某型迫擊炮彈藥管留膛問題研究?

聶林濤

（海軍裝備部裝備項目管理中心 北京 100071）

1 引言

某彈藥廠生產的某型迫擊炮彈發射裝藥，在交驗試驗中先后出有9發藥管留膛。藥管留膛各發主要彈道數據，見表1。

表1 藥管留膛各發主要彈道數據統計

雖然在切口工序以后要100%檢查彈體藥室內表面質量，但仍有漏檢而使有環狀裂紋的產品混入良品之中。

2 藥管的駐退作用

當彈丸發射時，在火藥氣體的作用下，火藥氣體將藥管封口墊沖開時，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，兩者之間產生摩擦力，當摩擦力大于反作用力時，藥管不后退。隨著火藥氣體作用的增大，達到某一值時，使銅座圓柱部開始嵌入尾管膨脹槽內，藥管殼隨彈丸飛行到落點。

管殼駐退作用的可靠性與管殼結構、底火燃燒情況、銅座硬度、彈尾膨脹槽構造尺寸及火藥燃燒情況等因素有關。當火藥燃燒緩慢，尾管壓力增長較慢，尾管壓力低時，銅座不脹如槽或脹入量很小，則易發生管殼脫落或紙管被拉斷使銅座脫落［3］。當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時，管殼一般僅少許后退而不脫落，當銅座不脹槽或脹槽輕時，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，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，都會使下一發炮彈裝填后不能射擊而造成“倒炮”，“倒炮”具有一定的危險性，又會貽誤戰機。

還有一種情況，射擊后銅座沒有及時脹入膨脹槽，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，使空氣動力嚴重偏心，從而破壞了彈丸的飛行穩定條件而出現近彈［5］。

3 藥管留膛的原因分析

從試驗及分析可以看出，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象。

對與留膛發射藥管配合的彈尾管孔直徑、深度，駐退槽寬度、直徑、位置、倒角等尺寸進行了檢查［6］，均在圖定公差范圍之內。個發產生留膛藥管的特征都相似，留膛藥管銅座底部鼓起，同試驗正常的藥管相比，銅座上對應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，進行了多次試驗。經分析認為，藥管內火藥氣體形成壓力后，因紙管強度低易被拉斷，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結果

關于紙管脫水曾經做過試驗，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，就是說若生產工房無空調設備，在正常生產條件下，管殼水分一般會從7%～8%降到4%左右。由于水份減少，管殼變脆，使紙管強度不夠和強度不均勻，是造成尾管壓力低的原因。

2）銅座硬是藥管留膛的另一個原因。將生產藥管留膛的幾發銅座，進行了顯微硬度分析，其硬度值校正常狀態下增大了很多［9］，見表3～4。

表4 銅座硬度試驗

挑出內外銅座硬的8發，裝配成藥管，在平射試驗中，有3發留膛。

銅座硬是由于退火工序人員不固定，不能正確執行退火規范，每爐退火零件數量有時裝的很多，儀表也沒按規定定期校對。造成銅座退火溫度低和退火時間短［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。銅座退火試驗情況見表5。

表5 銅座退火試驗結果

外銅座未退火的藥管產生1發留膛，銅座變形形狀與產品交驗試驗中留膛藥管銅座完全相同。

銅座硬的另一個原因是由于進廠銅皮化學成分不一致，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%。方法是嚴格控制裝配工房的溫濕度，管殼出車間前進行水份分析，不合格者進行二次定型。

（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）在銅座方面嚴格執行工藝和分批管理。固定退火工序人員，固定每爐裝量，儀表定期校對，退火溫度和時間嚴格按工藝規定執行，檢驗人員跟班檢驗，同時對進廠銅帶進行挑選，選用合格料［11］。

3）改進管殼結構，將內銅座減短。

（1）改短內銅座的藥管，使其在尾管壓力較低（約560kg∕cm2）的情況下，銅座也能產生膨脹變形，而使藥管不留膛（見表6），這是因為改短內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，因此易產生留膛。

表6 改短內銅座與現生產藥管留膛問題對比試驗

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

表7 改短內銅座與現生產藥管的強度對比試驗

（3）內銅座改短的藥管在加強裝藥試驗中，外筒座有局部裂口產生，但對藥管戰術性能并無影響，同時此疵病是產生在加強裝藥（藥量為3.6g以上）試驗中，而藥管正常裝藥一般為3.0g～3.1g，所以不會產生這種疵病。

（4）改短內銅座解決了藥管留膛問題。試生產過程中為進一步考驗改短內銅座對解決藥管留膛的作用，管殼生產使用了強度較低的紙管紙，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］。按這樣的要求進行生產并抽取雙倍數量進行靶場交驗均無留膛。同時進行了390發外彈道試驗也無留膛。

5 結語

本文通過試驗研究了某型迫擊炮炮彈在交驗過程中產生藥管留膛的原因及相關因素對藥管留膛的影響，提出了改進措施及以下注意事項避免此種炮彈在交驗過程中產生藥管留膛的現象。

1）銅座退火溫度和時間應嚴格按照工藝規定執行，退火爐用儀表應按規定定期校對，每爐退火數量應根據退火爐做合理規定，銅座退火過程中不得開啟爐門。

2）銅座成品檢驗工序，應嚴格剔除硬銅座。銅座下料沖壓工序發現硬銅帶應剔除，銅座口部發現有毛刺應剔除。

3）銅座應分批管理，不得混批，應按規定填寫材料批號、退火日期、爐號、產品批號等信息。

4）管殼應裝在干燥潔凈的密封專用鐵皮桶內。