药筒的分类及结构解析

（1）药筒的分类

药筒指的是盛装枪弹或炮弹发射药及辅助元件，组成分装式全弹发射装药，或与弹丸结合成定装式全弹的筒形容器。目前，药筒的类型有很多，而常用的分类方法如图2-8所示。

图2-8　药筒的分类

（1）按所用材料分类

按所用材料，药筒可以分为可燃药筒和非可燃药筒两大类。

①可燃药筒。可燃药筒是用可燃材质制成，发射时完全燃烧并释放出一定能量，与发射药燃气一起作用，推动弹丸运动的非金属药筒。其主要特点是药筒本身也是发射药的一部分，可大大减少全弹质量。它分为两类：一类是全可燃药筒，全部由可燃材质制成，配用全可燃点火具，射击时以密封式炮闩或专用金属闭气环闭气；另一类是带金属底座的可燃药筒，也称半可燃药筒（图2-9），由可燃筒体与金属底座黏结而成，射击时筒体在药室内燃尽，由金属底座密闭火药气体，并于射击后顺利退壳。按制造工艺，可燃药筒可分为抽滤模压成形可燃药筒、缠绕可燃药筒和卷制可燃药筒。射击时其药筒的可燃物质应燃烧完全，药室内无残渣；高、低、常温条件下内弹道性能稳定；勤务处理时，具有足够的强度，不损坏，不变形，弹丸与底座不脱落；在火炮最大射频与弹药最大射击基数情况下，不因火炮药室的温升而自燃；射击时金属底座闭气良好，强度可靠，退壳顺利；其化学和物理性能稳定；具有一定的隔热、防火能力和安全效应；与发射药相容。与金属药筒相比，可燃药筒具有如下优点：质量小，原材料来源充裕，成本低，发射后无废壳堆积，工艺简单，不需大型设备，工序少，劳动强度低，战时动员性好，相应装药量少，对枪弹、破片的安全效应好；但与弹丸结合强度以及防火、防潮性能不如金属药筒。可燃药筒已进入工业化生产阶段，并逐渐配用于坦克炮和自行火炮。

图2-9　半可燃药筒

②非可燃药筒。非可燃药筒又可以分为铜制药筒、钢制药筒和代用品药筒。

无论是从药筒发展的历史，还是从药筒应用的广泛性来看，铜制药筒都居首位。黄铜材料韧性大、强度高、工艺性能好，是其他材料无法相比的；但其成本高、经济性差。钢制药筒代替铜制药筒不仅可以提高经济性能，而且由于加工工艺和热处理工艺的改进，其性能逐渐提高，为其广泛应用创造了条件。以钢制药筒代替铜制药筒不但有重大的经济意义，而且有重大的战略意义。加工工艺和热处理工艺的改进，如多模拉延、感应加热、余热淬火、中间工序局部调质和成品局部淬火等工艺的成功应用，为钢制药筒的发展提供了条件。

代用品药筒包括铝制药筒、塑料药筒、纸质药筒等几种，主要是在满足药筒基本要求的前提下为提高经济性和勤务处理性能而发展起来的。铝制药筒质量小，宜于航炮应用。塑料药筒是以高分子塑性材料为基本成分塑制成形的非金属药筒。其结构一般由塑料筒体和金属底座组成，常用紧固卡簧压合方式结合。筒体多由热塑性塑料（如高压聚乙烯）制成，射击时不燃烧，不破碎，不汽化，并能密闭火药气体。为提高防潮性和筒体强度，可在塑料筒体内、外表面镀覆金属层。塑料药筒在高、低、常温射击时，应满足内弹道性能要求；在勤务处理时，应具有一定的强度，金属底座不脱落；射击后，金属底座强度可靠，退壳顺利。与金属药筒相比，塑料药筒具有如下优点：质量小，耐腐蚀，原材料来源丰富，成本低，易成形，工艺简单，不需大型制造设备，劳动强度低，战时动员性好；存在的主要问题是强度低，易变形，易出现低温脆裂和老化裂损等。因此，塑料药筒通常配用于低射频、低膛压炮用分装式炮弹和枪弹空包弹。

2）按装填方法分类

按照弹丸与药筒之间的装配关系或装填方法，药筒可以分为定装式药筒和分装式药筒两种。

定装式药筒与弹丸尾部紧密结合，并要求有一定的拔弹力，以保证装填和勤务处理时不松动。发射时一次装入膛内，发射速度快。分装式药筒是和弹丸分别装入炮膛的。由于两次装填，发射速度较慢，故分装式药筒口部平时用紧塞具密封，射击时取出。

3）按在膛内定位方法分类

根据药筒入膛后的定位方式，药筒可以分为底缘定位、斜肩定位、环形凸起定位等几种。

底缘定位（图2-10）是药筒装入炮膛时其轴向定位作用由底缘确定。其定位可靠，但需注意底缘厚度的变化将影响炮弹在膛内轴向定位的准确性。分装式药筒一般都采用这种定位方式。

斜肩是药筒从筒口到筒体的过渡部分。某些药筒的斜肩与火炮药室的斜面相配合，在装填炮弹时用来起轴向定位作用。斜肩的锥度不宜过大或过小。过大会导致药筒生产中的废品率增加，而过小则会因为药筒尺寸的变化使炮弹在膛内的位置发生很大变化，引起定位误差过大。斜肩定位（图2-11）的优点是入膛比较容易，而缺点是斜肩、锥度的制造精度要求高。一般定装式小口径自动炮采用斜肩定位方式较多。

图2-10　底缘定位

图2-11　斜肩定位

环形凸起定位（图2-12）实际上是将底缘定位的原理应用于小口径自动炮上，也即靠药筒上的环形凸起部起轴向定位作用，以确保定位可靠。

图2-12　环形凸起定位

4）按用途分类

按用途，药筒可分为一般火炮用药筒、自动火炮用药筒和无后坐力炮用药筒。

一般火炮系指有螺式炮闩的火炮和有楔式炮闩的半自动火炮。一般火炮用药筒均采用底缘定位。药筒的形式因火炮药室、装填方式的不同而变化。

小口径自动火炮的特点是膛压比较高，射击速度快，且射击后药筒必须在膛内压力还比较高的条件下抽出。所以，这种药筒的结构有其特殊之处。小口径自动火炮用药筒底部厚度较大，筒壁也较厚，药筒材料的机械性能较高，可以承受较高的膛压。为便于用弹链供弹，便于抽筒机构抽出药筒，在弹底部车有环形沟槽，如图2-13所示。

无后坐力炮的特点是膛内部分火药气体向炮尾喷出，以抵销其后坐能量，使炮身基本上没有后坐现象。所以，无后坐力炮所配用的药筒，就不能密闭火药气体；相反，要在筒体上加工许多排气孔，以使气体泄出，如图2-14所示。装药时，先在筒内衬一层牛皮纸。为了更好地点燃药筒内的发射药，药筒中心处有一根点火管。发射时，火药气体达到一定的压力后，冲破牛皮纸，从药筒的排气孔中流出，并从弹尾喷出。

图2-13　小口径自动火炮用药筒

图2-14　无后坐力炮用药筒

5）按结构分类

根据结构，药筒可以分为整体式药筒、装配式药筒和焊接式药筒3种。

整体式药筒又称无缝药筒，整个药筒为一整体，战术性能和勤务处理性能好，但生产工艺复杂。装配式药筒由若干零件装配而成，一般有筒底、筒体、连接零件和密封元件组成。这种结构虽然应用不多，但其各零件可用通用设备制造，战时动员性好。装配式药筒又可分为卷筒式和整筒式两种。卷筒式药筒由两层低碳钢板卷制出筒体，用压紧环压在底板上而成，如图2-15所示。由于所用金属多，所以该种药筒较重。整筒式药筒是将整体结构的筒体与钢制底板用压紧环连接而成，如图2-16所示。其结构简单，强度较好。焊接式药筒筒底一般为低碳钢经冲压加工后再经机械加工而成，筒体沿纵缝焊接，如图2-17所示。由于结构简单、制造方便、战时动员性好，所以该种药筒发展较快。

图2-15　卷筒式药筒

1—筒体；2—筒底；3—压紧环。

图2-16　整筒式药筒

图2-17　焊接式药筒

1—筒体；2—套筒；3—螺帽；4—压紧环；5—筒底。

（2）药筒的结构

如图2-18所示，定装式药筒通常由筒口、斜肩、筒体、底缘、底火室（包括传火孔和凸起部）和筒底等部分组成。分装式药筒大都没有斜肩和筒口圆柱部（图2-19）。(www.xing528.com)

图2-18　定装式药筒

1—筒口；2—斜肩；3—筒体；4—筒底；5—凸起部；6—底火室；7—底缘。

图2-19　分装式药筒

1—筒体；2—筒底；3—凸起部；4—底火室；5—底缘。

1）筒口

筒口通常呈圆柱形，用以与弹丸连接，发射时密闭火药气体。从结合强度考虑，除采用滚口槽外，还要求药筒口部的材料强度高，而且筒口与弹丸的接触面积要大。实际上，由于受到弹丸尾部长度的限制，故常常使筒口圆柱部长度等于弹尾圆柱部长度（一般为0.80～1.25d）。药筒口部内径略小于弹尾外径，过盈量要适中，一般应大于0.1 mm。

2）斜肩

斜肩即由筒口到筒体的过渡部分。某些药筒的斜肩与火炮药室的斜面相配合，在装填炮弹时用来定位和防止火炮药室受烧蚀。斜肩的锥度不宜过大和过小。过大会导致药筒在生产中的废品率增加，而过小则会因为药筒尺寸的变化而使炮弹在膛内的位置发生很大变化。锥角一般采用30°～50°为宜。

3）筒体

筒体的形状应与炮膛药室形状相适应，一般为截锥体。不同的药筒具有不同的锥度。自动火炮用的药筒锥度最大，而分装式药筒的锥度最小。锥度愈大，装填和退壳就愈容易。筒体锥度的大小，常用瓶形系数φ来衡量。它等于药筒体的平均直径Dcp与火炮口径d之比，即φ=Dcp/d。对中口径火炮，φ=1.05～1.25；对小口径火炮，φ=1.2～1.5。对于大多数现代药筒，其筒体斜度为1/120～1/60。筒体的壁厚由口部到底部是逐渐增大的。因此，发射时药筒的变形使筒口首先贴紧火炮炮膛，接着发展到筒体的某一断面。变形终止断面距筒底的距离，依火药气体的压力而定。压力越大，此断面距筒底越近。

4）底缘

在药筒装入炮膛时底缘起轴向定位作用，且射击后靠它进行退壳（图2-20）。由于退壳力很大，因此它必须具有一定的宽度和厚度来保证足够的强度。但需注意，底缘厚度的变化将影响炮弹在膛内轴向定位的准确性。厚度过小，可能造成瞎火；厚度过大，可能造成关闩困难。因此，应控制其厚度尺寸。

图2-20　药筒在炮膛药室中的状态

定位精度由底缘厚度的公差决定。当火炮闭锁件装配精度一定时，底缘厚度h不能大，故应将厚度h公差控制在较小范围内。

5）底火室

底火室是容纳点火具的。其内有内螺纹，便于与底火结合；也有不带螺纹的，这时它与底火的结合靠过盈配合来保证。

6）凸起部

凸起部亦称火台，其上有传火孔和挡顶。传火孔的径向尺寸一般小于底火室的直径，在底火室上面即形成一挡顶。其作用主要是防止底火室的密封盖被冲入炮膛，减少火药气体对底火室螺纹的烧蚀。随着底火的改进（如配用底-1式底火），也可不设挡顶。传火孔主要用以传递底火火焰。凸起部的尺寸，主要由配用底火的结构来决定。为保证强度，凸起部的肩厚一般不得小于2 mm。

在一般情况下，筒底的内、外底面均为平面，与筒体连接处为过渡圆弧。筒底必须有足够的强度，以防止射击时筒底变形或破裂，从而影响开闩或危及射手安全。筒底厚度，从强度上考虑应厚，从经济上考虑应薄。为此，筒底厚度在保证强度和退壳性能的情况下应取最小值。

目前，我国的筒底厚度大都在8～18 mm。高膛压取上限，而低膛压取下限。

（3）药筒的材料

1）黄铜药筒材料

黄铜历来是世界各国制造药筒的理想材料。目前国内外广泛使用的黄铜有3类：三七黄铜、四六黄铜和硅黄铜，其化学成分如表2-10所示。由表2-10可知，黄铜实际上是铜锌合金。锌元素可使黄铜的塑性和强度都有所提高。实践证明，含锌量在28%～30%的最好。

表2-10　黄铜的化学成分%

黄铜材料的机械性能如表2-11所示。

表2-11　黄铜的机械性能

黄铜能够长期作为药筒材料，是与其塑性好、强度高等优良特性有关的。除此以外，黄铜的弹性模量小，为10.9×104～12.25×104MPa，因而其退壳性能好；在低温条件下，黄铜没有低温脆性；抗腐蚀能力较强，使药筒有较好的长期储存性。但也应看到黄铜作为药筒材料的缺点：首先是经济性较差。黄铜生产量少，成本高，战时动员性差。其次，黄铜存在应力腐蚀破裂倾向，即在长期储存中易发生自裂。因此，多年来一直寻找黄铜的代用品。实际上，已发现优质碳素钢是一种优良的药筒材料。

2）钢质药筒材料

药筒用钢材主要是优质低碳钢和中碳钢，也有的采用低碳合金钢和稀土钢。常用的有S15A和S20A深冲用优质碳素结构钢。也有用S30A和10MnMo钢制作药筒的，并取得了良好效果。这些钢材的化学成分如表2-12所示。对钢材影响较大的元素是碳。含碳量多可以增加钢的硬度、强度，但塑性、韧性将降低。药筒钢材的机械性能如表2-13所示。

表2-12　药筒钢材化学成分%

表2-13　药筒钢材的机械性能

应该指出的是，在生产和存放过程中，低碳钢随时间加长会产生机械性能的变化，如硬度和强度增加，而塑性和韧性降低。这种现象被称为低碳钢的时效性。这种特性对药筒的质量是有危害的，会导致延伸时产生纵向裂纹和射击时药筒腹裂，因此应该通过提高钢材质量和改善热处理条件加以控制。

钢质药筒材料比黄铜材料成本低、来源丰富、战时动员性好，所以经济意义很大。药筒所用低碳钢塑性良好，较之黄铜具有更好的工艺性，可应用多模拉延工艺，使变形程度达到75%以上，比黄铜还高15%。此外，利用钢的蓝脆性进行棒材下料，可使材料利用率提高，达85%以上；而黄铜一般采用板材下料，利用率只有40%～50%。但钢质药筒材料也存在许多不足之处，如钢的弹性模量比铜约大一倍，对退壳不利；钢的摩擦系数比铜大，一般要做磷化处理；钢的变形抗力和冷作硬化也较大，在相同条件下设备吨位要求大些；钢的耐腐蚀性能比黄铜差，故表面处理要求更高。

3）药筒材料的腐蚀和表面处理

药筒材料在生产制造和长期储存中受各种复杂环境的影响，会产生程度不同的腐蚀现象，如受盐雾、湿气的侵蚀等。黄铜会发生锈蚀，如绿锈、灰白锈、红锈等，而钢材则产生铁锈，它们都会大大影响药筒的使用性能，严重时将使药筒报废。

从金属锈蚀的原因来说，不外是化学腐蚀和电化学腐蚀两种。药筒腐蚀绝大部分属于电化学腐蚀。在水分、盐雾等影响下，在金属表面形成“微电池”作用，使金属表层逐渐电离分解，形成锈蚀。

药筒材料的防腐有两种方法：一种是涂油、涂漆，使金属与周围介质（水、空气、盐雾等）隔开，使其不能在金属表面形成电解液；另一种方法是对金属进行表面处理，如进行钝化、镀锌、磷化等，使其表面上生成一层钝化膜，提高材料的防腐性能。特别指出，整个炮弹的密封包装将大大提高防腐能力，如有些炮弹采用塑料筒、铁皮筒密封包装，可改善其长期储存性能。