尼爾森想了想道:“對了,托尼,把咱們的內膛結構設計圖給菲利普先生看看,到底還有哪些問題,正好一並解決。”
那名二十五六歲的設計員連忙從厚厚的一撂圖紙中找到了火神炮30毫米口徑炮管內膛結構設計圖,然後小心翼翼地走過來,遞到菲利普手上。
菲利普低頭一看,雖然在一些設計上並不是太合理,但是整張設計圖繪製得卻是非常精細,日耳曼人嚴謹的工作態度在這裏得到了非常明顯的體現,要知道這個時代的繪圖還全部是采用比較原始的工具,跟後來的計算機輔助設計相比,不知道要複雜多少倍,而且圖紙的每一個細節都要用手工繪製,有時候甚至需要反複修改多次,才能達到要求。
菲利普一邊看一邊不住地點頭:“尼爾森先生,看來咱們研發中心的基礎工作做得還是很不錯嘛!雖然在設計上還有一些問題,但是從設計圖的繪製來看,咱們研發中心已經達到了很高的水平。從膛線的設計來看,我認為還是有一些問題的,你們選擇了工藝比較簡單的等齊膛線,這對於縮短研製時間和將來的批量生產是比較有利的,但是等齊膛線的纏角是一個常數,相當於把內膛展開成平麵,膛線就成了一條直線。當然它的好處是容易加工,但是缺點也是相當明顯,彈丸在膛內運動時,導帶作用在膛線導轉一側的力比較大,而且這個作用力的變化規律與膛壓變化規律又是相同的,也就是說最大作用力接近燒蝕磨損最嚴重的膛線起始部位,對身管壽命產生了很不利的影響。”
尼爾森苦笑道:“菲利普,我們也是沒辦法呀!目前的工藝水平還難以加工出複雜的膛線。”
菲利普抬起頭,想了想道:“可以采用混合膛線的設計嘛。除了等齊膛線之外,漸速膛線的確在製造工藝上很複雜,因為它的纏角是一個變數,在膛線起始部分纏角很小,甚至可是為零,而向炮口方向逐漸增大,在設計也較為複雜,它要采用不同曲線方程來調節膛線導轉側上作用力大小,減少了起始部位的初纏角,有利於減少這個部位膛線的磨損,然而在製造工藝上的確非常複雜。但是我們完全可以吸收等齊膛線和混合膛線的優點,也就是在膛線起始部位采用漸速膛線,而在口部采用等齊膛線,這樣一來膛線的形狀就成了由一段曲線和一段直線組成的,既可以減小膛線起始部的磨損,提高身管壽命,製造工藝也比漸速膛線要大大簡化,完全可以實現批量製造。”
尼爾森拍了拍腦袋,恍然大悟道:“對呀,我怎麽就沒想到呢!菲利普,你快說說還有什麽問題,咱們好立即修改設計。”
菲利普看了看聚精會神聽著的設計員們,繼續道:“影響火炮身管壽命的因素是多方麵的,除了身管設計,還包括彈藥設計和外彈道設計等。比如在設計膛線纏度時,既要滿足使用壽命的要求,又要保證外彈道對膛口纏度的要求,因此必須選擇合理的膛線結構和膛線曲線方程。膛線設計的基本任務是確定纏度,它是直接影響炮彈飛行穩定性的重要參數,膛口纏度需要結合外彈道和炮彈設計來確定。在膛線類型確定之後,就需要選取膛線的寬度、深度和數目,作為轉管炮這種高射速的自動炮來說,膛線的深度宜取百分之一到百分之一點倍口徑,比如說咱們的30毫米火神炮,膛線的深度就可以取0.3毫米,而膛線數目宜取2的倍數,最好是4條或8條。”
菲利普感慨道:“設計一款優秀的轉管炮並不是那麽簡單的事呀!僅僅是火炮身管的壽命就是一個大大的難題。高射速的轉管炮更是如此,發射時的高溫、高壓火藥氣體及彈丸導引部對身管的反複作用,造成膛線的燒蝕和磨損,一旦彈丸達到不正常的前進運動速度和旋轉速度,身管報廢了。”
由於這個年代的材料和製造工藝水平比之後世有較大差距,因此菲利普也知道要想讓火神炮達到較高的壽命,還是有比較大的困難,首先在設計上就要盡可能向著有利於提高壽命的方向努力。美國的20mm口徑m61a2“火神”航空機炮由於采用了耐磨材料,炮管的冷卻性、抗熱蝕性及耐磨性較好,使炮管壽命提高,達到2萬發以上。而對於博福斯的火神炮,菲利普估計能達到1萬發壽命就已經是奇跡了。
當然,轉管炮的整體壽命肯定比普通的速射炮要長。因為小口徑速射炮的壽命突出地反映在炮管的燒蝕、磨損以及受力零件的疲勞破損。而轉管炮則很好的解決了這個矛盾,因為采用了多根炮管,多套機心共同承擔了射彈總發數,比單管或雙管的小口徑速射炮全炮壽命提高了不少。而且,轉管炮由於采用了外部能源動力,遇到瞎火彈不會停止射擊,故障率比普通小口徑速射炮低一個量級,因為它的各射擊循環運動全部是機械強製性的,顯然可靠性要比利用火藥氣體驅動的自動炮要高很多。
尼爾森高興地道:“菲利普,這下你可沒話說了吧!剛才你還說你隻懂一點皮毛,但是你下子就解決了我們在設計中遇到的最大難題,這樣吧,你再給大家講講轉管炮的炮彈設計需要注意些什麽問題,這樣我們也好一起進行設計上的修改。”
菲利普把手上的圖紙放到桌子上,自信地道:“不錯!光有好的發射裝置,而沒有好的炮彈,那麽這一件火炮武器同樣是失敗的。炮彈的設計和計算與炮管設計是息息相關的,必須要把它們放在一起進行係統設計。因為炮彈在發射時,彈頭沿彈膛運動,承受著多種載荷,在這些載荷的作用下,彈頭的零件將發生變形,特別是對於裝有複雜精密引信的炮彈更是如此,這些變形必須控製在安全範圍內,以保證安全發射和對目標的有效作用。彈、炮之間的間隙、彈帶的尺寸如果設計合理,就可以改善彈頭的射彈散布,並且提高身管壽命。”
托尼熱切地問道:“那我們在設計高射炮彈的時候,應該采取什麽引信才更好呢?是觸發引信還是機械時間引信更好呢?”
那名二十五六歲的設計員連忙從厚厚的一撂圖紙中找到了火神炮30毫米口徑炮管內膛結構設計圖,然後小心翼翼地走過來,遞到菲利普手上。
菲利普低頭一看,雖然在一些設計上並不是太合理,但是整張設計圖繪製得卻是非常精細,日耳曼人嚴謹的工作態度在這裏得到了非常明顯的體現,要知道這個時代的繪圖還全部是采用比較原始的工具,跟後來的計算機輔助設計相比,不知道要複雜多少倍,而且圖紙的每一個細節都要用手工繪製,有時候甚至需要反複修改多次,才能達到要求。
菲利普一邊看一邊不住地點頭:“尼爾森先生,看來咱們研發中心的基礎工作做得還是很不錯嘛!雖然在設計上還有一些問題,但是從設計圖的繪製來看,咱們研發中心已經達到了很高的水平。從膛線的設計來看,我認為還是有一些問題的,你們選擇了工藝比較簡單的等齊膛線,這對於縮短研製時間和將來的批量生產是比較有利的,但是等齊膛線的纏角是一個常數,相當於把內膛展開成平麵,膛線就成了一條直線。當然它的好處是容易加工,但是缺點也是相當明顯,彈丸在膛內運動時,導帶作用在膛線導轉一側的力比較大,而且這個作用力的變化規律與膛壓變化規律又是相同的,也就是說最大作用力接近燒蝕磨損最嚴重的膛線起始部位,對身管壽命產生了很不利的影響。”
尼爾森苦笑道:“菲利普,我們也是沒辦法呀!目前的工藝水平還難以加工出複雜的膛線。”
菲利普抬起頭,想了想道:“可以采用混合膛線的設計嘛。除了等齊膛線之外,漸速膛線的確在製造工藝上很複雜,因為它的纏角是一個變數,在膛線起始部分纏角很小,甚至可是為零,而向炮口方向逐漸增大,在設計也較為複雜,它要采用不同曲線方程來調節膛線導轉側上作用力大小,減少了起始部位的初纏角,有利於減少這個部位膛線的磨損,然而在製造工藝上的確非常複雜。但是我們完全可以吸收等齊膛線和混合膛線的優點,也就是在膛線起始部位采用漸速膛線,而在口部采用等齊膛線,這樣一來膛線的形狀就成了由一段曲線和一段直線組成的,既可以減小膛線起始部的磨損,提高身管壽命,製造工藝也比漸速膛線要大大簡化,完全可以實現批量製造。”
尼爾森拍了拍腦袋,恍然大悟道:“對呀,我怎麽就沒想到呢!菲利普,你快說說還有什麽問題,咱們好立即修改設計。”
菲利普看了看聚精會神聽著的設計員們,繼續道:“影響火炮身管壽命的因素是多方麵的,除了身管設計,還包括彈藥設計和外彈道設計等。比如在設計膛線纏度時,既要滿足使用壽命的要求,又要保證外彈道對膛口纏度的要求,因此必須選擇合理的膛線結構和膛線曲線方程。膛線設計的基本任務是確定纏度,它是直接影響炮彈飛行穩定性的重要參數,膛口纏度需要結合外彈道和炮彈設計來確定。在膛線類型確定之後,就需要選取膛線的寬度、深度和數目,作為轉管炮這種高射速的自動炮來說,膛線的深度宜取百分之一到百分之一點倍口徑,比如說咱們的30毫米火神炮,膛線的深度就可以取0.3毫米,而膛線數目宜取2的倍數,最好是4條或8條。”
菲利普感慨道:“設計一款優秀的轉管炮並不是那麽簡單的事呀!僅僅是火炮身管的壽命就是一個大大的難題。高射速的轉管炮更是如此,發射時的高溫、高壓火藥氣體及彈丸導引部對身管的反複作用,造成膛線的燒蝕和磨損,一旦彈丸達到不正常的前進運動速度和旋轉速度,身管報廢了。”
由於這個年代的材料和製造工藝水平比之後世有較大差距,因此菲利普也知道要想讓火神炮達到較高的壽命,還是有比較大的困難,首先在設計上就要盡可能向著有利於提高壽命的方向努力。美國的20mm口徑m61a2“火神”航空機炮由於采用了耐磨材料,炮管的冷卻性、抗熱蝕性及耐磨性較好,使炮管壽命提高,達到2萬發以上。而對於博福斯的火神炮,菲利普估計能達到1萬發壽命就已經是奇跡了。
當然,轉管炮的整體壽命肯定比普通的速射炮要長。因為小口徑速射炮的壽命突出地反映在炮管的燒蝕、磨損以及受力零件的疲勞破損。而轉管炮則很好的解決了這個矛盾,因為采用了多根炮管,多套機心共同承擔了射彈總發數,比單管或雙管的小口徑速射炮全炮壽命提高了不少。而且,轉管炮由於采用了外部能源動力,遇到瞎火彈不會停止射擊,故障率比普通小口徑速射炮低一個量級,因為它的各射擊循環運動全部是機械強製性的,顯然可靠性要比利用火藥氣體驅動的自動炮要高很多。
尼爾森高興地道:“菲利普,這下你可沒話說了吧!剛才你還說你隻懂一點皮毛,但是你下子就解決了我們在設計中遇到的最大難題,這樣吧,你再給大家講講轉管炮的炮彈設計需要注意些什麽問題,這樣我們也好一起進行設計上的修改。”
菲利普把手上的圖紙放到桌子上,自信地道:“不錯!光有好的發射裝置,而沒有好的炮彈,那麽這一件火炮武器同樣是失敗的。炮彈的設計和計算與炮管設計是息息相關的,必須要把它們放在一起進行係統設計。因為炮彈在發射時,彈頭沿彈膛運動,承受著多種載荷,在這些載荷的作用下,彈頭的零件將發生變形,特別是對於裝有複雜精密引信的炮彈更是如此,這些變形必須控製在安全範圍內,以保證安全發射和對目標的有效作用。彈、炮之間的間隙、彈帶的尺寸如果設計合理,就可以改善彈頭的射彈散布,並且提高身管壽命。”
托尼熱切地問道:“那我們在設計高射炮彈的時候,應該采取什麽引信才更好呢?是觸發引信還是機械時間引信更好呢?”