TopBull 11、从圣克莱尔·德维尔上尉的57毫米“速射”野战炮说起

速射武器的出现并非普遍地被看成一件好事，至少开始时是如此。变革总会遭到强烈的反对，特别是在和平时期要想离开实际，进行任何根本性的变革，就更为困难。当时对速射系统提出的一个反对理由是，金属药筒不论对弹药拖车还是火炮前车来说都是沉重的负载。这种反对意见在今天仍然很有道理，只不过在那个时代更加有理罢了。此外，还有些人认为，速射系统对发射速度的提高无关紧要，因为当时的发射速度，除火炮本身受到诸如骑兵部队之类的快速运动而受到威胁的情况下，似乎已能完全满足要求。然而，作为欧洲大陆的一个顶级强国，法国在一开始就排除了守旧派的阻挠TopBull，明确了“速射炮”在军事上所蕴含的巨大潜力。

在19世纪的最后20年中，火力对战术的影响已由法国陆军参谋部做了透彻的分析。也正因为如此，一门弹道足够低伸的“大威力”“速射”野战炮，实际上是被作为一支可以快速射击的“巨型步枪”来设计的。法国陆军对其提出的要求，在当时看来十分奇特：在不超过1.5吨的前提下（这被认为是以人力推动实施战场机动所能承受的极限），能将至少6千克重的榴弹，以每分钟15发的惊人速度不断泼洒到敌人阵地。然而即便在大量技术进步的条件下，要将射速、精度、威力与机动性完美调和在一起，也远非是轻松之举。事实上，仅就机动性这一点便成了很多火炮设计师的梦魇。要知道，自著名炮术家卡斯特沃斯·阿多法斯（1594-1632）时期起，人们对火炮机动性所具有的重要意义，就已经有所认识。在火炮的总体设计中，机动性是必须考虑的主要因素之一。然而，一般认为要使火炮具有某种程度的机动性，就必须牺牲它的某些其他“基本功能”。换句话说，火炮的战斗性能与火炮的机动性水平有重大关系，这两者间往往有着难以调和的矛盾。而要调和这种矛盾，单纯的技术堆砌无能为力，只能采取一种革命性设计才能加以解决。

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☆ 两次大战间波军装备的改进型1897年型75毫米“速射”野战炮

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☆ 在19世纪的最后20年中，火力对战术的影响已由法国陆军参谋部做了透彻的分析。也正因为如此，一门弹道足够低伸的“大威力”“速射”野战炮，实际上是被作为一支可以快速射击的“巨型步枪”来设计的

在卡斯特沃斯·阿多法斯之前，炮兵武器相对来说是不机动的，因其最基本的任务是摧毁工事和从准备好的阵地上攻击前进中的敌人。阿多法斯使用较轻的、机动的、发射4磅（1.8千克）和9磅（4.08千克）炮弹的次长炮支援其部队，从而使火炮的面貌改观。他把炮兵部队按三种不同的战术任务进行编组，把它们分成攻城炮兵、团炮兵和野战炮兵。尽管实践表明这些设想是成功的，但他又从对内膛衬锡的皮革火炮的实践中认识到：为了要让火炮承受住射击时所受的应力，则其重量不能太轻。普鲁士腓特烈大帝（1712-1786）在七年战争中遵循了阿多法斯使用炮兵的原则，而且进一步发展了关于炮兵编组的设想，编组了骡马炮兵。到18世纪晚期，出现了历史上最重要的炮兵专家之一——让·巴蒂斯特·德·格里博瓦尔（1715-1789）。他在担任法国炮兵总监期间，对法国炮兵所进行的改革，奠定了拿破仑时代法国炮兵获得胜利的基础。这位炮兵专家把炮兵分成三部分：海岸守备炮兵、攻城炮兵和野战炮兵。按他的说法，野战炮兵是指发射12磅（5.44千克）重的炮弹、用马匹拖曳并有载运弹药和备件的前车作为保障的火炮。

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☆ 20世纪初美军正在操练M1897 A4 75毫米“速射”野战炮

令人感兴趣的是，所谓的“革命性设计”往往并非是一蹴而就的神来之笔。M1897 75毫米“速射”野战炮的前身，可以追溯到布尔热兵工厂工程师圣克莱尔·德维尔上尉（著名化学家圣克莱尔·德维尔的侄子）在1889年开始设计的一门57毫米“速射”野战炮，并受到了已经下野的前任战争部部长博兰格尔将军的热烈推荐。博兰格尔是19世纪末最为著名的法国极右翼领袖人物，生于1837年，在普法战争与围剿巴黎公社的战斗中表现活跃。就任战争部长期间无时不在鼓动法国就普法战争所受的耻辱进行报复，1887年博兰格尔因试图挑起战争的行为引发第二次德法危机而被免职，次年三月博兰格尔干脆被逐出军队，这名狂热的战争贩子组建了博兰格尔党，不停奔走在法国各地，试图竞选议员，甚至煽动右翼团体颠覆政权。法国政府于1889年发布了针对博兰格尔的通缉令，博兰格尔仓皇出逃，从此他在法国身败名裂。博兰格尔最终于1891年在布鲁塞尔饮弹自尽。然而，圣克莱尔·德维尔上尉这个年轻人的设计能够立即引起法国当局的重视，这里也确实离不开博兰格尔狂热的督促。

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☆ 时任法国战争部长（1886-1887年在任）的博兰格尔将军TopBull

这门57毫米野战炮虽然只是一个粗糙的原型，但集当时最新炮兵技术之大成。如维埃勒在1884年才发明的无烟火药发射剂（1884年，法国化学家兼工程师，维埃勒将火棉、酒精和乙醚以及其他稳定剂的混合物构成胶状物质，压片切条燥化，这就是世界上第一种具有实用价值的军用无烟火药，在当时被称作'B火药’（Poudre B）。B火药开头的'B’指时任法国战争部长（1886-1887年在任）博兰格尔将军。需要指出的是，维埃勒无烟火药属于发射药，所以不要和炸药（黑火药姑且算是一种炸药）搞混。6年后，俄国著名化学家门捷列夫，正是通过对一些'B火药’样品进行分析，并对通往法国武装部火药工厂的铁路支线上的货运列车进行统计，将显然与火药生产无关的货物一一排除，才将法国无烟火药的准确配比确定出来，最终研制出了著名的焦珂罗酊火药）。定装式黄铜药筒弹药；购自瑞典工业家托斯坦·诺登菲特专利技术的螺式炮闩；以及由炮兵少校路易斯·巴奎（Louis Baquet）设计的一种液压退管式反后坐力装置。

正是上述技术的集中应用，使得圣克莱尔·德维尔上尉设计的这门57毫米“速射”野战炮，在当时的诸多同类中迅速脱颖而出。使用无烟火药的好处，除不易暴露炮阵地外，燃烧也较慢，可形成推力型动力，用于线膛炮，效果最好，因持续的膛压较小，这使制造口径较小、较轻便但弹丸装药量却较大、射程较远的火炮成为可能。使用定装式黄铜药筒弹药，则在“速射”的道路上迈出了至关重要的一步。在使用定装式黄铜药筒弹药之前，后装式火炮弹药因每次装填需装入三个部件，即弹丸、装药和点燃装药用的点火管，因此装填速度不快，影响了发射速率，而采用可一次装填的黄铜药筒式定装弹，则有效清除了这个瓶颈。黄铜药筒的使用，不仅使炮闩的构造大大简化，而且使炮闩的操作更加容易。射击时，盛有发射装药的黄铜药筒为火炮提供了紧塞措施。由于发射药的点火系统也装在黄铜药筒内，因此使装填和发射更为方便。这也是圣克莱尔·德维尔上尉设计的这门57毫米“速射”野战炮被称为“速射炮”的原因所在——它来源于由于使用药筒式发射装药取代药包式装药而获得了特别快的装填速度这一点上。

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☆ 黄铜药筒制作工序

具体来说，如果闭气作用由弹药承担，则弹药中的发射装药必须封装在金属药筒里。这种闭气法是将弹丸和封装在金属药筒里的发射药做成整体弹药，故装填迅速，称为速射（Quick Firing，简称QF）弹药。速射弹药按下述过程实现闭气作用：装药开始燃烧，发射药气体将沿前后两个方向逸出，即向前越过松弛定位的弹丸，向后越过药筒外壁与火炮药室内壁之间的间隙；随着药室压力增大而将弹丸向前推进，使弹带完全嵌入炮管膛线，从而实现闭气，且在弹丸的整个膛内行程中保持闭气；与此同时，药筒快速发生径向膨胀（先弹性膨胀，后塑性膨胀），直到完全与药室密贴。本来沿药筒外壁可能漏出少许的发射药气体即被制止，实现了完全闭气。当弹丸脱离炮口，药室压力下降，同时药筒又进行弹性收缩，便于抽筒和接着发射下一发弹。不过需要指出的是，今天“速射”一词已经有些背离原意。“速射”意指火炮紧塞方式，即使用金属药筒（不一定用黄铜制成）来阻止发射药燃烧生成的气体从炮尾逸出。对于缺乏火炮知识的人来说，他们可能对速射火炮的射速不一定比后膛装填火炮的射速高感到迷惑不解。“后膛装填”一词是指另一种紧塞方式，这种火炮依靠炮尾本身密闭火药气体。容易引起误解的另一点是，不论是速射火炮还是后膛装填火炮，都是从炮尾装弹的。所以目前（后装线膛药包式火炮）BL和QF两词均已失去原义，只是用来区别火炮的闭气是靠炮闩还是靠药筒。近年来，在说明药筒系统时，用“药包装药”和“药筒装药”两词分别取代后装和速射，含义更为确切。

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☆ 采用定装式弹药但没有采用制退复进系统的法制1877年式155毫米加农炮

托斯坦·诺登菲特发明的螺式炮闩，在当时是一种不折不扣的新生事物，其开闭时与炉门类似。闩体装在锁扉上，可以在开、关闩时自由回转。锁扉是固定在炮尾右侧的。但是需要时，它也可以固定在能在装填作业时进行上下转动的地方。关闩时，闩体上的螺纹与炮尾内表面上相应的螺纹啮合。闩体的螺纹面被分作若干偶数区段，每隔一个区段将螺纹切除。炮尾内表面上的螺纹也是同样处理的，只是被切除螺纹的区段正好与闩体上被切除螺纹的区段彼此错开。在通过闩柄关闩时，闩体沿弧线转动直到闩体和炮尾上的螺纹都完全啮合为止。这种螺纹的螺距必须保证产生足够的摩擦力，以防止闩体在火炮射击过程中转动或打开。为了一压闩柄就能使螺式闩体解脱和打开，炮闩上还配有一种传动装置。不过需要指出的是，除了闭气作用效果较好外，圣克莱尔·德维尔上尉之所以在其火炮设计中采用螺式炮闩，真正原因在于发射时火炮气体产生的纵向应力分布在所有螺纹上，因此炮闩可以造得较轻，这在很大程度上减轻了这门57毫米“速射”野战炮的重量。至于由炮兵少校路易斯·巴奎设计的那种液压退管式反后坐装置，更是这门57毫米“速射”野战炮的精华所在。除了迫击炮外，现代火炮都有反后坐装置，以在适当的距离内使其后坐部分停止后坐。反后坐装置还能完成其他功能：使炮身复进到原发射位置，控制炮身复进（或反后坐）的速度、在火炮的整个高低射界内都能使炮身保持在复进后的位置上。然而在19世纪的大部分时间里，火炮的基本结构与几百年前并无二致。在反后坐装置出现之前，炮身通过耳轴与炮架相连，这种火炮的炮架称为刚性炮架。刚性炮架在火炮发射时受力大，火炮笨重，机动性差，发射时破坏瞄准，发射速度慢，威力受到限制。

要知道，如果火炮发射时不稳定，则火炮提供的火力支援就会在好几个方面受到不利影响。首先，炮班成员会很快认识到每次射击前必须为自己找一个安全位置，这就会降低发射速度并会使炮手对自己的武器丧失信心。其次，由于在发射下一发弹前需要重新为火炮定位，就会增加炮班的工作负担（火炮射击后得由炮手拖回原位。这就需要有一个用以决定炮班需用人数的标准，炮班人数是按有226.8千克后坐力需用一人来定的。如果把这一标准用到现代重型火炮上，则有的炮班的人数将非常多）。此外，火炮稳定性不好还有使火炮遭到毁坏的危险（老式火炮具有的自由后坐应该说是可怕和危险的。舰炮有时会后坐到甲板中央，连桅杆都得用某些具有弹性的材料保护起来）；即使不损坏火炮，也会影响火炮的精度和密集度，并影响到炮手对自己武器的信心和“好感”（射击后靠人力使火炮复位是件非常费力的工作，而且还会降低火炮射速。到拿破仑战争末期炮手们已不能胜任这种纯属体力劳动的拖炮工作了）。当然，如果一门火炮在后坐和复进过程中其炮车或炮架的主要支撑部件能保持静止不动，这门炮就可以被认为是稳定性良好的火炮。或者说，如果对火炮重量不加任何限制的话，则火炮稳定性问题本来是不难解决的。但问题在于，有可能对一门以机动为本的轻型野战炮重量不加限制么？答案当然是否定的（由于机动性的制约，增加火炮重量的方法在某些情况下要么是不可能的，要么是不能接受的。当时经过计算，如果85毫米口径的火炮采用刚性炮架，又不想让炮架向后移动，那么大炮的重量必须超过30吨，或者作为向后支撑，抵抗火炮后坐力的大架的长度要达到85米，这显然都是不可能的）。也正因为如此，火炮设计师总是力图保证火炮射击时产生的后坐能量能以一定的方式被吸收，以使炮架保持平稳。

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☆ 刚性炮架在火炮发射时受力大，火炮笨重，机动性差，发射时破坏瞄准，发射速度慢，威力受到限制

于是，为了解决野战炮战略、战术和战场机动性与要求火炮具有良好稳定性之间的矛盾，为其配备一种有效的反后坐装置势在必行。在火炮发展史上，火炮反后坐装置的发明是一个里程碑，它结束了刚性炮架，进入了弹性炮架的时代。弹性炮架火炮发射时，因反后坐装置的缓冲，作用在炮架上的力大为减小，火炮重量得以减轻，发射时火炮不会移位，发射速度得到提高。正是弹性炮架的采用缓和了增大火炮威力与提高机动性的矛盾，火炮结构趋于完善。通俗地说，火炮的反后坐装置就是一个“弹簧”，是火炮射击时一个有特殊功能的缓冲和复位装置：在火炮射击时，反后坐装置通过后坐部分的后坐运动产生一定的后坐力，从而控制后坐部分的后坐运动规律（速度和行程），同时也储存部分能量，使后坐部分在后坐终止时能自动返回到射击前的初始位置。可见，反后坐装置的最大优点就是它能将火炮射击时所产生的巨大后坐力巧妙地缓解掉，同时也使得后坐部件正常复进到位以便下次射击。最早的制退机是用弹簧缓冲的，叫作弹簧式制退机。它结构简单、紧凑，工作可靠，不易损坏，但对火炮而言，它的缓冲能力太小。气体式的制退机，基本上与弹簧式制退机的原理相同，而且更便于调整复进速度，但缓冲能力仍然有限。也正因为如此，在制造一种有效的反后坐装置的问题上进行了多次尝试后，路易斯·巴奎少校设计的液压退管式反后坐装置一经问世，便成了当时很多火炮设计师的热门之选。事实证明，选择液压油而非弹簧或是空气为做功介质，大大提高了缓冲效率。其结构包括一个能完成两种重要功能的液压气动式反后坐装置。该装置一方面能吸收射击时作用在火炮上的后坐力，另一方面还可使火炮复进到射击前的原有位置。后一种功能是这种反后坐装置与当时也在进行试验的其他反后坐装置方案的不同之处。

不过，圣克莱尔·德维尔上尉设计的这门57毫米“速射”野战炮，虽然在技术方向上非常明确（在19世纪末当别人沿着发展轻便速射火炮的道路前进时，圣克莱尔·德维尔上尉正是朝着火炮的两大部件——全金属黄铜药筒式定装弹和反后坐装置而努力），并为此集中应用了大量当时最为前沿的火炮技术，但仍有诸多不甚完备之处。比如，同时采用全金属黄铜药筒式定装弹与螺式炮闩便是一个败笔。作为螺式炮闩原本的一个主要优点，紧塞装置是这种炮闩的一个组成部分，这使火炮不再需要药筒了，弹药质量大为减轻。紧塞具是一种用氯丁橡胶做的弹性垫，通常以玻璃纤维作为填料。弹性垫装在锥形座中，通过一个带中心孔的螺杆和蘑菇头固定在螺式闩体上。发射时火药气体迫使蘑菇头后移，把弹性垫挤压在闩体前端上；火药气体还迫使弹性垫四向伸张，从而密封住向后逃逸的火药气体。然而圣克莱尔·德维尔上尉却又在其设计中采用了全金属黄铜药筒式定装弹药，并为此取消了螺式炮闩中的紧塞具，这岂不是画蛇添足？如此一来，将全金属黄铜药筒式定装弹与螺式炮闩生硬地结合在一起，使这门57毫米“速射”野战炮变得多少有些徒有虚名——螺式炮闩虽然较为轻便，但操作却也缓慢，不仅采用全金属黄铜药筒式定装弹带来的装填便捷优势大为减少，而且也使击发机构变得结构复杂，瞎火率较高（圣克莱尔·德维尔上尉为其57毫米“速射”野战炮设计的击发锁装在螺式闩体中心孔后边。点火手段是位于闩体中心孔后边的点火管。击发锁靠击锤撞燃点火管。在引燃阶段，点火管点燃球形黑色火药，通过闩体中心孔再点燃发射装药）。

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☆ 当时经过计算，如果85毫米口径的火炮采用刚性炮架，又不想让炮架向后移动，那大炮的重量必须超过30吨，或者作为向后支撑，抵抗火炮后坐力的大架长度要达到85米，这显然都是不可能的

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☆ 1897年式75毫米“速射”野战炮草图

另一个令人感到不足的地方恰恰在于路易斯·巴奎少校设计的液压退管式反后坐装置——尽管这被认为是整门57毫米野战炮的精华所在。事实上，路易斯·巴奎少校为其反后坐装置选择液压油作为做功介质的确非常明智，可问题在于，其整体设计是基于短后坐原理，实际上是自动手枪后坐制退机构的放大，用在火炮上固然减小了耳轴拉力（减小耳轴拉力是有好处的：在仍然保持火炮稳定性的条件下改变火炮的其他设计参数，如减轻火炮重量和减少大架长度），减少了后坐周期所用的时间，提高了射速（发射装药被点着后，火药气体压力开始迅速上升，然而开始时，火炮和弹丸都不运动。在火药气体上升到足以使弹丸运动时，也就是达到启动压力时，弹丸才开始运动。与此同时，后坐开始。后坐将一直持续到弹丸离开炮口、火药气体停止作用时为止。然后，后坐周期中的复进阶段开始。在复进的最后阶段，复进受到严格控制，速度减慢，以使炮身平稳复进到原发射位置，使炮架不产生震动，并使炮身原有的高低角和方向角无变动。在后坐部分停止运动后，后坐周期结束），但也产生了一系列不可回避的问题。比如，需要有某种前向缓冲系统，以使炮身在射击前停在摇架的前方，同时，传递到炮架的后坐力能量仍然过大，火炮稳定性不足，但剩余的后坐力却又往往不足以将后坐部分推回到锁定位置，所以在设计火炮时，还必须采取使炮身重新回到锁定位置的某种措施，这就使火炮的结构大为复杂化了，而且对部件的耐用性和部件强度要求较高，以至于机械可靠性不佳。更重要的地方在于，在火炮上应用短后坐原理的液压式反后坐装置，发射时点火延迟时间不同成了一个致命伤，即使点火延迟仅仅30毫秒左右，每次射击后，炮身回到锁定位置的原有后坐长度也会产生较大差异，这对于射击精度意味着什么是不言而喻的，并最终影响到至关重要的射速。

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☆ M1897 75毫米“速射”野战炮的前身，可以追溯到布尔热兵工厂工程师圣克莱尔·德维尔上尉，在1889年开始设计的一门57毫米“速射”野战炮

虽然崇尚“进攻与机动”的法国军事当局对这门57毫米“速射”野战炮，从一开始就表现出了极大兴趣，但在其设计得到进一步完善前，却态度谨慎。圣克莱尔·德维尔上尉也意识到自己的设计过于粗枝大叶，尚有许多有待斟酌之处。于是在1890年，接受时任法国战争部炮兵总监马蒂厄将军的建议，圣克莱尔·德维尔上尉与曾在因戈尔施塔特兵工厂工作的德国工程师康拉德·豪赛尔进行接触，以考察后者发明的另一种液压式反后坐装置是否堪用。与路易斯·巴奎少校设计的液压式反后坐装置相比，康拉德·豪赛尔的设计特点在于同样采用了液压油为做功介质，但变短后坐为长后坐。从物理学原理上来讲，如果后坐长度增加，则作用在耳轴上的拉力就会减小。能量就是做功的能力，功是作用力及其作用距离的乘积。如果不能用其他方法来进一步提高稳定性，则增加后坐长度将是一个可供选择的办法。同时，康拉德·豪赛尔的反后坐系统在结构上也有新意，整个装置紧凑、简单，重量轻便，并在相当程度上解决了长后坐与降低射速之间的矛盾。最初，康拉德·豪赛尔打算将其专利卖给阿尔弗雷德·克虏伯（克虏伯兵工厂创始人），以图获得丰厚回报。然而，精明过分的老克虏伯在了解到康拉德·豪赛尔暂时还无法攻克液压油泄漏这个技术难关后，断然否定了康拉德·豪赛尔设计的一切价值。受此挫折的康拉德·豪赛尔一气之下，决定将其专利向任何“懂行”的“买家”推销——哪怕这个“买家”是德国的敌人也在所不惜。

康拉德·豪赛尔是这样想的，也是这样做的。1891年他将专利的售卖权暂时委托给古森公司，以便觅得真正的“大买主”。果然到了1892年2月，一位神秘的法国工程师对古森公司进行了造访，这使嗅觉敏感的康拉德·豪赛尔意识到一夜暴富的机会可能就在眼前。事实上，这位所谓的法国工程师正是隐秘了身份的圣克莱尔·德维尔上尉本人。然而，或许是求财心切。康拉德·豪赛尔一边热情地向法国客人得意扬扬地展示着自己专利的种种精妙之处，一边却又狮子大开口，开出了一个令人咋舌的“天价”，这使法国人的态度变得微妙起来。事情的结局是戏剧性的，几天后，身负重托的圣克莱尔·德维尔上尉向法国军事当局发出了一封密电：“……我们应该制造这样一种火炮TopBull，却又不必购买这种专利……”。在接到密电后，心领神会的马蒂厄将军马上询问皮托兵工厂厂主法国陆军中校阿尔伯特·蒂勃特，“是否可以按照类似原理制造一种火炮，却又不会侵犯康拉德·豪赛尔先生的权益？”在得到了肯定的答复后，大喜过望的马蒂厄将军于1892年6月13日，正式向皮托兵工厂下达了研制新式轻型“速射”野战炮的行政命令（顺便说一下，至此在法国人精明的算计下，康拉德·豪赛尔先生的发财梦实际上已经宣告破灭）。

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