Bất ngờ lý thú: Tuổi thọ nòng pháo xe tăng chỉ được 6 giây

Xe tăng là một loại vũ khí được các nước trang bị phổ biến và có lịch sử tương đối lâu dài. Sự phát triển của xe tăng mấy năm trở lại đây cũng theo hướng càng ngày càng kiên cố, động cơ càng mạnh mẽ. Bên cạnh đó, xe tăng cũng càng ngày càng bền, thậm chí một số nước hiện giờ vẫn sử dụng xe tăng Stalin II được chế tạo cuối thời kỳ Thế chiến II và thậm chí là cả loại T-34.

Với việc xe tăng có thể phục vụ từ 30 năm trở lên, sẽ có rất ít người có thể tin rằng nòng pháo xe tăng lại chỉ có tuổi thọ 6 giây. Hơn nữa đây còn là do khoa học kỹ thuật phát triển không ngừng mới đạt được như vậy, trong quá khứ, các nòng pháo trên xe tăng chỉ có tuổi thọ từ 2 đến 3 giây.

Rất nhiều người vừa nghe điều này sẽ cảm thấy khó tin, bởi vì không có báo chí nào nói rằng xe tăng khi tham gia diễn tập hay chiến đấu phải thay nòng pháo nhiều lần. Tuy nhiên trong các tư liệu thì sự thực đúng là vậy. Thời kỳ chiến tranh thế giới thứ 2, nòng pháo xe tăng chỉ có tuổi thọ từ 2 đến 3 giây.

Lý do nòng pháo có tuổi thọ thấp như vậy không thể không nói tới nguyên lý phát triển của pháo xe tăng. Thực chất pháo xe tăng có thể coi là sự phóng đại của súng máy. Tức là đều dùng sức nổ của thuốc nổ ở buồng đạn phía sau, sinh ra khối khí có nhiệt độ và áp suất rất cao khiến cho áp suất ở trong buồng đạn tăng cao lên cực đại, từ đó đẩy đầu đạn bay theo nòng pháo ra ngoài.

Điều này có nghĩa là trong khoảnh khắc pháo bắn đó, trong buồng đạn có áp lực cực lớn. Quá trình đầu đạn bị đẩy ra phía trước miệng nòng thì áp lực và nhiệt lượng sẽ tràn ra theo nòng. Như vậy mỗi lần pháo bắn có thể xem là một lần phá hoại đối với nòng pháo.

Ngoài việc sinh ra khối khí cao áp trong buồng đạn gây tổn hại lớn cho nòng pháo ra, một tổn hại nghiêm trọng khác đến từ đầu đạn pháo. Trong quá khứ, khi pháo vừa mới xuất hiện trên chiến trường, thì pháo được nạp thuốc nổ và đầu đạn từ miệng nòng.

Do chịu hạn chế của công nghệ gia công thời đó và cũng để tạo thuận lợi cho việc nạp đạn nên đạn pháo thời kỳ đầu đều là một quả cầu sắt có đường kính nhỏ hơn đường kính trong của nòng pháo. Loại đạn này tuy có thể bắn đi bình thường nhưng do pháo chịu sự giãn nở của nhiệt, lại cộng thêm bản thân đường kính đạn nhỏ hơn một chút so với đường kính trong của nòng nên áp suất khối khí bị thoát mất một phần qua khe hở giữa đạn và nòng. Bên cạnh đó, nó cũng gây ra hiện tượng dòng khí chuyển động loạn xạ nên thời đó pháo chỉ cần bắn được đạn ra là đã thành công chứ chưa đòi hỏi nhiều về độ chính xác.

Sau đó người ta phát hiện ra tình huống này và dần dần cải tiến kết cấu nòng pháo và đạn pháo. Đến Thế chiến thứ 2, các loại pháo sử dụng khi đó đều đã có rãnh xoắn ở trong nòng. Nhưng do yêu cầu là nòng và đạn trong khi bắn phải kín nhằm tận dụng tối đa năng lượng của thuốc nổ cho nên bộ phận đầu đạn thường phải chế tạo lớn hơn đường kính nòng pháo một chút. Như vậy đạn pháo giống như một cái nút chai bịt kín không gian phía sau nó nhằm tận dụng tối đa năng lượng nổ. Nhưng việc này lại khiến cho đầu đạn pháo cần phải sử dụng một loại kim loại tương đối dễ biến hình, hay nói cách khác là phải tương đối mềm. Bởi vậy cho nên các loại đạn pháo hiện nay cơ bản sử dụng đồng để chế tạo vỏ đạn vì đồng mềm hơn gang thép. Sau khi bị áp lực, đồng có thể dễ dàng thay đổi hình dạng, một mặt là nhanh chóng đóng kín không gian trong nòng pháo, mặt khác là sẽ không gây tổn hại quá mức cho nòng pháo.

Ngoài việc thay đổi quả đạn, bản thân nòng pháo cũng được cải tiến liên tục. Trước hết tuổi thọ nòng pháo ở buổi ban đầu cũng không cố định. Trong tình huống lý tưởng, sau mỗi lần xe tăng bắn pháo đều cần phải chờ đợi từ 3 đến 4 giây. Bởi vì sau mỗi phát bắn, nòng pháo chịu một lượng nhiệt rất lớn từ vụ nổ khí thuốc và từ ma sát lớn giữa đạn và nòng. Nguyên lý đơn giản là nóng trương, lạnh co nên khi nòng pháo vừa hoàn thành phát bắn, nhiệt lượng vẫn chưa mất hết, sẽ tạo ra những chỗ giãn nở không có quy luật ở những vị trí khác nhau trong nòng pháo.

Trong tình huống này, nếu lập tức bắn ngay phát thứ hai thì có thể do trong thành nòng có những biến đổi nhỏ mà dẫn tới độ chuẩn xác của đạn bắn đi bị ảnh hưởng lớn. Ngoài ra, khi tiếp tục bắn trong tình huống này sẽ dẫn tới độ nóng của nòng pháo càng cao thêm, sự biến đổi trong nòng cũng càng rõ ràng hơn làm cho các phát bắn của pháo sau đó sẽ có độ chuẩn xác càng kém.

Nòng pháo hiện đại đều sử dụng các loại hợp kim chế tạo đặc biệt, đồng thời phương pháp nung đúc cũng tuân theo những yêu cầu công nghệ đặc thù rất cao. Ngoài ra nòng pháo hiện đại cũng có cơ cấu tản nhiệt giúp cho tốc độ tản nhiệt nhanh hơn trước nhiều. Nhờ đó, trong quá trình chiến đấu ác liệt, pháo có thể thực hiện bắn liên tục trong một khoảng thời gian.

Tuy nhiên cơ cấu tản nhiệt nhanh cũng khiến cho bên trong nòng pháo gặp phải hiện tượng nóng nhanh lạnh nhanh. Khi ở trạng thái bắn ổn định, sự chênh lệch về nhiệt vào khoảng hơn 600 độ C. Bởi vậy nên dù có những thiết kế đặc biệt, tuổi thọ của nòng pháo vẫn rất ngắn. Cho đến hiện nay, qua nhiều cải tiến công nghệ, một nòng pháo cũng chỉ đạt tuổi thọ là 6 giây. Tuy nhiên đối với một khẩu pháo thì tuổi thọ 6 giây cũng đã khá đủ.

Nhiều người khi nghĩ về tuổi thọ nòng nòng pháo có những hiểu sai. Thực tế là thời gian sử dụng của nòng pháo được tính từ khi thuốc nổ cháy cho đến khi đầu đạn bay ra khỏi miệng nòng. Thời gian này thật ra rất ngắn, bởi vì tốc độ bắn của pháo hiện nay gần như đều đạt vận tốc gấp 2 lần vận tốc âm thanh, đại khái từ 750 m/s. Với chiều dài nòng pháo trên xe tăng thường thường là khoảng 5 m thì cả quá trình bắn chỉ tốn khoảng 6 phần ngàn giây cho nên với tuổi thọ 6 giây của nòng pháo thì thực tế có thể bắn 1000 quả đạn.

Trong tình huống thực tế, nòng pháo của xe tăng có khi cũng không nhất thiết là luôn đạt tuổi thọ 6 giây. Như ở Mỹ, Nga, Trung Quốc, tuổi thọ sử dụng của pháo trên xe tăng khi vượt qua 1/3 thời gian là phải thay thế để bảo hiểm.