某型迫擊炮彈藥管留膛問題研究?

聶林濤

（海軍裝備部裝備項(xiàng)目管理中心 北京 100071）

1 引言

某彈藥廠生產(chǎn)的某型迫擊炮彈發(fā)射裝藥，在交驗(yàn)試驗(yàn)中先后出有9發(fā)藥管留膛。藥管留膛各發(fā)主要彈道數(shù)據(jù)，見表1。

表1 藥管留膛各發(fā)主要彈道數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

雖然在切口工序以后要100%檢查彈體藥室內(nèi)表面質(zhì)量，但仍有漏檢而使有環(huán)狀裂紋的產(chǎn)品混入良品之中。

2 藥管的駐退作用

當(dāng)彈丸發(fā)射時(shí)，在火藥氣體的作用下，火藥氣體將藥管封口墊沖開時(shí)，藥管受軸向反作用力和徑向壓力作用［2］。徑向壓力使基本藥管的紙殼緊貼尾管藥室壁，兩者之間產(chǎn)生摩擦力，當(dāng)摩擦力大于反作用力時(shí)，藥管不后退。隨著火藥氣體作用的增大，達(dá)到某一值時(shí)，使銅座圓柱部開始嵌入尾管膨脹槽內(nèi)，藥管殼隨彈丸飛行到落點(diǎn)。

管殼駐退作用的可靠性與管殼結(jié)構(gòu)、底火燃燒情況、銅座硬度、彈尾膨脹槽構(gòu)造尺寸及火藥燃燒情況等因素有關(guān)。當(dāng)火藥燃燒緩慢，尾管壓力增長較慢，尾管壓力低時(shí)，銅座不脹如槽或脹入量很小，則易發(fā)生管殼脫落或紙管被拉斷使銅座脫落［3］。當(dāng)紙管不能脹緊尾管藥室而銅座在較高壓力下不能脹入槽內(nèi)時(shí)，管殼一般僅少許后退而不脫落，當(dāng)銅座不脹槽或脹槽輕時(shí)，如摩擦力小，則管殼全部脫落，如摩擦力大，則紙管將在管座口部被拉斷，管座本身被脫落。

所謂藥管留膛，一般是指射擊時(shí)基本藥管銅座未能脹入彈尾尾管藥室膨脹槽，射擊后基本藥管管殼留在炮膛，或是紙管與銅座拉脫后銅座留膛［4］。也有因尾管藥室膨脹槽未倒角或倒角不好，射擊后銅座擠入膨脹槽時(shí)，從尾管膨脹槽未倒角處切斷，使切斷的銅座部分留膛。

凡造成藥管留膛，都會(huì)使下一發(fā)炮彈裝填后不能射擊而造成“倒炮”，“倒炮”具有一定的危險(xiǎn)性，又會(huì)貽誤戰(zhàn)機(jī)。

還有一種情況，射擊后銅座沒有及時(shí)脹入膨脹槽，待藥管退出尾管藥室一部分才脹入膨脹槽，退出部分的銅座產(chǎn)生炸座，炸座后的銅座底部銅皮呈梅花狀撕開，不對稱的凸出于尾管外緣，增大了空氣阻力，使空氣動(dòng)力嚴(yán)重偏心，從而破壞了彈丸的飛行穩(wěn)定條件而出現(xiàn)近彈［5］。

3 藥管留膛的原因分析

從試驗(yàn)及分析可以看出，留膛藥管的初速值與該組藥管平均初速相差不大，藥管留膛不是由于黑藥或發(fā)射藥裝配不正確所引起。

從留膛藥管銅座上的輕微痕跡和未斷掉紙管的傳火孔位置，可斷定在發(fā)射前基本藥管裝入尾管室是到位的。另外，若藥管裝入尾管藥室不到位則造成炸座，而留膛藥管不存在這種現(xiàn)象。

對與留膛發(fā)射藥管配合的彈尾管孔直徑、深度，駐退槽寬度、直徑、位置、倒角等尺寸進(jìn)行了檢查［6］，均在圖定公差范圍之內(nèi)。個(gè)發(fā)產(chǎn)生留膛藥管的特征都相似，留膛藥管銅座底部鼓起，同試驗(yàn)正常的藥管相比，銅座上對應(yīng)膨脹槽的位置幾乎沒有膨脹變形，有的銅座仍能裝入尾管藥室中［7］。

為了尋找藥管留膛原因，徹底解決藥管留膛問題，進(jìn)行了多次試驗(yàn)。經(jīng)分析認(rèn)為，藥管內(nèi)火藥氣體形成壓力后，因紙管強(qiáng)度低易被拉斷，而銅座硬尚未來得及脹槽，造成了藥管留膛。

1）藥管尾管壓力低是流膛的主要原因。造成尾管壓力低的原因有二，其中一個(gè)是由于藥管的紙管殼水分含量低，見表2。

紙管水分含量低，使紙管變脆強(qiáng)度降低，從表3可以看出紙管水分含量不同，尾管壓力差距明顯［8］。

表3 含有不同水分紙管的尾管壓力試驗(yàn)結(jié)果

關(guān)于紙管脫水曾經(jīng)做過試驗(yàn)，即在溫度15℃左右，濕度40%～50%的工房條件下，紙管存放7h，脫水約2.5%，24h后脫水約3.7%，當(dāng)藥管上口涂酪素膠，管身沾漆以后24h檢查，紙管水分基本無變化，就是說若生產(chǎn)工房無空調(diào)設(shè)備，在正常生產(chǎn)條件下，管殼水分一般會(huì)從7%～8%降到4%左右。由于水份減少，管殼變脆，使紙管強(qiáng)度不夠和強(qiáng)度不均勻，是造成尾管壓力低的原因。

2）銅座硬是藥管留膛的另一個(gè)原因。將生產(chǎn)藥管留膛的幾發(fā)銅座，進(jìn)行了顯微硬度分析，其硬度值校正常狀態(tài)下增大了很多［9］，見表3～4。

表4 銅座硬度試驗(yàn)

挑出內(nèi)外銅座硬的8發(fā)，裝配成藥管，在平射試驗(yàn)中，有3發(fā)留膛。

銅座硬是由于退火工序人員不固定，不能正確執(zhí)行退火規(guī)范，每爐退火零件數(shù)量有時(shí)裝的很多，儀表也沒按規(guī)定定期校對。造成銅座退火溫度低和退火時(shí)間短［10］，或是沒有退火的零件混入。銅座因硬度增大不能膨脹或膨脹量很小。銅座退火試驗(yàn)情況見表5。

表5 銅座退火試驗(yàn)結(jié)果

外銅座未退火的藥管產(chǎn)生1發(fā)留膛，銅座變形形狀與產(chǎn)品交驗(yàn)試驗(yàn)中留膛藥管銅座完全相同。

銅座硬的另一個(gè)原因是由于進(jìn)廠銅皮化學(xué)成分不一致，加工出的銅座有紅與青兩種顏色，紅色銅座軟，青色銅座硬。

4 改進(jìn)措施

1）在管殼方面：

（1）管殼在成品裝配前，控制水份不低于6%。方法是嚴(yán)格控制裝配工房的溫濕度，管殼出車間前進(jìn)行水份分析，不合格者進(jìn)行二次定型。

（2）管殼盒裝后沾漆前，控制其水份不低于6%，并嚴(yán)格控制存放管殼庫房的條件，使管殼在存放過程中不降低水份。

2）在銅座方面嚴(yán)格執(zhí)行工藝和分批管理。固定退火工序人員，固定每爐裝量，儀表定期校對，退火溫度和時(shí)間嚴(yán)格按工藝規(guī)定執(zhí)行，檢驗(yàn)人員跟班檢驗(yàn)，同時(shí)對進(jìn)廠銅帶進(jìn)行挑選，選用合格料［11］。

3）改進(jìn)管殼結(jié)構(gòu)，將內(nèi)銅座減短。

（1）改短內(nèi)銅座的藥管，使其在尾管壓力較低（約560kg∕cm2）的情況下，銅座也能產(chǎn)生膨脹變形，而使藥管不留膛（見表6），這是因?yàn)楦亩虄?nèi)銅座的藥管對著彈尾脹槽處約1∕2是單層銅座，所以容易膨脹變形。而產(chǎn)品圖為藥管對著彈尾脹槽處是雙層銅座，不易膨脹變形，因此易產(chǎn)生留膛。

表6 改短內(nèi)銅座與現(xiàn)生產(chǎn)藥管留膛問題對比試驗(yàn)

（2）藥管在發(fā)射后銅座產(chǎn)生了膨脹變形，改短銅座的藥管此時(shí)承受拉力部位，仍然是兩層銅皮，因此不減弱藥管銅座的抗拉及剪切強(qiáng)度，仍然能夠滿足銅座的強(qiáng)度要求（見表7）。

表7 改短內(nèi)銅座與現(xiàn)生產(chǎn)藥管的強(qiáng)度對比試驗(yàn)

（3）內(nèi)銅座改短的藥管在加強(qiáng)裝藥試驗(yàn)中，外筒座有局部裂口產(chǎn)生，但對藥管戰(zhàn)術(shù)性能并無影響，同時(shí)此疵病是產(chǎn)生在加強(qiáng)裝藥（藥量為3.6g以上）試驗(yàn)中，而藥管正常裝藥一般為3.0g～3.1g，所以不會(huì)產(chǎn)生這種疵病。

（4）改短內(nèi)銅座解決了藥管留膛問題。試生產(chǎn)過程中為進(jìn)一步考驗(yàn)改短內(nèi)銅座對解決藥管留膛的作用，管殼生產(chǎn)使用了強(qiáng)度較低的紙管紙，裝藥裝配使用了燃燒幾率大的底火，管殼水份也放寬要求［12］。按這樣的要求進(jìn)行生產(chǎn)并抽取雙倍數(shù)量進(jìn)行靶場交驗(yàn)均無留膛。同時(shí)進(jìn)行了390發(fā)外彈道試驗(yàn)也無留膛。

5 結(jié)語

本文通過試驗(yàn)研究了某型迫擊炮炮彈在交驗(yàn)過程中產(chǎn)生藥管留膛的原因及相關(guān)因素對藥管留膛的影響，提出了改進(jìn)措施及以下注意事項(xiàng)避免此種炮彈在交驗(yàn)過程中產(chǎn)生藥管留膛的現(xiàn)象。

1）銅座退火溫度和時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格按照工藝規(guī)定執(zhí)行，退火爐用儀表應(yīng)按規(guī)定定期校對，每爐退火數(shù)量應(yīng)根據(jù)退火爐做合理規(guī)定，銅座退火過程中不得開啟爐門。

2）銅座成品檢驗(yàn)工序，應(yīng)嚴(yán)格剔除硬銅座。銅座下料沖壓工序發(fā)現(xiàn)硬銅帶應(yīng)剔除，銅座口部發(fā)現(xiàn)有毛刺應(yīng)剔除。

3）銅座應(yīng)分批管理，不得混批，應(yīng)按規(guī)定填寫材料批號(hào)、退火日期、爐號(hào)、產(chǎn)品批號(hào)等信息。

4）管殼應(yīng)裝在干燥潔凈的密封專用鐵皮桶內(nèi)。