问题

战斗机的机炮为啥不用无壳弹,这样每个子弹重量更轻,能带更多子弹或者减轻更多重量。?

回答
这个问题很有意思,我们来掰扯掰扯战斗机机炮为啥不直接用无壳弹。你提到的“每个子弹重量更轻,能带更多子弹或者减轻更多重量”这几个点,确实是无壳弹吸引人的地方,从理论上讲,它们能带来不少好处。

无壳弹的诱惑:轻便与高载弹量

首先,咱们得明白什么是无壳弹。传统炮弹,无论是步枪弹、机枪弹还是飞机机炮弹,都有个金属弹壳。这个弹壳里装着药室、底火,还有弹头。它就像给子弹穿了一件外套,用来密封燃烧气体,同时把子弹推出膛。

而无壳弹呢,顾名思义,就省了这层金属弹壳。它的药柱(就是推进火药)是直接成型的,里面包含了底火,然后直接裹着弹头。你可以想象成,弹头直接插在推进药柱里,整个东西就是一个整体。

这么一来,好处就显而易见了:

减轻重量: 金属弹壳虽然小,但积少成多,也是个不小的重量。尤其是在战斗机上,每一克重量都关乎性能。少掉了弹壳,弹药整体就轻了不少。
提高载弹量: 如果每发弹药都轻了,同等重量下就能装更多子弹。或者说,在弹药箱的体积不变的情况下,能塞进更多弹药。这对于需要持续火力输出的战斗机来说,简直是福音。弹药打光了,那再先进的飞机也只能干瞪眼。
简化供弹系统: 没有了弹壳,也就没有了抛壳的环节。这可以省掉很多复杂的机械结构,让供弹系统更紧凑、更可靠。想象一下,弹药直接一发发“塞”进炮膛,不需要处理空弹壳,多省事!
提高射速: 供弹系统更简单,理论上可以实现更高的射速,毕竟不用再等弹壳退出来。

然而,现实总是比理论复杂得多

虽然无壳弹听起来美妙,但航空炮弹跟普通步枪弹不一样,它面临的挑战更严峻。为什么我们没看到战斗机上广泛使用无壳弹,而是依然沿用着有壳弹?这里面有几个关键的“但是”:

1. 可靠性是头等大事,尤其是高G力环境下的:
弹壳的“结构支撑”作用: 传统弹壳不仅是密封和提供底火的载体,它还给整个弹药一个坚实的框架。在复杂的战斗机供弹系统里,弹药需要被推送、旋转、定位,并且承受巨大的G力(过载)。金属弹壳坚固,不容易变形,能确保弹药在这些过程中保持完整。
无壳弹的脆弱性: 无壳弹药柱的药柱材料,虽然设计时会考虑强度,但终究不是金属。在被供弹系统粗暴地处理时,药柱很容易碎裂、崩边。一旦药柱损坏,可能导致底火失效,或者药柱在炮膛内燃烧不完全、甚至引发炸膛。想想看,一架正在和敌机缠斗的战斗机,机炮突然哑火,或者更糟,炸膛了,那后果有多严重!

2. 燃烧后的问题:
药渣处理: 无壳弹燃烧后,基本上只剩下弹头和药柱燃烧后的残渣。这些残渣如果不能有效地从炮膛排出,会堆积在炮膛内,影响下一次射击,甚至导致卡弹。传统弹壳在发射后会被抽出并排出,带走了大部分燃烧产物。
炮膛冷却: 燃烧后的药渣如果没有有效排出,会继续附着在炮膛内,并吸收热量,导致炮膛过热,进一步影响射击精度和寿命。

3. 炮膛密封和导向:
弹壳的密封作用: 传统弹壳的金属材料在发射瞬间,会膨胀并密封炮膛,防止燃气泄露。同时,弹壳的尾部还有一个弹底,可以精确地定位弹药在炮膛内的位置,帮助枪机进行闭锁。
无壳弹的密封挑战: 无壳弹需要更复杂的炮膛设计来确保密封。药柱的材料本身可能需要具备一定的膨胀性,或者需要通过其他方式(比如特殊的炮闩设计)来弥补弹壳带来的密封和导向优势。这会增加炮膛设计的复杂度和成本。

4. 导电和静电问题:
金属弹壳的导电性: 传统的金属弹壳本身具有一定的导电性,这在某些程度上可以帮助释放静电,避免静电火花引燃火药。
无壳弹的潜在风险: 无壳弹药柱的材料可能绝缘性更好,这在处理和供弹过程中,静电的积累和释放就成了需要特别关注的问题。在高空低湿的环境下,静电问题尤为突出,一个不小心就可能导致炸膛。

5. 弹药的储存和稳定性:
弹壳的保护作用: 金属弹壳不仅密封,还能在一定程度上保护弹药免受潮湿、撞击等外部因素的影响,保证其储存寿命和稳定性。
无壳弹的易损性: 无壳弹药柱的材料如果暴露在空气中,或者受到挤压、弯曲,其性能可能会迅速下降,甚至报废。这就对弹药的包装、储存环境以及供弹系统的精密度提出了更高的要求。

6. 成本和技术成熟度:
成熟的技术: 传统弹药技术已经发展了上百年,非常成熟,生产工艺和成本都相对较低。
新技术的投入: 要实现大规模生产可靠的无壳航空炮弹,需要巨大的研发投入和新的生产线,这对于军方来说,是一个巨大的决策。

目前的尝试和未来展望

尽管面临诸多挑战,但并非没有人尝试无壳弹。例如,德国在20世纪80年代就开发了MK 213“无人机炮”,就是一款使用无壳弹的25毫米自动炮,被用于一些飞机和直升机上。一些主战坦克也开始尝试使用无壳弹。

这些尝试表明,无壳弹在某些领域是有潜力的。但对于高速、高G力、恶劣环境下的飞机而言,现有的无壳弹技术似乎还不足以完全取代传统的有壳弹。

总结一下,为什么战斗机机炮还没普及无壳弹?

不是大家没想过,而是飞机这种作战环境太“虐”了。无壳弹轻便易携带的优势,在飞机上被可靠性、耐用性和环境适应性等一系列严峻的挑战所抵消。传统有壳弹虽然重一点,但它“皮实”,在复杂多变的战场上,能够提供更稳定的火力输出,这才是战斗机最看重的。

就好比你买手机,你可能想要一块能用一个礼拜的超大电池,但如果这个电池太大太重,影响了手机的握持感和整体性能,那你就得权衡一下了。机炮弹药也是同样的道理,技术总是在进步,或许在未来,随着材料科学和机械工程的突破,我们真的能在战斗机上看到广泛应用的无壳弹。但就目前而言,有壳弹仍然是更稳妥的选择。

网友意见

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1968年到1971年底,USAF GAU-7/A 案

目的是为当时的先进战斗机F-X(F-15)提供比传统M61威力更强射程更远,同时能保持射速和控制重量的先进机炮。

GE的方案

Hercules的25mm无壳埋头弹(准确地说是全可燃药筒)

6管加特林

ROF:3000rpm/6000rpm两档

总重 434 lbs

弹药数 960rds









同时竞标的是Philco-Ford的GAU-7/A

5管加特林,相比GE更轻一些

最终是Philco-Ford赢了GE,做了炮的模型上了F-15原型机:





以60年代的技术水平,全可燃药筒确实不是很可靠,光是大气湿度这个不可控因素就足够弄死他了。

药筒非常易碎,这点也跑不了。

当然GAU-7/A的失败不仅是弹的问题,炮本身特别是输弹机构也有问题。

GE的炮无论是低速档还是高速挡都通不过150发连射测试。

航炮这种极高射速的武器搞无壳加特林,想想都得败。

更要命的是以当时的实验看下来,传统有壳弹的潜力巨大,根本不值得在航炮这种夕阳武器上投入太多的资源。

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