校场：现代火炮使用模块化装药的最大阻力是什么？

1/16 上周的《校场答疑》中我们简单介绍了我国的野战火炮发射药设计。但限于篇幅，我们并没有详细介绍各军事强国为何在这一问题上始终无法达成一致，而是形成了中俄药筒、西方药包的技术格局。那么今天我们不妨来聊一聊，为何东西方火炮的设计上仍然有如此大的差异呢？大口径火炮使用药筒与药包对火炮的性能又有什么影响呢?

2/16 谈药包与药筒的区别，首先还得从火炮的历史说起。最初，火炮是没有所谓定装弹之说，在前膛炮时期，是需要炮手根据经验自己往炮膛里填充发射药，在这个时候，人们已经意识到，火药的“药力”会直接影响火炮的射程。然而由于此时火炮的发射的弹丸仍然是以动能进行杀伤为主，弹道相对平直，改变发射装药没有太大意义，所以早期各国陆军基本是“全装药”为主，提前把火药称好装填在竹筒中，避免临阵时再手忙脚乱的分装火药。

3/16 随着时代的发展，可以塞入炮膛内的定装弹出现，最早期的定装弹是用一些纺织物将发射药与弹丸包裹在一起，使用上仍然有诸多不便。因此当金属弹壳与速射炮出现后，小口径野战火炮纷纷换用了更加方便的金属药筒，药包似乎成了落后的代名词。但随着火炮技术的发展，火炮口径越来越大，这些大口径火炮自身弹体过重，不可能设计成整装，同时火炮的高膛压又会带来金属弹壳退壳困难与药筒重量超标等问题，因此这时期的大口径火炮往往都是分装式设计。

4/16 这一时期大部分大口径火炮，特别是舰炮俯仰角有限，如果只使用一种发射装药，就会带来火炮的精度只能在某个范围内得到发挥，太远的太近的都打不到（或者打得到但打不准）。为了充分发挥火炮的性能，人们需要调整发射药的重量来改变火炮初速，进而改变其外弹道特性。很显然，现场称量发射药是不可能的，毕竟这涉及大量内弹道知识，不是一般人能掌握的。就算有经验表，也会出现战场上手忙脚乱称错重量的问题。因此唯一可行的方案只有使用发射药包进行装填。将发射药分装在几个药包（通常是丝绸）内，对付不同的敌人和不同的射程时综合考虑，通过装药与仰角的共同变化来控制火炮的落点。

5/16 到了现代，大口径榴弹作为一种以装药和破片作为主要杀伤的弹种，基本都安装了弹头引信，落地时炮弹存在最小夹角，一般为25到30度。为了获得最佳着弹角度和精度，即使是改变俯仰角能 “打的到”的情况下，也要通过改变装药来实现最好的着弹角度。在内弹道设计时要让各个装药的射程有一部分重叠。

6/16 在口径相当的情况下，我军与俄军在122、152、155等口径上都比较青睐金属药筒，北约则在155口径上选择了药包式装填。这背后有着两军对压制火炮的不同需求和理解，也有着各自技术路线上的差异。首先，这和火炮采用的炮尾结构有一定关系，目前主流的炮尾结构有楔式炮闩与螺式炮闩。螺纹炮闩的火炮开闩方向与装填方向冲突，影响射速，而楔式炮闩不存在这个问题，并且其开闩后的闩体天然形成了导弹槽，具有便于快速装填、开闭闩体迅速和方便实现自动化与半自动化装填的优点。螺式炮闩则有着质量轻（可以节约30%左右的重量），炮尾体积小适合狭小空间的自行火炮，闭气严密等优势。两者的差别也影响了发射药装填方式的选择——在相当长一段时间内，楔式炮闩存在闭气不严的问题，必须要用药筒辅助闭气，因而无法使用药包装填。

7/16 这里面比较有趣的是德国的提尔皮茨号战列舰的主炮。其采用了较为复杂的“弹丸-药包-药筒”复合式结构，出于楔式炮闩的闭气考虑使用了金属药筒，但是又由于当时的金属工艺无法做到全药筒，因此只能采用半长度药筒与药包进行组合。

8/16 不过这并不是绝对的，随着技术的进步，在为楔式炮闩加装闭气环后，其闭气能力也可以用药包。采用类似设计的有德国的PZH2000，中国的PLZ-45和英国人的L11/30，后者作为目前线膛坦克炮的独苗，也是唯一一个目前仍然使用药包（也有可燃药筒）作为发射容器的坦克炮。

9/16 其次，这还与使用者的使用环境有关。这种情况下某国沿用药筒是一个较为复杂的问题。首先，压制火炮作为一种陆军武器，其工作环境就要考虑到各类恶劣情况，在相当长的一段时间内药筒在野外作战时更安全，也更加的耐沙、水、尘。到了自行火炮时期，金属药筒的良好的结构强度也方便使用装弹机供弹和装填。至于可燃药筒，对化工基础较差的某国来说，目前的生产工艺并不能同时满足力学性能与防水防尘还好用便宜这些要求；另一方面，目前的绝大多数火炮的设计或者说技术来源都能追溯到上个世纪60年代，而那个年代显然并没有什么可燃药筒可供选择。

10/16 此外，传统的软包发射药太软了，不能使用机械化装填，不过好在单个药包重量不大，完全可以由车组成员单手抓持药包等弹丸被输弹机推送进炮膛后迅速装入。而药筒装药可以使用推弹机，同时配合楔式炮闩可以非常容易的实现高射速。因此对于强调野战炮兵机动和爆发射速的苏军和师承苏军的我军来说，必然选择楔式炮闩和机械化装弹。同样的原因，我军与苏军更喜欢在野外环境下安全可靠的药筒。但凡事总有例外，热爱药筒的俄国人也曾干出嫌药筒贵而把进口的药筒火炮改造成药包火炮的事情，这就是M1913式130毫米火炮（原本是英国维克斯的产品），后来的B-13依然如此。

11/16 使用药筒并非就代表不能调整装药，我军与苏军是提供全变装药筒和减变装药筒，前者提供全装药和一号装药，后者则是提供减装药，可以根据使用需求将发射药药包从药筒内取出。反过来，使用药包装药的也并非就可以调整装药，例如B-13的药包与L11坦克炮的药包就是一根法棍。

12/16 值得一提的是，对于药包装药和药筒装药，装药的编号往往是相反的，这是由于二者进行装药调整的逻辑不同。对使用药筒装药的火炮来说，其配套的药筒内出厂时是会装满药包，用的时候根据需要，全装弹就不改，稍微近一点就减少一个药包就叫一号装药，减少2个就是2号装药。对药包来说，药包是单独储存在容器中，取出来后需要装几个药包就塞几个进去，自然是一号装药最小，类似的还有迫击炮，从0号装药开始往上递加。

13/16 当然，现阶段药包装药也有他的好处，首先是省钱了，不用掏额外的药筒钱。其次是对于机械化部队来说药包的体积较小，适合携带。另外药包重量较小，即使人工装填也并不算特别费力，甚至在一些情况下比机器更快。并且对高膛压火炮更友好，不用担心药筒在高压下发生形变无法顺利退壳。从内弹道角度来说，药筒不可避免的会带来药室空隙的问题，并且药筒内药包和药包之间的燃烧速度传递很慢。这对内弹道的干扰是无法避免的，并且相当一部分因素是随机不可控的，而且这种影响在装药越少时越明显。

14/16 虽然药包与模块化装药也不可避免的有空隙，但是有者解决办法——可变药室火炮。通过特别设计压缩药室空间，装多少药包就有多少机械结构填补对应的空缺。而模块化可燃容器出现后，自动化装填发射药也成为了可能。因此新时期的自行火炮大多使用模块化发射药，这样不仅可以自动装填弹丸，需要多少发射药模块就能自动装入。此外，液体发射药可以做到真正的“打多少称多少”，也有着广阔的前景（虽然美国的事故造成了两国液体发射药的下马）。从未来世界火炮发展的大势来看，药筒特别是金属药筒，的确是属于类似机械硬盘一样的日薄西山的技术。

15/16 至于在模块化发射药已经发展成熟的今天，东方国家依旧坚持使用药筒装药的原因。首先与其悠久的楔式炮闩使用乃至科研传统有关，这造成了技术的依赖性。另一方面，在这些国家，传统牵引式火炮仍然占据主力地位，这些老式火炮显然不可能换装模块化装药，因此用到下次更新换代前或者打完库存再全部换新更加经济实惠。不过军迷们也大可不必觉得“器不如人”，之前说有缺陷不足那也是和实验室里的新东西比，而目前绝大多数国家包括俄军美军最终装备的东西或多或少还是要向成本、维护性和使用习惯低头。比如美军虽然装备了可以机械化装填的模块化装药，却并没有进行机械化装填；法国出口给丹麦的凯撒虽然安装了发射药装弹机，但也在使用药筒装药。

16/16 此外，在火炮进步的路上，化工和内弹道学等科学理论上的问题还不能算是最大的问题。有关用户与决策者的经验主义可能才是未来火炮取消药筒时最强大的阻力。陆军对于枪炮等需要大量人员使用和有较为浓厚使用传统的武器都有着非常强烈的经验主义（所以才会出现新有托步枪这种乐色），同时即使是炮兵这种技术兵种，其平均学历相对海军空军的操作人员来说仍然较低。在这些因素的共同作用下，即使走改良路线不断升级的武器装备在列装时也能出现一系列让人摸不着头脑的事情，例如不开空调热坏设备（如果有人买了RTX3090却把风扇关了玩2077，你想不想打人）与不相信自动调炮非要人工复瞄全部打飞等。因此在新时期，对信息化炮兵战斗力影响最大的并非是武器细枝末节的性能，而是人本身。