国外弹药装药装配发展趋势

2012-07-09唐迎佳

兵器装备工程学报 2012年8期

唐迎佳，雷艾

(西南自动化研究所信息中心，四川绵阳 621000)

随着国际形势的发展以及技术的不断更新，弹药装药装配技术也有了很大的发展。作为国防先进制造的重要组成部分，国内外越来越重视对弹药装药方面的持续投资［1-2］。为了缩小我国弹药装药装配技术与国外先进水平之间的差距，为我国弹药行业提供参考，因此对国外发展趋势进行分析。

1 维持可靠的现代化弹药供应能力

冷战后，美国军费开支急剧下降，弹药采购费用严重不足，大量弹药厂开工不足甚至关闭，弹药生产能力随之下降。海湾战争期间，有14 种弹药在接到订单后6 个月内即可以交货，只有4 种弹药需6 ～12 月内才能交货;但到1994 年，在6 个月内能够交货的仅有3 种，6 ～12 月内交货的也只有4种，需12 月以上交货的却多达11 种。弹药生产能力的急剧下降引起了美国国防部的高度重视，美国国防部一方面逐渐增加采购经费，保证弹药工业维持开工的要求;另一方面，为保持其在和平时期的弹药生产能力，采取了维持弹药生产线最低限度开工、生产的方式，为战时迅速扩产打下了坚实的基础。

2009 年，美国陆军保障司令部授予阿连特技术系统公司价值2550 万美元的合同，要求其生产5 种不同的20mmPGU弹药，这份合同将持续5 年，合同总额达1.7 亿美元。美国陆军保障司令部要求阿连特技术系统公司生产的5 种PGU弹药分别是:PGU -27A/B 训练弹、PGU -30A/B 训练曳光弹、PGU-28A/B 半装甲穿透高爆弹以及PGU -28A/B 高爆弹与PGU-30A/B 训练曳光弹相结合的弹药。这些弹药将被用于美军的F-15、F-16 和F-18 战斗机以及AH -1 直升机等武器平台系统。该生产任务将主要由阿连特技术系统公司下属的中口径系统子公司承担，中口径系统子公司将把部分生产任务交给湖城(Lake City)弹药厂和雷德福德弹药厂。

2 对弹药生产厂及相关行业进行改造

湖城陆军弹药厂(alliant lake city ammunition systems company)是美国唯一一家生产小口径弹药的国有弹药厂，能生产5.56 mm、7.62 mm、12.7 mm 以及20 mm 等各种口径的弹药。1998 年，美国国防部与私营企业阿连特技术系统公司签订代管合同，由阿连特技术系统公司代替国防部经营湖城陆军弹药厂。从2000 年开始，阿连特技术系统公司与美国军方合作，共同对该弹药厂的生产设备和能力进行现代化改造，扩展该厂的生产能力。2003 年至今，美国国防部已陆续多次拨款，使该厂的生产能力从原来的年产小口径弹药3 亿发增加到14 亿发。

2009 年1 月底，美国陆军保障司令部给阿连特技术系统公司再次拨款4 900 万美元，用于湖城陆军弹药厂现代化改造的关键项目。

同时，美国国防部又开始拨款，对唯一一家国有的军用炸药与推进剂厂—雷德福德陆军弹药厂(radford army ammunition plant，RAAP)进行现代化改造。该厂专门提供生产弹药推进剂所必需的硝化纤维。美军小口径弹药、航炮、大口径坦克炮等各种弹药所需的推进剂都是由雷德福德陆军弹药厂提供的。如果不能保证该弹药厂的生产能力，美国将花费数亿美元重新扶植推进剂生产能力，或者依赖国外的生产商供应。

美国陆军计划花费数百万美元用于雷德福德陆军弹药厂的关键项目，以确保该弹药厂在未来数十年的持续生产能力。

3 重视研发新型弹药及相关技术

3.1 弹药产品结构多元化

美国在弹药工业领域大量应用高技术，使弹药向多品种及系列化方向发展，技术、战术性能位世界前列，弹药技术成为美国兵器发展最活跃的高技术领域之一［3］。20 世纪90 年代以来，美国更加重视弹药生产技术及装备的改进，美国兵器工业采用最新技术生产出各种类型的弹药，使野战炮兵从以发射平台为中心转向以弹药为中心。例如，将功能单一的炮弹改用多功能战斗部，使其能攻击多种多样的目标;采用底部排气技术、火箭增程、复合增程等技术来提高大口径炮弹射程;大力发展子母弹技术;研制攻击坚固目标和深埋地下目标的战斗部;将制导技术引入常规弹药提高炮弹、火箭弹的打击精度。弹药产品结构的特点是:弹种数量迅速增加;具有精确打击能力的弹种越来越多;远程、增程弹种不断涌现;功能各异的特种弹(炮射侦察弹、毁伤评估弹、巡飞弹)层出不穷。无论从装备还是从研制看，大口径火炮弹药均呈多弹种齐头并进的局面，发挥各自功能，互为补充［4］。炮弹、火箭弹、航空炸弹和地雷都有子母弹弹种。为实现远程打击，火箭增程弹已成为美国榴弹炮用远程弹药的主要弹种。

3.2 改进发射药技术

减轻弹重的方法主要依靠改进发射药，减少装药量并提高燃烧效能。德国的4.73 mm 无壳弹采用了高燃点的“奥克托冈”固体发射药来替代硝化棉发射药，该发射药柱热分解后再燃烧，产生高温高压的气体推动弹头加速。现在纳米技术的发展，能制造使火药燃烧速度更高的催化剂，可以大大提高燃烧效能。通过这种途径可减轻枪弹的重量，而且会大幅度提高弹头的初速。另外，利用纳米技术制作的发射药，能变现有的轻武器发射机构，因为这种新型发射药遇到空气就发生反应，新的击发机构实际上就是一个控制发射药与空气接触的机构，将使武器的击发机构设计更为简单。

4 重视专利

4.1 美国专利情况

目前，ATK(Alliant Techsystems Inc.)公司是美国军方最大的一家小口径弹供应商，非常重视弹药相关技术的研发。ATK 公司在2007 年底到2009 年4 月共取得31 项专利，大都是弹药方面的技术专利。

如美国专利号7，461，503 的专利就是关于用于火箭发动机的低成本，低密度烧蚀橡胶绝缘材料，该材料由低密度的EPDM 聚合体构成，并含有阻燃剂和有机填料。

美国专利号7，301，750 的专利是关于起爆装置的电子交换系统。该仪器是在接到第一个信号后供应能量，在收到与确认第二个信号后给起爆器释放能量。

美国专利号7，459，043 的专利是关于黑火药的替代品。这种固态的防潮烟火剂，其火焰温度和弹道性能与黑火药相当，但不含硫磺与木炭。

ATK 公司特别注重内部管理，使用专门研发的系统进行管理。美国专利号7，401，035 的专利就是运用优先法从现有招标中选出中标人，从而达到项目的有效管理。

除了ATK 公司外，还有不少的国外企业进行弹药及其装配工艺专门的研究。

美国贝克休斯公司的注塑聚能射孔弹药型罩是一种用注塑方法形成的聚能射孔弹药型罩，药型罩的成分包括金属粉末和有机粘结剂，被混合后在注模装置中进行处理，并从注模装置进入模具中，在模具中制成药型罩坯。药型罩坯通过机械方法和化学方法被脱粘。机械脱粘包括加热，化学脱粘包括用溶液来处理药型罩坯、溶解并去除粘结剂。形成聚能射孔弹药型罩的方法不包含烧结步骤。该方法也可以使用注模装置制成的未经脱粘的“半成品”。聚能射孔弹套也可以用该方法生成。形成聚能射孔弹套的方法中可以使用附加的烧结步骤。

美国奥林公司的国际公布号为WO2003/029746 双芯弹药及制造方法。如图1，该方法提供了一个子弹套(70;170)母体、一个颗粒状第一芯(72;172)和一个第二芯(74;174)母体。把颗粒和第二芯母体插进套母体。把第二芯母体压到颗粒上，从而使颗粒变形，充满套母体的前部容积成为第一芯，而第二芯母体的变形比较小(如果有的话)。使套母体的后区变形来容纳第二芯母体成为第二芯。优选实施例基本上形成现有子弹的插入替代物。一个竞赛实施例的特征为一个铅后芯和一个极轻前芯(如碳化物粉末)。一个无毒实施例包括一个锡前芯和一个较硬后芯。

图1 双芯弹药

美国奥林公司的国际公布号为WO99/18409 的小口径的无毒穿甲子弹(50)具有串列的第一弹芯(52)和第二弹芯(54)，它们被弹壳(18)包容。第一弹芯的硬度高于第二弹芯的硬度，第二弹芯的布氏硬度在约20 和约50 之间。第二弹芯(54)的硬度大大高于铅的硬度以及当第一弹芯冲击靶板时，第二弹芯可抵抗被压缩形成鼓凸，其结果是更多的动能转移至第一弹芯(52)，而不是沿装甲靶板的表面扩散。更有效的转移动能有可能使用低密度的第二弹芯(54)，例如退火的铜。同时，提供一种制造穿甲弹的办法:提供一个弹壳预制件，它具有尖形的前部和限定空腔的侧壁;将一个第一弹芯处理至第一硬度;将一个第二弹芯处理至低于上述第二弹芯硬度的第二硬度，第二硬度在约20hb 和约50hb 之间;将上述第一弹芯和第二弹芯顺序地插入空腔，第一弹芯邻接尖形的前部。机械变形弹壳预制件将第一弹芯和第二弹芯固定在空腔内以形成斜的凹进的后部与第二弹芯邻接。

图2 小口径的无毒穿甲子弹其他国家专利情况

4.2 其他国家专利情况

卡图休斯巴西公司国际公布号为WO2005/075932 的无铅整体膨胀射弹以及制造方法涉及由可变形金属的单个实心件制成的子弹，其不包含铅或有毒材料、容易变形但在软环境中不会破裂并且具有高速能量传递、在硬靶中高度坚固，在穿入那些靶时，保留大部分或其全部最初重量。所述目的是通过构造一个在纵轴上具有空腔的坚固的整体子弹来达到，其中空腔是朝子弹的前端敞开。该构造方法包括一系列简单操作:借助于切割、锯开或剪切适宜材料产生适当重量和直径的圆柱胚料;通过借助单一或逐渐圆形或多面形横截面的重头的一次或多次冲击进行成型，形成以纵轴为中心的空腔，以及形成拱形或锥形形状，并借助外部预切割以促进均匀变形。该发明适用于任何手枪、步枪或猎枪弹药;当用于平滑的枪膛时，通过将重心定位在空气动力中心的前头，以获得子弹必要的稳定性。

图3 无铅整体膨胀射弹

芬兰帕特里亚武器系统有限公司国际公布号为WO2005/075933 的一种用于尾翼稳定迫击炮炮弹的增量装药装置。

一种用于尾翼稳定迫击炮炮弹的增量装药装置，该增量装药装置具有:用于炮弹的尾轴(2)的基本上中心定位空间，所述空间能将增量装药装置围绕尾轴(2)安装;从所述空间延伸到增量装药装置(4)的边缘的安装开口(6)，所述开口的宽度小于尾轴(2);以及沿增量装药装置的厚度方向延伸的凸起，所述凸起可放置到相邻的增量装药装置(4)的安装开口(6)内部，以将相邻的增量装药装置(4)彼此相对锁定，其特征在于:在增量装药装置(4)的厚度方向上，即在沿着炮弹的纵向安装在适当位置上的增量装药装置(4)的相对侧上，设置两个凸起(7a，7b)，这2 个凸起可被放置在相邻的增量装药装置(4)的安装开口(6)内部，从而所述增量装药装置(4)的凸起被放置到相邻的增量装药装置的安装开口中，以将相邻的增量装药装置(4)彼此相对锁定。同时，借助于凸起将安装在炮弹的尾轴(2)的周围适当位置上的增量装药装置(4)锁定，使其不能相对于炮弹转动。

这几个标号在图4 中没有体现。