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0.3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？”