先说纸面数据，我们的ZPT-98坦克炮在配置54倍径炮管的时候可以把一枚DTC-10 125毫米尾翼稳定脱壳穿甲弹打出1780m/s的初速。

这比普遍意义上的欧美主流主战坦克所使用的120mm口径坦克炮1550m/s～1650m/s的初速度大了不少。

很多军迷看数字就觉得我们的炮又是世界第一遥遥领先了。

但是事实真是如此吗？

我们的炮比欧美的炮强，这件事得加上限制条件。千万别被纸面数据蒙了。从炮口动能来说莱茵公司的RH-120 L55A1坦克炮在配合DM-53弹的时候实际上也可以打出1750m/s的炮口速度，虽然是120mm弹，但是其炮口动能依然可以达到12MJ，本身比我们的炮口径小，但动能也一点都不差。那么广为流传的欧美坦克炮1550m/s～1650m/s的初速是从哪里来的呢？

这个判断是一个乌龙，来源于军迷们的“颗粒度”没有对齐，本身就不适合作为中西坦克炮性能比较的基准。

最典型的是美国 M1 系列。M1A1/M1A2 的 M256 虽然源自 Rheinmetall Rh-120 L/44，但美国自己的 APFSDS 弹族并不是一直追求最高初速。例如 M829A1 的公开数据大约就是 1560 m/s，因此大量介绍文章里会出现“美军 120 mm 穿甲弹约 1550～1600 m/s”的数字。但这主要是弹药设计结果，不是 M256 炮管只能把弹打到这个速度。后来的 M829A2 已经达到约 1680 m/s。

德国这边更能说明问题。Rheinmetall 自己给出的 DM63A1 数据非常明确：同一枚 120×570 mm APFSDS，从 L/44 发射为 1650 m/s，从 L/55 发射为 1720 m/s。西班牙陆军采购文件甚至直接要求候选 APFSDS 在 L/44 上不低于 1650 m/s，在 L/55 上不低于 1700 m/s。

至于 DM53弹药，广为流传的公开资料存在 1720 与 1750 m/s 两组数字，这与弹药批次、装药、测试条件以及资料来源有关；一些关于 Leopard 2 火力升级的资料给出的经典数字是 L/44 约 1670 m/s、L/55 约 1750 m/s。

其实很多军事数据的滞后性会给大家带来的疑惑点就是这样的，“北约 120 mm 坦克炮初速约 1500～1650 m/s”这个说法拿来描述一个时代还勉强说得过去，但拿它跟 ZPT-98 长身管 + DTC10 这一代走在现代前沿的组合做横向比较，就已经是在拿不同年代、不同身管长度、不同弹药设计哲学的数据比大小了。

更何况，我们引以为傲的ZPT-98坦克炮并不是自己的设计，而是源于2A46 125mm坦克炮——这是当年苏联为T64坦克设计的一门炮。

这是早早年间的事情了，在上世纪80年代获得T-72实车并进行了系统研究，由此接触和消化了苏联125毫米滑膛炮与转盘式自动装弹机体系。

虽然说经过了我们军工人一代代的不断改进，也产生了Su-30到歼-16的升华式跃进，但其本质依然是一门“苏联炮”。只不过在98式坦克大量亮相的时候西方军事情报机构类似于“Forecast International”的分析员们就不吝的爆出“new-design 125 mm smoothbore（新的125mm滑膛炮设计）”的评价。

不过，说这件事其实并不重要，也并不是今天文章的主题。理性看待上面的内容，我们就可以进入后面的讨论中了。

一个很有意思的事情出现了，无论是中西方的坦克炮似乎都卡在了出膛速度1750～1780m/s的区间上。

这是一个不约而同的战术指标？还是坦克炮的极限？亦或是一个从经济特性上合理的工程拐点？

那么是什么限制了坦克炮的最高出膛速度？

其实，1750m/s级别并不是真正的坦克炮初速极限，咱们的ZPT-98炮的老东家苏联在1980年代推出了一款实验炮2A83，用于292工程。

这是一款152毫米口径的巨型坦克炮，单炮重量高达5吨。不仅如此，我们看看弹药：

2A83使用的Grifel-1/2脱壳穿甲弹总体尺寸达到了1650毫米，几乎等于一个中国妹子的平均身高了，而125mm弹药的典型尺寸则只有1100毫米，几乎是一个一年级小学生孩子的高度，甚至没超过很多地铁、电影院的免票身高。各位壮汉们可以脑补一下抱个娃与抱个妞的差异。

这个差异放到坦克里面就一点都不好笑了。坦克内部的每一立方厘米的空间都是抢出来的：炮弹长了半米，不仅仅意味着弹药架要变大，自动装弹机的运动包络、炮塔尾舱、炮塔座圈乃至整车布局都可能跟着改变。更大的弹药还意味着更大的单发质量，而人能不能搬得动反倒已经不重要了——到了这个尺寸，自动装弹机基本已经从一种选择变成了整个武器系统设计的前提。

所以大口径坦克炮真正困难的地方，从来不是“能不能造出一根152毫米炮管”。苏联人在292工程上已经证明这件事可以做到。真正麻烦的是，当火炮和弹药膨胀到这个尺度以后，坦克就必须围绕主武器重新分配自己的空间、重量和结构预算。这和A-10围绕GAU-8/A“复仇者”机炮进行高度耦合的总体设计多少有些相似：武器不再只是平台上的一个设备，而开始反过来决定平台应该长成什么样。

直到俄罗斯T-14“阿玛塔”出现以后，超过125毫米的大口径坦克炮才终于有了一个相对像样的实用化讨论前提。

原因并不是T-14突然解决了152毫米炮的内弹道问题，而是它首先改变了坦克的总体布局。T-14把三名乘员全部塞进车体前部的装甲乘员舱，炮塔彻底无人化，主炮和自动装弹机成为一个独立的战斗模块。这样一来，炮塔里面终于不用再同时迁就炮手、车长、座椅、观察设备和人员活动空间，大尺寸弹药与自动装弹机构至少有了重新安排空间的可能。

但即便如此，现在我们看到的T-14依然相当谨慎，实际安装的仍然是125毫米2A82-1M滑膛炮，而不是传说了很多年的152毫米巨炮。

而2A82-1M滑膛炮也有一个相当吓人的纸面数据——炮口初速2050m/s。

这个数字在俄罗斯军事资料中流传已久，但可信度依然要打一个问号。问题倒不在于2A82-1M能不能比上一代125毫米炮打得更快——更高的允许膛压、更长的弹药以及重新设计的装药体系，本来就是这门炮的技术进步方向。真正的问题是，公开资料始终很难把这个2050m/s与一种明确的实用穿甲弹、弹丸质量、装药状态和测试条件严丝合缝地对应起来。

甚至我们可以反过来算一笔账。假如按照网上经常与这些数据一起出现的11kg弹丸质量计算，11kg的东西以2050m/s飞出炮口，动能已经达到大约23MJ，差不多是普通120/125毫米坦克炮的两倍。这已经不是“稍微先进一点”的程度了，而是整个火炮系统的能量等级都发生了变化。

所以2050m/s这个数字暂且放在这里，我们既不急着说它是假的，也不能拿它当成已经坐实的2A82-1M实战性能。反倒是这个数字提醒了我们另外一件事：把一枚穿甲弹再加速两三百米每秒，远没有数字看起来那么简单。

这里就到了今天第三个问题——以火药驱动的穿甲弹的极限速度能到多少，它是由什么决定的，很多人恐怕不知道的事情是这件事还是和声速相关。

之前和大家聊闲天的时候，W君提到过老师的一句名言：“遇事不决伯努利方程，”其实这句话还有下半句——“万物极限看声速。”

当然，这只是句工程级别的玩笑性概括，真把它当物理定律肯定是不对的。但很多涉及流体、燃气、喷管、发动机和高速运动的问题，一旦开始追问“为什么不能再快一点”，最后确实经常会撞见声速这个东西——即便是坦克炮也是如此。

炮弹在炮管里并不是被一个理想的恒压活塞推着走，真正推它的是发射药燃烧产生的高温高压燃气。而这团燃气有质量、有温度，也有自己的声速。压力的变化不可能瞬间传遍整个药室和炮膛，而是以有限的速度在燃气中传播。

所以当弹丸速度越来越高，逐渐进入和推进燃气自身特征速度相近的数量级以后，问题的性质就开始变化了。此时限制你的已经不只是“火药够不够猛”“膛压够不够高”，而是这团燃气本身还能不能有效地把自己的内能转化成弹丸的动能。

这也就是为什么，我们在讨论火药炮的极限速度的时候起初会聊聊膛压之类的东西，但是一旦往极限上聊最后还就真的会碰到“声速”这个怪物。

在很多人的直觉里，开炮就像拿针管滋水，或者用弹簧把钢珠弹出去——只要我力气够大、火药塞得够多、炮管造得够结实，把膛压从 500 兆帕堆到 800 兆帕，炮弹岂不是想飞多快就飞多快？

如果我们做的是一门榴弹炮或者迫击炮，这种“多塞点火药、提高点膛压”的直觉通常不会错得太离谱。但是一旦开始追求坦克炮这种接近常规火药炮性能边界的武器，这套直觉就会把我们带进一个“堆料”的误区。

这里真正麻烦的东西，是火药燃气自己的气体动力学。

火药燃烧以后产生的并不是一个质量为零的“压力”，而是一大团温度高达数千K的燃气。它要膨胀，要向前运动，还要把压力变化从药室一直传递到正在高速远离它的弹底。换句话说，我们往炮弹上做功的这个“工具”本身也是一种有质量、有惯性，而且是一个传播速度有限的介质。

这个传播速度，就是声速。

对于理想气体来说，声速可以近似写成：a = √(γRT)

这里的γ是比热比，R是气体的比气体常数，T则是绝对温度。因为火药燃气温度很高，它的声速当然也远高于我们日常空气中的340m/s，可以达到每秒一两公里甚至更高的数量级。

问题恰恰出在这里。

炮弹刚刚开始运动的时候，它的速度远低于燃气中的声速，整个炮膛里的压力变化还有足够的时间传播，后面的高压燃气可以非常有效地追着弹底做功。但随着弹丸不断加速，它开始进入和推进燃气特征速度相同的数量级。与此同时，燃气又在不断膨胀、降温，自己的声速和压力还在往下掉。

这就引出了内弹道学里最让火炮设计上的物理壁垒——拉格朗日压力梯度。

我们可以顺着这个公式做一个极端的思想实验：什么叫把火药的能量“彻底榨干”？

理论上最完美的坦克炮，应该是弹丸在炮管里一路狂飙加速，把后面火药燃气的内能吸干抹净。等到穿甲弹飞出炮口的那一瞬间，火药气体正好膨胀到跟外界大气压一样，甚至因为弹丸跑得太快，把弹底后方直接拉出一段近乎真空的低压区。如果真能造出这种“理想状态下的极限坦克炮”，那它开火的时候根本不会有震耳欲聋的炮口焰和轰鸣，起初应该像拔出红酒软木塞一样，“啵”的一声闷响，紧接着零点几毫秒之后，才是5倍音速的弹丸撕裂空气产生的刺耳音爆。

但现实为什么从来不是“啵”的一声，而是震碎耳膜的惊天巨响？因为火药燃气根本来不及把能量交出去！我们根本没有可能构造一根几公里长度的坦克炮管。而且这是一个相当不划算的事情，也就是 “为了最后那几十米每秒的速度增量，准备把坦克炮造多长？”的经济学悖论。

那么有没有办法在原理层级做文章呢？也不是没有路子！

在一维非定常等熵流动中，气体膨胀推动弹丸的理论极限逃逸速度（Escape Velocity，即弹底压力P_b降为零时的速度）由以下公式决定：

如果我们再转化一下就成了：

这里面最值得我们关注的其实就是 T0 和 M。 T大家都知道——绝对温度；而M则是摩尔质量，也就是一摩尔这种气体到底有多重。

温度越高，气体分子的热运动越剧烈，声速越高，这件事很好理解。而M则是另外一头：在相同温度下，构成气体的分子平均越轻，其热运动的特征速度越高，最终表现出来的声速和极限膨胀速度也就越高。所以简单地说，在其他条件近似相同的情况下，M越小，速度越快，而且这个关系大致与M的平方根成正比变化。

现代坦克炮使用的双基、三基以及各种高能发射药，其燃烧产物并不是一种单一气体，而是CO、CO₂、N₂、H₂O、H₂等多种气体组成的高温混合物。具体平均摩尔质量会随着发射药配方、温度、压力以及化学平衡状态变化，如果只是为了建立一个数量级概念，我们可以暂且取大约25 g/mol。

提到摩尔质量，只要初中化学还没完全还给老师，大概已经有人想到一种东西了——氢气。

氢气的摩尔质量只有大约2 g/mol。25对2——这已经不是稍微轻一点的问题了。

但问题来了。我们总不能把传统发射药燃烧以后产生的碳、氧、氮都凭空变没了。只要继续使用硝化棉、硝化甘油、硝基胍这一类传统含C/H/O/N的高能材料，燃烧产物里就必然会有CO、CO₂、N₂、H₂O这些相对“沉重”的分子。

除非哪天真的搞出了能够工程化使用的金属氢之类的东西，否则想让传统发射药自己烧完以后变成一炮膛高温高压的纯氢，基本属于想多了。

但工程师还有另外一种办法，而且这办法多少有点鸡贼：既然火药燃气太重，那就别让火药燃气直接推炮弹——让火药负责干活，再让氢气负责推炮弹。

于是就有了两级轻气炮——Two-stage Light-gas Gun。

它的第一级看起来其实仍然很像一门火炮：点燃发射药，产生高压燃气。但是这次火药燃气推动的不是最终弹丸，而是一个活塞。这个活塞向前高速运动，把另一侧的氢气或者氦气疯狂压缩，使轻气体获得极高的压力和温度。达到预定状态以后，高压段的膜片破裂，这团被压得要命的轻气体才进入发射管，真正去追着弹丸的屁股做功。

于是我们实际上干了一件很有意思的事情：火药还是那包火药，化学能并没有凭空增加。

我们只是想办法不让它自己产生的那些“胖子”去追炮弹，而是让它们先推活塞，再由活塞压缩一群跑得快得多的氢分子，最后让氢气去追炮弹。

这就是为什么普通火药炮折腾到每秒两公里附近已经开始非常难看，而实验室里的两级轻气炮却可以把弹丸送进每秒数公里的世界——在这里能量是守恒的，但是利用起来的效率却是不一样的。

只不过，这玩意也是挺大的一摊，不适合放在坦克上。

最有可能放在坦克上的呢？那得用电！

当然，W君这里说的不是直接在坦克炮塔上架两根铁轨，然后“啪”一下把穿甲弹电出去。电磁轨道炮当然是一条路，但它跨得实在太远了。对于坦克炮而言，更现实、也更有意思的一条技术路线叫做电热化学炮——Electrothermal-Chemical Gun，简称ETC。

这东西乍看之下甚至没有什么未来武器的样子。

它依然有炮管，依然有药室，依然装发射药，最终推动炮弹的也还是高温高压燃气。坦克上也不用突然多出一个几米长的氢气泵管和一个几十公斤的大活塞。

真正发生变化的是点火方式。

传统火炮说白了还是“点火”。底火把发射药点燃，然后让火焰在装药内部传播，发射药按照自己的燃烧规律释放能量。工程师当然可以通过药粒形状、尺寸、表面处理和配方设计控制燃速，但从根本上讲，火药一旦开始烧，后面的压力—时间曲线很大程度上已经被发射药自己的物理化学性质决定了。

ETC则往里面插进了一根电极。

通过瞬间释放很大的电脉冲，在药室中产生高温等离子体，再利用等离子体去点燃甚至辅助控制发射药的燃烧过程。

这件事听起来似乎只是把“火柴”换成了“电打火”，但对于内弹道而言意义完全不一样。

我们前面一直在说，真正决定弹丸获得多少能量的，并不是峰值膛压究竟有多吓人，而是弹丸沿着整个炮管运动过程中，弹底压力到底维持成什么样子。数学上看，就是弹底压力对行程的积分。

理想状态当然不是在弹丸刚起步的时候狠狠干出一个巨大的压力尖峰，然后后半截炮管眼睁睁看着压力掉下去；而是希望在不超过炮管允许最大膛压的前提下，让尽可能高的压力维持尽可能长的时间。

换句话说：我们真正想要的不是更高的压力峰值，而是更“胖”的压力曲线。

ETC真正诱人的地方就在这里。

如果能够通过电能更加主动地控制点火、燃烧和能量释放过程，就有机会在不简单粗暴提高最大膛压的情况下，提高整个内弹道过程中的平均有效压力，让同样长度的炮管对弹丸做更多的功。

不过这里需要把ETC和另外一种更激进的东西分开。

ETC名字里面虽然有个“电热”，但它本质上仍然是一门化学炮。真正提供大部分能量的依旧是发射药，电能主要负责产生等离子体，对发射药进行快速、均匀而且更加可控的点火。说白了，传统坦克炮是在研究“火药应该怎么烧”，ETC则是在这个基础上又增加了一个可以主动控制的电能输入。

如果再往前走一步，事情就开始不一样了。

既然我们前面已经知道，普通火药燃气的平均摩尔质量本身就是限制速度继续提高的因素之一，那么能不能连传统发射药产生工作气体这一步都不要了，直接用电能制造一种高温、高压而且尽可能轻的工作流体？——可以。

这就进入了Electrothermal Gun，也就是电热炮的范畴。

在这类方案里，电能不再只是负责“点火”，而开始直接参与制造推动弹丸的高温高压工作介质。一些实验装置甚至会利用聚合物等材料的烧蚀、汽化形成工作流体。例如我们日常常见的聚氯乙烯（也就是泡沫塑料）。

这两款炮的最大软肋就是用电。

但两者“吃电”的方式还不太一样。

ETC其实还算客气，因为真正负责给炮弹提供绝大部分动能的仍然是发射药，车上的电气系统主要负责提供一个功率极高、持续时间极短的电脉冲。问题在于，“能量不算特别大”和“容易供电”完全是两回事。你需要把一笔电能先存起来，然后在毫秒量级突然倒进等离子体发生器里。

到了真正的电热炮，事情就更麻烦了。既然连产生高温高压工作介质这件事都开始由电能承担，那么弹丸最终获得的动能中，就会有相当一部分直接来自坦克的电气系统。

这时候我们再回头看前面那个23MJ就有意思了。

如果真想把一枚11kg的弹丸加速到2050m/s，它需要获得大约23MJ的动能。化学炮可以把这笔能量预先储存在发射药的化学键里面，一发炮弹装进去，几十兆焦耳级的化学能也就跟着装进去了。

电炮就不一样了。

假设整个电能到弹丸动能的转换效率能够做到30%，要获得23MJ炮口动能，电源系统就得准备大约77MJ；哪怕把效率做到50%，也仍然需要46MJ。

而且这还不是“我的发动机功率够不够”的问题。

假如坦克上有一套1MW级发电系统，46MJ也意味着理论上需要46秒才能重新攒够下一发所需的能量；77MJ则要77秒。这还是假定发电机所有功率都拿来给主炮充电，坦克自己的驱动、雷达、通信、主动防护、热管理统统不用电。

更麻烦的是，炮弹不会允许你慢慢放电。

真正发射的时候，这几十兆焦耳必须在毫秒级甚至更短的时间里释放出去。于是平均功率还是兆瓦级，到了储能器向炮膛放电的瞬间，峰值功率却可能直接蹿进吉瓦级。

这才是电热炮、电磁炮这些东西装上坦克以后真正难看的地方。

它们需要的不仅仅是一台“大发电机”，而是一整套发电、储能、脉冲功率调理、开关、母线、绝缘和散热系统。换句话说，我们好不容易摆脱了两级轻气炮那个巨大的活塞和泵管，转过头来又往坦克里面塞进去一座小型脉冲功率实验室。

相比之下，传统发射药实在太好用了。

它平时就是一块安安静静躺在弹药舱里的固体，几十兆焦耳的能量已经以化学能形式封装在里面，不需要电容器维持，不需要发电机提前充电，也不需要粗得吓人的高压母线。需要开炮的时候，一枚小小的底火就能让这笔能量在几毫秒内释放出来。

所以一百多年过去了，我们把坦克炮的膛压越做越高、炮管越做越长、发射药越做越复杂，甚至开始拿等离子体去折腾它，但最后还是舍不得把“火药”扔掉。

不是因为工程师守旧。而是从能量密度、功率密度、储存稳定性和整个武器系统的体积重量来看，化学发射药这个东西实在太适合坦克了。

但这件事还得两头说。

我们不能拿今天坦克的样子，去简单判断几十年后的坦克还能不能装下这些东西。一个新事物真正成熟以后，带来的往往不只是“把原来的零件换成一个更先进的零件”，而是整个武器平台的结构形态都会跟着发生变化。否则按照这种思路一路推下去，现代战争恐怕就应该是武士们开着装甲车射箭了。

很多军事技术的发展都是如此。

早期坦克的布局为什么逐渐收敛成今天这种“发动机—炮塔—乘员—弹药”的形态？并不是因为这个形态天然正确，而是因为柴油机、机械传动、旋转炮塔、化学能火炮和人类乘员这些技术条件共同把它塑造成了这个样子。前面我们讲T-14的时候其实已经看到了一次这样的变化：当传感器、自动装弹机和电子设备发展到一定程度以后，炮塔里突然不需要坐人了，于是延续几十年的坦克空间分配原则立刻就可以重新洗牌。

电驱动武器也一样。

今天我们觉得几十兆焦耳储能装置、兆瓦级发电机和脉冲功率系统塞进坦克里简直不可理喻，是因为我们脑子里的坦克仍然是一台以柴油机为动力、机械传动为主体、电气系统只是辅助系统的车辆。

但如果未来装甲车辆本身就采用混合动力或者全电传动，拥有兆瓦级发电能力、高压直流母线和大容量储能系统，那么主炮所需要的电源就不再完全是一套为了开炮而额外背上车的死重量。动力系统、行走系统、主动防护、雷达、定向能武器和主炮开始共享同一套能源基础设施以后，整个问题的算法就变了。

到那个时候，我们今天熟悉的“坦克”甚至未必还长得像今天的坦克。

所以ETC、电热炮乃至电磁炮真正值得看的地方，并不是它们明天能不能把现役125毫米炮拆下来直接换掉，而是它们有没有可能在某些基础技术跨过临界点以后，反过来改变装甲战斗车辆本身的结构。

技术史上真正有意思的变化，往往就发生在这里：最开始大家总想用新技术替换旧系统中的某一个零件，后来才发现，真正应该被重新设计的是整个系统。

所以，在W君看来，我们的坦克炮是不是“世界第一”，其实真的没有那么重要。

1780m/s比1750m/s快了30m/s，当然是一项可以拿出来说的工程成绩，但它并不能回答未来坦克究竟会变成什么样。因为我们前面绕了这么大一圈已经可以看到，今天坦克炮停留在1700～1800m/s这个区间，并不是自然界在这里画了一条不可逾越的红线，而是化学发射药、炮管长度、膛压、材料寿命、弹药尺寸、自动装弹机和几十吨级装甲平台共同妥协出来的结果。

在这套技术体系里面继续优化，我们当然还可以再往前拱一点。发射药可以改，膛压可以提高，炮管可以加长，穿甲体可以继续优化，甚至可以用ETC把压力曲线再“压榨”得漂亮一些。但越接近这套体系的边界，每增加几十米每秒，需要付出的代价就会越来越大。

真正可能把这个数字一下子甩开的，反而不是把今天这门炮继续做得更粗、更长、更结实，而是换掉其中某些最基本的前提。

从火药燃气换成轻气体，从机械传动走向电传动，从有人炮塔走向无人炮塔，从化学能点火走向电控燃烧，甚至最终连化学能本身都不再是主炮的主要能源。每跨过其中一道门槛，改变的可能就不再是一门炮的性能，而是整辆坦克应该怎样设计。

所以真正应该问的问题，或许从来都不是：

“我们的坦克炮是不是世界第一？”

而是当下一代主战坦克不再按照今天的规则设计时，我们手里有没有那些能够让规则发生变化的东西？

这恐怕比1780m/s本身重要得多。