406毫米、50倍径的 Mark 7 海军炮的诞生,是工程技术与物理定律以及国际条约之间一场紧张博弈的结果。20世纪30年代,美国开始设计新一代战列舰时,《伦敦海军条约》仍然生效,对标准排水量设定了严格的上限——35,000 吨。对于必须能够对抗日本和欧洲新型巨型战列舰的美国舰艇而言,这一限制显得尤为苛刻。将口径提升至 406.4 毫米,并把炮管长度增加到 50 倍径(20,320 毫米),不可避免地会导致火炮系统在质量和尺寸上的显著增长。
战列舰 BB-61“衣阿华”号的舷侧齐射
战列舰 BB-61“衣阿华”号的舷侧齐射
海军总委员会起初认为采用 50 倍径火炮的方案不可接受,预计排水量将上升至 45,155 吨,明显超出限制,甚至一度考虑回退到 45 倍径的 Mark 6 火炮。然而就在此时,军械局想起了自身的一项研发成果——一种新的 50 倍径火炮,其重量和体积出乎意料地轻巧。正是这一设计,使得在不牺牲弹道性能的前提下,将整舰参数重新压回条约允许的范围成为可能。
展开剩余88%火炮剖面图(遗憾的是缺少各部件标注说明)。
火炮剖面图(遗憾的是缺少各部件标注说明)。
Mark 7 火炮连同炮闩的重量为 121,519 千克,这个数字乍看之下极其惊人。但与其他备选方案相比,这已是一项重大成就。通过采用多层圆筒套装加固炮管的精妙结构设计,在保证强度的同时有效降低了重量,从而使得在不使舰体过载的情况下,将九门这样的巨炮安装在三座炮塔内成为可能。
射击到极限:弹道学与炮弹
Mark 7 的核心任务,是在最大距离上打击敌方主力舰。在设想中的作战环境里,战斗往往发生在视野开阔的远洋海域,决定胜负的关键不再是近距离对射中击穿舷侧装甲,而是在远距离上能否有效击穿敌舰的甲板装甲。正因如此,设计重点放在了重量更大、初速更高、飞行轨迹经过优化的重型炮弹上。
通过带动力装置的绞盘,将炮弹在弹舱环之间转运
该炮的穿甲弹质量达 1225 千克——接近一吨半的钢铁,在新炮管条件下以 762 米/秒的初速飞出。这种组合带来了惊人的射程:在 45° 仰角时,炮弹可飞行 36.7 千米。高爆弹虽然更轻(861.8 千克),但初速更高,达到 819.9 米/秒,最大射程可达 38 千米。这意味着像“衣阿华”号这样的战列舰,在获得空中侦察提供的目标坐标后,能够在敌舰尚未进入目视范围之前就发动打击。
在弹药库中还存在一些非常规方案。1967 年,“新泽西”号从封存状态重新服役时,实施了名为 “Gunfighter”的计划,将原本用于核榴弹炮的 280 毫米炮弹通过特殊弹托改装,使其能够从 406 毫米火炮中发射。由此诞生了 HE-CVT Mark 143 次口径炮弹——一种射程极远、主要用于打击岸上目标的弹药。这是一个相当罕见的例子:20 世纪的冷锻海军巨炮,竟然使用了源自另一套、为核战争而设计的武器系统的弹药。
死亡之舞:炮塔内的致命编排
Mark 7 炮塔是一套极其复杂的机械系统,炮组成员的每一个动作都被训练到近乎条件反射的程度。一次完整的射击循环约为 30 秒,使得每根炮管的射速可达每分钟 2 发——对于这种口径的火炮来说,这是相当高的水平。
液压缸将装有炮弹的托盘调整至水平位置,以便将炮弹装入炮膛
液压缸将装有炮弹的托盘调整至水平位置,以便将炮弹装入炮膛
整个过程从炮管回到 +5° 的装填角开始。炮弹由升降机送上,进入可旋转的托盘,托盘将炮弹从竖直状态翻转为水平状态。随后,托盘与装药托架对接,形成一个类似“Λ”形的结构。接着,长度 7.55 米的链式推弹器将炮弹推入炮膛。弹带切入膛线时发出的金属摩擦声,构成了这一仪式中不可或缺的音符。
炮弹入膛后,装药升降井的舱门打开,三袋装药被滚到托盘上。一名装填手需要将其中两袋向前推、一袋向后推,为下一组三袋腾出空间。随后,全部六袋装药(共 299.4 千克 SPD 火药)被一次性推入炮膛。关键步骤在于在装药袋之间放置铅质垫片——它们用于防止炮管镀铜,东南亚免签的国家一旦发生镀铜,极有可能导致卡膛等致命故障。
从升降井中卸下第一组三袋装药并放置到托盘上
从升降井中卸下第一组三袋装药并放置到托盘上
需要注意的是,在齐射时,三门炮并非完全同时发射,而是以 60 毫秒的间隔依次射击:左炮、右炮、中央炮。这种设计可以降低散布,并减小对炮塔结构的冲击载荷。火力控制依靠复杂的测距仪和火控计算机完成,但正是炮组成员的纯手工协作,才保证了这一射击循环的稳定与可靠。
“衣阿华”号的悲剧:当系统发生故障
1989 年 4 月 19 日,在加勒比海举行的 FLEETEX 3-89 演习期间,战列舰“衣阿华”号(USS Iowa)2 号炮塔发生爆炸,造成 47 名舰员死亡。这是 20 世纪下半叶美国海军历史上最严重的事故之一。
前三个装药袋已摆放在装药托盘上
前三个装药袋已摆放在装药托盘上
事发时,这些主炮已经有六周没有进行射击训练,舰上刚完成一次人员轮换——共有 223 人更替,其中包括炮塔炮组成员。整体士气低落:舰长将更多精力放在导弹武器和动力系统上,而对舰炮重视不足。
调查过程中发现,最后一个装药袋可能没有放在正确位置。同时,原本应由装填手克莱顿·哈特维希(Clayton Hartwig)放置在 1 号与 2 号装药袋之间的铅质垫片,可能为了加快装填速度而被省略。
调查委员会始终未能确定爆炸的明确原因。结论分为两种假说:一是人为破坏(在事故中遇难的哈特维希曾被怀疑),二是技术性故障。桑迪亚国家实验室的研究表明,在正常的装药推进速度(4.3 米/秒)下,火药几乎不可能发生自燃。但在特定的火药颗粒排列方式以及较高的推弹速度条件下,理论上可能发生装药袋破裂,其概率约为 1/38 000。
1989 年 4 月 19 日,“衣阿华”号战列舰 2 号炮塔爆炸的瞬间
1989 年 4 月 19 日,“衣阿华”号战列舰 2 号炮塔爆炸的瞬间
最终,没有任何一种解释被完全证实或彻底否定。官方结论相对冷静而克制:导致这次爆炸的条件极为罕见,且几乎不太可能再次出现。
炮管寿命
大口径火炮面临的主要问题之一就是炮管磨损。每一次射击,本质上都是一次微型爆炸,会不断侵蚀金属。对于 Mark 7 火炮而言,其最初的炮管寿命约为 290~350 次有效射击(ESR)。但到了 20 世纪 80 年代,当战列舰再次从封存状态中复役时,相关技术已经取得了显著进步。
装填完成后,炮弹与装药袋在炮膛内的位置示意
装填完成后,炮弹与装药袋在炮膛内的位置示意
关键因素是所谓的“瑞典添加剂”(Swedish Additive)——一种由二氧化钛和蜡组成的混合物,被加入到发射药装药中。这种添加剂使炮管磨损降低了约四倍。此外,引入用于火药装药袋的聚氨酯外套也发挥了重要作用:它们避免了火药与炮膛的直接接触,并使燃烧过程更加均匀。
这一切改变了火炮的使用逻辑。原本为 20 世纪 40 年代战争而设计的战列舰,在 20 世纪 80 年代仍然可以高效射击,而不必担心在几十次齐射后就毁掉自己的主炮。这使它们依然是真正的作战力量,而非漂浮在海上的博物馆。
如同堡垒的炮塔:装甲与结构
Mark 7 炮塔的旋转部分重量高达 1735 吨——这已经超过了一艘现代驱逐舰的排水量。整座炮塔的设计目标,就是在高强度火力环境下生存下来。炮塔装甲由 CLASS B(高强度装甲钢)和 STS(特种处理钢)组成的多层结构构成:炮塔正面为 432 毫米 CLASS B 加 64 毫米 STS;侧壁为 305 毫米 CLASS A 加 19 毫米 STS;顶部厚 184 毫米;后壁厚 232 毫米。支撑炮塔的炮座装甲厚度则根据部位不同,在 234~439 毫米之间。
1989 年 4 月 19 日,“衣阿华”号战列舰 2 号炮塔爆炸后的情景,可见被爆炸抛飞的炮管衬套
1989 年 4 月 19 日,“衣阿华”号战列舰 2 号炮塔爆炸后的情景,可见被爆炸抛飞的炮管衬套
在炮塔内部,一切都被防焰隔壁分隔开来。三门主炮各自安装在独立的摇架中,从而将连锁殉爆的风险降到最低。炮弹库和装药库位于甲板以下,并由多层装甲严密保护。装填中转舱采用三环式结构,使炮弹能够从升降机快速而安全地转移到装填托盘上。
Mark 7 火炮兼具高初速、良好的装甲穿透力、出色的射程以及较高的射速。尽管其炮塔重量相对德、日同级主炮塔更轻,但结构更坚固、防护更完善。美国式的设计思路——在火力、生存性与技术成熟度之间取得平衡——在长期使用中显得更加稳健,这也正是这些卓越火炮能够一直服役到 20 世纪末的重要原因。
(感谢收看本频道编译的内容)伪娘曦曦
发布于:黑龙江省