威宁两起人工影响天气“三七”高炮身管胀膛变形故障原因分析

陈 林，蔡 军，刘维芳，杨承梅

(贵州省威宁县气象局，贵州 威宁 553100)

1 前言

目前，威宁现有65式双管37 mm高射炮24门，55式单管37 mm高射炮6门，每门高炮平均用弹量大都在500～1 000发，在人工增雨防雹方面取得明显的社会经济效益。自1993年开展人工影响天气工作以来，25 a来从未遇见身管胀膛变形故障。然而，2017年7月23日、8月1日威宁分别出现一门55式单管、一门65式双37 mm高射炮左身管胀膛变形的情况。如不及时检查排除故障，不仅直接影响射击效果和使用安全，严重的将导致膛炸、身管断裂等危及人员安全的事故。国内有关专家和技术人员对身管胀膛原因进行分析总结，认为主要是膛内炮油堆积、身管内水冷处理不当、弹药保存不当、身管受超高温和超高压、身管约束不当、弹丸装药疵病和弹丸结构有缺陷等引起的[1]。由于身管胀膛属小概率事件，全国也很少遇见，本文就两起身管胀膛变形故障原因进行分析，说明查找故障的方法，对防范和避免安全事故发生有着重要的现实意义。

2 身管胀膛变形故障说明

2017年7月23日17时15分到17分，马踏炮站开展人工防雹作业，用弹量143发，有效避免冰雹灾害的发生。作业后，在检查保养高炮时发现左身管防火帽后段约3 cm处膨胀，膛线明显扭曲变形。8月1日16时30分，雨朵炮站开展人工防雹作业，用弹量60发。作业后，在检查保养高炮过程中时同样发现身管防火帽后段约20 cm处膨胀，膛线明显扭曲变形的情况。

通过两例身管膨胀，膛线明显扭曲变形的情况，均是使用重庆长安工业集团有限责任公司生产的01-17-12批次炮弹。因此，结合身管胀膛原因分析，是否与01-17-12批次炮弹存在一定的关系。针对这种情况，组织有关专家和技术人员，按照高炮维护维修保养的技术方法进行逐一检查分析，以确定这两次身管膨胀、膛线扭曲变形的具体原因。

3 故障检查排除方法

3.1 身管的保养擦拭

身管由炮管、防火帽、复进机等组成[2]，身管内部分药室部和膛线部，统称炮膛。炮膛的擦拭好坏直接影响炮身寿命的长短，维护好,炮身的寿命就可以大大延长。若保养擦拭得不好,膛内太脏,严重锈蚀,轻则加速炮膛的烧蚀、磨损,重则引起炮身膨胀、炸膛。故在平时、作业前及作业后必须适时按规程对高炮进行检查和擦拭保养,特别是对身管的检查、擦拭和保养尤其重要。专家在调查分析故障原因的过程中，调阅了两个炮站高炮保养维护记录，通过对身管的仔细检查，基本排除高炮保养不当等问题。

3.2 用弹量

用弹量多会造成身管内膛烧蚀磨损量不断增加，导致膛压下降，初速降低，弹丸在膛内运动时摆动，飞离炮口瞬间起始扰动增大，使射弹散布显著变大、命中概率降低[3]。马踏炮站(双管炮)2013年更换身管后，2014—2017年累计用弹量为2 190发，雨朵炮站(单管炮)2014—2017年累计用弹量为1 151发。故用弹量不是造成身管胀膛故障的原因。

3.3 炮膛内疵病

表1 马踏、雨朵两炮站用弹量统计表Tab.1 Quantity of artillery in MaTa and YuDuo

高炮射击时，身管不仅要承受高温高压火药气体的冲刷和化学作用，还要承受高速运动弹丸的摩擦作用，由此产生的疵病多达几十种[3]，如阳线断脱、烧蚀沟、龟裂、冲凹等，当达到一定量时也会对弹丸在身管内卡滞，造成弹丸出膛时间滞后，膛压升高，身管胀膛变形或膛炸等现象的发生[4]，专家高度重视对变形胀膛的身管及正常使用的身管的检测，用窥膛镜对身管内疵病进行检查，检查结论是膛线完整，无阳线断脱、烧蚀沟、龟裂、冲凹，2017年4月武汉随州大桥机械厂对威宁30门高炮进行全面的检测，年度检测报告合格。故也排除了因炮膛内疵病引起身管膨胀的因素。

3.4 弹丸构造

3.4.1 弹丸的构造 弹丸是炮弹的爆炸部位,前端有连接引信的螺纹孔,后端有连接底排的螺纹孔,外表面有弹带和定心部。弹带用来嵌入膛线,紧塞炮膛,密闭火药气体,同时导引弹丸高速旋转以满足飞行稳定的要求。定心部用于保证弹丸轴线与炮膛轴线一致,以使弹丸既能够顺利装填,又能保证弹丸在膛内正确运动。定心部制造很精细,保管使用中应严防锈蚀和磕碰[2]；说明弹带和定心部出现问题，都会影响弹丸在膛内正确运动。

3.4.2 弹丸残片 2017年7月27日17时牛棚炮站作业后，据当地村民向镇政府反映，距离炮站3.5 km处有多块炮弹残骸，政府工作人员取回弹丸残片带至县人影办，通过仔细观察，该弹丸残片炮弹批次(07人雨 1-17-12)清晰可见，正是牛棚炮站使用的该批次炮弹，共计3块，第1块残骸重336 g，弹带完整且嵌入膛线清晰，但弹带后端有明显的5道与身管内阳线挤压的凹槽，第2块重232 g，弹带炸飞，弹带后端同样有明显的5道与身管内阳线挤压的凹槽，凹槽比第1块浅些，第3块重419.5 g，弹带完整且嵌入膛线清晰，但弹带后端没有与身管内阳线挤压的凹槽，光滑完整。同一批次、同一处发现的弹丸残骸，弹带后端既有身管内阳线明显挤压的深凹槽，也有身管内阳线挤压的浅痕迹，同时也出现没有痕迹的。

3.5 后座量

据雨朵炮站班长叙述“当天开展防雹作业时，发射40发人雨弹后由于准备后续装弹，途中停顿20 s左右”再次作业过程中发现有一发声音特别大，观察后座178，而平时作业的后座量不大于175。据此信息，指挥中心向全县30个作业点询问该批次的炮弹在作业中有什么异常，多个炮站反映，后座会突然偏大，声音会突然响一些的情况。

4 引起身管胀膛原因分析

通过对雨朵、马踏炮站身管的保养、弹药的储存使用、用弹量、后座量等进行对比分析，已排除膛内炮油堆积、身管内水冷处理不当、弹药保存不当、身管受超高温和超高压、身管约束不当等引起胀膛情况，弹药生产厂方事后对“1-17-12”批次检验也排除了弹丸装药疵病的情况。从牛棚炮站收集到的弹丸残骸分析来看，雨朵、马踏炮站身管胀膛变形的原因不是孤立的，必然有相同的因素所致，基于07型人雨弹“1-17-12”批次部分弹丸残骸尾端有5条身管膛线阳线挤压凹槽这一现象，是由于弹丸结构有缺陷，弹丸在膛内运行阻力过大，膛压升高，超出身管前段壁较薄部分所能承受压强导致的可能性非常大，致使胀膛变形。

5 建议与措施

高炮在开展人工影响天气作业前后对身管的检查、擦拭保养非常重要，每次作业前后必须做到一看二摸，一看是指作业前打抵炮身至水平位置，取下退壳筒，拉握把向后，站在炮后用肉眼观察炮膛内是否有阳线剥落和划伤、锈蚀、严重挂铜、异物，身管表面是否有裂缝、压坑、鼓包等，二摸是指作业前后须用虎口掐住身管尾端向前端触摸检查，如果发现鼓包等异常，应立即停止作业，及时向上级业务部门报告。

通过对两起高炮身管前端胀膛原因分析，高炮在开展人工影响天气作业前后的检查、擦拭保养非常重要，特别是每次作业待身管冷却后须用虎口掐住身管尾端向前端触摸检查，如果发现鼓包、裂纹等异常，应立即停止作业，及时向上级业务部门报告更换身管，对防范和避免重大安全事故发生，意义重大。