创新多层套管技术：实现高精度滑膛炮设计

我突然想到一种制作滑膛的方法。最近看到一个帖子提到，使用毛细不锈钢作为内管，因为这种材料可以进行过盈配合。不锈钢毛细管的壁薄，能够产生形变。但是，我思考了如何将毛细管套入其他材料中。如果使用铝管或铜管作为外层套管，由于它们太硬，即使进行过盈配合，形变也有限。因此，我考虑是否可以使用更软的材料来套毛细管。例如，是否可以先在铝管内套一层四氟管，然后再将毛细管套入其中？但这就遇到了技术难题。经过深思熟虑，我认为最合理的方法是：首先，在不锈钢管内插入一根管子作为支撑，因为毛细管太薄了；然后，将其推入已经套好铝管的四氟管中。如果这个套管过程成功，那么精度会非常高，而且还能节省气体。

• “阿斯卡隆”140式140毫米滑膛炮
• 长度：7230毫米
• 长径比：48倍
• 炮重：3.1吨
• 炮口动能：18兆焦（未来可提高至20兆焦）
• 弹药：新型140毫米尾翼稳定脱壳穿甲弹和140毫米非瞄准线制导炮弹
• 穿甲能力：在2公里距离上可击穿1米以上厚度的均值钢装甲
• 制导炮弹射程：最大15公里
• 115mm 2A20滑膛炮
• 炮管长：6050毫米
• 后座行程：350毫米至415毫米
• 最大后座行程：430毫米
• 膛压：3650千克/平方厘米（约合359兆帕）
• 早期次口径弹药：3BM3至3BM6
• 3BM3弹药数据：飞行体长度：542毫米穿甲体长度：432毫米穿甲体直径：42毫米长径比：10.3头部碳化钨长度：56毫米头部碳化钨直径：32.5毫米整弹重量：22.5千克炮口初速：1615米/秒

材料选择

• 毛细不锈钢管：具有良好的柔软性、耐蚀性、耐高温、耐磨损等特性，适用于自动化仪表信号管、精密光学尺线路等，内径可以小至0.17毫米。
• 四氟管（PTFE）：具有极优的化学稳定性，能耐所有强酸、强碱、强氧化剂，与各种有机溶剂也不发生作用。使用温度范围广，常压下可以长期应用于-180℃至250℃。
• 铝管：具有良好的耐腐蚀性能，特别是在大气条件下的耐腐蚀性能。

组装方法与步骤1. 支撑管的选择与插入

• 支撑管材料：选择PTFE（聚四氟乙烯），具有低摩擦系数和耐化学性。
• 支撑管尺寸：外径比毛细不锈钢管内径小0.05-0.1毫米，确保顺利插入并提供支撑。
• 插入工具：使用专用插入工具，如钳子或夹具，确保平稳插入，避免损伤。
• 插入深度：支撑管应插入毛细不锈钢管全长，提供均匀支撑。

• 清洁：使用无尘布和异丙醇清洁毛细不锈钢管内外表面，确保无油污和灰尘。
• 干燥：使用压缩空气彻底干燥，防止水分影响过盈配合。
• 检查：检查毛细管是否有划痕或缺陷，确保完整性。

• 四氟管尺寸：内径比毛细不锈钢管外径大0.1-0.2毫米，确保顺利套入。
• 预处理：检查四氟管无折痕、裂纹或其他损伤，确保尺寸符合要求。
• 调直：如有必要，加热四氟管使其软化后拉直，冷却后检查圆滑度。

• 润滑：在外表面涂抹PTFE基润滑剂，减少插入四氟管时的摩擦。
• 插入工具：使用带橡胶垫的钳子，缓慢且均匀地推入毛细不锈钢管。
• 插入速度：控制速度不超过每分钟10毫米，避免损伤。

• 铝管尺寸：内径比四氟管外径大0.2-0.5毫米，确保顺利套入。
• 套入方法：在四氟管两端涂抹润滑剂，缓缓套入铝管，确保无间隙。
• 固定方式：使用夹具或胶带临时固定铝管，防止移位。

• 过盈量设计：毛细管外径与四氟管内径差值0.05-0.1毫米，四氟管外径与铝管内径差值0.1-0.2毫米。
• 加热或冷却：加热铝管或冷却四氟管，帮助实现过盈配合。
• 最终装配：使用千分尺检查多层套管结构的同轴度和圆度，确保无明显偏差。

• 尺寸检测：使用高精度内径千分尺和外径千分尺，精确测量内外径、长度和同轴度。
• 压力测试：进行压力测试，测试压力应高于预期工作压力的1.5倍，验证气密性和耐压性能。
• 耐久性测试：模拟实际使用条件，如温度变化、压力循环，评估长期性能。

• 支撑管尺寸：外径比毛细不锈钢管内径小0.05-0.1毫米。
• 四氟管尺寸：内径比毛细不锈钢管外径大0.1-0.2毫米。
• 铝管尺寸：内径比四氟管外径大0.2-0.5毫米。
• 过盈量：毛细管外径与四氟管内径差值0.05-0.1毫米，四氟管外径与铝管内径差值0.1-0.2毫米。
• 压力测试：测试压力高于预期工作压力的1.5倍。

• 圆柱导向：身管外形简单，工艺性好，但身管质心位置要向炮口方向前移。
• 滑轨导向：身管外形可根据强度和质心位置的要求进行调整，缺点是身管外形较复杂，摇架长度较大。
• 圆柱滑轨联合导向：结合了圆柱和滑轨导向的优点，适用于特定的火炮设计。

炮弹设计

• 铸钢弹：主要给滑膛炮使用，材质更换，提高穿甲表现。
• 帕利赛弹：一种冷却硬化的铸铁炮弹，通过金属模具实现炮弹外层铸铁的快速冷却从而实现硬化。
• 弹底闭气杯：早期海军线膛炮中，炮弹旋转的手段是在弹体上安装能卡进膛线的导柱。

• 次口径实验技术：解决了发射过程中弹丸与弹托的分离以及着靶姿态稳定性等问题，发展了一套相对较大口径的火炮发射较小弹径子弹的次口径实验技术。

1. 材料兼容性：毛细不锈钢管、四氟管和铝管在化学稳定性和耐腐蚀性方面都表现良好，有助于确保整体结构的稳定性和耐久性。
2. 温度范围：四氟管的使用温度范围较广，可以适应不同的工作环境，而不锈钢管也具有良好的耐高温性能。
3. 连接方式：铝管的连接方式多样，可以通过焊接或螺纹连接等方式确保整体结构的牢固性和密封性。
4. 精度和气密性：通过过盈配合和精确的尺寸控制，可以实现高精度的装配，同时保证气密性。

1. 精确的尺寸控制：需要精确控制毛细管、四氟管和铝管的尺寸，以确保过盈配合的精确性和整体结构的稳定性。
2. 装配难度：由于毛细管的壁薄，装配过程中可能会遇到形变或损坏的风险，需要谨慎操作。
3. 成本：使用高质量材料和精确的加工技术可能会导致成本较高。

1. 滑膛炮的优势：滑膛炮相对于线膛炮的优点包括全寿命成本的降低、能够较为方便的发射炮射ATGM、克服了线膛炮的自旋效应对HEAT类弹药穿深的影响。
2. 导向方式：炮身后坐复进的导向方式有圆柱导向、滑轨导向和圆柱滑轨联合导向三种，每种都有其优缺点，需要根据具体需求选择。
3. 身管的质量和质心位置：身管的质量是后坐部分质量的主要部分，与全炮质量有密切的关系。身管质心的位置与平衡机的设计有关，同时也影响着火炮的其他结构尺寸。

滑膛炮的优势与应用

滑膛炮在现代军事装备中，尤其是主战坦克中，已经取代了传统的线膛炮。其主要优势包括：

1. 成本效益：滑膛炮的制造相对简单，不存在膛线磨损问题，因此使用寿命至少是线膛炮的两倍以上，导致全寿命成本大幅下降。
2. 发射能力：滑膛炮能够方便地发射炮射反坦克导弹（ATGM），而线膛炮虽然也可以发射，但过程更为复杂。
3. 穿甲能力：滑膛炮克服了线膛炮的自旋效应对高爆反坦克（HEAT）弹药穿深的影响，使发射的HEAT弹药获得较高的破甲深度。
4. 高初速：滑膛炮膛压较高，弹丸在炮管内加速度快，无膛线阻力，因此弹丸初速也高。
5. 设计灵活性：滑膛炮身管可以设计得更短，便于实现平衡稳定，提高行进间的射击精度。

身管的质量是后坐部分质量的主要部分，与全炮质量有密切的关系。身管质心的位置与平衡机的设计有关，同时也影响着火炮的其他结构尺寸，如火线高、后坐距离等。

技术细节

1. 滑膛炮设计：在设计滑膛炮时，需要考虑炮管内没有膛线，可以发射大长径比的动能弹，对装甲的穿透能力较强。
2. 炮弹设计：滑膛炮炮弹无滑动弹带，减轻了炮弹质量，同时膛内阻力小，不存在膛内烧蚀等问题，火炮身管使用寿命长。
3. 次口径实验技术：在进行大口径火炮发射较小弹径子弹的次口径实验时，需要考虑子弹的质心位置和飞行姿态，以确保实验效果。

应用案例

• 现代主战坦克：如“阿斯卡隆”140式140毫米滑膛炮，展示了滑膛炮在现代军事装备中的应用，具有高炮口动能和远射程能力。