炮车与炮架的上部结构

一般构造

图5.3 一般火炮的上部结构

常规火炮炮车(或炮架)上部结构的典型构造如图5.3所示。现将其各个主要部件的功能叙述如下。摇架用于承托炮身和承装反后坐装置，反后坐装置固定在身管上。摇架上有耳轴，当火炮进行高低瞄准时，炮身和摇架即绕耳轴转动。耳轴装在上架(鞍形部)的耳轴室中，使上架可支撑摇架。上架耳轴室上有耳轴盖，耳轴盖将耳轴牢牢地置于耳轴室中。上架本体由上架支架(鞍型部支架即下架)支承，上架支架是下部结构的一部分。当火炮作方向转动时，上架绕装在下架上的基轴转动。平衡机装在摇架和上架之间，有时也装在摇架和下部结构之间。在火炮作高低转动时，平衡机可修正可能出现的任何不平衡力矩。

摇架

最常用的摇架是“槽型摇架”。槽型摇架是一个装在炮身下边的“U”形箱，反后坐装置位于框槽内。图5.3中的摇架就是一个槽型摇架，在该摇架的上表面沿长度方向上有供火炮后坐部分使用的导槽。摇架前端用可卸下的盖板封闭，这个盖板叫摇架盖。反后坐装置的活塞杆连接在摇架盖上。槽型摇架的优点是它可为反后坐装置提供一定程度的防护，使其不受炮弹破片和轻武器的毁伤。

其他类型的摇架还有筒型摇架(也叫轭形摇架)。筒型摇架通常是套在部分身管上的筒形铸件。在炮身的后坐和复进过程中，身管与摇架接触。在筒型摇架的内表面通常装有衬筒或衬垫，供身管滑动用。筒型摇架的设计应使衬筒或衬垫易于更换和加润滑油。筒型摇架的结构要适于把反后坐装置盛装在摇架外部，反后坐装置的活塞杆连接在身管凸缘上。与槽型摇架比较，筒型摇架结构更紧凑，断面刚度更大，更易于制造。筒型摇架的缺点除了对反后坐装置不能进行保护外，还包括在身管和摇架之间存在间隙。这个间隙在制造上要求很严，过小会使身管卡滞，过大又会使身管在摇架中晃动。筒型摇架的整个结构不利于身管冷却，特别是在身管与摇架之间的长度比很小时。

图5.4 筒型摇架

上架

上架通常通过底部的中央基轴与炮架下部结构相连接。基轴必须能承受射击时突然产生的应力。上架的摇架耳轴室能使摇架俯仰自如；与此同时，耳轴盖板还能把耳轴牢牢地保持在耳轴室中，如图5.5所示。火炮在后坐、复进和行军过程中，上架不得在下架上出现倾斜；通常采用某种压紧装置防止上架倾斜。但是，当火炮作方向转动时，上架必须能在水平面上转动自如。有些火炮不需用任何形式的上架，它们通过十字轴进行方向回转。这种火炮使用大架支托摇架，火炮作方向转动时大架能越过十字轴。现代近接支援和纵深支援用火炮不采用这种结构。

图5.5 L5式105毫米驮载榴弹炮的上架

稳定性

问题

在讨论反后坐装置以前，先通盘考虑一下火炮稳定性问题是很有必要的，火炮设计师总是力图保证火炮射击时产生的后坐能量能以一定的方式被吸收，以使炮架保持平稳。如果一门火炮在后坐和复进过程中其炮车或炮架的主要支撑部件能保持静止不动，这门炮就可以被认为是稳定性良好的火炮。“复进”一词用于表示火炮后坐部分在发射后回到其原来位置的动作。有时用“反后坐”一词代替“复进”。就象我们将在后面了解到的那样，如果对火炮重量不加任何限制的话，则火炮稳定性问题本来是不难解决的。但是，由于迫切要求高性能火炮尽可能轻以保持良好的战略、战术和战场机动性，因此这实际上与要求火炮具有良好的稳定性是有矛盾的。

如果火炮发射时不稳定，则火炮提供的火力支援就会在好几个方面受到不利影响。首先，炮班成员会很快认识到每次射击前必须为自己找一个安全位置，这就会降低发射速度并会使炮手对自己的武器丧失信心。其次，由于在发射下一发弹前需要重新为火炮定位，就会增加炮班的工作负担。此外，火炮稳定性不好还有使火炮遭到毁坏的危险；即使不损坏火炮，也会影响火炮的精度和密集度。

影响火炮稳定性的因素

影响火炮稳定性的主要因素是炮重、大架长度、耳轴高度和“耳轴拉力”。耳轴拉力是指火炮后坐部分对耳轴的作用力，它与炮膛轴线平行，其方向与后坐方向相同。在其它条件一样时，火炮越重、大架越长，耳轴高度越低，则火炮将越稳定。但是，由于火炮后坐能量毕竟太大，若不使用反后坐装置吸收后坐能量，单靠增加炮重、增加大架长度和降低耳轴高度将不可能使火炮保持稳定。

图5.6 影响炮架稳定性的主要因素

在图5.6中，可以看出，如果 上或者WL＞RH，则火炮将保持稳定。另一个应考虑的因素是R在平面上的方向。由于大架是炮架的一个组成部分，因此被反后坐装置、车轮和其它支撑部件吸收后余下的后坐力将通过大架传入地面。如果后坐方向线在火炮“基本框图”之外通过，后坐产生的倾覆力矩将成为严重问题。所谓基本框图就是指火炮与地面的各个最远的接触点之间用直线连接起来后所形成的轮廓框图。

如果后坐方向线在基本框图以外，就将存在一个耳轴拉力极限值，超过这个值火炮就会不稳定。尽管火炮在不稳定时就有可能倾覆，但是实际存在的力量通常还做不到这一点。在实际使用中，如果火炮有一个炮轮或一个大架离地，该火炮就可被认为是不稳定的。火炮设计师力图通过限制火炮的方向射界来把火炮的后坐方向线限制在基本框图之内，结果就会产生这样一种情况：在对火炮方向射界之外的目标射击时，就必须移动大架。

在计算反后坐装置对炮架的总阻力时，以地面对大架的支点为准计算的火炮和炮架的重量力矩必须大于同一点对后坐阻力的力矩。假定火炮位于平坦地面上而且射角为零，其总后坐阻力的极限值可表示如下：

图5.7 炮架的后坐阻力

取Ws=作用在重心1上的火炮不动部分重量；

Wr=作用在重心2上的火炮后坐部分重量；

R=总后坐阻力；

Lr=Wr的力臂长；

Ls=Ws的力臂长；

H=相对于驻锄压力中心的后坐部分高度；

d=在后坐过程中任一点的后坐距离。

假定在后坐时炮轮离地，就可以认为火炮不稳定，那么若要使火炮保持稳定，可象图5.7那样列出力矩的等式，即可求出R的值。

当火炮后坐某一距离d后，Wr的力臂变作Lr-d，于是可得R的极限值：

从上述两个表达式中可以看出，使火炮保持稳定的后坐开始时的R值将随后坐部分的后移和后坐部分力矩的减小而减小。因此，在后坐开始时能保证火炮稳定的R值，在后坐部分继续后坐中就可能不足以阻止炮轮从地面跳起。

这种情况在决定R的某一给定值所允许的后坐长度时，是计算的基础；或者说，若R值可变时，也可相应地减小后坐长度。如果这些计算不正确，后坐长度要么过长以至降低发射速度，要么过短以至影响火炮稳定性。即使火炮不稳定的程度很小，也会对花在重新瞄准上的时间和炮班对自己武器的信心产生不利的影响。

如果后坐长度能使火炮在零射角上保持稳定，那么火炮在更大射角上也会稳定。这种情况有利于火炮设计，许多现代火炮都配有在火炮射角增大时自动减小后坐长度的装置。其它火炮则通过另外一些形式来利用仰角越大火炮越稳定的优点，它们按所规定的最小射角发射大号装药。

要求现代火炮具有更远的最大射程意味着弹丸必须以更大的初速来发射。由于炮口能量增加而带来的火炮稳定问题，只能依靠增加全炮重量来解决。由于机动性的制约，增加火炮重量的方法在某些情况下要么是不可能的，要么是不能接受的。面对这个难题，唯一可行的办法是在飞行中增加弹丸推力或者减小弹丸在飞行中的阻力。

在火炮稳定性方面还有两个因素需要考虑：一个是发射时身管的“跳动”，另一个是身管绕其轴线旋转的倾向。身管跳动是指发射前后炮膛轴线的位置不同。发射时发射药产生的推力是作用在炮膛轴线方向上的。如果后坐部分的重心不能保持在炮膛轴线上，那就会产生一个力偶，从而会使后坐部分在包含炮膛轴线和后坐部分重心的平面上产生移动。身管跳动是可以预测的，并可以对火炮诸元进行修正，以使身管跳动对射击精度和密集度的影响减至最小。此外，火炮设计师在设计火炮时会尽力使后坐部分和重心保持在同一平面上。

身管绕其轴线旋转的倾向是由于弹丸通过炮膛时旋转而引起的。身管的旋转倾向在方向上与弹丸的旋转方向相反。它可用一个力偶来表示：

其中：D=炮膛直径；

T=作用在膛线上的推力。

如果要使火炮稳定，就必须用一个相等的力矩来抵销这个力偶。

减小耳轴拉力

通过下述方法减小耳轴拉力是有好处的：在仍然保持火炮稳定性的条件下改变火炮的其他设计参数，如减轻火炮重量和减小大架长度。减小耳轴拉力还可通过使用炮口制退器、增加后坐部件重量或增加后坐长度来实现。

炮口制退器已经在第四章讨论过了，这里再简单重复一下。炮口制退器的作用是通过使在弹丸后边向炮口运动的火药气体产生偏转来减少后坐部分向后的动量。在这个过程中，炮口制退器被火药气体向前推进从而减小了耳轴拉力。

增加后坐部分重量可减小耳轴拉力的理由可解释如下。按动量守恒定律：

MpVp=MrVr

或

其中：Mp=弹丸质量；

Vp=弹丸速度；

Mr=后坐部分质量；

Vr=后坐部分速度。

后坐部分动能可用下式表示：

代入Vr得：

因此，可以说随着后坐部分质量的增加，传给后坐部分的动能将减少，结果使耳轴拉力也减小了。应该指出，使用炮口制退器除了使发射药气体偏转而减小了耳轴拉力外，还因为增加了后坐部分的质量而减小了耳轴拉力。

如果后坐长度增加，作用在耳轴上的拉力也会减小：能量就是做功的能力，功是作用力及其作用距离的乘积。如果不能用其他方法来进一步提高稳定性，则增加后坐长度将是一个可供选择的办法。但是，增加后坐长度也有其不利之处，即它会降低发射速度并会为火炮带来其它问题，如限制了炮班在所有时间都能占用的炮尾后的安全工作面积。出于这一原因，通过增加后坐长度来提高火炮稳定性的方法，更多地使用在牵引火炮上。对自行火炮来说，火炮全重是保证火炮稳定性的重要因素，火炮设计师力求使后坐长度尽可能短，以增加乘员的工作空间。

反后坐装置

所有火炮都有反后坐装置，以在适当的距离内使其后坐部分停止后坐。反后坐装置还能完成其它功能：使炮身复进到原发射位置，控制炮身复进(或反后坐)的速度、在火炮的整个高低射界内都能使炮身保持在复进后的位置上。

现将后坐周期叙述如下。发射装药被点着后，火药气体压力开始迅速上升，然而开始时，火炮和弹丸都不运动。在火药气体上升到足以使弹丸运动时，也就是达到启动压力时，弹丸才开始运动。与此同时，后坐开始。后坐将一直持续到弹丸离开炮口、火药气体停止作用时为止。然后，后坐周期中的复进阶段开始。在复进的最后阶段，复进受到严格控制，速度减慢，以使炮身平稳复进到原发射位置，使炮架不产生震动，并使炮身原有的高低角和方向角无变动。在后坐部分停止运动后，后坐周期结束。反后坐装置主要由驻退机和复进机组成。另外，根据前面已提到的主要部件的设计和炮架类型，反后坐装置还有两个可用、可不用的部件。这两个部件就是复进控制装置和变后坐装置。

驻退机

驻退机的用途是控制后坐部分的向后运动。在最早的火炮上，驻退机为摩擦式，但是现代驻退机则为液压式。图5.8为结构简单的驻退机的工作原理示例。

图5.8 液压驻退机的动作

火炮后坐时，连接在后坐部分上的驻退杆带动驻退杆头通过驻退筒里的驻退液。驻退杆

头的移动迫使驻退液经驻退杆头上的小孔从一侧流向另一侧。驻退杆头上的小孔尺寸不大，使驻退液不能迅速穿过小孔来解除驻退杆头后边的压力。驻退机制止后坐的能力就来自以这种形式产生的压力。这个压力减缓驻退杆头的运动，因此后坐能量被转换成使驻退液运动的动能，并最后以热能形式散失。

在图5.8的简图中没有说明后坐速度如何才能均匀地减小。驻退液使驻退杆头停止运动所做的功等于驻退液穿过小孔所产生的反作用力。如果小孔的尺寸是可变的，即在驻退杆头的运动速度增大时小孔变大，在驻退杆头的运动速度减小时小孔变小，则驻退筒内的驻退液压力在整个后坐过程中就可保持恒定不变。与此相似，小孔大小的改变还可产生所需要的任何压力值。

在设计驻退机时，有多种方法可改变驻退液的流动。仅举常用的几种方法如下：使驻退液穿过驻退杆头流动，或使驻退液绕驻退杆头流动，还可通过改变驻退筒筒壁的形状、改变驻退杆头的形状、使用锥形驻退杆或在筒壁上加槽等方法来改变驻退液的流动。

需要时，也可使后坐长度随射角而变化：射角小时，采用长后坐，以使火炮射击平稳；射角大时，采用短后坐，以防止炮尾触地或碰击炮架。有些炮架较重的火炮不需要增加后坐长度来使火炮在小射角时保持平稳，它们在整个高低射界范围内都采用短后坐。后坐长度变换装置多半是把驻退机的液流控制与火炮俯仰变化联系起来。

复进机

复进机是使火炮后坐部分回到其原来位置并使其保持在该位置直待发射下一发弹的装置。复进机的简单结构见图5.9。

图5.9中的复进机由复进筒、复进簧和复进杆组成。火炮后坐时，尾端连在炮身上的复进杆被向后拉。此时，复进杆头压缩复进簧。后坐结束时，复进簧伸张，向前推动复进杆，复进杆带动炮身回到原发射位置。复进机有许多不同类型，一些使用复进簧，一些使用压缩气体，一些两者兼用。但是，不论哪种类型的复进机，其工作原理都是利用后坐能量压缩弹簧。压缩气体或者压缩弹簧和气体，然后利用储存的能量使炮身回到原发射位置。直到现在，驻退机和复进机仍然是被分为两个筒；但是，把它们的功能结合到一个筒里是完全可能的。

图5.9 复进机

对复进最后阶段的控制

如前所述，复进的最后阶段应是平稳和有节制的。有好几种方法可达到这个目的。这些方法既可以包括在驻退机结构中，也可以制成单独的“复进控制装置”。复进控制装置不论采用什么样的技术措施，总不外乎是使驻退杆在恢复原位时放慢速度的装置。图5.10为控制复进的方法示例。

图5.10 复进控制示意

软后坐

到此为止所介绍的各种炮兵武器系统都具有各种各样的不同特点。但是，它们却都有一个共同点，那就是发射前炮身都静止不动。尽管这种说法可能是很显然的，但是的确还有一种发射前炮身就在运动中的设计思想。再说这种对标准射击程序进行的简单而带根本性的改革的潜在优点是值得一提的。现代的许多轻武器都采用使击发机构在弹簧张力作用下后置的原理。一扣动板机，枪机即被推向前，于是武器发射。然后，枪机又被向后推回并由卡铁或阻铁锁定在后方位置上，以待发射下一发弹。这种武器的发射速度比使用常规枪机的轻武器快很多，后坐力也小。相似的结构原理也适用于较大口径武器，这种原理经改进应用到火炮上后被称为“软后坐”。软后坐原理如图5.11所示。

图5.11 软后坐原理

图5.12 M204式105毫米榴弹炮

如前所述，软后坐原理并不是什么新东西，至少就轻武器来说是如此。也许令人惊奇的是，软后坐原理在火炮上的应用可追溯到1912年装备的法制2.65英寸口径的Ducrest山炮。该炮并非很成功。现代的软后坐火炮是美国在七十年代研制的M204式105毫米火炮。主要由于口径问题，该炮一直未装备部队。

软后坐火炮的主要优点是减小了耳轴拉力和减少了后坐周期所用的时间。耳轴拉力的减小率可高达75%，因此大大提高了火炮的稳定性，以至使大架和驻锄对M204式火炮来说已经成了不必要的部件。M204式火炮在360°的方向射界内以任何装药射击时都是稳定的，无重新恢复炮架位置的任何必要。该炮在整个高低射界内都能以高射速进行射击，而且炮班操作安全，在炮尾后无任何限制。这一特点对自行火炮来说尤其重要，在自行火炮内乘员的工作空间是非常宝贵的。但是，软后坐原理在火炮上的应用对火炮设计师来说，还有一些特殊的问题。

显然，这种炮在发生不发火时，就必须装有某种装置，以在由于炮身前冲而使火炮向炮口方向倾翻前阻止炮身前冲。首先，需要有某种前向缓冲系统以使炮身停在摇架的前方。其次，在设计火炮时，必须采取使炮身重新回到锁定位置的措施。这两个要求使软后坐火炮在发生不发火时比一般火炮要复杂一些。

如何使炮身回到锁定位置不仅在不发火时是一个问题，在发射变装药弹药时也会带来困难。使用大号装药射击时，后坐部分在射击前需要更往前冲一些，才能抵销更大的后坐力。如果炮身前冲量过大，后坐力将不足以将后坐部分推回到锁定位置。解决这个问题的方法是使用速度传感器控制火炮射击，在复进速度达到该号装药的正确复进速度值时或者达到预定的复进长度时，再发射火炮。显然，对软后坐火炮来说错误操作的可能性值得特别注意。最坏的情况是，速度传感器测出的是最小号装药的数据，而发射的却是最大号装药，结果造成炮身在后坐中冲过锁定位置。要防止这种偶然事故，就需要配用缓冲器。

软后坐火炮的另一个问题是发射时点火延迟时间不同。对一般火炮来说，点火延迟问题无关紧要，然而对于软后坐火炮来说却是个重要问题。即使点火仅延迟30毫秒，也必然会使M204式火炮的炮身滑行10英寸的距离。增加了一段滑行距离就势必会减小使炮身回到锁定位置的原有后坐长度。对于口径大于105毫米的软后坐火炮来说，其点火延迟时间需小于100毫秒，火炮才能使用。

平衡机

本章前已指出，由于耳轴不在起落部分的重心上而产生不平衡力矩时，就需要使用平衡机。尽管使用平衡机会增加火炮复杂性、增大火炮重量，有时还会加大火炮外形尺寸，但是在火炮设计中由于使用平衡机而能够采用“后耳轴”，即把耳轴放在起落部分重心后边，是有好处的。采用后耳轴使火炮更多的部分可装在炮手装填和发射时所用操作空间的前面。这样一个操作空间对任何火炮来说都是很重要的，对自行火炮来说则更为重要。在行高射界射击时炮闩后端面离地面越高，装填越方便，对变后坐的需要也就越小。由于炮尾碰撞炮车或炮架的机会更少，因此更容易使火炮具有360°的方向射界。后耳轴可降低火炮轮廓，因此有利于火炮隐蔽。

平衡机在克服身管炮口端过重方面所起的作用随身管仰角的余弦而变化(见图5.13)。

图5.13 不平衡力矩

平衡机是靠金属弹簧、扭杆或者弹簧和气体(气动弹簧)所产生的伸张力或压缩力而工作的。不论是伸张型还是压缩型平衡机，其中的弹簧通常都是通过压缩而蓄力的。现将这两种平衡机的差别介绍如下。在伸张型平衡机中，与炮架下部结构或上架相连的平衡机臂承受张力，而平衡机簧则受压缩力(见图5.14)。而在压缩型平衡机中，不论是与炮架下部结构相连的平衡机臂还是平衡机里的弹簧都受压缩力(见图5.14)。

金属弹簧既简单又可靠；压缩弹簧型平衡机比较容易制造。但是，当火炮仰角在45°以上时，伸张弹簧效果更好。气动弹簧的好处是在负载相同时其体积小；缺点是一旦密封损坏，它就失去作用。

图5.14平衡机的种类

高低机和方向机

高低机

火炮起落部分包括炮身、反后坐装置和摇架。起落部分通过高低机与上架相连。高低机的用途是使起落部分相对于上架运动并控制其运动。对高低机的主要要求是：它应装在便于操作的地方；结构简单而操作容易；不能逆向转动因而能防止炮身自行起落；具有足够的微调精度，以便把炮身仰角调整到所要求的角度上。火炮发射时，后坐部分的转动力矩使高低机承受应力，因此高低机的理想安装位置是与炮膛轴线在同一垂直平面内。有时把高低机装在火炮一侧，但是在这种情况下应在火炮另一侧的对称位置处也装一个同样的机构。有些火炮上装有“摇架固定器”，摇架固定器用以防止高低机在行军过程中承受应力。摇架固定器是把摇架锁定在炮架下部结构的装置，在火炮越过崎岖不平的地面时它能确保摇架稳固不动。

高低机可能是用手轮操作的简单的齿轮传动装置，也可能是可以遥控的动力传动装置，或者是用手轮控制的电动液压传动装置。结构简单的齿轮传动装置是最常见的一种高低机，它有三种不同类型：蜗杆与扇形齿轮式、螺母与螺杆式和齿弧与齿轮式。有些大口径火炮在仰角较大时装填困难，它们多配有快速装填传动装置，能把炮身打低到易于装填的位置上，然后再使它返回到发射位置。快速装填传动装置能将炮身置于装填位置而不影响瞄准装置，因此装填和瞄准操作可同时进行。瞄准操作就是把射击诸元装定在瞄准装置上，然后使炮身指向所要求的方向和高度。在某些大型火炮上配有两个高低机：一个概略瞄准高低机，供炮身快速俯仰用；一个精确瞄准高低机，供最后的精确瞄准用。电动高低机和电动液压传动高低机是解决大口径火炮装填和瞄准问题以达到高射速的最好手段。由于这种高低机需用电源，因此它们主要用于有自备电源的火炮炮车或炮架，如自行火炮炮架。

方向机

方向机是使火炮上部结构在水平面内运动的机构。它把动能传给上架，使上架相对于炮架下部结构在水平面内转动，从而使火炮上部结构转动。对方向机的要求与上述对高低机的要求相似。与高低机一样，方向机也有蜗杆与扇形齿轮式、螺母与螺杆式和齿弧与齿轮式。除此之外，还有一种带循环滚珠的螺母与螺杆式方向机，这是一种使用循环滚珠座圈的螺母与螺杆式传动装置。方向机既可用手工操作，也可用动力驱动，而动力驱动型方向机通常也配有手工操作装置。动力驱动方向机可为液压式，也可为电动式。在某些火炮中，动力辅助只是在手工操作过于费劲的情况下才使用，如火炮位于斜坡上时。

在多数现代火炮上，上架和下部结构是通过上架底部的一个基轴连接的。这种连接形式对保证火炮的方向转动精度是很重要的，它可阻止上架的任何垂直移动并把其水平移动限制在所要求的范围内。基轴的轴承必须能承受火炮发射时的作用力和方向转动速度。使用具有不同硬度的钢或其他金属制造基轴轴承将有助于解决上述问题。为了承受高负载和高转速，也可使用滚珠或滚柱轴承。

有些火炮具有不移动炮车或炮架的下部结构即可使炮身具有回转6400密位的能力。但是在设计火炮时，必须认真地把这种需要具有6400密位方向射界的要求与它可能给火炮稳定性带来的问题加以权衡。某些现代自行火炮把炮塔装在炮架中央，以便于作6400密位的圆周转动，但是这样做也带来了使火炮增重、使往乘员舱内补充弹药不便等问题。有些具有6400密位方向射界的牵引火炮，配用快速解脱机构，能使炮架上部结构迅速地与方向机脱开并转到所要求的方位。这种快速解脱机构只能使炮身指向所要求的大致方向，最后还得重新连接好方向机，以进行方向调整。苏联D30式122毫米榴弹炮就装有这种机构

常规牵引火炮的方向射界通常都有一定的限度，其实现方式一般是在方向机上加机械挡铁。限制方向射界的原因并不全是稳定问题，还为了防止火炮后坐部分和回转部分与炮架下部结构相碰撞，特别是在高射界射击时。对于耳轴高度和轮轴宽度可以改变的火炮，其方向限度往往也是可以改变的。意大利105毫米驮载榴弹炮就是这种火炮的一个例子，在正常射击状态下其方向射界为644密位，当处于低姿态的反坦克状态时其方向射界为996密位。

图5.15 正常发射状态下的105毫米驮载榴弹炮

图5.16 反坦克状态下的105毫米驮载榴弹炮

在设计火炮时应对方向射界施加多大的限制，主要取决于火炮所承担的任务和对方向射界之外的目标瞄准时火炮将使用什么样的机构使下部结构重新定位。火炮射程越近和目标出现的距离越近，方向射界的大小就越重要。例如，彼此相距1,500米的两个目标离火炮3,000米远，当火炮就地转动对它们进行射击时，方向转动量为500密位。如果两个同样的目标离火炮的距离为30,000米，对它们射击时的方向变动量则只有50密位。与此相似，遂行反坦克任务的火炮，为了对在比较近的距离上作横向运动的目标进行射击，就需要具有较大的方向射界。

瞄准装置

间瞄射击

“间瞄射击”一词用于表示对火炮看不见的目标所进行的射击或在火炮和目标间不使用直接观察器材时的射击。调整火炮方向和高低的过程叫作“瞄准”。火炮瞄准包括两项独立的操作，虽然实际上它们是紧密相联的。这两项操作是方向瞄准和高低瞄准。瞄准装置的用途是，为使炮身指向正确的方向和高低以击中目标而提供手段。虽然高低机和方向机是使炮身作高低和方向转动的手段，但是炮身在指向正确的射击方向前必须移动的角度却需要使用瞄准装置测出。

下面就火炮的方向瞄准作简要说明。在火炮占领发射阵地后，先放列，然后使炮身指向预定的方向，这个方向通常是在目标可能出现的地域的中央。供火炮作方向瞄准用的瞄准镜装在瞄准镜座上，瞄准镜座装在摇架上或者用枢轴固定在上架上并与摇架相连。在火炮占领阵地时，就要确定并记录炮身、瞄准镜和瞄准点三者之间的位置关系。所谓火炮瞄准点只不过是一个可从瞄准镜中看到的天然的或人工设置的基准点。图5.17说明炮身指向正北、瞄准镜指向正面的瞄准点时，瞄准点与瞄准镜的位置关系。虽然瞄准点的选择经常会受到火炮本身部件或火炮四周视界中任何障碍物的限制，但从理论上说它可选在任何方向上。

图5.17 在瞄准镜装定分划前，瞄准点与瞄准镜的位置关系

图5.18 在瞄准镜装定诸元后，瞄准点与瞄准镜之间的位置关系

假定要攻击的目标在火炮正东。把诸元装到瞄准装置上，因此炮身转动的方向角是可以测出的。在瞄准装置上装定诸元的作用是保持炮身不动而使瞄准镜转动一个与炮身最终转动的角度大小相等，方向相反的方向角。此时炮身没有转动，但是瞄准镜却已偏离了瞄准点。

下一步就是转动炮身直到瞄准镜再次对准瞄准点为止。此时炮身即已指向可以命中目标的正确方向(见图5.19)。

图5.19 瞄准结束后，瞄准点与瞄准镜的位置关系

实际上火炮在瞄准时并不是精确地指向目标方向，而是具有一定的偏差，偏差的目的在于补偿气象条件和偏流的影响。主要的气象条件修正量都包括在瞄准镜的装定诸元中。偏流就是由于炮膛膛线使弹丸旋转而使其在飞行中产生的方向偏差。若弹丸顺时针旋转，则偏流向右。这一现象是由于旋转的弹丸力图保持在离开炮口时的纵轴上飞行而造成的。由于弹道弯曲，因此在弹道切线和弹丸轴线间将有一定的偏航角或水平角位移。弹丸的重心仍然在弹道上，但是由于旋转，弹丸顶端将向右偏离。结果使空气向左移动，从而使弹丸向右偏离。在弹丸和装药一定时，偏流将随弹丸飞行时间的增加而增加。有些瞄准镜能补偿偏流的影响，也就是说，克服偏流影响的必要的修正量可以包含在瞄准镜的装定诸元中。偏航并不是导致弹丸产生偏流的唯一原因。马格努斯效应和地球自转也是引起偏流的因素，但是偏航是最主要的因素。

图5.20 飞行中弹丸的偏流

在计算射击诸元时，通常假定火炮是在水平平台上发射的。但是地面往往可能是不平坦的，因此火炮耳轴也不可能是水平的。两个耳轴如果不在同一水平面上就会向耳轴较低的一侧产生方向偏差，这是因为炮身起落时是与耳轴轴线成直角的。使用水平调整装置可以保证瞄准镜始终处于垂直位置上并且火炮可精确地瞄向目标，因此可避免耳轴不平导致的方向偏差。可以自动修正偏流和耳轴不平偏差的瞄准具叫作补偿和镜式瞄准具。最近的趋向是使用只能修正耳轴不平而不能修正偏流的瞄准具。

对能发射多种弹丸并使用多种装药的火炮来说，自动修正偏流会使瞄准具的结构变得非常复杂。

火炮还需要能装定仰角的瞄准具，以使弹丸达到所需要的射程。火炮仰角包括两个主要部分，一为高角，一为炮目高低角。炮目高低角就是，假定火炮与目标在同一水平面上，为把弹丸发射到相应某号装药的某一距离上，炮身必须被赋予的高低角。炮目高低角就是瞄准线和水平面之间的夹角(见图5.21)。如果目标高于火炮，必须增加火炮仰角；低于火炮，则必须减小火炮仰角。高角和炮目高低用的代数和叫作射角。

图5.21 弹道角度

射程一定时，对所有目标高度来说，高角是不同的。换句话说就是，弹道不能在炮口水平面上面或下面作刚性延伸，在装定炮目高低角时，通常需要加上一个高角修正量。这种修正叫作“弹道的非刚性”修正，在装定到瞄准具的诸元中应包括这个修正量。

有些瞄准具可补偿由于身管磨损而引起的初速偏差。具有这种性能的瞄准具叫作“校准瞄准具”。最常见的高低瞄准具是带起落齿弧的瞄准具。在装定高低瞄准诸元时，带起落齿弧的瞄准具在垂直面上倾斜一个角度。然后，把炮身和瞄准具一起仰起(或打低)。当瞄准具再恢复水平状态时，即完成了高低瞄准。高低瞄准的基准通常是高低水准气泡或一组指针。有些瞄准装置，其高角和炮目高低角是由不同的炮手分别装定到火炮上去的。这种瞄准装置叫独立瞄准具，其作用是由炮手分担高低瞄准职责，以加快发射速度。

现代瞄准装置的发展趋势是，瞄准装置本身只能修正耳轴倾斜偏差。偏流和初速偏差修正量需要单独计算，并加到瞄准装置的装定诸元上去。初速偏差修正量还可用炮兵计算尺计算。炮兵计算尺是一种保存在火炮上的滑尺，用于推算某一门火炮的距离或仰角，不论火炮使用哪一号装药都可对其初速作出修正。现在不使用补偿和校准瞄准装置的原因是因为这两种瞄准装置价格昂贵、结构复杂而且体积较大，另外是由于指挥所里现在都使用计算机，它简化了装到瞄准镜上去的射击修正量的计算。

直瞄射击

用于直瞄射击的瞄准装置的用途，一般说来是与用于间瞄射击的瞄准装置相同的，都是保证弹道在目标上与瞄准线交会。在行直瞄射击时，可使用一般的间瞄镜或专门的直接瞄准镜为火炮赋予射向和射角。只有当火炮离目标比较近而且能看到目标时才行直瞄射击。过去，有些火炮是专门为直瞄打坦克而设计的。现在，用于近接支援或纵深支援的火炮往往都配有可进行直瞄射击的瞄准装置，只是这种直瞄任务多半居于次要地位，如防御敌装甲兵或步兵对炮阵地的攻击。供反坦克火炮使用的瞄准装置，由于射程较近，一般不能修正偏流和耳轴倾斜偏差。对初速偏差和身管跳动所引起的偏差，都在对瞄准装置进行零位、零线检查时进行修正。

直瞄的主要问题是，在对活动目标射击时必须采取某些措施，并根据所发射的弹种对瞄准镜和瞄准具进行检查和规正。有些火炮配有直瞄打坦克的专用弹药；有些火炮没有这种专用弹药而用一般榴弹打坦克。目标的横向运动问题是通过将瞄准线从炮膛轴线移开来解决的，就是在用瞄准镜瞄准活动目标时，使炮身以一个能保证击中目标的提前量指向目标前方。提前量的大小视火炮初速和目标的速度及方向而定。瞄准镜的分划镜上刻有十字线，横线表示距离，纵线表示左、右提前量。在某些瞄准装置上，可象间瞄时一样，把高角装在瞄准具上，而使用分划镜进行方向瞄准。这种方法多用在由双人操作的瞄准装置上，一人瞄方向，另一人瞄高低。其它的瞄准装置则依靠分划镜上的中央立标进行瞄准，瞄准用的立标总是在瞄准镜的视场中心；这些瞄准装置还使用某种机械装置测定提前量使瞄准线偏向炮膛左侧或右侧。在用这两种瞄准装置瞄准目标时，都自动地修正了火炮与目标的高差。

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