挑战历史:在宋朝建设现代化国家
作者:昆工第一深情 | 分类: | 字数:37.9万
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第16章 火炮研制成功
早期的滑膛枪和滑膛炮都是身管武器,其工作原理是把发射药的化学能转换为实心弹丸的动能,再通过管壁把弹丸给发射出去。
如果非要找出枪、炮之间明显的区别的话,那应该就是口径大小,以及子弹和炮弹之间的区别了。
从口径上看的话,现在有种说法就是:枪炮在口径上的界限是20毫米,大于20毫米的是炮,小于20毫米的则是枪。
当然,在实际中也并不会完全死板的根据20毫米来划分枪炮的,有些口径达到了25毫米的重型反坦克狙击武器也同样被称为枪。
简而言之,枪就是mini版的炮。可以说,火炮的制造工艺包含了造枪的大部分前端技术。
原理很简单,但对材料的要求非常高。
炮管在发射炮弹时,火药会在内部产生高温高压气体,炮弹在炮管短暂停留,瞬间产生500度以上的高温,同时还伴随着很大的烟雾,这些气体当中的化学物质会对炮管内壁造成腐蚀;炮弹与炮管的内壁发生摩擦也会造成不同程度的损坏。
随着发射炮弹发射次数的增加,炮管原有的性能将会大打折扣,使用寿命到达极限就必须更换炮管。
炮管的制造工艺,直接关系到使用寿命,若是制造环节或者材料强度达不到要求,威力和精度都会大打折扣,可发射炮弹的数量也会降低。
抗压能力过低,管壁难以承受火药产生的高强度压力,管身会产生裂纹和变形;耐热性能太差,炮弹发射产生的高温会让炮管熔化而报废。
大宋用煤炭和硫铁矿来炼铁,铁中含硫量过高,导致延展性和韧性低,且高温下容易变脆而碎裂,无法用来制造炮管。
赵构给出了降低含硫量的方案:通过鼓风提高炼炉内的温度,同时加入石灰,并重复回炉重熔多次。
脱硫是吸热反应,温度越高反应越充分;石灰呈碱性,又可以在高温下与硫的氧化物反应生成硫酸钙。
解决了材料的问题,新的问题又随之而来。
传统的铸模工艺使用泥模,即用水和泥混合制成模具。浇筑泥模前必须确保干透,如果外干内湿,一遇金属熔液,水气蒸发出来形成气孔,铸成的炮筒就有蜂窝。
这样的炮筒气密性差,施放时炮筒还会炸裂伤人。
烘干泥模往往要一个月以上,如果碰上雨雪天气,空气阴冷潮湿,则须两三个月。并且一具泥模只能铸造一尊火炮,用完就报废不可二次使用。
鉴于泥模的局限性,赵构改良了传统铸模工艺,经过几次试验,用铁模代替了泥。
浇筑之前,先将铁模的每瓣内侧刷上两层浆液:第一层浆液用细稻壳灰和细沙泥制成,第二层浆液是用细腻的窑煤调水制成的。
然后,两瓣相合,用铁箍箍紧、烘热,节节相续,最后浇铸金属熔液。待浇足熔液,冷却成型以后,即刻按模瓣次序剥去铁模,如剥掉笋壳一样,逐渐露出炮身,再剔除炮心内的泥胚胎,膛内自然光滑。
同传统泥模铸炮相比,铁模铸炮的优越性在于:工艺简便易行,节省模具原料,不受气候条件限制,缩短制造周期,降低生产成本,提高了炮管铸造质量。
应该说,炮管的科技含量并不高,质量的好坏完全取决于冶金与铸模水平。制造出炮管以后,火炮也就初具雏形了。
为了方便运输,又制造了四轮炮车架。橡胶树还没长大,轮子只能暂时用结实的木料制作。
将炮管放置在车架上,可以后推前推拉;另外在炮车上设磨盘,炮在车上就能四面旋转,向所需的方向发射;还安装了齿轮组调节倾斜角度;让大炮的使用变得极为方便。
接下来就是解决发射药的装填问题了。
颗粒化火药基本能够满足发射需求,那么又需要用什么材料包裹火药呢?
答案是丝绸。
后世的火炮曾使用纸、布袋来装发射火药,射击完成后,炮膛内会残留仍在燃烧的残渣,会在装填时引爆发射药,导致炮兵阵地集体升天,需要用沾水湿布清理炮膛。
丝绸是天然的蛋白质材料,燃烧充分而又迅速,几乎没有剩余物残留,引燃的可能性很低。丝绸燃烧后即使是剩余少数固体残留,颗粒也像灰一样很细碎,便于清理,不会产生堵塞,对炮管的磨损伤害也更小。
细腻光滑的生丝经多层缠绕和编制后又薄又轻,韧性高抗撕扯,不吸水不透水,即使在雨天也不影响火炮的使用。简直是最完美的发射药包裹物。
至于炮弹,远距离可以发射实心铁弹打乱敌人阵型,近距离可以发射霰弹对横排敌人造成覆盖性杀伤。
开花弹虽然也能制造,但黑火药爆炸威力有限,引线技术也不够成熟容易引发事故,实在有点鸡肋。实心铁弹和霰弹已经能够在目前的冷兵器时代游刃有余,大杀四方,主导战场主动权,暂时还不需要开花弹。
第一次试射开始,炮手从炮口依次装入发射药包、实心铁弹,随后点燃引线。
恐怖而沉重的轰鸣声令人震耳欲聋,刺眼的火光喷射而出,浓烟也从炮口弥漫开,弹丸以肉眼不可见的速度随之飞远,庞大的气流瞬间在周围的空气中产生一阵冲击波,掀起一股热浪。
即便站在安全距离之外,人们也能感受到那股强大的冲力,脚底发软,不由自主地摇动起来。
一息后,八百米处的一棵大树被弹丸击穿,留下了一个被撕裂的伤口,狂风吹过,大树从中折断,轰然倒塌。
赵构示意发射继续,短短一刻钟就打出了五枚铁弹,平均三分钟一发。
火炮发射的整个过程直白地向现场观众诠释了热武器的暴力与强大,所有人先是感到恐惧,随即而来的是震撼和欣喜若狂。
这种最原始的前装滑膛炮设计的缺陷一堆:装填时间长,射击精度差,炮体寿命短等等。
虽然赵构也有更高水平的设计思路,比如增加后置炮闩,实现弹药一体,加工膛线……乃至炮体小型化变成滑膛枪。
火药加压和炮弹杀伤始终是不变的核心,变化的只是材料和上的突破。
但以目前的科技水平,制造出这种初步热武器,已经能够满足大部分战争需求了。
有了这等武器,四方蛮夷谁敢作祟?
赵构命令军工厂拉满产能,生产两种规格的火炮各500门,可应用于攻城和野战两种不同战况。
第一种规格:炮身重量1.8吨,炮管长度1.93米,205毫米口径,发射药重量2.26公斤,可发射31公斤的实心铁弹。
第二种规格:炮身重量1.1吨,炮管长度1.37米,174毫米口径,发射药重量1.59公斤,可发射19公斤的实心铁弹。
等到千门大炮制造完毕,炮弹数量足够,便是收复幽云十六州之时。