂附低摩擦系数的减摩涂层，如高分子材料的减摩涂层。

9权利要求1所述的火炮，其特征在于，炮管内径略大于炮弹口径，，以利于降低制造精度和利于形成楔形动力气膜/液膜，特别是利于高压气体从炮弹尾部与管壁间的楔形气隙挤入形成高压气膜。

10权利要求1所述的火炮，其特征在于，至少一段炮管是使用玻纤-高强度尼龙管等高强度非金属材料管整体制造的。