卫国功臣85加——中国1956年式85毫米加农炮

在较长一段时期,我军的炮兵建制模仿苏联的“大炮兵主义”思想,讲究火炮集中使用,大口径火炮主要集中在军区所属预备炮兵师和军属炮兵团,作为基本战斗单位的步兵师所属炮兵的火力并不强大。在85年合成化之前,普通步兵师属炮兵团只装备122毫米中口径榴弹炮、130/107毫米火箭炮和要承担反坦克任务的中口径野战加农炮。本文的主角,就是在那个时期步兵师属主力野战加农炮——1956年式85毫米加农炮。

研发历程

1956年式85毫米加农炮(简称56式85毫米加农炮,下同)的原型是苏联D-44式85毫米加农炮,D-44式85毫米加农炮是苏联在第二次世界大战末期从T-34/85中型坦克的坦克炮上发展而来的野战加农炮,用来代替原本装备师属加农炮团和直属反坦克炮团的ZIS-3式76毫米加农炮,但由于研制得较晚,等D-44装备部队时,二战已经结束,因此没有赶上二战最后的战斗。在苏军炮兵序列中,D-44加农炮承担着摧毁敌前沿和浅近纵深工事、火力点,压制敌炮兵和与敌坦克作战的任务,由于在二战中苏军深刻领教了闪电战机械化部队突击的威力,极端重视火炮的反坦克作战能力,因此D-44加农炮与它的前辈ZIS-3加农炮一样,在结构上带有浓重的反坦克炮痕迹,例如高低机方向机在火炮一侧可一人操作、火线较低、使用半自动炮闩提高射速等,但是从总体来说,D-44还是一门兼顾反坦克作战任务的野战加农炮,而非类似德国PAK40那样纯粹的反坦克炮。这一点是值得注意的。

苏ZIS-3式76毫米加农炮,为D-44加农炮的上一代产品

1950年代,刚刚经历了抗美援朝战争的新中国深感缺乏现代化武器装备的窘境,因此在50年代连续多次向苏联购买武器装备并寻求国产化,其中,地面火炮也是技术引进的重点,在中口径加农炮方面,当时我国引进了苏ZIS-3式76毫米加农炮,国产化后定型为54式76毫米加农炮,模仿当时苏军的编制,54式76毫米加农炮作为师属炮兵火力装备师属炮兵团加农炮营。但是在使用中发现,虽然54式76毫米加农炮轻便可靠,操作也方便,但毕竟已经是二战时期的武器装备,在射程、威力、反装甲能力方面都已经落伍,无法满足战斗的需要,引进新型号的野战加农炮已经迫在眉睫,因此我国很快又引进了苏ZIS-3式加农炮的更新换代产品——D-44式85毫米加农炮,国产化定型后,该炮被定名为1956年式85毫米加农炮,并逐渐装备部队,替代已显老旧的54式76毫米加农炮。

基本结构一:炮身

56式85毫米加农炮是典型的牵引式加农炮,由炮身和炮架两大部分组成。其中炮身由炮口制退器、身管、炮尾和炮闩组成,炮架包括反后座装置、摇架、上架、下架、高低机、方向机、平衡机、防盾、大架、运动体和瞄准具。火炮行军状态全长8450毫米,行军状态全宽1730毫米,行军状态高1420毫米,火线高825毫米,全重1725千克,高低射界-7°- 35°,方向射界54°。56式85毫米加农炮采用普通单筒身管,炮口部分有双室冲击式制退器,火药气体进入制退器后,首先沿炮膛轴线膨胀加速,形成高速射流,冲击炮口制退器的前壁,从而改变气流方向,经侧孔向侧后方排出形成制退力,另一部分火药气体通过中央弹孔向前喷出,形成后坐力。由于有了炮口制退器,火炮的后坐距离有效地缩短,后坐冲量也减小,从而使火炮能够使用较轻的炮架,大幅度减轻了全炮质量。使用炮口制退器的缺点是增大了炮口冲击波强度,对炮手的安全和火炮的隐蔽有不利影响,而且增加了起落部分的重量力矩。炮口制退器用左旋螺纹拧在身管上,当火炮射击时,身管受到右旋弹丸的反作用力矩,猛烈地向左旋转,因此身管与制退器有相对旋转的趋势。采用左旋螺纹连接使得炮口制退器会和身管越旋越紧。

因为追求较高的射速以满足反坦克作战的需要,56式85毫米加农炮采用立楔式半自动炮闩

因为在设计时考虑到了反坦克作战的需要,56式85毫米加农炮采用立楔式半自动炮闩,除了首发装填外,可以自动关闩、开闩、抽出药筒,战斗射速较高。炮闩由闭锁装置、半自动装置、击发装置、复拨器、保险装置和抽筒装置组成。

闭锁装置主要由闩体、曲臂、曲臂轴、闩柄和闩体挡板等组成。闩体是一楔形体,内部各孔安装击发装置,上端有U字型的输弹槽,前面有抽筒子挂臂以及镜面直接抵住药筒底部;右侧有供曲臂滑轮运动的定型槽,在曲臂、滑轮和定型槽的共同作用下,完成炮闩的开闭。

为完成半自动开关闩动作,炮闩上有独立的半自动装置,它由关闭机和开闩板组成。关闭机用于自动关闩,由平行四连杆机构、支筒和关闩簧组成,通过支筒内弹簧的力量推动平行四连杆机构使曲臂转动,带动闩体关闭。而开闩板则用于自动开闩,装在摇架的支臂上,可绕开闩板轴在水平面上摆动,其后端面是工作面,侧斜面供炮身后坐时让开炮尾上的曲柄,以使后坐运动正常进行。

整个半自动机构动作原理如下(结合“半自动机构特写”一图):首发装填时,向前推闩柄(1),带动杠杆绕曲臂轴(4)转动,推动拉杆(3)向前运动,压缩支筒(2)内的弹簧,通过曲臂作用使炮闩下降,打开炮闩。开闩后抽筒子挂钩勾住闩体,当炮弹装入炮膛到位时,药筒底缘撞开抽筒子,抽筒子将闩体放开,在支筒(2)内弹簧的作用下,曲臂回转,带动闩体上升,关闭炮膛。

自动开闩时,图(a)为初始状态,火炮击发后,炮身后坐,四连杆机构下方的圆形突起部斜面推动开闩板,从其侧面滑过,开闩板略向右转,让开连杆机构,如图(b)所示。当炮身后坐到位开始复进,并且复进到一定位置时,圆形突起部撞击开闩板工作面,如图(c),曲柄回转,通过四连杆机构带动曲臂,使炮闩下降直至闩体被抽筒子挂钩勾住,如图(d)。此时炮闩成打开状态,炮手可以装填下一发弹。

击发手柄特写,有球状头的手柄即为火炮击发手柄,齿弧后方扁形手柄为复拨器手柄

56式85毫米加农炮的击发装置为击针惯性式击发机,开闩时,曲臂向下转动,在带动炮闩下降的同时,曲臂上的齿带动拨动子,将击针拨回,压缩击针弹簧,当炮闩关闭后,击针被固定在后方位置,形成待发状态。瞄准手拉动击发机,击针被放开,打击炮弹底火击发。击针惯性式击发机动作简单,开闩时击针就处在待发状态,发射延迟时间短,适用于打击移动目标。但是,如果在发射中出现迟发火时,就无法如同拉火式击发机那样直接再次补火,而是要通过复拨器重新拨回击针,再次击发。56式85毫米加农炮的复拨器装在炮尾左侧,在防危板上有握把和杠杆,拉动握把,杠杆带动杠杆轴,使拨动子轴转动,拨动子重新将击针拨回待击状态。另外,为了防止火炮在没有关闩到位的情况下击发造成危险,还有专门的保险装置,当火炮没有关闩到位时,击针被卡住无法击发。

抽筒机构的作用是抽出药筒,在半自动炮闩上,还有保持闩体在开闩状态以便输弹的功能,一般地面火炮都采用抽筒子机构来完成抽筒动作。抽筒子按其动作原理,可分为撞击作用杠杆式和平稳作用凸轮式两种。56式85毫米加农炮采用的是撞击作用杠杆式抽筒子,利用闩体在开闩终了撞击抽筒子短臂,而抽筒子长臂抽出药筒。撞击作用杠杆式抽筒子的优点是结构简单、制造容易、操作使用方便。缺点是撞击时受力很大,容易引起抽筒子及药筒底缘损坏,在药筒变形较大时,抽筒可靠性变差。

基本结构二:炮架

56式85毫米加农炮的炮架由反后坐装置、摇架、上架、下架、高低机、方向机、平衡机、防盾、大架、运动体和瞄准具组成。在19世纪70年代以前,地面火炮都没有反后坐装置,当时的火炮,炮身通过耳轴与炮架直接刚性连接,炮身只能绕耳轴做俯仰动作,无法前后移动,发射时,全部的后坐能量直接作用在炮架上,这种结构称为刚性炮架。随着火炮威力越来越大,这种刚性炮架显然无法应对越来越大的后坐力,因此就有了弹性炮架。弹性炮架的原理是炮身和炮架之间通过弹性反后坐装置连接,火炮发射后反后坐装置能让炮身向后运动一段距离,消耗掉大部分后坐能量,炮身向后运动到位后,反后坐装置又自动将炮身前推到初始位置。在炮身整个后坐和复进过程中,炮架基本不动。56式85毫米加农炮的反后坐装置由复进机和制退机组成,安装在炮身上方,此种安装方式有降低火线高度的好处,这也是56式85毫米加农炮有反坦克炮“血统”的又一个特征。

复进机的作用主要是在发射时储存部分后坐能量,后坐终了时使炮身复进到射前位置,另外在平时保持炮身于待发位置,在射角大于零时,使炮身不至于下滑。按照储能介质不同,复进机可以分为弹簧式、液体气压式、气压式、火药燃气式和液体式等几种。56式85毫米加农炮的复进机采用的是液体气压式复进机,从内部具体结构上分析,则属于筒后坐的液体气压式复进机(另一种结构为杆后坐的液体气压式复进机,54式122毫米榴弹炮的复进机就是这种结构),采用内、中、外三个筒套装组成,内筒和中筒之间的通孔在前端,中筒和外筒之间的通孔在后端,后坐时内筒中的活塞相对于内筒向前运动,将内筒中的复进液挤入中筒,再挤入外筒,外筒中的气体被压缩,储存复进能量,后坐终了,外筒中被压缩的气体膨胀,将复进液压回中筒、内筒,内筒中的活塞相对向后运动,使火炮炮身复位。为了保证一定的气体初体积条件下尽可能少装复进液,中筒相对于外筒、内筒为偏心布置。另外,内筒前端与中筒的通孔上有活瓣,活瓣上有12个小孔,后坐时,复进液压缩活瓣弹簧,活瓣压向前方让复进液从整个通孔快速通过,经中筒、外筒而压缩气体;复进时,气体膨胀,推复进液由外筒经中筒流向内筒,此时活瓣在弹簧作用下复位,通孔被遮住,复进液只能通过活瓣上的12个小孔流入内筒,从而消耗掉一部分复进能量,起到辅助节制复进的作用,避免复进动作过快损坏机件。

制退机的作用是在发射过程中产生一定的阻力消耗后坐能量,使后坐运动限制在规定的长度内,并控制后坐和复进运动的规律。56式85毫米加农炮的制退机为典型的节制杆式制退机,这也是现代地面火炮最常用的一种制退机。他的工作原理是这样的,平时制退机的空腔内储满液体,当火炮后坐时,活塞向前运动,制退筒与制退杆内的液体被挤压,流过活塞头上的孔洞和制退杆节制杆之间的沟槽进入活塞另一侧和制退杆内部,由于沟槽较小,液体流过的阻力较大,后坐的速度就降低了;当火炮复进时,液体又被挤压回制退筒与制退杆之间的腔体,由于又要流过狭窄的沟槽,又产生了阻力,使复进速度也降低,由此来控制火炮炮身后坐和复进的速度与行程。

摇架是火炮上安装炮身和反后坐装置的部件,它的作用是支撑后坐部分并为炮身的后坐复进运动提供导轨,为炮身的俯仰提供枢轴,并将炮身与炮架其他部分连接起来,将后坐能量传递给其他的架体。按照按照结构划分,摇架可分为槽形摇架、筒形摇架和混合型摇架。56式85毫米加农炮采用的是筒形摇架,其结构为一个圆筒形,炮身被套在圆筒内,身管与筒形摇架相配合段外表面呈光滑圆柱形,除了身管外,反后坐装置、瞄准具、半自动炮闩的开闩装置也安装在摇架上,构成火炮的俯仰部分赋予火炮高低角,整个俯仰部分通过耳轴、平衡机和高低机齿弧等与上架和防盾连接。筒形摇架的优点是刚度较高,结构紧凑,但散热条件较差。

上架支撑着俯仰部分,也是火炮回转部分的基础,借助方向机的作用在下架上转动,赋予火炮方位角。56式85毫米加农炮采用带拐脖的上架,所谓带拐脖的上架就是立轴(火炮回转的轴)固定在下架上,立轴室在上架上,同时增加一个朝下弯的拐脖的上架,上架的基板中央有一个立轴室,拐脖下方还有一个下立轴室,上下两个立轴室套住立轴,这种结构形式有火线低、工艺性好的优点。

下架是地面火炮支撑回转部分和连接大架及运动体的部件,是整个炮架的基础。56式85毫米加农炮采用的是长箱形下架。下架箱形本体为空心钢铸件,中部有立轴,立轴套有铜垫圈,其前面焊有方向限制铁,以限制上架转动范围,两端有连接大架的架头轴孔及限制大架转动范围的凸起,左前方有连接方向机的支座。下架内腔体用于安装行军缓冲器,本体正前方有方孔,用于安装缓冲器的齿轮,并被盖板盖住。下架本体左方有一卡铁,用于将下方防盾固定成行军状态。

火炮要瞄准目标,就要赋予高低角和方向角,火炮的高低角是由高低机赋予的,高低机驱动火炮起落部分,按照结构的不同可分为齿弧式高低机、螺母丝杠式高低机和液压式高低机。56式85毫米加农炮采用的是齿弧式高低机,通过摇动高低机手轮转动蜗杆,蜗杆带动蜗轮转动,由此带动主齿轮转动,主齿轮与摇架上的高低机齿弧配合使整个俯仰部分上下摇动,赋予火炮高低角。由于蜗轮有自锁的特点,因此只能由摇动高低机手轮带动火炮身管俯仰,而火炮身管不会因为重力下沉带动高低机手轮转动。


火炮的方向机则用来赋予火炮方位角,56式85毫米加农炮采用的是螺杆式方向机,转动方向机手轮,螺杆在螺筒内转动并且均匀伸出或缩进,带动火炮回转部分在一定角度内回转。螺杆式方向机结构简单,外形紧凑,但方向射界较小。由于56式85毫米加农炮是普通的野战火炮,对360°环射的要求不比高射炮和舰炮,因此并没有多大问题。

在高低机和方向机手轮安装位置的设计上,不同的火炮是有不同的安排的。以间接瞄准射击为主的榴弹炮一般采用高低机、方向机手轮分置炮身两侧的设计,由高低机瞄准手和方向机瞄准手两人操作,这样的好处是可以降低工作强度,但在直瞄射击和射击移动目标时,这种设计的缺点就很明显了。而要较多考虑直瞄射击和射击移动目标的反坦克火炮往往将高低机方向机设计在炮身同一侧,由一名瞄准手操作,在向移动目标直瞄射击时,瞄准手可以用直接瞄准镜直视目标,同时操作高低机和方向机向目标直接瞄准,射击反应速度就比较快。56式85毫米加农炮的原型是苏联D-44式加农炮,该炮设计之时正是二战后期,由于苏军中口径野战加农炮经常被用于反坦克作战,因此使用反坦克火炮常见的高低机方向机手轮安装与炮身一侧的设计也就不足为怪了。

现代火炮炮身较长,耳轴前部分的质量要比耳轴后部分的质量大许多,如果没有相应的补偿,高低机手轮就会很沉重,而且由于炮身有下沉的趋势,高低机机构会一直承受着很大的力量,容易损坏机件,为了补偿这种趋势,就需要平衡机,利用平衡机的拉力(或者推力)平衡力矩,使火炮炮身耳轴前和耳轴后的部分基本保持在平衡状态。平衡机以弹性元件分有弹簧式和气压式等类型,以工作方式分有推式和拉式两种。56式85毫米加农炮的平衡机为气压式推式平衡机,数量为一个,安装在炮身右侧。

大架是火炮发射时在后部支撑火炮以保持静止性和稳定性,并在行军时构成运动体一部分的部件。常见的大架有单脚式、开脚式和多脚式3种,56式85毫米加农炮使用的是开脚式大架,用钢管焊接而成,大架尾部装有驻锄和包胶架尾轮,大架前部有行军固定器,在行军时可将大架两脚并列固定便于牵引。

牵引式火炮的运行部分叫做运动体,运动体主要由车轮、车轴、行军缓冲器等组成。56式85毫米加农炮的车轮采用海绵胎车轮,缓冲性能较好,且不易被弹片、枪弹击中漏气而丧失作用,使用寿命较长,但缺点是质量较大,行军时海绵胎内部摩擦生热多,可能将海绵融化。另外在停放时如果海绵胎一侧长期着地受力,容易引起不可逆的变形,因此平时在仓库和炮场停放时,有条件的要将车轮架空,或者定期将车轮转动一定角度,避免一侧长期受力。火炮在牵引时为了提高牵引速度,必须设法减小炮架在牵引过程中的受力和振动,这就需要行军缓冲器。56式85毫米加农炮的行军缓冲器为扭杆式缓冲器,利用高韧性合金钢的弹性让车轮在行军时可在一定范围内上下运动,起到缓冲的作用。火炮在战斗状态时,如果缓冲器还在起作用,会使火炮发生跳动,影响射击精度,因此缓冲器上有插销孔,当火炮转入战斗状态时,插入开闭栓,缓冲器就被固定,车轮就能稳固地支撑炮架。56式85毫米加农炮的运行部分比较简单,但也有明显的缺点,就是没有刹车装置,连手刹车也没有,这对行军牵引是不利的,所以该炮的牵引速度不能太高。

而且倾斜水准器和高低水准器也已经缺失

火炮不同于轻武器,其射击的距离比普通的步枪、轻重机枪远许多,而且很多情况下炮位上并不能通视目标,而是要通过观察所提供目标的方位,在方向盘、标杆等器材的辅助下间接瞄准射击视野以外的目标,因此火炮的瞄准具也比轻武器上的瞄准具要复杂得多。按照炮身俯仰动作时瞄准具是否随动,可将瞄准具分为独立瞄准线式、半独立瞄准线式和非独立式三种。所谓独立瞄准线式瞄准具,是指装定炮目高低角和表尺时瞄准线均不改变的瞄准具,这种瞄准具结构复杂,现已几乎不用;半独立瞄准线式瞄准具在装定表尺时瞄准线不改变,但在装定炮目高低角时瞄准线会改变,转动高低机手轮时,瞄准具不随炮身一起俯仰,这种瞄准具适合间接瞄准射击,一般装在榴弹炮上,54式122毫米榴弹炮使用的就是这种瞄准具。而56式85毫米加农炮使用的是第三种,也就是非独立式瞄准具,此类瞄准具装定表尺和炮目高低角时瞄准线都会改变,转动高低机手轮瞄准具也与炮身一起俯仰,这类瞄准具结构简单,能间接瞄准射击,也能很方便地直接瞄准射击,操作步骤少,能一人单独操作,这和56式加农炮的战术用途是分不开的。

该炮的瞄准具由叉形接头、本体、瞄准镜座筒与底座、倾斜调整器、表尺装定器和炮目高低角装定器组成。

叉形接头固定于摇架左侧瞄准具支臂上,本体连接于叉形接头上,用于安装瞄准具各部零件,瞄准具座筒与底座通过销钉连为一体。瞄准镜座筒用来安装58式周视瞄准镜,用于在间接瞄准射击时向瞄准点瞄准完成方向角的装定。

表尺装定器用于装定表尺高角,为圆筒状,圆筒上刻有距离表尺分划,转轮上则刻有密位表尺分划。火炮在射击时,炮弹飞行的轨迹为一条弧线,为了击中远处的目标,射击时炮口就要仰起一定的角度,这个角度叫高角,可以用距离表尺,也可以用密位表尺装定。当得到的表尺诸元为距离时,使用距离分划装定表尺,直接转动表尺转轮装定相应的距离表尺;当得到的表尺诸元为高角角度时,则转动转轮,使指标对准相应的密位分划,即可完成表尺高角的装定。

炮目高低角装定器则是用来装定炮目高低角的。在实战中,目标不一定和火炮处在同一水平面上,火炮炮口与目标之间的连线和水平面之间的夹角就是炮目高低角。火炮射角包括表尺高角和炮目高低角两个部分。当目标与炮口处在同一水平面上时,射角等于高角;当目标高于炮口水平面时,那么射角=高角 炮目高低角;如果目标低于炮口水平面,那么射角=高角-炮目高低角。装定射角时,先在瞄准具上装定表尺高角和炮目高低角,此时高低水准器内的气泡就偏离了中心位置,然后摇动高低机手轮,当水准器内气泡重新回到中间位置时,射角就装定完毕。


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