让大炮打得更远

让大炮打得更远

火药是中华民族引以自豪的四大发明之一，它的使用在中国也远早于西方国家。但是，在漫长的封建时期，工业技术，特别是军工技术的发展被长期忽视，以至于到了清朝末年，中国的军工技术已经远远落后于西方列强。看过电影《鸦片战争》的人一定忘不了那些惨烈的场面：大海上，英舰万炮齐发，清军的炮台火光冲天，土崩瓦解。而清军还击的炮火却够不到远在海上的英舰，纷纷落在海滩上……政治的腐败和技术的落后写就了旧中国的百年屈辱史。新中国成立后，经过几代军工专家的不懈努力，我国的火炮技术取得了长足的进步，目前已达到了世界领先水平。

怎样才能让大炮打得远呢？总的来说，可以从两个方面入手：

一是改进火炮和炮弹的结构和发射方式，提高火炮的能量利用率，尽量减少炮弹出膛前后的能量损失。在火炮发展史中，炮管结构由一根直筒分化为较粗的药室和较细的身管两部分，弹丸从球形变成了尖形，弹丸外壁还加上了铜或尼龙制成的弹带以起到闭气作用，还有20世纪八九十年代发展起来的电热炮和底排（弹底排气）技术等，都是通过这一途径来增大火炮射程的。

二是改进发射药的配方、制造工艺和装填技术，提高火炮的发射能量。在历史上，由硝酸钾、木炭和硫组成的黑火药曾经是唯一的枪炮发射药。这种情况从9世纪初中国人发明黑火药开始，一直持续到19世纪末，前后共有一千多年。直到在1833年由法国人布拉科诺首次合成了硝化纤维素（俗称硝化棉），从此开创了近代火药的先河。1865年英国化学家阿贝尔用细断法制成了安定的硝化棉。1884年法国化学家维也里用醇醚混合溶剂处理硝化棉，解决了硝化棉的致密化和成型问题，这才使得硝化棉真正进入了发射药的领域。由于硝化棉火药的威力比黑火药大，且燃烧无烟，很快就替代了黑火药在发射药中的霸主地位。后来人们把硝化棉火药这类只由一种含能成分构成的火药称为单基火药。1847年意大利人索布雷罗合成出了硝化甘油。1862年瑞典化学家诺贝尔建立了世界上第一家硝化甘油工厂，并在1888年采用低含氮量的硝化棉吸收液态硝化甘油的方法发明了巴力斯太型双基火药，使近代火药的发展又前进了一步。第二次世界大战爆发后，各国对大威力火炮的要求变得异常迫切，发射药的研究也相应地活跃起来。人们开始向双基火药中添加各种高能成分以进一步提高发射药的能量。1937年在德国出现了三基药，它是在双基药的基础上添加了硝基胍或类似成分制成的。这种药对炮管的烧蚀性比相同能量水平的单基药、双基药都低，主要用作大口径火炮的发射药。20世纪40年代后，由多种成分构成的复合火药逐渐发展起来。其中比较有特色的是硝胺发射药。硝胺药是“二战”后为适应常规武器的大威力要求而开发的一种高能复合药，它是由于配方中含有较大比例的硝胺炸药成分而得名的。其中常用的硝胺炸药有黑索今（RDX，环三亚甲基三硝胺）、奥克托今（HMX，环四亚甲基四硝胺）等。20世纪80年代以后，研究的硝胺药主要可分为两大系列：一类是由硝胺炸药和双基药组成的改性双基（CMDB）发射药，这类火药是以提高能量为主要目的设计的；另一类是由硝胺炸药和低能量的高分子基体组成的低易损性（LOVA）发射药，这类火药主要是为提高火药的安全性而设计的。五十多年来，硝胺发射药以其能量高、安全性好、对炮管烧蚀小、成本低和少烟等优良性能而倍受中外火药界的青睐，其中一些配方已开始进入了实用阶段。总的说来，随着火药学的不断发展，现代发射药的威力已经比早期的黑火药提高了十几到几十倍之多，现代火炮的射程也由早期火炮的几百至几千米提高到了几十甚至上百千米。今后发射药的发展方向将是着重于研制适应不同武器要求的特种性能火药，例如高能低烧蚀发射药、高能高强度发射药、高燃速低易损性发射药等。

另外，发射药的装填技术也是一门学问，称作装药学。在实际应用中，装药学的主要任务是增大火药的做功能力，使更多的火药潜能转化为炮弹动能，从而提高炮弹的初速，增大射程。装药技术所包括的技术手段很多，总起来可分为以下四个方面：一是通过提高发射药的能量密度来增加其做功量。在发射药配方一定的条件下，要增大装药能量只能通过提高装药量来完成。而在药室容积一定时，要提高装药量则只能靠增大装药密度。在这方面，现在主要有密实装药和混合装药两种方法，即采用将火药致密堆砌或用大颗粒多孔药与小粒球形药混装的办法来充分利用装药空间，增大装填密度。二是通过有序控制燃烧气体的生成规律来提高火药的做功能力。这方面的技术手段有三种，分别是多孔型高渐增性火药、燃面面积按程序控制的程序控制——开裂棒状火药和用阻燃剂进行表面包覆处理的阻燃包覆发射药。三是通过补偿的办法改变火药的温度敏感性，从而使发射药在低温下也可以达到在常温甚至高温下的发射效果。在这方面国外曾研究过化学添加剂、火药发射前预热的诸多手段，但目前最接近于实际应用的则是火药低温感包覆技术。这种技术可以通过调整包覆层厚度、包覆层中阻燃剂的含量、装药中包覆药的比例等，按要求控制装药温度敏感性的大小，对各类火炮都有优良的适应性。四是随行装药技术。该项技术是除药室内仍存在的推进发射药外，另在炮弹底部附设一随炮弹运动的随行装药体，通过随行装药体的燃烧来增大弹底推力。

总之，现有的研究工作在提高火炮射程方面已经取得了不少的研究成果，创出了许多新途径和新概念。由上述的诸多技术手段可见，提高火炮的射程还是有很大潜力的。相信在我国火炮专家的一致努力下，我们的大炮一定还可以打得更远！