外形羞恥的“德意志迷彩巨炮”,源自豹2坦克研製期間一大難題_風聞
帧察点-帧察点官方账号-微信公众号帧察点,微信之外第一分发平台。2021-06-27 10:04
當年在和軍事相關的趣圖裏,總是少不了這樣幾張照片。圖中造型怪異、甚至有些“羞恥”的裝置被安裝在一個金屬架高結構上,後方停着M109系列自行榴彈炮,炮管接入這一巨大的裝置之中。
▲當年很多人還拿這個當論壇頭像之類
▲著名圖片.jpg
根據車輛與裝置上鮮明的北約三色迷彩塗裝與德軍車輛徽記,加上一番發掘,找到了這則圖片的出處——應該是一張2007年以前的照片,為德軍的美製M109型自行火炮在測試場上的照片。
▲像是把幾個巨大的圓桶連成倒T字狀態連接
這張照片的拍攝位置,是德國下薩克森州梅彭(Meppen)附近的WTD 91。所謂WTD 91,是聯邦國防軍武器彈藥測試中心的代號(Die Wehrtechnische Dienststelle für Waffen und Munition,除了WTD 91之外,WTD 61是航空武器測試中心,WTD 71為艦艇武器測試中心,WTD 81為電子信息技術測試中心)。
而這個碩大而滑稽的設備,顯然是一種特殊的膛口裝置,具體説來,這款由德國專門開發研製的火炮用膛口裝置,是個消音設備。與輕武器的消音器主要目的是便於在戰場上隱蔽殺敵不同,火炮的消音設備往往是應對特定試驗需求而產生,畢竟這東西體積重量巨大,在戰場上使用就頗為不便了。
▲不同視角下的火炮消音器
WTD 91是西歐最大的地面武器射擊場,佔地約為192平方公里,長約30千米,寬度約5到7千米。該測試中心專業測試範圍廣泛,具備測量武器裝備的彈道學、聲學、光電子學、氣象學等相關諸元的能力,因此除了測試德軍的武器裝備,北約各國的地面裝備也經常來到這裏進行測試。
▲圖為WTD 91內部用於多角度測試裝甲車輛,安裝了各種傳感器的弧形支架
WTD 91的歷史可以追溯到1876年,當時著名的阿爾弗雷德·克虜伯公司於小鎮梅彭附近建立了一個武器試驗場。這一試驗場後來曾兩度暫時“歇業”,都與世界大戰有關。第一次是一戰後,受《凡爾賽條約》限制,德國無法公開研發各類武器裝備;而在二戰後的1945年,這一試驗場曾被徹底拆毀。
▲2020年12月,德軍在WTD 91對MANTIS近防系統的新型炮管進行了壽命測試
1957年,西德政府在原址上重建了武器彈藥測試場(Erprobungsstelle für Waffen und Munition),1987年,這一場所改為現在的名稱WTD 91。而本文主題火炮消音器出現的原因,與“百年老店”WTD 91所在的小鎮梅彭有着密切關係。
▲120-44就是這個奇特消音器的來源
1965年,德國開始為下一代主戰坦克開發120mm坦克滑膛炮,也就是Rh-120。在這型高膛壓火炮的研發期間,WTD 91承擔了大量實彈射擊測試科目。當Rh-120開火時,距離膛口1500米外依然能聽到高達80分貝的巨大聲響——這相當於喧鬧街道的繁忙交通、或者15米外重載火車通過時的聲音;如果持續8小時暴露在這樣的噪音環境下,就有聽力永久損傷的可能性。而在測試場上距離火炮250米左右的位置,炮聲更是高達115分貝,超過人體耐受極限。
▲WTD 91距離梅彭很近,頻繁的試炮工作讓市民不堪其擾
▲大概的分貝數與環境對應表
為了抵禦華約的鋼鐵洪流,新炮不僅還得研製,進度也不能含糊;然而一方面噪聲問題不能忽視,一方面長此以往也不利於保密——完全不需要靠近,依靠人力進行區分統計,就能分析出WTD 91內部(至少是大口徑)火炮的試射情況。但總之,這一消音器的研製名義仍是為了改善測試場周邊居民生活環境、並改善測試場工作人員的工作環境。
▲可見其最初出現的狀態,只有一個宛如啤酒罐一般的圓柱體,還沒有兩側與本體垂直的較小圓柱狀腔室,完全為Rh-120型120mm滑膛坦克炮而配套
其具體研發單位為IfL(Institut für Lärmbekämpfung,位於緬因茨的德國降噪研究所。1976年併入德國社會意外事故保險職業安全與健康研究所,Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung,目前簡稱IFA)、萊茵金屬與MAN公司。由降噪研究所負責具體聲學與測量,MAN公司負責消音器的建造、具體運行機制以及與坦克的適配,而萊茵金屬公司負責彈道、整體安全性以及實彈發射工作。
▲消音器原理圖
炮聲中膛口噪聲的成因,是大量氣體擠出小孔,而高膛壓的現代坦克炮往往“嗓門更大”,其膛口氣體的速度遠高於聲速,還會產生巨大的音爆聲。坦克炮消音器的原理與輕武器消音器差不多,都是以消音器的腔室容納膛口高壓氣體,使之速度降低到亞音速後慢慢排出。同期並行發展的,由萊茵金屬自行研製的坦克炮消音器,雖然在構造上有所區別,但是原理是相同的。
▲消音器構造圖
坦克炮消音器內部被分成橫截面為V形的8個隔艙,因為需要承受巨大的氣流衝擊,隔板之間還有加強金屬支架連接。
▲坦克消音器內部構件
▲消音器入口(面朝坦克炮口的位置)
▲消音器出口
在射擊中,這套消音器將原本一次性爆發出的炮聲,分割成為2次較小的衝擊波,而剩餘氣體持續穩定放出。當時測試的消音結果也非常顯著,將炮口噪聲降低了8分貝;而到了梅彭城鎮內,噪音就從原本的80分貝,降至60分貝——相當於尋常對話的音量。
▲高速攝影機拍攝的坦克炮消音器工作狀態,1至5圖為記錄到的2次小衝擊波,6至8圖為持續放出的剩餘氣體
▲測試設備佈置的位置與距離
▲炮口後方135°,1000米外記錄到的噪聲波形
▲炮口後方135°,噪音與距離的關係圖表,炮聲依然響亮,但至少現場工作人員能好受些,而附近居民也會少些抱怨了
▲坦克炮消音器最後成品——塗上了北約三色迷彩
當然,因為坦克炮消音器要適配坦克炮膛口的噪聲,自然也產生了與輕武器消音器的最明顯區別——體積與重量都非常龐大,無法安裝到膛口上,需要一個固定台架來安裝,由坦克開過來將炮口伸進消音器中。因為其使用目的就是改善試驗場工作環境,以及改善附近居民區的試驗環境,固定台架安裝也並無問題。
而在網絡趣圖中出現的自行榴彈炮消音器,則是坦克炮消音器的發展型:榴彈炮往往安裝有巨大的制退器,**制退器除了向膛口兩側吹出大量氣體抑制後坐力外,本身也是噪聲的來源。**所以改進型消音器在延長的同時,兩側安裝額外的附加模塊,以應對制退器兩側開口衝擊波,就此呈現出頗為“羞恥”的外觀;由於自行火炮往往以較大的仰角打曲射,自行火炮消音器也有個仰角更高的支撐台架。
▲夜間射擊的M109自行火炮,可以看到制退器工作時向兩側吹出大量氣體
▲這才有了網絡上流傳的“一柱擎天”造型
▲側面模塊可以拆下
不過儘管WTD 91的火炮消音器名氣最大,但這類裝備並不是德國首創,只是因造型奇特而廣為流傳。早在上個世紀60年代,美軍阿伯丁試驗場就曾經建造過類似的火炮消音器。其製造方為美國陸軍建築工程研究實驗室(United States Army Construction Engineering Research Laboratory,簡稱USACERL),起初的目的是為了降低M60的105mm線膛坦克炮的炮聲。美式火炮消音器內部填充的是泡沫,同樣也發揮將炮口氣體緩慢釋放的功能。
▲美國陸軍建築工程研究研究實驗室製造的坦克炮消音器,看着像一卷廚房紙
▲為適應自行火炮炮口制退器的衝擊波,美國版的火炮消音器同樣有額外的腔室,但是造型沒那麼奇特,就像一個尋常的罐子罷了
除此之外,在地域狹小、人口稠密,又用Panzerlied作為裝甲兵軍歌的韓國,也有類似的火炮消音器以滿足本土測試需求。
▲韓國KM114A2型155mm火炮與消音器對接的效果
▲韓國火炮消音器的結構圖,可見其下方台架有升降功能,可與火炮不同射角匹配
如果火炮消音器都是這種大同小異的設計,那就沒意思了。德國人——具體説來是萊茵金屬公司,就曾在美國申請了一種火炮消音器“完全體”的專利。
▲注意消音器裝在一個有完整俯仰功能的固定地台上
▲專利中還包括適配“獵豹”這類雙管自行高射炮的火炮消音器
這種“完全體”火炮消音器,相比基本型更便於在多種環境下使用,但也充滿了“過度設計”的德味。如果不是WTD 91這種一年到頭任務繁重,又無法遠離居民區的測試場,也不會需要火炮消音器這種高度特化的設備;而WTD 91這種在長期發展中不斷完善的測試場,又不會有基本型消音器“不便使用”的環境……這種“用力過猛”式的問題解決思路,既是各國國情不同導致的結果(比如我國的武器試驗場,從建設伊始就選在人煙稀少之地),也是武器世界中一則好玩的小插曲。