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膨胀波火炮

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发表于 2014-4-23 22:45 | 显示全部楼层 |阅读模式

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膨胀波火炮的设计始于1999年3月。当时是作为“后天的陆军”研究计划的一个组成部分而开展的项目。此后,膨胀波火炮进行了多次成功的试验。并于2002年10月申请了专利。膨胀波火炮研制项目赢得了美国陆军装备司令部的2002年十大发明奖。该技术的发明人艾里克·凯斯博士也赢得了2003年度美国陆军研究与发展成就奖。  

  美陆军根据膨胀波火炮的英文缩写RAVEN,将膨胀波火炮命名为“渡鸦”。  


原理

  当发射药在炮膛内推进弹丸时,如果火炮药室的炮尾突然打开,火药气体就会向后方喷出,药室内的压力即随之下降,这种现象被称为膨胀波或“火药气体稀释”现象。药室内压力下降现象在炮膛内的扩展速度和声波传播速度是相同的,因此这种压力下降现象传递到弹丸的弹底会有一个时间上的滞后。膨胀波火炮就是利用这一滞后现象,精确控制炮尾开口的时机和速度,使弹丸在炮尾开口时感觉不到压力的降低,仍然像在密闭的炮膛内飞行,以原来的初速飞离炮口。如果能尽量推迟炮尾开口的时间,使膨胀波恰好在弹丸刚刚脱离炮口的瞬间追赶上弹丸底部,则实现了所谓的“定时同步”。在火炮尾部装有一个扩张喷嘴,从炮尾释放出来的火药气体通过该喷嘴高速向后排出。此时扩张喷嘴对火药气体起到降温降压作用,火炮的内部热能转变成了后喷气流的动能,并在喷嘴处形成作用于火炮的反向压力,大大抵消了火炮的后坐能量。可以说,膨胀波火炮在炮尾开口之前是按传统火炮的原理工作,而在炮尾开口之后即按无坐力火炮的原理工作。  


优点

  减少或消除后坐力 预计,“渡鸦”火炮发射初速为1650米/秒的M829A2坦克炮弹时,后坐力能够减少95%。在“渡鸦”火炮的发射试验中,发射初速为l150米/秒的北约标准35毫米炮弹时,能够减少80%以上的后坐力。发射初速为686米/秒的大号装药榴弹时,估计后坐力能够减少75%。  

  发射速度提高一倍 在发射过程中,高温的推进气体使炮管迅速变热,“渡鸦”火炮能够在弹丸飞离炮口前将这些高温气体释放出去,大大降低炮管变热的速度,从而在不使炮管过热的情况下,实现更大的爆发射速和持续射速。“渡鸦”火炮还能缩短排出火药气体的时间和后坐周期。另外,试验表明,“渡鸦”火炮还能够被设计成通过气压操控的方式抛出药筒,从而省去了发射药筒式炮弹时的抽筒程序。  

  减小炮口焰  传统火炮在进行发射时,大约只有30%的能量用于推动弹丸,剩余能量的大部分作为炮口焰释放出来。“渡鸦”火炮通过利用剩余能量的很大一部分来驱动用于抵消后坐力的气流,从而改变了用于推动弹丸飞行能量和炮口焰能量之间的比例,也减少了用于生成炮口焰和发射征候的能量。另外,对火药气体进行冷却和降压后,还降低了二次炮口焰生成的可能性。“渡鸦”火炮把常规火炮的炮口气体一次性排放分解成两次排放,减轻了气体排放的冲击力。  

  减轻重量 结合采用先进的复合材料技术,膨胀波火炮的重量将可减轻一半或更多。美国海军在其类似的“火盒”项目中,对159公斤重的l27毫米炮身进行了探索性的研制和发射试验,试验成功地证明,其身管重量和普通火炮相比,能够降低到原来的十分之一。  

  任意控制装药号的变化 “渡鸦”火炮的研制重点曾经是使炮尾尽量推迟打开的时间,以不影响弹丸的飞行速度。不过,炮尾提前打开也有好处,虽然弹丸初速有所降低,但却能够进一步减少后坐力和身管变热。从逻辑上讲,在极端理想的情况下,通过对炮闩打开时机的控制,有可能实现控制弹丸初速的目的。  

  “渡鸦”火炮可以通过提早打开炮尾以控制装药号变化的方法,故意降低弹丸的飞行速度并减小火炮射程。这将对榴弹炮的定装式弹药非常有用,省去了使用特种小号装药药包的麻烦。  

  提高持续作战能力 使用体积小、重量轻、坚固耐用的炮弹。能够大大减轻炮弹的再补给负担。和常规火炮相比。轻塑的“渡鸦”火炮能够携载更多的炮弹,从而提高了火炮的持续作战能力。  



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发表于 2014-4-24 11:13 超大游击队员 | 显示全部楼层
新型无后座力炮,鉴定完毕。
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发表于 2014-4-24 11:16 | 显示全部楼层
......
接近半自由枪机,
比无后座力炮的优点是膛压更大
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发表于 2014-4-24 11:35 | 显示全部楼层
CNKI上關於這個的論文很多
也就是說……已經研發的差不多了
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发表于 2014-4-24 12:29 | 显示全部楼层
怎么感觉挺无聊的啊~
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发表于 2014-4-24 12:43 | 显示全部楼层
这么看来,如果未来坦克装甲车采用这种火炮的话,只能将火炮安装在车子的外面。采用炮身中部装弹的方式,而且火线必须得高,否则仰角不够。
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发表于 2014-4-24 13:44 超大游击队员 | 显示全部楼层
高级一点的无后座力炮
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发表于 2014-4-24 15:24 | 显示全部楼层
估计兔子也在做类似的试验
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发表于 2014-4-24 16:00 | 显示全部楼层
用处不大吧?
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发表于 2014-4-24 16:13 | 显示全部楼层
一般火炮弹丸速度都超过音速吧?也就是说那个膨胀波不可能追的上弹丸的?所以只要保持最大膛压把弹丸推动起来,稍微延时一下开炮位就可以了?技术上实现应该是不难。
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发表于 2014-4-24 16:13 | 显示全部楼层
这么看MD是打算拿这个当TK炮?
遂行配合的步兵表示呵呵,别尾焰把小弟吹飞了……
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 楼主| 发表于 2014-4-24 17:34 超大游击队员 | 显示全部楼层
悠游的鱼 发表于 2014-4-24 16:00
用处不大吧?

高级无后座,大口径趋势
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发表于 2014-4-24 18:31 | 显示全部楼层
怎么才能控制炮闩啊
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发表于 2014-4-24 20:40 | 显示全部楼层
长征途中 发表于 2014-4-24 18:31
怎么才能控制炮闩啊

我也一直很好奇,能用1mS以下时间精度打开,耐高压,能多次安全使用的那个“门”,是怎么做出来的。
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发表于 2014-4-25 08:42 | 显示全部楼层
怎么才能控制炮闩啊
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发表于 2014-4-25 09:04 | 显示全部楼层
怎么才能控制炮闩啊
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发表于 2014-4-25 09:13 | 显示全部楼层
  炮弹飞出炮口同时开后门,这个时机不好控制啊。
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发表于 2019-7-9 09:47 | 显示全部楼层

RE: 膨胀波火炮

Kazumi 发表于 2014-4-24 16:13
一般火炮弹丸速度都超过音速吧?也就是说那个膨胀波不可能追的上弹丸的?所以只要保持最大膛压把弹丸推动起 ...

炮管里的气体是高温高压,音速比正常空气里快得多。也就是说炮弹在正常空气里是超音速,在炮管气体里是亚音速
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发表于 2019-7-9 09:57 超大游击队员 | 显示全部楼层
gunsheep 发表于 2014-4-24 11:35
CNKI上關於這個的論文很多
也就是說……已經研發的差不多了

这个嘛你可以说研究很多,但是研发恐怕还差的远,有没有应用这个技术的型号都两说。
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发表于 2019-7-11 09:18 | 显示全部楼层

RE: 膨胀波火炮

哥舒翰 发表于 2014-4-25 09:13
炮弹飞出炮口同时开后门,这个时机不好控制啊。

可以借鉴步枪的自动机,从炮管引出燃气作动力开炮拴
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发表于 2019-7-11 09:52 | 显示全部楼层

RE: 膨胀波火炮

3382106922.png
这种旋转偏心炮拴不知道怎么工作的,能不能用上?
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发表于 2019-7-11 10:01 | 显示全部楼层
这车适合卖头
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发表于 2019-7-11 10:06 超大游击队员 | 显示全部楼层
长征途中 发表于 2014-4-25 08:42
怎么才能控制炮闩啊

也许不是控制跑栓,而是单向阀锁扣?瞬间解锁单向阀变成双向的?
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发表于 2019-7-11 10:50 超大游击队员 | 显示全部楼层
宇宙囚犯611号 发表于 2014-4-24 12:43
这么看来,如果未来坦克装甲车采用这种火炮的话,只能将火炮安装在车子的外面。采用炮身中部装弹的方式,而 ...

如果减没了后坐力,别装车上了,以后可以装在飞机上
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发表于 2019-7-11 11:07 | 显示全部楼层
零几年看过的文章
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发表于 2019-7-11 13:01 超大游击队员 | 显示全部楼层
YY用膨胀波火炮给无人炮塔用,想很久了,能大幅度降后坐,而且可以吹除残渣,适合可燃药筒一类的清洁。。。就是引气后喷的装置不太好搞,感觉和装弹有些冲突,还有这得增加炮尾长度,影响俯仰角度。。。炮阀肯定不是一下打开的,那样喷没了,得精确控制喷出量和时机来保证膨胀波追不上弹头又后坐最小,估计是炮阀上开孔带控制装置连引气机构(带个喇叭口)。。。
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发表于 2019-7-11 13:08 超大游击队员 | 显示全部楼层
这个原理给狙击榴用简直完美,直接上初速2ma以上的榴都可以,而且炮管还可以做的更轻
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发表于 2019-7-11 13:41 | 显示全部楼层

RE: 膨胀波火炮

liweiliv 发表于 2019-7-11 13:08
这个原理给狙击榴用简直完美,直接上初速2ma以上的榴都可以,而且炮管还可以做的更轻

狙击榴后面有人
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发表于 2019-7-11 13:44 超大游击队员 | 显示全部楼层
liweiliv 发表于 2019-7-11 13:08
这个原理给狙击榴用简直完美,直接上初速2ma以上的榴都可以,而且炮管还可以做的更轻

狙击榴是抵肩武器,你那得肩扛了,可是肩扛直接无后坐力炮模式得了,狠装药就能堆出高初速,德国搞过初速1200的30无后坐力炮。。。
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发表于 2019-7-11 19:19 超大游击队员 | 显示全部楼层
FRFMM 发表于 2019-7-11 13:44
狙击榴是抵肩武器,你那得肩扛了,可是肩扛直接无后坐力炮模式得了,狠装药就能堆出高初速,德国搞过初速 ...

参考巴雷特那个打直升机的大狙,抵肩不需要把炮管后延长线抵在肩上的,而且这个模式加上炮口制退器基本上能当无后座力炮用,对抵肩要求很低了。
至于纯粹的无后座力炮,不是被这个秒出几条街吗
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发表于 2019-7-11 19:19 超大游击队员 | 显示全部楼层
大猫大猫 发表于 2019-7-11 13:41
狙击榴后面有人

不需要有人
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发表于 2019-7-11 20:39 超大游击队员 | 显示全部楼层
哥舒翰 发表于 2014-4-25 09:13
炮弹飞出炮口同时开后门,这个时机不好控制啊。

开早了,炮管从前边飞出去了!开晚了,炮管从后边飞出去了!
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发表于 2019-7-11 20:40 | 显示全部楼层

RE: 膨胀波火炮

liweiliv 发表于 2019-7-11 19:19
参考巴雷特那个打直升机的大狙,抵肩不需要把炮管后延长线抵在肩上的,而且这个模式加上炮口制退器基本上 ...

秒不成,膨胀波火炮比古斯塔夫重多了,既不适合肩扛中口径火炮,也不适合有人装填的大口径火炮,只适合无人装填的自动机关炮
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发表于 2019-7-11 20:41 超大游击队员 | 显示全部楼层
liweiliv 发表于 2019-7-11 19:19
参考巴雷特那个打直升机的大狙,抵肩不需要把炮管后延长线抵在肩上的,而且这个模式加上炮口制退器基本上 ...

你这有后坐力,怎么秒无后坐力炮啊,无后坐力炮该有的死界安全区你这一样不少,控制还比无后坐力炮困难得多,可能得电子控制才能精确开阀,加一堆辅助装置增重降低可靠性,至于初速问题,无后坐力炮也能有1200初速的存在,两倍音速也是小意思了,看愿意不愿意的,怎么不比你这个强。。。
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发表于 2019-7-11 23:56 | 显示全部楼层

RE: 膨胀波火炮

FRFMM 发表于 2019-7-11 20:41
你这有后坐力,怎么秒无后坐力炮啊,无后坐力炮该有的死界安全区你这一样不少,控制还比无后坐力炮困难得 ...

拜托,就纯粹无后坐力炮那个燃气效率,你想想炮弹发射药得重多少吧,弹匣或者弹鼓你得做多长?一个人能带几发?你说的那个德国30炮,炮弹规格是30X230(这个是最小号的了),传统的30机炮是多少?北约的是30*173。这么暴力的发射药要做到1000的初速,还得牺牲弹丸重量,这玩意炮弹丸重量只有区区140多克,30*173的高爆弹都是三四百克的规模。。。你以为为啥要研究膨胀波而不是捡现成的无后座力炮
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发表于 2019-7-12 00:20 超大游击队员 | 显示全部楼层
liweiliv 发表于 2019-7-11 23:56
拜托,就纯粹无后坐力炮那个燃气效率,你想想炮弹发射药得重多少吧,弹匣或者弹鼓你得做多长?一个人能带 ...

传统30炮弹头重280g的多,380g的少吧。。。而那个初速1200+,传统30大多1000以内初速,换同等条件全弹差距没那么大。。。而且你以为小口径武器搞膨胀波带来的机构复杂增重,可靠性下降的劣势就能被弹重优势抵消了么,带你那个膨胀波35榴说不定得随身带电池,重量翻倍也有可能,能带几发弹?你以为为啥现在没有实用的膨胀波火炮投入,而无后坐力炮满天飞啊。。。
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发表于 2019-7-12 00:24 | 显示全部楼层

RE: 膨胀波火炮

FRFMM 发表于 2019-7-12 00:20
传统30炮弹头重280g的多,380g的少吧。。。而那个初速1200+,传统30大多1000以内初速,换同等条件全弹差 ...

初速1200的是30*280,30*230的是1000出头
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发表于 2019-7-12 01:55 | 显示全部楼层
想不出来这炮怎么装车,直瞄火力还好处理些,曲射炮那炮口焰变炮尾焰、炮口冲击波变炮尾冲击波,对车辆平台影响太大。
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发表于 2019-7-12 02:15 超大游击队员 | 显示全部楼层
448519529 发表于 2019-7-12 01:55
想不出来这炮怎么装车,直瞄火力还好处理些,曲射炮那炮口焰变炮尾焰、炮口冲击波变炮尾冲击波,对车辆平台 ...

看楼上,德国连无后坐力速射炮都搞出来了,参考那个就行呗。。。适合无人炮塔用,最后把炮挂出来。。。就是不知道能不能上导流装置,让尾部喇叭口固定方向,和炮尾非刚性连接,有俯仰时靠导流引流进喇叭口,这样就方便多了。。。
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发表于 2019-7-12 06:30 | 显示全部楼层

RE: 膨胀波火炮

448519529 发表于 2019-7-12 01:55
想不出来这炮怎么装车,直瞄火力还好处理些,曲射炮那炮口焰变炮尾焰、炮口冲击波变炮尾冲击波,对车辆平台 ...

问题应该没有你想象的大,炮口制退器其实放大了火炮的冲击波外形,虽然能减少后坐力,即便不做任何改变,这个技术产生的炮口焰也应该是目前的一半,另一部分可以采用消声器的原理削减。
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