火炮反后坐装置非常规技术概述

火炮反后坐装置非常规技术概述
本文首先通过阐述现代火炮反后坐装置的常规构造和原理，来明确何为火炮反后坐装置非常规技术。

再从火炮反后坐装置的非常规结构和火炮反后坐装置常规结构中采用的非常规技术两个方面，介绍了五种反后坐装置的非常规技术，这些技术或设计思路新颖，或技术程度先进有广阔的发展空间，供读者参考。

标签：反后坐；非常规
现代火炮经过一百多年的发展，其结构和技术日益成熟，在没有重大技术突破前，结构已经相对固定，但作为其重要组成部分的反后坐装置的性能仍有上升空间，本文就介绍几种反后坐装置的非常规技术。

1 火炮反后坐装置非常规技术
现代火炮普遍采用反后坐装置用以抵消或转化火炮的后坐动能，其一般由三部分组成，即制退机、复进机和复进节制器组成，它们的作用分别是：使火炮后坐部分停止在一定的位置上、使火炮后坐部分复进和使后坐部分平稳复进。

非自动火炮的制退机多属于不可压缩液体制退机，复进机多采用液体气压式；自动炮多采用弹簧式制退机和弹簧式复进机（两种装置采用的弹簧种类各不相同）。

复进机也有火药气体式和单纯气压式等现在采用不多的方式，但其不属于本文中的非常规技术，因为这里的非常规技术必须具备一定的先进性，在未来可能应用于火炮当中去。

另外，炮口制退器也可以起到减小火炮后坐能量的作用，但不是所有火炮都安装有炮口制退器，尤其是坦克炮，为减小对射手瞄准和仪器设备的影响，一般都不安装炮口制退器，而且其结构相对简单，技术相对成熟，没有非常规技术。

2 火炮反后坐装置的非常规结构
这里列举的两种反后坐技术都是区别于传统的反后坐射击理念的技术，其思想有一定的独特性。

2.1 膨胀波火炮：
膨胀波火炮是美国的埃里克。

凯斯博士于1999年提出的一种减小后坐力的新技术。

火炮发射时，发射药燃烧产生的火药气体推弹丸向前运动，如果在弹丸仍在膛内时，炮闩突然打开，火药气体就会向后喷出，膛内的压力就会下降，而压力下降会以波的形式向前传递，这种现象就称为膨胀波。

如果弹丸达到最大速度的瞬间，膨胀波也恰好传递到弹丸底部，那么弹丸就不受膨胀波的影响，而火炮因为炮闩提早打开，从而减小了火药气体对其作用的时间，也就是后坐力得以减小。

同时，火炮身管的温度也得以降低，从而提高火炮的射击精度，增大火炮
身管的寿命。

膨胀波火炮把无后坐力炮的原理应用到常规火炮中，保证弹丸初速的同时，减小了后坐力，在理想情况下，后坐冲量可以減小75%。

所有其提出的时间不长，但发展前景是很好的。

但其炮闩打开的时间，在发射不同弹种，甚至发射每一发炮弹时都不一样，需要精确的测算，而内弹道的时间是非常短的，炮闩的打开的时机和炮闩打开过程的耗时等都要精确测算。

而且对封闭式的火炮，尤其是坦克炮和自行火炮等，后喷火药气体的处理也是一个难题。

所以膨胀波火炮投入到工程应用中，还有很长的路要走。

2.2 前冲火炮：
前冲火炮最早起源于第一次世界大战前后，第二次世界大战后应用于部分自动炮上，而大口径火炮上还没有采用此种原理的火炮装备部队，其应用还有待进一步研究。

传统火炮射击是其后坐部分是先后坐再复进，而前冲火炮是：前冲—后坐—复进。

即火炮发射前前冲机使火炮活动部分前冲，当前冲达到一定速度时火炮发射，火药气体首先要使前冲部分停止在一定位置上，在带动活动部分后坐，后坐部分越过前冲起始位置一个不大的距离后复进，最后停止前冲起始位置上，为下一发射击做好准备。

在理想情况下，前冲火炮所受的后坐里尽是普通火炮的1/4，有效的减小了后坐力对火炮的影响。

由于火炮后坐力减小，必然提高了火炮的射击稳定性；由于前冲时间远小于普通火炮的复进时间，所以一个射击循环的时间得以减小，对自动炮而言，射速提高比较明显。

但是，由于火炮在不同射角时射击、不同弹种射击或非正常射击（炮弹延迟发火、瞎火等）时，其后坐力有明显差异，这就需要前冲机的前冲力要方便调节，甚至具有自适应能力。

而且火炮需要在发射前前冲，还需设计排除故障的手动装置和一定的保险装置，更增加了其结构和维护保养的复制程度。

目前，前冲火炮还处于研究实验阶段，其实际列装还需要技术的进一步成熟和发展。

3 火炮反后坐装置常规结构中采用的非常规技术
以下三种技术都是利用传统反后坐装置设计理念，在结构上也没有实质改变，而是增加一些特殊功能或者采用了新的工程材料，来达到更好的减小后坐力的效果。

3.1 二维后坐技术：
二维后坐技术是近年来提出的新的反后坐装置设计技术。

其反后坐装置没有原理性的改变，而是后坐部分除了像传统火炮一样向后运动以外，还向上运动，此种火炮需要两层之间有一定夹角的双层摇架，火炮后坐部分沿着第一层摇架向后运动，而第一层摇架沿着第二层摇架向后上方移动。

二维后坐技术把传统的串联后坐和曲线后坐结合起来，即有串联后坐对减小后坐阻力效果明显的优点，又
有曲线后坐增加火炮稳定性的优点。

二维后坐的优点明显，技术实现上没有瓶颈，只是其结构比传统反后坐装置复杂，体积增大，在坦克和步兵战车等工作空间狭小的火炮上应用难度较大。

3.2 自适应控制技术：
传统大口径火炮反后坐装置在设计时，是理论计算加实验的方法确定制退机的流液孔面积，而流液孔面积是固定的，不能适应不同射击工况下后坐阻力曲线的变化，对结构强度和射击精度都有不利影响。

而自适应控制技术就是通过伺服阀来调节流液孔的面积，从而减小后坐阻力峰值、实现理想后坐的一个有效途径。

也就是说该系统中的传感器可以检测后坐力大小，而控制器计算出此压力与此时流液孔所能提供的压力之间的差值，最后再有伺服阀实时调节流液孔面积以消除差值，已到达理想的后坐阻力曲线。

19世纪60年代此项技术出现以来，多个国家已经把此项技术应用到火炮设计的研究和实验当中，我国也与上世纪90年代开展了此项技术的实验。

但由于火炮后坐的过程是十分短暂的，要实现对后坐阻力的实时控制，对硬件和软件的要求都相当高，目前的相关技术还达不到实际应用的要求。

3.3 电、磁流变技术：
电、磁流变技术应用到反后坐装置当中，其思想与自适应控制技术类似，都是要实时控制后坐力，只是其实现方法不是调节流液孔面积，而是在流液孔面积不变的情况下，通过改变液体的黏度来达到改变阻力大小的。

电、磁流变液体是是一类新型材料的总称，它们在外加电、磁场的情况下会发生明显的电磁流变效应，即液体的性质由液体像类固态转化。

这类液体具有黏度调节相应快、易于控制的特点，调节过程连续且可逆，能耗也较低，与计算机结合后具有良好的电—机耦合性能，发展前景良好。

此类液体在上世纪40年代发现以来，并不太受重视，知道80年电流变液体才广受重视，而磁流变液体到90年代才开始广泛研究，欧美国家研究出了多种得到实际应用的产品。

而美国海军也开始把磁流变液体应用到舰炮的反后坐设计当中。

但与自适应控制技术一样，在火炮后坐这样短的时间内，实时调节液体的黏度的难度也是很大的，还需要科技工作者做大量的工作。

参考文献
[1] 高跃飞.反后坐装置设计.北京：国防工业出版社，2010.
[2] 李良军.磁流变冲击阻尼器在火炮反后坐装置中的应用研究.硕士论文，2001.。