小场面，看看排烟器与炮口制退器

排烟器

发射药燃烧产生的烟雾如果在炮闩打开后任其自然地进入乘员舱，就会给自行火炮带来很多问题。排烟器装在自行火炮的身管上，能确保烟雾全部或大部从炮口排出。排烟器是套装在身管某段外表面上的圆筒，能在身管与筒壁间形成一个蓄气室。身管上钻有喷孔或气门，使气流得以进入蓄气室。喷孔的钻孔方向略为向炮口一侧倾斜。火炮发射时，在弹丸后边沿身管流动的发射药气体经喷孔流入蓄气室。当蓄气室内的压力与炮膛膛内压力相等时，发射药气体停止流入蓄气室。

弹丸自炮口射出后，膛内压力迅速下降至大气压力，结果使蓄气室内的气体被迫经喷孔向炮口回流。被迫从蓄气室向炮口回流的气体能清除残留在药室和排烟器后边身管内的气体。排烟器蓄气室的大小以及喷孔的斜度和大小必须设计得能保证使清除周期在开闩前开始。

炮口制退器 概述

作为一种减小后坐的手段，炮口制退器最早出现在19世纪中叶，但是由于反后坐装置的出现，它曾一度失宠。约在第二次世界大战时，炮口制退器又再次出现在法国火炮上。所谓炮口制退器就是装在身管炮口端的一个短的圆筒形附件。它有一个供炮弹从中飞出的、与炮膛同心的通孔，并有一个或多个气室。炮口制退器通常是通过螺纹旋在身管上的，螺纹方向与膛线缠度相反，以防止炮口制退器在火炮发射时松动。炮口制退器上配有锁紧装置。某些火炮的炮口制退器被制成身管的一部分。

炮口制退器具有多种设计形式和制造方法(见图4.11和图4.12)。其开槽或气室的数目不定，它既可以是纵向的又可以是横向的。炮口制退器有多种制造方法；制造方法不同，生产出的炮口制退器的效率和耐用性也不同。组装型炮口制退器由用螺栓固定在一起的若干金属板组成，这些金属板也可以焊接在一起。挤压型炮口制退器是用整个的管状钢锻件挤压成型，然后加工而成的。其他制造方法还包括铸造炮口制退器和把实心锻件加工成炮口制退器。后一种制造方法虽然加工速度较慢、成本较高而且只能用于制造结构简单的炮口制退器，但是却能造出更为耐用的的炮口制退器。

图4.11 组装型炮口制退器

图4.12 挤压和锻造型炮口制退器

炮口制退器的工作原理和用途

火炮射击时在弹丸后面运动的火药气体冲击炮口制退器的反射隔板，产生一个向前的作用力。这个向前的作用力能减少后坐能量(见图4.13)。在火炮和弹药一定时，炮口制退器的效率取决于火药气体的转折角度和反射隔板的大小和数量。关于炮口制退器如何提高稳定性的问题请见第五章。除此以外，使用炮口制退器还有其他好处。第一，反后坐装置可减小体积，因为供它吸收的后坐能量小了。第二，可以把同样的炮架使用到口径更大的火炮上或者使同一火炮能使用更大号装药。

图4.13 炮口制退器的工作原理

效率

在弹丸快要离开炮口时，紧跟在弹丸后的火药气体以与弹丸同样的速度向前运动。弹丸一离开炮膛，火药气体即膨胀。在此膨胀期中气体速度增加；与此同时，这些气体若经反射隔板转折一个角度就会产生一个非常大的作用力。就理论上说，转折角度越大，作用力也就越大，最好是转折180°。

由于摩擦和涡流，折转180°实际上是做不到的，而且即使能转折180°，也会对炮班造成伤害。炮口制退器还可以通过增大直径来提高效率，这就要求其直径要足够大，以在火药气体因膨胀而降到大气压力时要达到其最大速度。这实际上也是不可能做到的，因为这会使炮口制退器的直径达到炮膛直径的25倍左右。不过可以采用折衷的办法，目前已经达到的最大折衷系数为五或小于五。此外，还有一个问题就是，尾随在弹丸后边的一部分火药气体不能被第一组反射隔板折转，因此增加反射隔板将有助于折转更多的气体。但是，每个反射隔板仅能折转到达该隔板的气体的约60%。最后会得出这样一个结论，即增加反射隔板所起的作用与火炮所增加的重量和成本相比是得不偿失的。

最常用的有关炮口制退器的效率的术语有总效率、实际效率和自由后坐效率三种。总效率是指由于装上炮口制退器后，反后坐装置吸收后坐能量百分数减少程度的量度，其中没考虑炮口制退器本身重量的影响。实际效率是指对炮口制退器重量影响进行修正后的总效率。实际效率的值比总效率小，因为在减少的总能量中有一部分是由后坐部件的重量(其中包括炮口制退器的重量)引起的。低效率炮口制退器的实际效率为20-30%，然而重量比较轻。高效率炮口制退器的实际效率可达70-80%。实际效率可用下式表示：

其中：

I=实际效率

Rb=配有炮口制退器的火炮的后坐能量

R0=没装炮口制退器的火炮的后坐能量

Mb=火炮后坐部分及炮口制退器的重量

M0=没有炮口制退器的火炮后坐部分的重量

“自由后坐效率”是指能使火炮在火药气体作用下自由后坐并修正了炮口制退器重量后的后坐能量百分数减少程度的量度。该效率考虑了反后坐装置的后坐部件的重量所引起的后坐能量的减少。自由后坐效率可用下式表示：

其中：

Fr=自由后坐效率

Eb=带炮口制退器的火炮的自由后坐能量

E0=没有炮口制退器的火炮的自由后坐能量

Mb=包括炮口制退器在内的后坐部分重量

M0=没有炮口制退器的火炮的后坐部分重量

实际效率是个更符合实际的性能指标，因为自由后坐效率是以弹道摆和炮口制退器常数进行测量的，这些常数都与炮架或炮车无关，而炮架中的摩擦作用是很大的，可能比火炮后坐部分的滑动摩擦大得多。

炮口制退器的缺点

火炮采用炮口制退器也有某些缺点，它们会增加火炮的重量和复杂性。如系旧炮添装炮口制退器，就需要在耳轴后增加配重，以保证火炮的正确平衡。在添装炮口制退器后，还可能需要对火炮的初速、定起角和下垂偏差进行修正。从炮口制退器喷出的发射药气体会造成火炮的能见度不良(在火炮行直接瞄准射击时就会成为问题)并影响炮阵地的隐蔽。使用炮口制退器所带来的更严重的问题是会产生冲击波超压。

炮口制退器造成的冲击波超压会对炮班造成伤害。原因在于增加了炮口制退器后虽然减少了炮口前方的冲击波超压，但是却增加了向后的冲击波超压。不管使用何种类型的炮口制退器，在离炮口约30倍口径的距离内，在某个方向上肯定会有冲击波的峰值。在这个距离之外，冲击波超压开始下降，冲击波会变成声波。

炮后区域的冲击波超压的大小是非常重要的，因为它是炮班成员的活动区域。炮尾附近的冲击波超压是随所使用的炮口制退器的气动指标的增加而直线增加的。人体所能承受的最大冲击波超压约为2磅/平方英寸，超过这个值就会震坏耳朵鼓膜。当超压达20-30磅/平方英寸时，就会损坏炮手肺脏。按分贝计，20-30磅/平方英寸相当于173和196-200分贝。在极端情况下，当超压达到500磅/平方英寸左右时，可即刻造成炮手死亡。

由于听觉损坏是超压对人体可能造成的损伤的下限，因而人类所能接受的最大超压取决于人耳所需要的防护水平。即使暴露在2磅/平方英寸以下的超压下，也会造成暂时性耳聋。长期暴露在较高超压下会导致人的某种程度的永久性听力损伤。常用的听觉防护方式是佩戴耳罩或耳塞，这些措施可使超压衰减达35分贝左右。火炮防盾也可对超压起到一定的防护作用，但是对高性能的现代牵引火炮来说，它是远远不能起到防护作用的。而且，防盾使火炮增重也是一个缺点，特别是对靠直升机空运的火炮来说更是如此。过去还对使冲击波偏离的其它一些措施进行过试验，但是效果有限。在这些措施中包括在炮口制退器上或者在身管上更靠后一些的地方装设反射隔板并使反射隔板垂直于炮膛轴线(见图4.14)。

图4.14 使炮口冲击波偏转的措施

最新的牵引火炮都产生使人关切的冲击波超压，而且这些火炮大都配有炮口制退器。时至今日，这个问题尚未完全解决。唯一的解决方法似乎是正确地进行耳部防护，人们还不得不接受这样一个事实，即起码在作战时不得不面对某些危险。在射击训练时，可视需要限制大号装药的射击。