作者：裝甲車輛專家劉曉峰
自動(dòng)裝彈機(jī)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需要
想知道自動(dòng)裝彈機(jī)是怎么工作的，首先要知道為什么要有自動(dòng)裝彈機(jī)。而所謂自動(dòng)裝彈機(jī)，顧名思義，就是代替人工，為坦克炮裝填彈藥的機(jī)構(gòu)。第一代坦克射擊的時(shí)候，坦克彈藥的裝填，都是由裝填手完成的。其動(dòng)程序?yàn)椋焊鶕?jù)車長(zhǎng)下達(dá)的射擊命令，選擇彈種，從彈藥的存放位置取出炮彈，使彈尖朝前對(duì)準(zhǔn)火炮尾部的彈瞳，然后用力將彈藥推入彈膛，關(guān)閉炮閂。這樣的裝填方式需要比較大的作業(yè)空間，根據(jù)第一代坦克普遍數(shù)據(jù)，裝填手需要坦克內(nèi)直徑不小于 0.8 米，高度不小于 1.6 米的空間。而有些坦克從彈藥架取下炮彈后還需要將炮彈轉(zhuǎn)位才能使彈尖對(duì)準(zhǔn)彈膛，這需要的空間就更大了。
在坦克自動(dòng)裝彈機(jī)誕生前夕，世界各軍事強(qiáng)國(guó)都在追求機(jī)械化、自動(dòng)化。最然自動(dòng)裝彈機(jī)的可靠性并不那么理想，但是裝配自動(dòng)裝彈機(jī)的坦克至少能減少一名成員，所以世界各軍事強(qiáng)國(guó)不論是否真的運(yùn)用自動(dòng)裝彈機(jī)，在研制工作上都不肯落后。70 年代以后，蘇聯(lián)步兵戰(zhàn)車和 T-72、T-80 主戰(zhàn)坦克，以及瑞典 S 坦克、法國(guó)勒克萊爾坦克都陸續(xù)采用了自動(dòng)裝彈機(jī)。
對(duì)于裝填手而言，為坦克裝填彈藥真不是一件輕松的事，目前世界主流坦克炮口徑為 120 毫米或 125 毫米，碗口粗的炮彈很容易從滿是汗水的手中滑出去，裝錯(cuò)彈種和未能用力將炮彈推上彈膛帶上炮閂的失誤屢見(jiàn)不鮮。而最危險(xiǎn)的是在車輛行進(jìn)時(shí)的顛簸過(guò)程中，安裝了引信的榴彈千萬(wàn)不能碰到任何地方，否則很容易車毀人亡。根據(jù)測(cè)算，裝填手僅能夠在坦克以 25 千米 / 小時(shí)以下的環(huán)境下準(zhǔn)確地將炮彈一把裝進(jìn)炮膛，但這個(gè)速度移動(dòng)的坦克在戰(zhàn)場(chǎng)上簡(jiǎn)直就是反坦克導(dǎo)彈的活靶子。如果長(zhǎng)時(shí)間作戰(zhàn)，裝填手要經(jīng)受體力、心理雙重考驗(yàn)，對(duì)部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力會(huì)造成較大的負(fù)面影響。
除了空間要求大、危險(xiǎn)性高，人工裝彈的速度也比自動(dòng)裝彈機(jī)要慢。根據(jù)西方國(guó)家測(cè)算的結(jié)果，手工裝填 105～120 毫米炮彈的速度平均為每分鐘 6～8 發(fā)，當(dāng)采用了自動(dòng)裝彈機(jī)以后，T-72 坦克的射速達(dá)到了每分鐘 8 發(fā)，勒克萊爾坦克射速達(dá)到每分鐘 12 發(fā)。然而令人費(fèi)解的是，美國(guó) M1 系列坦克和德國(guó) ' 豹 '2 坦克仍然保留著人工裝填炮彈的方式。
自動(dòng)裝彈機(jī)工作原理
坦克炮自裝彈機(jī)根據(jù)利用能量不同的特點(diǎn)，可以分為四大類、八小類，專業(yè)術(shù)語(yǔ)直接稱之為自動(dòng)機(jī)。再此，我們僅以結(jié)構(gòu)最好理解的后座式自動(dòng)機(jī)舉例。
后座式自動(dòng)機(jī)也分為三個(gè)小類，共同之處是全部利用火炮發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的后座力提供動(dòng)能，但對(duì)于動(dòng)能的使用卻有三種不同的方法。具體說(shuō)明為：
炮閂式后座自動(dòng)機(jī)。這種自動(dòng)機(jī)炮身與炮箱保持剛性連接，利用后座力為炮閂提供動(dòng)能，從而帶動(dòng)自動(dòng)機(jī)工作，具體步驟為：火炮射擊時(shí)，發(fā)射藥筒底部火藥爆炸產(chǎn)生的氣體推動(dòng)炮閂在炮箱內(nèi)后坐，并帶出空的發(fā)射藥筒，多余的動(dòng)能會(huì)壓縮復(fù)進(jìn)簧儲(chǔ)存能量，當(dāng)氣壓散盡、發(fā)射結(jié)束后，復(fù)進(jìn)簧將炮閂推回炮膛，整個(gè)過(guò)程結(jié)束。而炮閂式自動(dòng)機(jī)根據(jù)炮閂的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)還能分為自由式和半自由式，其中自由式炮閂的特點(diǎn)是炮閂與身管不連鎖，在身管中摩擦運(yùn)動(dòng)，這種設(shè)計(jì)最大的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、理論射速高，最大的缺點(diǎn)是炮閂重，為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，有些火炮設(shè)計(jì)者會(huì)設(shè)計(jì)某種機(jī)構(gòu)阻滯炮閂在運(yùn)動(dòng)起始階段的速度，這被稱為半自由式炮閂自動(dòng)機(jī)，由于炮閂式后座自動(dòng)機(jī)容易發(fā)生拉斷藥筒的故障，現(xiàn)在這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本被淘汰。
炮身短后坐式自動(dòng)機(jī)。這種自動(dòng)機(jī)的炮身和炮閂利用后座力產(chǎn)生的動(dòng)能帶動(dòng)整個(gè)自動(dòng)機(jī)工作，在發(fā)射過(guò)程中利用開(kāi)閂機(jī)構(gòu)完成開(kāi)鎖、開(kāi)閂和抽出發(fā)射藥筒這一系列步驟。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是在射速較高的情況下后座力小。最大的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。炮身長(zhǎng)后坐式自動(dòng)機(jī)。這種結(jié)構(gòu)的自動(dòng)機(jī)在發(fā)射時(shí)，炮閂與炮身同時(shí)后坐，且后坐距離略大于彈長(zhǎng)。復(fù)進(jìn)時(shí)，炮閂通過(guò)卡鎖與炮身脫離，當(dāng)炮身即將完成復(fù)進(jìn)時(shí)，卡鎖放開(kāi)炮閂，由復(fù)進(jìn)簧將炮閂推進(jìn)炮膛，而復(fù)進(jìn)、開(kāi)鎖、開(kāi)閂、抽筒這一系列動(dòng)作則由炮身獨(dú)自完成。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是后座力小，機(jī)械結(jié)構(gòu)比炮身短后坐式自動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單。但是由于復(fù)進(jìn)距離長(zhǎng)，工作時(shí)間也就長(zhǎng)，所以射速要比其它設(shè)計(jì)方案低得多。
自動(dòng)裝彈機(jī)的構(gòu)造
自動(dòng)裝彈機(jī)一般由輸彈機(jī)、推彈機(jī)、拋殼機(jī)及控制系統(tǒng)組成。輸彈機(jī)是將彈藥從待發(fā)彈艙輸送到炮尾裝填線上的機(jī)構(gòu)，它包括貯彈艙、傳送鏈、彈匣、提彈機(jī)等部件，可以按操作者的要求，自動(dòng)向炮尾輸送所需彈種的彈藥。推彈機(jī)的功用是將炮彈彈丸和藥筒推入彈膛。輸彈、推彈機(jī)的動(dòng)力一般由專門電機(jī)提供，推彈機(jī)有推桿式、鏈?zhǔn)胶突喪降炔煌慕Y(jié)構(gòu)形式，由于坦克戰(zhàn)斗室空間狹窄，一般多采用鏈?zhǔn)?' 卷尺 ' 推彈機(jī)，它象鋼卷尺那樣被布置在炮尾的后方。它可以平穩(wěn)地將彈丸及藥筒推入彈膛內(nèi)。這種推彈機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小?？刂葡到y(tǒng)包括操縱臺(tái)、記憶裝置、彈數(shù)指示器及各種電磁閥等?？梢杂脵C(jī)械、氣壓、電子的程序控制或普通的電磁控制裝置來(lái)完成裝彈過(guò)程的自動(dòng)控制任務(wù)。拋殼機(jī)用于將射擊后留下的藥筒或彈殼自動(dòng)拋出炮塔。自動(dòng)拋殼是坦克實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝填的必要條件。一般拋殼窗位于炮塔的后壁上方，按預(yù)先規(guī)定的程序自動(dòng)完成開(kāi)窗和關(guān)窗。
對(duì)自動(dòng)裝彈機(jī)的設(shè)計(jì)要求
能有效裝填大口徑炮炮彈，而且自動(dòng)裝填速度應(yīng)不低于 6～8 發(fā)／分。根據(jù)試驗(yàn)，火炮在一次射擊后恢復(fù)到裝彈位置所需時(shí)間約 1 秒；輸彈機(jī)將炮彈輸送到裝填位置的時(shí)間與待發(fā)彈艙至炮尾的距離有關(guān)，一般為 0.5-2 秒；裝彈入膛時(shí)間約 1 一 2 秒（整裝式彈藥的裝彈時(shí)間較短，分裝式彈藥的裝彈時(shí)間較長(zhǎng)）；精確瞄準(zhǔn)約需 1 秒。累計(jì)以上時(shí)間約等于 6 秒，所以最大裝填速度可達(dá) 10 發(fā) / 分。能選擇彈種。坦克炮彈藥的彈種有穿甲彈、爆破榴彈和破甲彈等。裝彈機(jī)需能按炮長(zhǎng)指令從彈艙中選擇欲裝填的彈種。彈藥從彈艙到炮膛的路線盡可能短，轉(zhuǎn)位次數(shù)少，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作高度可靠。最好當(dāng)火炮在任意方位時(shí)裝彈機(jī)都能自動(dòng)裝彈。最好當(dāng)火炮在任意俯仰角時(shí)也能自動(dòng)裝彈。按裝，彈機(jī)高低向裝填位置分，裝彈機(jī)有定角和非定角裝填式兩種?；鹋诙ń?裝 填式自動(dòng)裝彈機(jī)，是指在某一特定的仰角位置閉鎖火炮后，自動(dòng)裝彈機(jī)才能裝彈。火炮非定角裝填式裝彈機(jī)，是指火炮在任何仰角位置，自動(dòng)裝彈機(jī)均能裝彈，后者比前者在結(jié)構(gòu)上要復(fù)雜得多，而且需占用車內(nèi)較大空間。
除能自動(dòng)裝彈外，當(dāng)裝彈機(jī)出現(xiàn)故障或損壞時(shí)，裝彈機(jī)應(yīng)能半自動(dòng)裝彈和允許人工裝彈。
應(yīng)有自動(dòng)拋殼裝置。對(duì)于可燃式藥筒彈藥而言，發(fā)射后仍剩有一段金屬?gòu)椀?，在射擊完畢后，裝填下一發(fā)炮彈前，應(yīng)自動(dòng)將上一發(fā)彈的彈底拋出車外。
彈藥在坦克內(nèi)部的布置
目前主戰(zhàn)坦克火炮的彈藥基數(shù)約為 40～60 發(fā)，隨著火炮口徑的加大，一個(gè)彈藥基數(shù)的彈藥數(shù)有所減少，目前一發(fā)彈的長(zhǎng)度約為 0.85～1m，其質(zhì)量約為 18～22kg,40~60 發(fā)炮彈及其存放、固定裝置的體積共約需 1.6～2.4 立方米。由于車體炮塔內(nèi)部空間極為有限，彈藥在車內(nèi)的布置對(duì)車輛性能具有重要影響。根據(jù)車內(nèi)空間的大小、彈藥取放難易程度、存貯安全和減少?gòu)椝幈ㄎｋU(xiǎn)等方面的情況布置車內(nèi)彈藥或彈艙。一般車內(nèi)有三種彈艙：
待發(fā)彈艙。它是自動(dòng)裝彈機(jī)的組成部分。根據(jù)炮長(zhǎng)的指令，自動(dòng)裝彈機(jī)的取彈 / 輸彈機(jī)構(gòu)可將待發(fā)彈艙中的某發(fā)彈取出并輸往炮尾。
應(yīng)急彈艙。一般將它設(shè)在靠近炮尾的炮塔和車體空間內(nèi)，以便在自動(dòng)裝置出現(xiàn)故障后，便于乘員取耽彈和進(jìn)行人工裝填。
備用彈艙?？蓪⑺O(shè)在車體其它部位（如油箱彈架 ) ，允許將部分彈藥布置和貯存于需要搬動(dòng)其它部件后才能取出或距火炮較遠(yuǎn)的位置。乘員可利用戰(zhàn)斗間隙將其中彈藥補(bǔ)充到待發(fā)或應(yīng)急彈艙中。
備用彈艙?？蓪⑺O(shè)在車體其它部位（如油箱彈架），允許將部分彈藥布置和貯存于需要搬動(dòng)其它部件后才能取出或距火炮較遠(yuǎn)的位置。乘員可利用戰(zhàn)斗間隙將其中彈藥補(bǔ)充到待發(fā)或應(yīng)急彈艙中。
自動(dòng)裝彈機(jī)從待發(fā)彈艙將彈藥輸送到炮尾并推入彈膛，以及射擊后將空藥筒拋出車外的過(guò)程。
自動(dòng)裝彈機(jī)在坦克內(nèi)有幾種布置方案，第一種是待發(fā)彈艙位于炮塔尾部的方案。炮塔有較大的尾部空間，用于布置待發(fā)彈艙或輸彈機(jī)。根據(jù)彈艙中彈體與炮尾相對(duì)位置的不同，可將彈艙分為縱向排列式、扇形排列式和橫向排列式等彈艙。此方案的特點(diǎn)是：
輸彈線路短，自動(dòng)裝彈機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸彈迅速，容易滿足射速要求。
炮塔尾部較大，有利于炮塔的平衡。
彈艙位置高，安全性較差。
炮塔尾部容積較小，貯彈量較少，若只貯存兩個(gè)彈種彈藥，則可增加每種彈的連續(xù)射擊次數(shù)。
第二種是待發(fā)彈艙位于炮塔吊籃外圍并采用環(huán)形結(jié)構(gòu)。環(huán)形彈艙能相對(duì)于炮塔吊籃旋轉(zhuǎn)，使其中每發(fā)彈均能轉(zhuǎn)到炮尾后方的取彈位置，然后用一轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)將炮彈彈尖軸線轉(zhuǎn)到與火炮軸線一致的狀態(tài)，然后推彈入彈膛。此方案特點(diǎn)是，彈藥豎直排列在戰(zhàn)斗室吊籃范圍以外的環(huán)形彈艙中，因此容易實(shí)現(xiàn)火炮在任何方位都能裝彈的設(shè)想；彈藥豎直排列的環(huán)形彈艙占用車體內(nèi)的許多空間，導(dǎo)致乘員活動(dòng)空間狹窄，而且環(huán)形彈艙隔斷了與駕駛室的通道；待發(fā)彈艙成環(huán)形，可貯存較多彈藥。
第三種是待發(fā)彈艙位于炮塔吊籃下方。炮彈成水平放射形排列在彈艙內(nèi)，而且彈艙可相對(duì)吊籃旋轉(zhuǎn)。整個(gè)自動(dòng)裝彈機(jī)由旋轉(zhuǎn)彈艙、提彈機(jī)、推彈機(jī)、拋殼機(jī)、操縱臺(tái)、炮彈數(shù)量指示器和記憶裝置等組成。T-72 坦克采用的就是這種彈艙方案。當(dāng)車長(zhǎng)根據(jù)目標(biāo)確定彈種后，即可按下自動(dòng)裝填按鈕，使自動(dòng)裝彈機(jī)工作。火炮自動(dòng)轉(zhuǎn)到高低裝填角度并被閉鎖，旋轉(zhuǎn)彈艙轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)的位置，將所選彈種送到出彈口，提彈機(jī)將炮彈提升到炮尾軸線處，并使彈丸對(duì)準(zhǔn)彈膛，然后推彈機(jī)將彈丸推入彈膛，因其火炮的炮彈為分裝式，所以推彈機(jī)先推入彈丸，然后再推入藥筒。在推入彈丸的同時(shí)，將前一發(fā)彈的彈殼拋出車外。此方案的特點(diǎn)是，待發(fā)彈艙容量大，放置彈藥數(shù)量較多，可滿足連續(xù)作戰(zhàn)的要求；彈艙（輸彈機(jī)）在車內(nèi)最低的位置，不易被敵火力命中，安全性好；彈艙到炮尾的距離較大，必須設(shè)置一個(gè)提彈機(jī)構(gòu)，動(dòng)作較復(fù)雜，裝填時(shí)間較長(zhǎng)；由于彈艙占去了車內(nèi)的一定高度，使火炮的最大仰角減小。
火炮在任何方位均能自動(dòng)裝彈。為簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，T-72 坦克只能在固定的仰角裝彈，即火炮射擊后仍需回到固定的裝填仰角裝彈。
第四種是外裝頂置火炮坦克自動(dòng)裝彈機(jī)方案。這種坦克沒(méi)有常規(guī)炮塔，火炮位于車體上方。可將其自動(dòng)裝彈機(jī)的待發(fā)彈艙設(shè)在車體尾部以內(nèi)（彈藥防護(hù)得到保證，安全性好），但輸彈機(jī)構(gòu)復(fù)雜。若將待發(fā)彈艙設(shè)在車體尾部以外，不利于對(duì)彈藥的防護(hù) i 但輸彈較容易。另外輸彈機(jī)構(gòu)必須在將待發(fā)彈艙的彈藥輸送到炮尾的同時(shí)使炮彈轉(zhuǎn)位，以便使彈尖軸線對(duì)準(zhǔn)火炮軸線。這種裝彈機(jī)較易實(shí)現(xiàn)固定仰角裝彈。
結(jié)語(yǔ)
坦克火炮彈藥裝填的自動(dòng)化，不僅可以使坦克內(nèi)減少一名乘員，而且自動(dòng)裝彈機(jī)占用的車內(nèi)空間明顯小于裝填手人工裝彈所需的車內(nèi)空間，從而有利于減小車輛尺寸和重量。隨著坦克火炮口徑的不斷加大，彈藥的尺寸和重量也相應(yīng)加大．人工裝彈已日益困難，并極大地影響火炮發(fā)射速度，所以自動(dòng)裝彈對(duì)提高坦克火炮威力是至關(guān)重要的。未來(lái)的主戰(zhàn)坦克都必將采用高度可靠的自動(dòng)裝彈機(jī)，而且采用自動(dòng)裝彈機(jī)是坦克采用無(wú)人炮塔或外裝頂置炮的先決條件。
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