链接：三个不为人知的细节

来源:用户上传      作者: 本刊编辑部

　　关于89式自行反坦克炮的文章已经有很多，在这里笔者对89式的详细结构不再一一展开介绍，仅选取其中三个以往文章着墨不多的细节部分加以探讨，以求大家对89式自行反坦克炮有新的认识。
　　细节之一：弹药系统与半自动装弹机
　　120反坦克炮从研制到定型，使用的都是120毫米半钢套钨合金尾翼稳定脱壳穿甲弹，也就是所谓的120I型穿甲弹。因为初速大幅提高，炮口动能亦达到10兆焦以上，该弹在火炮直射距离内均可有效击毁T-72主战坦克，2000米低温垂直穿甲能力达到460毫米均质装甲。这个威力指标虽然在80年代处于世界先进水平，但是89式自行反坦克炮定型时已近90年代，随着“豹”II及其改进型、M1A1HA、“挑战者”II和T-80等新型主战坦克的大规模服役，其威力已不具有优势。为了对付贫铀装甲、“乔巴姆”等新一代复合装甲，必须为120反坦克炮配备威力更大的全钨芯脱壳穿甲弹。因此，120I型短钢套穿甲弹定型后并未批量生产，也没有正式装备部队，研制单位立即转入120II型全钨穿甲弹的研制。由于我们在80年代已有成功研制100毫米全钨脱壳穿甲弹的经验，120毫米全钨弹的设计过程本身并未出现重大问题，120II型脱壳穿甲弹在90年代初顺利定型并批量装备部队。
　　
　　
　　遗憾的是，II型弹的研制决策也出现了不应有的重大失误，在“老炮配新弹”的指导思想下，II弹完全不考虑火炮适配条件，孤立地展开研制工作，另一方面，89式自行反坦克炮在定型后也未考虑发射II型穿甲弹的实际需要，仅按发射I型弹的原样批量投产装备部队。最后的结果就是，定型后的II型全钨弹弹丸重量7.55公斤，弹芯长径比接近20∶1，具有良好气动外形和更大的截面密度。但是，89式自行反坦克炮的反后坐装置却无法承受II型弹重量、初速同时增加后发射的后坐能量。120反坦克炮空有大药室和12公斤的最大装药量，II型弹却只能按I型弹9.5公斤的小装药量定型使用。该炮发射II型全钨弹的初速比I型半钢套弹的初速还低几十米，2000米距离低温穿透550毫米均质装甲的威力比其设计指标低了大约10％。90年代中期，用58倍口径120毫米反坦克炮实验炮发射改进后的全装药II型穿甲弹的实验表明，120反坦克炮的穿甲潜力至少在700毫米水平。随着90年代苏联解体、北方压力解除，89式自行反坦克炮失去继续改进的价值，120高膛压炮穿甲威力的进一步提升只能通过随同新型号研制III型钨合金穿甲弹来实现了。
　　89式自行反坦克炮从其用途来说，必须隐蔽待机，先敌发现、先敌开火，足够的射速是达成作战目标的先决条件。其设计指标明确提出，该炮从发现目标到完成射击的时间不超过12秒，能够完成3发/20秒、5发/30秒的急促射击，持续射速亦不小于6～8发/分。而大药室和定装弹设计使穿甲弹和榴弹的弹重达到23～30公斤，为了解决高射速的矛盾，必须配备自动装填机构。447厂接手120自行反坦克炮项目后，从实际情况出发，否定了高难度的全自动装弹机方案，转而设计了一种尾舱结构，定点自动供弹，人工取弹装填的半自动装弹机。
　　这套半自动供弹系统布置在89式自行反坦克炮的炮塔尾舱里，供弹滑车处在炮尾右后方和装填手之间的最佳位置。滑车左右两边各有一个成10°倾斜角的供弹滑道，分别存储7发穿甲弹和3发榴弹。弹丸通过电磁铁控制的供弹卡锁固定。装填时，炮长通过火控计算机向供弹机发出指令信号，相应弹种的供弹卡锁在电磁继电器控制下放倒，滑道上所有弹丸在重力作用下滑动一个弹距，使一发炮弹滑入供弹滑车，滑车在电机驱动下向前滑出到装填手面前，装填手取弹后送入炮膛。供弹机的所有运动部件在完成动作后都会自动复位，准备输送下一发弹。供弹机还能在失去电力后由人工驱动杠杆运作，装填手也可以操纵供弹机控制盒完成选弹。炮塔尾舱内除供弹机外，另有12个独立的弹药存储隔舱，整个尾舱供弹系统携弹量为22发，加上底盘和炮塔吊篮内的备用弹药，89式自行反坦克炮的携弹量在36发以上，战斗间隙炮长和装填手可以1发/分的速度向供弹机补充弹药。
　　这种半自动装弹机在省略自动装填机构后，既不像任意角自动装弹机那样结构复杂，也不像定角自动装弹机那样效率低下，用极为简单的机电结构实现了战技指标的高速供弹需求。供弹机内的10发炮弹可在1分钟内全部输送完毕，战斗状态下，静对静射速高达8发/分，供弹滑道可以在6°倾角条件下保证可靠供弹，这对于构筑阵地，静止发射的89式自行反坦克炮来说已经足够了。该供弹系统在研制过程中经受住了恶劣试验环境的考验，从未出现重大技术故障，装备部队后反映良好，作为国产大口径反坦克火炮自动装填机构系统的起步是成功的。
　　细节之二：扰动式双向装表火控系统
　　80年代中期国内电子技术水准有限，尚不能研制战后第三代指挥仪式稳像火控系统。出于控制成本和降低技术难度的考虑，设计人员为89式自行反坦克炮配备的是一种双向步进电机装表火控系统。它和我们熟知的69－III（79式）主战坦克采用的进口光点投射式火控系统一样，同属于战后第二代扰动式火控系统。使用该系统瞄准时，炮手在选择发射弹种后，操纵与火炮联动的瞄准线瞄准并连续跟踪目标数秒钟，并在跟踪结束后发射激光测量目标距离。火控计算机利用跟踪过程中通过传感器测得的运动角速度、火炮耳轴倾角等数据，结合事先由炮手人工输入的横风、药温、炮膛磨损量等数据解算出射击诸元，之后驱动光电或机械装表系统按诸元装定火炮射击提前量,并在炮手视野内产生一个新的瞄准点，炮手再次操纵火炮用新瞄准点瞄准目标后开炮。因为存在先后两次瞄准和瞄准线的调整（扰动）过程，这类火控系统被形象地称为扰动式火控系统。
　　
　　相比进口扰动式火控系统的光点投射装表方案来说，国产扰动式火控系统的双向步进电机装表机构具有更高的瞄准精度、更低的成本，存储性能和恶劣环境下的可靠性也更好。但是步进电机装表射击后的表尺归零动作较长，对火炮射速有所影响，同时步进电机及其传动机构的加入造成瞄准镜头部重量增加较大，拆装保养略显不便。
　　89式自行反坦克炮的双向步进电机装表火控系统是一种采用激光、电子和传感器技术的光、机电一体化设备，具有测量、解算、自动装定和修正射击褚元以及自动抬炮等功能。它和具有火炮双向稳定功能的炮控系统相结合，可在停止状态下完成对固定和运动目标的直接瞄准射击，必要时也可进行短停射击。主体部分由火控计算机、瞄准手（自行火炮和主战坦克的成员名称不同，自行火炮的瞄准手相当于主战坦克的炮长；炮长则相当于主战坦克的车长）测瞄合一瞄准镜、瞄准手微光瞄准镜、瞄准手操纵台、炮耳轴倾斜传感器、方位角速度传感器和弹种指示器等设备组成。各组件之间通过通用电缆连接，火控计算机另有专门接口连接火炮双向稳定器，火控设备由26伏直流电源供电。
　　测瞄合一瞄准镜是火控系统的主要观瞄设备，是在59式中型坦克炮长直接瞄准镜的基础上改进而来的，增加了激光测距组件和步进电机自动装表机构。激光测距系统由固体激光器和光电接收器两部分组成，安装在瞄准镜镜头左侧。其测距原理为：激光器向目标发射一束激光，激光被目标反射后由光电接收器接收。一个电子计数器能够自动计算测距激光从发射到接收的往返时间间隔。将时间乘以光速再除以2就能得到目标距离。这套激光测距装置的测距范围是300～5000米，测距精度10米。正常情况下每分钟测量6～8次，并连续工作8～10分钟。紧急情况下能以3秒的时间间隔连续测距5次。得到的数值在传给火控计算机的同时还通过数码投影装置投射到瞄准手目镜视野里。装表机构由表尺步进电机和方向步进电机以及相应的驱动机构组成。火控计算机控制两相步进电机联动就可以完成射击褚元的装定。驱动机构上还有手动－自动转换开关，必要时搬动开关，瞄准手就可以断开自动系统，手动装定射击褚元。测瞄合一瞄准镜因为是和火炮同轴安装并俯仰的，因此在目镜前端安装了光路折转机构，从而保证瞄准镜物镜和测距组件随火炮俯仰时，后端目镜始终保持在水平状态，使瞄准手能够更好地观察瞄准目标。

　　火控计算机是火控系统的核心部件，它与激光器电源、步进电机驱动控制电路、测距仪计数器、环境和弹道修正量输入装置一起，集成为一个主控制箱，安装在89式自行反坦克炮炮塔内左侧舱壁上。火控计算机的核心CPU是8085系列单片机，能够完成计算并修正3公里以内的射击诸元；控制测瞄镜装定射击诸元，并在射击完成后归零；检测并显示火控系统各部分数据以及提供故障告警；计算机本体及受控部分自检等功能。主控箱里一共有9块插接式印制电路板，自检出故障的电路板在更换后不需调试即可直接使用。火控系统可以自动输入目标距离、目标水平角速度和炮耳轴倾斜角数据，气温、发射药温、横风、弹种等其他参数由炮长通过主控箱面板人工输入。主控箱还能控制自动输弹机自动选择弹药种类，并通过弹种显示器直观地显示出来。火控系统定型时仅能解算脱壳穿甲弹和榴弹的射击诸元，但是系统存储单元仍留有增加新弹种数据的充足空间。
　　89式自行反坦克炮在设计之初并未考虑夜间观瞄能力，后来为适应日益复杂的战场环境，在定型时为瞄准手配备了肘节式微光瞄准镜，具备有限的夜间作战能力。该瞄准镜安装在炮塔顶部，物镜前端装有保护盖。肘节式夜视仪在晴朗夜晚最大视距约1000米，最小视距40米。夜瞄镜的上反射镜通过刚性四连杆机构与火炮随动，以此保证微光瞄准线和火炮轴线的同步俯仰。夜瞄镜视野内带有简单分划投影，夜间作战时，瞄准手通过夜瞄镜搜索跟踪目标，利用白光测瞄镜测定目标距离，然后人工装定表尺射击。除了瞄准手昼夜观瞄机构外，炮长还配备有独立的周视昼夜观察镜。该观察镜安装在炮长指挥塔内，可360°旋转。观察镜采用双目设计，上镜体左右两侧是昼间观察用的双路白光通道，中间为单路微光夜视仪通道，夜视仪像增强器下部通过单双路转换机构与白光通道共享两个目镜。炮长观察镜俯仰视角为－8～＋20°，白光放大倍率5倍，微光放大倍率4倍。微光条件下最小视距20米，对坦克目标最大识别距离500米～1000米（视战场自然环境而定）。89式自行反坦克炮的火控系统可以自动测量车长周视观察镜指向和瞄准手瞄准线的角偏差，车长具备快速自动调炮能力，能够直接为瞄准手指示目标，极大提高了车组的观瞄效率。该炮定型时夜视设备均采用第一代像增强器件，其性能并不能完全满足部队作战使用需求，但是保留了必要的升级能力。服役后的89式自行反坦克炮陆续通过换装第二代微光夜视仪核心元件，夜战能力有了明显提高。
　　89式自行反坦克炮在90年代初期一度是国内装备的火控系统性能最好的装甲车辆之一。火控系统反应时间静对静为8秒，静对动也只有10～12秒。实测表明，火炮昼间2000米距离对2.3米×2.3米固定目标命中率高达90％，对同大小运动目标命中率达到75％，这一指标明显优于当时英国为升级第三世界国家T-55主战坦克而推出的L50扰动式火控系统，在微扰动式火控系统中处于世界领先水平。
　　细节之三：120毫米高膛压反坦克炮身管寿命评估
　　身管火炮射击时，内膛处在高温高压的极端恶劣环境下，发射药燃烧产生的大量火药燃气与高速运动的弹丸会对身管内壁产生烧蚀和机械磨损，随着射弹次数的增加，磨损也会越来越严重，炮膛的结构尺寸也就不断发生变化。这种变化的积累会造成膛压、初速下降，射击精度降低，弹丸保险无法解除次数增加等一系列影响火炮正常使用的问题。当达到一定程度时，火炮寿命即告终止，这时的火炮安全性已经较低，继续发射很可能导致膛炸等严重事故。因此，为了保持其战斗性能和安全性能，在研制一种新型火炮时，必须提出身管寿命指标并对其进行验证。
　　高膛压火炮的最大膛压约是普通火炮的1.5倍，相应身管烧蚀问题也更加严重。虽然采用自紧工艺加工生产火炮身管在一定程度上能够延长其使用寿命，但是如果不采用其他更有效的抗烧蚀技术，单纯自紧身管的寿命也只有区区两百发左右。真正能够有效提高其身管寿命的技术方法，一是为发射药添加缓蚀剂；二是采用身管内膛镀铬技术。前者通过在发射药筒内壁添加一层缓蚀剂衬里，发射药燃烧时与缓蚀剂发生化学反应，一方面大量消耗火药燃气中的氧化性成分，减少身管内膛的氧化侵蚀；另一方面内膛表面形成一层极薄（0.02毫米以下）的低导热率保护层，减轻身管内膛表面的烧蚀和机械磨损。国外于上世纪60年代初期就在各种火炮上广泛采用以二氧化钛为基础的缓蚀添加剂，高膛压火炮在发射添加高效缓蚀剂的炮弹时，身管寿命可以达到500发或更高的水平。120“两炮”研制之时，国内已有在小口径高炮上应用缓蚀剂的成功经验。国产120毫米系列弹药的缓蚀添加剂不同于国外常用的二氧化钛方案，其主要结构为滑石粉―地蜡混合物，采用无纤维加强的沟纹状表面结构。这种缓蚀剂衬里燃烧温度更低，连续射击176发后仍无残渣积累现象发生，抗烧蚀能力是不加缓蚀剂的5倍、二氧化钛衬里的一倍以上。
　　由于120坦克炮项目研制时间较短，至工厂鉴定试验为止，尚未进行身管寿命指标评估测试，所以对120高膛压滑膛炮寿命指标的论证和分析就落在120自行反坦克炮项目身上。对于其身管寿命预估，可在常温条件下、2000米距离上，通过用火炮发射脱壳穿甲弹着靶速度减去对典型目标装甲极限穿透速度得到的速度余量，计算判断火炮寿命终止的初速减退量。以120反坦克炮发射I型脱壳穿甲弹击穿681复合靶为测量标准，计算得到的速度余量大约为90米/秒，考虑到I型弹的初速，该炮因为身管磨损引起的初速减退量达到5％时，弹芯将不能击穿681复合靶，此时身管寿命即告终止。以当时国内的火炮生产技术，经过预估计算，在发射添加缓蚀剂的半可燃药筒炮弹时，国产120反坦克炮的寿命达到500发水平是可能的。研制人员最后结合国内外装备和技术现状，综合确定了120自行反坦克炮身管寿命指标和寿命终了标准：
　　(1)身管寿命不小于500发（穿甲弹∶榴弹＝7∶30）；
　　(2)达到下列任一标准，即为身管寿命终了：
　　初速减退5％；
　　千米立靶密集度的高低和方向公算偏差乘积超过标准值乘积8倍；
　　膛压下降到榴弹引信不能解除保险；
　　炮膛烧蚀磨损使坡膛起始部位前方26毫米处炮膛直径扩大到124.2毫米。
　　120自行反坦克炮在设计定型时进行了身管寿命考核，当时一共发射了533发炮弹（其中穿甲弹242发，榴弹291发），考虑到装药量和装药温度不同，再按穿甲弹∶榴弹＝7∶3的比例重新核算，标准炮的射弹数为440发，而此时身管实际磨损程度经计算还可发射至少80发炮弹。因此，该炮定型身管的实际使用寿命应该在520发以上，完全达到寿命指标要求。
　　延长身管寿命的另一项重要技术手段就是身管镀铬技术。铬金属的熔点高达1900℃，化学稳定性好，镀铬层的结晶组织非常紧密，对高温火药燃气具有良好的抵抗作用，镀铬技术被公认是提高身管寿命最有效的方法，可以使身管寿命成倍提高。但是因为铬的性质很脆，在不同工艺条件下硬度变化幅度极大，大口径火炮电镀的大面积铬层如果控制不好很容易发生龟裂或整体剥落，再加上镀铬身管的烧蚀机理和普通身管完全不同，身管镀铬技术在高膛压火炮上应用时间较晚，国外于80年代研制第三代主战坦克大口径坦克炮时方才基本成熟。
　　
　　国内对这项技术的研究起步于70年代末期，其中447厂在从西欧某国引进先进炮管内膛镀铬自动化工艺后，经过10多年的消化吸收和不断改进，防烧蚀镀铬工艺日臻完善，镀铬工装日趋合理，最终确定在内膛后半段分两次局部电镀适当厚度的特种乳白铬，并辅以除氢工艺这一具有中国特色的高膛压火炮身管镀铬技术。1987年3月，447厂的全套计算机控制炮管内膛镀铬自动化生产线通过工厂技术鉴定。因为成熟时间稍晚，120自行反坦克炮在定型试验时并未采用镀铬身管。但是447厂通过对先后生产的10支120毫米高膛压滑膛炮身管进行试验，结果表明镀铬身管的抗烧蚀能力有了明显提高。其中一支编号83003的镀铬身管在1988年下半年进行了靶场考核，共射弹250发（穿甲弹177发，榴弹73发），实测单发射弹身管磨损量仅为0.0007毫米（对比120反坦克炮定型用非镀铬身管同等条件下磨损量高达0.01毫米！）。进入90年代，447厂的火炮身管镀铬技术逐步达到实用化程度，包括89式120毫米自行反坦克炮在内的所有国产高膛压坦克/反坦克炮均相继换装镀铬处理身管，国产高膛压火炮的寿命整体提高到800～1000发，基本达到了同时期国际先进水平。
　　 （完）

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