(Tiếp)
Giải pháp thứ ba: Nâng cao “nội lực”
Nếu lấy tính năng làm phép so sánh, việc mở rộng cỡ nòng và kéo dài nòng pháo để tăng sức mạnh cho pháo chính của xe tăng đều là những phương pháp "kung fu ngoại lai" khốc liệt – tức là sử dụng các biện pháp bên ngoài. Trong khi đó, việc cải thiện áp suất đầu nòng của pháo để nó có thể chịu được lực đẩy mạnh hơn từ đó giúp cho đường đạn động năng đầu nòng lớn hơn trong khi cỡ nòng và chiều dài nòng pháo vẫn giữ nguyên chính là việc nâng cao “nội lực" cho xe tăng. Đây chính là biện pháp nâng cao sức mạnh hỏa lực cho xe tăng nhờ gia tăng các yếu tố nội lực bên trong.
View attachment 7760020
Để cải thiện khả năng chịu áp suất buồng đốt của pháo trên xe tăng, thép dùng để chế tạo nòng pháo phải có khả năng chịu cường độ áp suất cao do đó phải được tinh chế với công nghệ cao. Đối với một quốc gia, có thể sở hữu hàng vạn loại thép, nhưng chỉ một số ít có tiềm năng trở thành nguyên liệu chế tạo nòng pháo chính của xe tăng. Để cải thiện hơn nữa khả năng chịu áp suất của nòng pháo xe tăng, những loại thép này thường được luyện lại bằng xỉ điện (một phương pháp nấu chảy lại kim loại bằng cách sử dụng nhiệt sinh ra bởi dòng điện chạy qua xỉ từ đó cho ra nguyên liệu có độ bền cao) trước khi đưa vào quy trình xử lý loại bỏ các tạp chất có hại tiếp theo.
View attachment 7760025
So với thép làm súng thông thường, thép làm nòng pháo trên xe tăng qua quá trình nấu chảy lại bằng xỉ điện đã cải thiện đáng kể độ bền khi bị kéo ngang, độ dẻo, độ bền gãy, khả năng chống mỏi và hiệu suất chịu áp lực. Công nghệ cốt lõi của quá trình nấu chảy xỉ điện nằm ở tỷ lệ các thành phần xỉ, đây là một bí mật không được tiết lộ của tất cả các cường quốc khi phát triển xe tăng.
View attachment 7760023
Sau quá trình nấu chảy lại bằng xỉ điện, phôi thép thành phẩm được xử lý nhiệt sau khi rèn nhiều lần để loại bỏ ứng suất bên trong được tạo ra trong quá trình rèn phôi thép. Quá trình này được lặp đi lặp lại nhiều lần, sau đó kéo căng thành ống và mài thành ngoài. Đối với nòng pháo có rãnh xoắn, sau khi kéo dài thành ống sẽ được tạo rãnh bên trong. Trong khi đó đối với pháo nòng trơn, công đoạn này được tiến hành ngược lại là mài từ bên trong trước.
Trong quá trình gia công nòng súng, quá trình tự siết nòng súng (bằng phương pháp cơ học hoặc thủy lực, kim loại ở thành trong của nòng súng bị biến dạng dẻo, trong khi kim loại ở thành ngoài vẫn nằm trong giới hạn đàn hồi) có thể cải thiện đáng kể sức chịu đựng của nó với áp suất buồng đốt. Khi quá trình tự siết kết thúc, thành trong của nòng súng tạo ra ứng suất nén dư và thành ngoài tạo ra ứng suất kéo dư. Khi nòng súng tự siết chịu áp suất buồng đốt cao do quá trình bắn đạn tạo ra, ứng suất nén dư trên thành trong của nòng súng sẽ bù đắp một phần ứng suất kéo rất lớn do khí đẩy mang lại, do đó cải thiện áp suất nén lên trên thành bên trong của nòng súng.
Sự kết hợp giữa công nghệ nấu chảy xỉ điện và tự siết nòng đã cải thiện đáng kể hiệu suất của pháo chính trên xe tăng. Vào cuối những năm 1980, pháo xe tăng 2A46M1 của Liên Xô sử dụng công nghệ nói trên đã tăng áp suất nòng tối đa từ 510MPa lên khoảng 650MPa trong quá trình bắn mục tiêu, từ đó giúp Nga thu hẹp đáng kể khoảng cách kỹ thuật với phương Tây.
View attachment 7760019
Pháo xe tăng 2A46M1
Quy trình tự căng nòng súng xuất hiện vào thế kỷ 19, quy trình luyện lại xỉ điện cũng ra đời trong nhiều thập kỷ, nhiều người cho rằng đây là những công nghệ đã đạt tới giới hạn trưởng thành nhưng thực tế không phải vậy. Hàn Quốc, quốc gia tự xưng là "cường quốc thép của thế giới", đã có kế hoạch đầy tham vọng là tự sản xuất ống rỗng cho pháo áp suất cao thông qua quy trình làm nóng chảy xỉ điện, tự thắt chặt khi phát triển xe tăng K-2. Tuy nhiên, tiến trình nghiên cứu vẫn đang gặp nhiều khó khăn chứ chưa nói tới khả năng ứng dụng trong công nghiệp quốc phòng.
Giải pháp thứ tư: Sử dụng công nghệ mới
Để tăng sức mạnh cho pháo chính của xe tăng, sức mạnh nòng pháo thôi chưa đủ mà còn phải có thể tích khoang phù hợp để tương xứng với nòng pháo. Việc xác định thể tích buồng đạn không chỉ liên quan đến bội số đường kính của nòng mà còn liên quan mật thiết đến hiệu lực của thuốc phóng trong một khoảng thời gian nhất định. Nếu hiệu lực của thuốc đủ mạnh, thể tích của buồng đạn có thể được thiết kế nhỏ hơn.
Thể tích của buồng đạn là tích của diện tích mặt cắt ngang và chiều dài của nó. Đối với một khẩu pháo có cỡ nòng nhất định, diện tích mặt cắt ngang của buồng nạp của nó là nhất định. Giảm thể tích buồng đạn đồng nghĩa với việc rút ngắn chiều dài buồng đạn, sau đó là rút ngắn chiều dài đuôi pháo. Điều này tất nhiên có ý nghĩa rất lớn đối với xe tăng có “từng tấc đất tấc vàng” do không gian bên trong rất hạn chế. Ngoài ra, thể tích buồng quá lớn và lượng thuốc phóng quá lớn có thể dẫn đến áp suất buồng quá cao trong quá trình sử dụng bình thường, thành trong của nòng pháo bị mài mòn mạnh hơn và đường đạn bên trong bị suy giảm. Điều này cũng sẽ ảnh hưởng xấu đến độ chính xác bắn của quả đạn.
Khi Công ty Rheinmetall/Đức đang phát triển RH120, sau nhiều lần tranh luận, người ta cho rằng thể tích buồng chứa đạn nên vào khoảng 10 lít, và cuối cùng đã chọn thể tích buồng đạn là 9,8 lít cho biến thể RH120L44. Khi biến thể RH120L55 được phát triển, do nòng pháo chính bị kéo dài nên thể tích buồng đạn được tăng lên thành 11,25 lít. Trong cùng thời gian đó, pháo xe tăng dòng 2A46 của Liên Xô có độ dài nòng pháo chính gấp 48 lần đường kính nòng do sử dụng kỹ thuật thuốc phóng một tầng nên hiệu quả hơn so với các biến thể xe tăng sử dụng kỹ thuật thuốc phòng hai tầng của phương Tây. Điều nàykhiến thể tích buồng đốt đạt 13,4 lít. Tuy nhiên, khi phát triển xe tăng Amata, Nga đã trang bị cho loại xe tăng này buồng đốt có dung tích 13,2 lít và động năng của đầu nòng pháo lên tới 15,3MJ, cao hơn 39% so với dòng 2A46. Đều này cho thấy hiệu lực thuốc phóng của nó đã tăng lên đáng kể, và nó rất có khả năng Nga đã sử dụng kỹ thuật thuốc phòng hai tầng cho loại xe tăng mới này.
View attachment 7760036
Xe tăng Amata
Ngoài việc phát triển các loại thuốc phóng mới có sức mạnh dược liệu mạnh hơn, trên cơ sở các loại thuốc phóng hiện có, sức mạnh của súng chính có thể được cải thiện bằng cách tăng mật độ lấp đầy của thuốc phóng. Tuy nhiên, nếu thuốc phóng được nén quá chặt, sẽ khó đốt cháy hoàn toàn. Do đó, người ta nghĩ đến việc áp dụng công nghệ súng nhiệt điện hóa học để cải thiện tính nhất quán của quá trình đốt cháy nhiên liệu phóng, đồng thời nghĩ đến việc chuyển sang sử dụng nhiên liệu lỏng. Tuy nhiên, hai công nghệ này vẫn còn những khó khăn chưa thể khắc phục, ngược lại, công nghệ pháo plasma dòng từ trường mới ra đời được kỳ vọng sẽ thành hiện thực trong thời gian ngắn.
Ý tưởng về pháo plasma dòng điện từ trường ban đầu được các nhà nghiên cứu đề xuất là quấn một cuộn dây bên ngoài nòng pháo của xe tăng để tạo thành một "máy phát điện từ trường". Sau khi cuộn dây được cấp điện, cuộn dây này sẽ tạo thành từ trường. Khi pháo được khai hỏa, dưới tác dụng của từ trường, khí trong nòng súng có thể bị ion hóa thành tia plasma và bị từ trường liên kết với thành trong của nòng súng, tạo thành một lớp plasma trên thành trong của nòng súng. Lớp plasma này có thể hoạt động như một lớp cách nhiệt giữa khí đẩy và nòng súng, do đó làm giảm quá trình cắt nhiệt trên thành trong của nòng súng và giảm lực hướng tâm lên thành trong của nòng súng trong một phạm vi nhất định.. Do sự hấp thụ nhiệt của nòng súng giảm nên tổn thất năng lượng của khí đẩy ít hơn, do đó tốc độ của đạn thoát ra khỏi buồng có thể tăng lên đáng kể mà không làm tăng lượng điện tích và lực đẩy của thuốc.
Tuy nhiên, rất khó để tạo ra plasma trong nòng pháo của xe tăng nếu không lắp thêm thiết bị. Do nhiệt độ của khí đẩy thường nằm trong khoảng từ 2.000°C đến 3.000°C nên điều kiện tiên quyết để ion hóa hiệu quả khí đẩy là nhiệt độ phải trên 6.000°C. Do đó, các nhà nghiên cứu đã tìm ra một cách khác để thêm một tỷ lệ nhất định bột đồng sunfat và tiền sunfat vào chất đẩy để nâng cao quá trình ion hóa. Bột thuốc phóng với công thức cải tiến có thể trực tiếp tạo ra một số lượng lớn các hạt tích điện khi đốt cháy, dưới tác dụng của từ trường, các hạt tích điện này nhanh chóng tạo thành một lớp plasma có độ dày lớn hơn và nồng độ cao hơn trên thành trong của nòng pháo.
Việc áp dụng công nghệ pháo plasma dòng điện từ trường không yêu cầu thay đổi lớn đối với cấu trúc của pháo chính xe tăng hiện có và độ khó thực hiện thấp hơn so với súng điện từ, súng hóa học nhiệt điện và súng đẩy chất lỏng. Trong tương lai, nếu công nghệ mới này có thể được đưa vào thực tế, thì uy lực của pháo nòng trơn 120/125mm đang được biên chế ở nhiều quốc gia sẽ được nâng lên ngang tầm với pháo nòng trơn 140mm./.