美军转管武器试验规范分析

【装备理论与装备技术】

美军转管武器试验规范分析

吕文军，王惠源，陈辉

(中北大学，太原030051)

摘要：目前各国对转管武器试验验收都有自己的一套试验规范，都各有其优势，通过对美军7.62 mm 6管转管机枪(M134)的试验规范及25 mm 5管航炮(GAU-12)的试验规范分析研究，觉得其中有关射击精度、身管寿命、击发机构、后坐力、扭矩测试等试验规范值得我们借鉴学习；目的是通过对美军转管武器试验规范学习，对其中比较突出关键的规范分析，展现其合理性、科学性、灵巧性及可操作性；利于我国的在今后转管武器试验中有针对性的采取其中有利规范进行试验。

关键词：射击精度；身管寿命；击针撞痕

收稿日期：2014-08-15

作者简介：吕文军(1987—)，男，硕士研究生，主要从事武器系统现代设计理论和方法研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.03.016

中图分类号：TJ306+.1

文章编号：1006-0707(2015)03-0060-05

本文引用格式：吕文军，王惠源，陈辉.美军转管武器试验规范分析[J].四川兵工学报，2015(3):60-63.

Citation format:LYU Wen-jun, WANG Hui-yuan, CHEN Hui.Analysis of Test Specification of US Gatling Weapons[J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(3):60-63.

Analysis of Test Specification of US Gatling Weapons

LYU Wen-jun, WANG Hui-yuan, CHEN Hui

(North University of China, Taiyuan 030051, China)

Abstract:Nowadays, every country has a range of test specification to their gatling weapons test acceptance, and each has its advantage. Based on the analysis and research of the American 7.62 mm 6 barrels gatling gun (M134) and 25 mm 5 barrels aircraft gun (GAU-12) test specifications and we think that the test specification about where shooting accuracy, barrel life, firing mechanism, recoil and torque are worth our using for reference study. The purpose of this article is to show the rationality, science, dexterity and maneuverability of American military test specification by learning and analyzing the more prominent critical specification. And the above analysis can benefit our country’s gatling weapon test when taking the targeted positive specification test in the future.

Key words: firing accuracy; barrel life; firing pin indent

转管武器交付部队使用前都要进行一系列的试验测试，各国针对不同型号的武器也都有自己的一套试验测试规范，也都各有优势。本文主要研究分析美军的7.62 mm 6管转管机枪(M134)的试验规范及25 mm 5管航炮(GAU-12)试验规范，把其中本人认为有新意有创新点的几点试验规范拿出来分析，以便国内同行参照、研究及引用。

1射击精度测试规范

射击精度[1]简单的说就是射弹命中目标的准确度。包括武器射击的准确性和射弹密度2个方面，即射击准确度和射弹散布密度。射击准确度，是指平均弹着点距离预期命中点偏差的程度；射弹散布密度，是指弹着点围绕平均弹着点散布的程度。美军测试射击精度时，先把武器安装固定在测试平台上，在其25.4 m外立靶进行冷枪校正，然后射击100发曳光训练弹(TP-T)，其80%的弹着点所在的最小直径圆就是射弹散布；用这80%的弹着点的中心位置与实际的瞄准点的距离差来描述武器的射击准确度。

我国转管武器试验时采用的方法是剔除散布最大的十几发弹，再用剩下的弹衡量武器的射弹散布及射弹精度。如果发射弹药数不够多，如试验弹40～50发，则会因剔除比例太大而影响了对转管武器的射击精度评估。

美军的试验规范首先确定射弹100发，用80%的弹着点来衡量射击精度(意味着20%的剔除即20发)，剔除的弹似乎比我国的十几发弹多，但其剔除比例小，这样即考虑了转管武器启动时间内的不稳定性也考虑了因特殊原因而造成散布较大的个别弹(表1)。

表1　几种武器的射击精度规范

2身管寿命规范

2.1几个定义

身管寿命[2]是指当出现以下情况时身管寿命就被看作结束：武器在规范标准的射击方式和射速下射击任何相同口径弹药时，当身管第一次与另一支新的身管相比较在射击60发(±10发)弹药时出现平均速度下降61 m/s(更多)，或在25.4 m距离上20%的弹丸自身翻转超过15°。

GJB51A—2005《可靠性维修性保障性术语》中对耐久性的定义是：产品在规定的使用、储存与维修条件下，达到极限状态之前，完成规定功能的能力，一般用寿命度量。《美陆军试验鉴定司令部试验操作规程》的定义是：产品没有发生耐久性失效而成功地工作直到设计使用期或直到大修的概率。耐久性失效是指该武器装备无论从技术上还是经济上考虑，都不能再继续使用了，它是一种经济性要求。[3]

根据产品的使用状态及利用系数，耐久性参数可以是有用寿命或使用寿命[4]。对于“动力”类或可修复的产品，有用寿命是其耐久性的决定性指标。有用寿命和耐久性关系如图1所示。

图1　有用寿命与耐久性关系

点射时间。通常情况下把点射时间定义为一个射击周期，它包括至少1 s的持续射击和5 min自然冷却。长点射是指武器系统在射击信号没有停断之前或武器系统自身没损坏的前提下能最少连续射击300发曳光训练弹(TP-T)，且射击过程必须满足武器的射击精度要求、射速要求和清膛功能的要求。 武器进行测试前需功能预热，即手动进行12发曳光训练弹(TP-T)射击。

2.2身管寿命测试

根据有用寿命跟耐久性的关系，武器应能承受一个耐久性射击试验：耐久性试验是指在“2次大修间的平均寿命、必须遵循的更换时间”之内能持续射击3 000发弹药且在射击3 000发弹药时没有零部件失效、损坏，武器故障不超过两次；测试过程中每轮至少三分之一的弹药在1个连射中射击完，剩下的弹药以点射方式在规范规定的时间内射完；最后测试数据的分析应该与射速，可靠性和身管寿命的规范规定吻合。

以美军7.62 mm 6管转管机枪(M134)的耐久性测试规范为例(身管寿命3 750发)：每次耐久性测试的完成需要1 500 发的弹链。为了完成测试，武器要在其额定射速区间某个稳定的射速上连续射击10次每次150发。每1 500发弹射击结束后要确定出和记录好机枪的加速时间、制动时间、扭矩和稳定的射速，并与其性能要求相比较看是否符合设计要求。如表2 M134性能要求所示。

表2　M134性能要求

测试过程中，在射击完150发弹后机枪要冷却(不能强制冷却，要自然冷却)5～15 s。当每次射击完1 500弹链，机枪要冷却到室温25℃(用强制冷却甚至是水冷却 )。射击 3 000 发后机枪就必须进行检查和润滑，机枪检查时移动的零部件检查完毕必须复原到原来的位置。

测试过程中不修理或更换的零部件，除非零部件损坏或磨损导致其功能失效不能再用。一个失效的零部件可能是造成机枪故障或机枪可靠性降低的因素。每次耐久性测试都要有完整的记录，记录包括每次故障和所有更替的零部件及当时射击多少发弹药。调查研究引起零部件故障和失效的原因及采取的相对措施。

3击发机构

转管武器的击发方式分为2种，一种是机械击发，采用机械底火弹药，如M134 7.62 mm 6管转管机枪；一种是电击发，采用电底火弹药，如GAU-12 25 mm 5管航炮。

3.1机械击发规范

机械击发是通过释放击针用击针突出量撞击底火以达到击发目的的击发方式。击针突出量撞痕是指击发时击针尖突出枪机(机头)弹底窝平面的尺寸[5]。为了确保击发底火需要一定的击针突出量，其值视动作形式和底火大小而定。如果突出量短于所需，则不发火；如果过大，则底火易击穿漏烟。美军转管武器试验规范中以击针撞痕来测试击针突出量(即击发机构)的设计是否符合设计指标要求。以下以美军的7.62 mm 6管转管机枪(M134)测试规范为例：

击针撞痕是指击针撞击99.99%软退火纯铜压缩缸，99.90%纯铜压缩缸上的凹缩量不少于0.013英寸也不大于0.025英寸，且偏离中心不超过击针撞痕直径的1/2。

击针撞痕测试：武器保持水平位置，用固定装置固定好99.99%软退火纯铜压缩缸，然后调整武器的击发机构使其与铜压缩缸处于“闭锁状态”，然后释放击针撞击软退火纯铜压缩缸；取出软退火纯铜压缩缸测量在铜压缩缸上撞痕的深度——铜压缩缸撞击前表面到击针撞痕顶端的距离，测量3次以确定测量结果的准确性。分别对3个软退火纯铜压缩缸连续进行撞击测试测量其撞痕。测量结果没有出现不达标现象，则击发机构的功能符合射击要求。

这样以击针撞痕的方法检验击发机构，既可以检验出击针簧的伸缩性是否符合设计要求及击针头撞击瞬间的能量是否过大或过小，也可检验出击针的凸出量及击针头的刚性要求是否达标。

3.2电击发规范

电击发是指当武器机芯旋转到击发位置，机芯击针导电软件适时可靠地接通激发电源，并通过炮弹与机炮组成回路击发炮弹。电击发方式只要电流能够成功击发弹药底火，则不存在类似机械击发迟发火问题。电击发需要解决的问题如下：机芯导电软件导电锁是在高速旋转下接触发火机接触快导电的，且接触瞬间武器处于剧烈振动的情况下，因此不允许跳动式的点接触，否则容易产生“瞎火”弹；线路避免采用锡焊工艺，因发火结构在剧烈振动下工作，锡焊易疲劳断裂而引起“瞎火”弹的产生；导电软件受潮或进水易产生“瞎火”弹，因此将发火机构设计成密封式的最为理想。[6]

因为支架刚性不够易使航炮振动导致接触跳动，为避免产生“瞎火”弹GAU-12 25mm 5管航炮的电击发规范还考虑了支架的刚性对稳定性的影响。

4后坐力测试规范

目前，国内外关于后坐力的测试归结起来大致有2种方法，一是机械测试法，另一个是电测试法。机械测试法是将缓冲器与一铅块相连，当自动机运动时，缓冲器会带动铅块一起运动，铅块质量一定，铅块上升的速度是可测的，则通过能量守恒定律由铅块上升的高度就可以换算出最大的后坐力。电测试法是将武器放在测试平台、测试时是由力传感器将测试信号传递给数据采集系统，然后数据处理器处理分析电信号，从而测试出武器的最大后坐力。[7]

美军7.62 mm 6管转管机枪(M134)试验规范中没有对后坐力进行具体规范，但25 mm 5管航炮(GAU-12)因为有钢架接触所以有后坐力测试要求。

5环境测试规范

美军规定所有的武器装备、零部件和材料以及弹药都必须先送到环境实验室进行模拟环境测试，再送到环境试验场进行实地环境测试，只有通过了这些测试才能正式交付部队使用。

目前，国外已将环境测试标准化，许多国家还制定了环境测试标准，总的说来这些标准大同小异，主要包括以下测试项目：低压(高空)测试、高温测试、低温测试、防霉测试、防潮测试、淋雨测试、盐雾测试、沙尘测试等[8]。

美军的25 mm 5管航炮还进行射击状态和非射击状态下加速测试，即飞机加速度如表3所示状态下航炮系统没有损坏且能保持稳定射速。

表3　飞机加速度要求

在射击状态下，其射速随飞机加速度的增加而降低，以最低射速3 600发/分为例，其射速与加速度变化关系如图2所示。

图2　射速与加速度关系

美军对载体加速度的测试及各种情况下加速度试验值值得我们学习研究，我国今后的航炮设计可参照美军的试验规范进行设计优化，也可依次制定自己的航炮试验规范。

6扭矩测试

扭矩测试[9]是利用试验测量克服金属变形抗力和金属同传动摩擦力施加给传动轴的力矩，然后分析判断数据是否符合设计要求。对于外能源武器的扭矩测试一般采用非电量电测法，测量时直接把应变片贴在传动轴上，组成测量电桥，用应变仪测量由扭矩作用产生的剪应变或剪应力，推算出扭矩。这中方法的优点是，直接测量传动轴的扭矩变形，减少了由功率和转速推算的间接影响因素。对于内能源驱动的武器的扭矩测量，由于引线问题，一般采用非接触式扭矩测量法(图3)，其原理是：传动轴上的机械应变引起贴在该轴上的应变片的电阻发生变化，使电桥失去平衡；发送器把信号发送出去，再由接收器接收信号后送入接收机，经鉴别器把信号解调并转换成电压信号，进行记录和显示等。

图3　非接触式扭矩测量方框图

扭矩的测量可以帮我们分析武器的结构受力情况，便于安全性判断及材料的选取、驱动电机的选择，也可根据扭矩的数据分析优化武器的结构设计。

7可维修性测试规范

可维修性[10]是指武器经有一定技能人员利用可获得的资源、在规定的时间内按规定的程序和维修保养级别进行维修后，保持或恢复到规定状态的能力。武器的维修分为3个层次：0为初级维修，I为中级维修护，D为高级维修。目前的维修都是按这一标准来执行。射击时的维修是初级维修，车间维修是中级维修，返工属于高级维修。维修层次的定位应该根据自身、周围环境的条件。划分维修级别要求：工人技能尽量最低，工具和使用的程序、设备应尽量的简便。以下的设计要求应纳入武器系统的规范、标准中：

可快速更换身管；主要零部件能快速拆卸和安装；主要零部件的拆卸和组装无需特殊的工具或固定夹具，甚至不需要中级维修里的复杂工具；主要零部件在不用标定矫正、调整就能互换、更换。

可维修性可用维修时间的定量指标来度量，如表4 25 mm 航炮维修故障时间和表5 25 mm 航炮技术维修时间。

美军对航炮的可维修性测试的规范中规定了故障维修时间及技术维修时间，使可维修性体现在量化上，更直观、更易测试评价转管武器的可维修性。维修时间的限制可再次反馈给转管武器结构设计，让转管武器的结构设计上更加符合人体工程学，贴近战场要求。

表4　25 mm航炮维修故障时间

表5　25 mm航炮技术维修

8结束语

美军试验规范中的射击精度、身管寿命及耐久性的定义与我国的有所差别与侧重点，是否是更科学、更有实施性和使用性值得学习研究；美军试验中击发机构测试、身管寿命测试、环境测试及可维修性测试的数值规定，给我们提供了一个数据参照及借鉴方法；后坐力测试，扭矩测试的提出值得我们重视、借鉴参考。

本文只对美军的7.62 mm 6管转管机枪(M134)的试验规范及25 mm 5管航炮(GAU-12)的试验规范进行分析研究，文中所讲的规范、数据也是仅针对这两款转管武器，因此文中的规范、论述可能有所偏颇或有不足，希望能与同行们共同学习、共同完善。

参考文献：

[1]杜惠杰.射击精度测量方案的探索[D].太原：华北工学院，2003.

[2]崔军，杜建革，穆歌.弹丸初速评定火炮身管寿命研究[J].火炮发射与控制学报，2003(Z)：134-137.

[3]GJB451A—2005,可靠性维修性保障性术语[S].

[4]张银龙，申兆祥，卞士川，等.装备可靠性、耐久性与寿命之间的关系[J].四川兵工学报，2013,34(8)：76-79.

[5]金云凤.名词解释[J].轻兵器，1995(3)：45.

[6]王志明，薄玉成，韩卿，李金新.浅谈转管武器机械击发[J].机械工程与自动化，2011(1)：210-214.

[7]吕盛林.高射速自动武器后坐力测试技术方案研究[D].太原：中北大学机电工程学院，2011.

[8]苏艳.国内外自然环境试验标准体系探讨[J].中国标准化，2003(3)：27-28.

[9]段国芳，苗岩松.国内外扭矩测试方法综述[J].1997(4):44-47.

[10]陈璐，蔡建国.可维修性设计及其技术方法研究[J].2002,18(2):13-16.

(责任编辑杨继森)