战场火王:火炮与弹药-火炮的发展趋势与未来
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    火炮的几个发展趋势

    二次世界大战结束后的数十年中,导弹、核武器等新式武器迅速发展,一些国家一度认为空中和地面的导弹、火箭火力将要取代炮兵,“战争之神”的地位一度受到动摇,严重影响了火炮技术的发展。

    20世纪70年代以来,随着微电子技术、新材料、新能源在军事上的广泛应用,火炮的自行化、自动化、系统化程度显著提高,侦察、指挥手段不断更新,弹药更加多样化。现代火炮系统的战术技术性能有了很大的发展,使火炮技术进入一个新的发展时期。

    一、战后身管火炮的发展

    随着现代榴弹炮的身管不断加长,在西方已将加农炮、榴弹炮和加农榴弹炮统称为榴弹炮,而通常人们又将这些火炮称为身管火炮。身管火炮作为陆地战场的主炮,在第二次世界大战以后一直是各国火炮发展的重点。1991年发生的海湾战争中,双方使用的身管火炮占陆军压制火炮的90%以上。海湾战争证明:大口径、远射程(30千米以上)的榴弹炮、加榴炮是保持地面火力优势的必要手段,自行火炮机动灵活,适于随时支援装甲与机械化部队作战,牵引火炮质量较轻,可用直升机空运作为空降师、空中突击师的主要装备。身管火炮配以多样化的弹药、引信,能够打击战场上不同类型的目标。身管火炮与精准制导武器相结合,是打击远距离点目标的有效武器。所有这些也正是第二次大战以后特别是当前各国主战火炮的发展方向。

    1.战后至60年代的发展情况

    50年代,美国及其他西方国家比较重视自行火炮的发展,而且为了适应核大战的需要,美国在火炮研究方面首先考虑加农炮发射核炮弹的问题。1953年装备使用的T-131式280毫米加农炮,既能发射普通榴弹,又可发射核炮弹,射程达30千米左右。在此期间,苏联及西方国家对牵引式榴弹炮也进行了改进和发展,普遍采用了可360°回转的射击座盘,配用炮口制退器和增加弹种,如苏联先后研制和装备了M-30式122毫米榴弹炮、1955年152毫米加农榴弹炮、C-3式180毫米加农炮、M46式130毫米加农炮。其中M46式加农炮最为著名,被认为是一种设计合理、结构紧凑、性能可靠的野战火炮,射程可达27千米。M-30式122毫米牵引榴弹炮,1960年装备部队,主要配备在摩步师和空降师。该炮除原华约国家军队装备外,在中东及北非国家也有装备。该炮体积较小,能环形射击,发射榴弹最大射程为15.3千米,具有良好的战术技术性能,还能实施机降和伞降。

    60年代,美国等西方国家在既打核大战又打常规战的战略思想指导下,加强了地面压制火炮,尤其是155毫米火炮的发展,在北约组织1963年规定155毫米为师级的标准口径之后更为明显。在此期间,美国特别强调减轻火炮质量,以便提高战略机动性。美国研制和装备了M102、M204式105毫米榴弹炮,其中M102火炮有8个部件采用铝合金材料,使全炮质量比M101式(2030千克)减少26%。为减轻炮架受力,M204式105毫米榴弹炮采用了前冲原理,后坐力减少60%以上,不需要普通的大架和驻锄,全炮质量为1350千克,比M101型减小33%。由于采用前冲机缩短了火炮后坐循环时间,射速也由每分钟10发增到15发(该炮从未装备部队)。英军研制的105毫米轻型榴弹炮用一辆吉普车就可牵引,其最大射程为17千米。

    2.    70年代以后发展活跃

    70年代至今,各国火炮发展非常活跃,并普遍重视了自行火炮的研制。除美苏两国外,其他国家也纷纷研制自己的火炮,出现了不同类型的新加农炮和榴弹炮。这些火炮的口径集中在152~203毫米,并采取多种措施提高火炮射程、精度和威力,改善机动性和提高防护能力。

    在弹药方面,枣核弹(即远程全膛弹)和底部排气弹(简称底排弹)是继火箭增程弹、底凹弹之后的新弹种,不仅增程效果好,精度也不受影响。枣核弹英文原意是空气动力优化弹丸,外形像枣核,且有底凹,飞行阻力小,比制式榴弹可增加射程20%左右。英、德、意三国联合研制的FH70式155榴弹炮发射普通榴弹最大射程为24千米,而发射枣核弹最大射程达31.5千米。底排弹是指在弹丸底部装有排气装置,用于减少飞行中的底阻以增大射程,这种弹比火箭增程弹的效果好,比制式普通榴弹增程13%~30%。南非G-6式155毫米自行火炮采用此弹,射程达40千米。除此以外,在弹底采用冲压发动机,增大推进力。美国已在203毫米榴弹上加装冲压发动机,射程可达60千米。

    在提高射速方面,新型自动装填系统的研制,提高了供弹、输弹的自动化程度,射速有明显提高。如瑞典150式155毫米自行火炮,射速达到15发/分,法国的CT155毫米自行榴弹炮射速达到12发/分,西方多国联合研制的SP70式155毫米自行火炮的突击射速达到18发/分。

    在提高射击精度方面,除采用先进的火控系统外,发展的末段制导炮弹,可使射击精度达到0.3~1米,击毁一辆坦克只需1~2发,是普通炮弹命中精度的几十倍。美国155毫米榴弹炮、前苏联的152毫米加榴炮都已配备了“铜斑蛇”、“红土地”激光制导炮弹。T44

    为了提高弹丸的杀伤威力,除了弹丸多装炸药,装填高能炸药,发展预制破片弹外,已普遍使用了子母弹和子母雷弹。此外,美国等国家已开始研制完全自主式自动寻的“智能”和“灵巧”炮弹。

    火炮的机动性也是70年代以后各国火炮发展的重点,主要措施:

    一是自行火炮采用大功率发动机,提高单位功率,使火炮行驶速度和行程能与现代主战坦克相适应,研制中的火炮一般不低于60千米/时。

    二是发展轮式自行火炮,部分取代现有履带式自行火炮,以提高火炮在公路上的机动能力。如南非G-6式155毫米自行炮采用轮式底盘,公路行驶速度达90千米/时。

    三是在牵引火炮上配装体积小、功率大的辅助推进装置,使火炮能迅速进入和撤出阵地。如瑞典FH77式155毫米牵引榴弹炮,在火炮上安装一个辅助推进器,并配有各种液压系统。行军时,由牵引车和辅助推进器联合驱动,最大行驶速度可达70~80千米/时,大大增加了越野机动性。火炮大架上有一个支撑轮,液压系统可用于展开火炮、装填弹药、高低方向瞄准。这样,使火炮的放列和撤收实现自动化,进入和转移阵地很快,大大减轻了炮手的操作强度,有人称它为能代替自行火炮的套引火炮。

    四是在火炮上更多地采用铝、钛等轻合金和复合材料,以减轻火炮质量,便于空运和直升机吊运。如美国装备的M109式155毫米自行榴弹炮及前苏联的1974年式122毫米自行榴弹炮均可空运、吊运和浮渡。

    为了提高防护能力,新研制的自行火炮一般都有一定的“三防”能力。南非G-6自行火炮还非常重视地雷对它的威胁,其车底部可以经受三枚地雷爆炸,而不致造成停车。美国为M109式155毫米自行火炮研制一种轻型伪装网,它能够防光学仪器、红外仪器和雷达侦察。

    二、火箭炮的再度发展

    在现代战争中,无论是进攻还是防御,都需要提供一种射程远、威力大、火力猛、机动性强、能以饱和火力压制大面积目标的武器系统,而多管火箭炮能较好地满足这一要求。因此,“喀秋莎”一类的多管火箭炮越来发挥受到各国军队的重视。

    1.“喀秋莎”阔步向前

    第二次世界大战期间,前苏联的“喀秋莎”火箭炮以它出色的表现,受到人们的青睐。在50年代初的朝鲜战场上,中国人民志愿军装备的“喀秋莎”又有力地打击了美国侵略者。到50年代,前苏联把火箭炮的发展推向了高潮,先后研制并装备了BM-14、BM-24、BM-20、BM-25等火箭炮,口径从140毫米到250毫米,不仅型号多,而且在发射装置的结构上也进行了改进,有管式、圆笼式和方笼式,放弃了轨道式。火箭炮配用尾翼稳定火箭弹和旋转稳定火箭弹,射程为9~20千米,相比之下,西方国家除美国在1953年研制装备了M23型25管火箭炮(射程8.2千米)外,基本上停止了火箭炮的装备与发展。

    60年代苏军装备的火箭炮有122,130,140,200,240和250毫米六种型号,其中有轮式车载和履带车载,也有牵引式。

    进入70年代,经过简化口径序列,苏军只装备两种,即BM-14式140毫米16管牵引火箭炮和BM-21式122毫米40管车载火箭炮。前者装备空降师,后者装备坦克师和摩步师。

    2.各国普遍重视火箭炮

    德国是北约国家较早开始研制火箭炮的国家,1968年研制成功了110毫米36管火箭炮。该炮最大射程18千米,1970年正式装备部队。110毫米火箭弹由DM14式火箭发动机和各种不同用途的战斗部组成。其结构特点有:采用互换战斗部,采用玻璃钢发动机和星孔内燃药柱,四片尾翼上各安一弹簧片,弹丸的微旋是由燃烧室后端装有两个成180°排列的定向钮与发射管内相应的定向槽相吻合赋予的。火箭弹配有杀伤战斗部、内有5000个预制钢珠,配用抗电磁干扰近炸引信,一门火箭炮可使300平方米地域布满钢珠,更主要的是,该炮具有反装甲作战能力,较之苏联的BM-21又向前发展了一步。但美中不足的是需要人工修正气象诸元,因而射击精度不高。为此,1980年开始将110毫米36管火箭炮改装为“拉尔斯”Ⅱ式火箭炮,改装后仍保持36管,配备“战场哨兵”射击指挥系统,使命中精度提高3倍。

    70年代以后,火箭炮在世界各国得到普遍重视。研制火箭炮的国家不下20个,研制的火箭炮型号不止50种,如以色列的LAR-160、意大利的菲洛斯25/30、西班牙的特鲁埃尔、捷克的RM-70以及韩国的130毫米多管火箭炮等。

    意大利菲洛斯25/30式122毫米多管火箭炮有两种型号,F30是F25的改进型,主要区别在于火控系统的不同。

    菲洛斯25/30式多管火箭炮由意大利斯尼BPD公司于1976年开始研制,1985年投入批量生产,但未装备意大利陆军,目前已出口3个国家,在1985~1994年生产了73门。

    火箭炮的高低和方向瞄准靠电力操纵,也可人工操作。驾驶室内装有选择器和发射控制按纽,一次齐射40发所需时间为16秒。1个6门制的菲洛斯25/30式火箭炮连齐射240发火箭弹,覆盖密集区为25万平方米。

    该火箭炮发射F25式和F30式尾翼稳定火箭弹,F25式火箭弹采用双基固体推进剂,配用普通战斗部时最大射程25千米,配用子母战斗部时最大射程22千米。F30式火箭弹采用复合固体推进剂,增大了射程。配用普通战斗部时最大射程33.5千米,配用子母战斗部时最大射程28千米。

    3.射程最远的“龙卷风”

    80年代,前苏联研制了“旋风”9K58式300毫米火箭炮,有的译为BM-O式9K58“龙卷风”300毫米火箭炮,1983年设计定型,1987年开始装备部队。1990年2月在吉隆坡举办的亚洲防务展览会上首次公开亮相。

    该火箭炮的发射装置有12根8米长的定向管呈“n”形配置,上面一排4根,下面每侧各两排,每排2根,安装在MA-543式(8×8)卡车上。运载发射车上有一操作室,配有两个稳定器。该车共有4个乘员,总质量(含12枚火箭弹)43.7吨。“龙卷风”300火箭炮还配有MAB-7313式(8×8)弹药补给装填车,该车运载12枚杀伤子母火箭弹,并可施行机械半自动装填。

    “龙卷风”300火箭炮的主要特点:一是自动化程度高,火箭炮配有自动化射击指挥系统,每个火箭炮连配有1辆射击指挥车,车上装有计算机系统、通信器材、无线传输系统和定位定向系统。二是射程远,最大射程70千米,是目前世界上射程最远的火箭炮(发射近程战术导弹除外)。三是射弹覆盖面积大。该火箭炮配有子母弹、化学弹和布雷弹。发射的杀伤子母火箭弹质量为800千克,战斗部240千克,内装72枚直径为75毫米的子弹。四是散布精度好。定向管内有两条螺旋导槽,火箭弹采用初始段简易惯性制导的自动修正技术,使得火箭弹散布较小。

    三、迫击炮发挥的巨大作用

    迫击炮由于质量轻、结构简单、使用方便、无需特殊装备就可以立即投入战斗,即使在现代战争条件下,也不能被其他火炮取代。

    目前各国装备的迫击炮根据战术要求不同,结构也不一样,其中有滑膛的、线膛的,前装式的、后装式的,长身管的、短身管的及两段式身管的,膜状座钣的、梯形座钣的、圆拱形座钣的,人背的、车载的、牵引的和自行的等等。

    从口径来看也较多,有51,60,81,82,100,105,107,120,160,240毫米近10种。美国采用的是60,81,107,120毫米4种口径,前苏联采用的是82,120,160,240毫米4种口径。按口径可分为大、中、小三类。根据其发展情况来看,主要有以下四个特点:

    1.小口径迫击炮装备广泛,在轻型化及提高远射性能方面发展迅速

    50~82毫米为小口径。一般配属在连、营以下分队,作为直接伴随步兵武器或快速反应部队的便携式武器。质量在5~60千克之间,最大射程为750~5800米,最大射速30发/分左右。其中51、60毫米口径的通常是单兵整炮携带,81、82毫米远射型小口径迫击炮,一般需要分解为炮身、炮架、座钣几个大件分别携带。这类迫击炮射程可达4000米以上,炮弹质量在3千克左右。火炮分解后的单件质量在15千克以内。

    70年代以后,美、英、法等国普遍重视小口径迫击炮的装备与发展。如美军轻型步兵连、空中突击连、空降兵连里,均有迫击炮分排编制,装备有M224式60毫米轻型迫击炮。该炮1977年定型,1979年装备部队,分两种型号,普通型使用大座钣,采用轻金属材料,配用新弹种和多用途引信,带有激光测距仪和小型弹道计算机,射程为3500米,达到老式81毫米迫击炮水平,但质量减轻了一半多,全炮质量只有20.8千克。手提型迫击炮使用M8式矩形小座钣,无双脚架,总质量为7.8千克,最大射程为1000米。

    西班牙、丹麦、以色列各国也都装备有本国的小口径迫击炮。以色列装备的“索尔塔姆”60毫米迫击炮,有普通型、突击队型和远射型三种型号,突击队型便携式迫击炮的质量只有6千克,炮弹1.72千克。适用于快速反应部队,如空降步兵连等。

    法国远射型60毫米迫击炮,最大射程达5000米以上。比利时还研制了一种结构简单而新颖的NR8113A1式52毫米迫击炮。因射击时声音微弱,而且不出现炮口焰,便于隐蔽发射,故又称之为无声迫击炮。

    2.中口径迫击炮自行化的装备迅速增多

    100~120毫米为中口径,装备在营、团级,大多为团属迫击炮。最大射程4~13千米,全炮质量一般在100~300千克。除轻便型可分解为炮身、炮架、座钣几大部分由汽车装运外,一般需要带有运动体或配有专用的炮车。为了提高迫击炮的快速反应能力和防护能力,80年代以来,中口径自行迫击炮在国外发展很快。一些原有的弹道性能较好的中口径迫击炮,已由牵引式改装成自行式。

    从目前各国研制迫击炮的动向来看,今后将集中发展120毫米和81毫米口径迫击炮,为了解决装甲防护、机动性和射击指挥自动化问题,又将重点放在120毫米迫击炮的发展上。

    120毫米迫击炮的发展之所以受到重视,首先是北约国家认为,为了对付4千米以上的装甲目标,从射程和威力来看,以120毫米口径较为理想,其次是美国陆军在“1990~2000年迫击炮发展方案”中,提出采用120毫米口径的炮塔式迫击炮。这一情况引起世界各国对120毫米自行迫击炮的极大重视。

    3.大口径迫击炮品种型号较少,发展缓慢

    160~240毫米为大口径,大口径迫击炮由于笨重、装填困难、射速较低、远距离射击射弹散布大,因此发展缓慢。

    70年代,前苏联为发射核弹头而装备了2C4型240毫米迫击炮,虽然早在1975年便开始服役,80年代初取代了M1953式240毫米牵引迫击炮,但从未在公开活动中展出,据西方推测,2C4一共生产400门左右。现在俄罗斯陆军将其装备在方面军属重炮旅,捷克斯洛伐克、伊拉克、黎巴嫩也拥有一部分。

    2C4配备一门288型240毫米迫击炮,最大射程为9.7千米。战斗全质量27.5吨,最大公路时速62千米,最大公路行程500千米。在火炮的控制方面,利用1套液压驱动系统操纵,火炮以60°仰角射击耗时62秒,以80°仰角射击则需77秒,射击后的装填动作也较复杂,为该火炮系统的一大缺点。

    近年来,随着火箭增程弹、反装甲末段制导炮弹和子母弹的发展,有可能促进大口径迫击炮的进一步应用。

    4.外军装备中,迫击炮已广泛使用了射击计算器

    为了提高火力反应能力和射击精度,外军在迫击炮分队也广泛使用了计算器。如英国的81毫米迫击炮1980年首先配用了“莫柯斯”手持式迫击炮计算器,1983年装备了“莫曾”迫击炮计算器。该计算器同时可存贮10个观察员、58个目标、10个阵地的数据,并可同时为执行两项射击任务的迫击炮分队计算射击诸元。美国1984年装备的M23迫击炮弹道计算机,可适用60、81、107毫米几种炮型,并可与陆军“塔克法”战术射击指挥系统联网。

    上述射击计算器,以及激光测距机等观察指挥器材的使用,不仅提高了迫击炮的快速反应能力,而且可消除人为的计算误差,提高射击精度。今后适合于迫击炮使用的侦察校射雷达、微型计算机和大容量、带数传装置的计算机将得到更加广泛的应用,特别是对射程较远的大、中口径自行迫击火炮来说,采用计算机更是势在必行。

    四、坦克炮独领风骚

    1.坦克炮与防护装甲的斗争

    1973年10月,第四次中东战争爆发,交战双方——埃及、叙利亚与以色列在短短的几天里,共投入5500辆坦克和9000多辆装甲车。这是第二次世界大战以来爆发的一次规模最大的坦克战。

    短短18天的战争中,在苏伊士运河两岸,在丘陵连绵的戈兰高地上,到处是坦克、火炮和各种装甲车辆的残骸,战场变成了钢铁的垃圾场。双方共损失坦克3000多辆,占参战坦克数量的一半。而毁于坦克交战中的坦克,多达1000辆,占损失坦克数量的三分之一。这些数字,充分表明了坦克大会战的程度和用坦克打坦克的效果,以及坦克在现代地面战场上的重大作用。

    现在发达国家的军队中,不但有专门的坦克师或装甲师(即步兵师)也编有坦克团,一个步兵团还有一个坦克营,一个师有300多辆坦克,一个团也有几十辆坦克。目前,全世界108个国家和地区共装备约16万多辆主战坦克。毫无疑问,坦克必然是现代陆战场的主要兵器。

    现代坦克和飞机、军舰一样,是一个综合武器系统,不但行驶快,还有足够的火力,相当的防护和整套电子设备。

    坦克的火力主要是一门主炮,它的口径从二次大战的85毫米到90毫米,增大到今天的120、125毫米,并配有多种新式弹药。配有火控系统的坦克炮,对2000米以外的目标,首发命中概率可达到50%以上。坦克除一门主炮外,还有一挺机枪或高射机枪。T52

    正因为坦克是如此厉害的进攻武器,所以各国不仅重视坦克的发展,而且也重视反坦克武器的发展。在众多的反坦克武器中,坦克炮的发展在战后一直走在反坦克炮的前面。

    第二次世界大战以后,相继出现了三代坦克。前苏联的T-54/55系列、美国的M48巴顿系列和英国的逊邱伦系列坦克部属于第一代。60年代发展起来的前苏联的T-62、美国的M60系列、英国的“奇伏坦”和“维克斯”、法国的AMX-30、瑞典的S型无炮塔坦克、瑞士的PZ61/68、德国的“豹”1坦克,属于第二代。70年代以后发展起来的前苏联的T-72、德国的“豹”2、美国的M1、M1A2、英国的“挑战者"、法国的“勒克莱尔”、日本90式主战坦克,属于第三代。

    坦克炮和反坦克炮在各代坦克发展中,面临着装甲防护力不断增强的挑战。当然,坦克炮和反坦克炮的发展也促进了坦克装甲的不断变化。

    60年代前,发展与装备的第一代坦克,前装甲厚度均已超过100毫米,坦克炮的口径也从75~85毫米发展到90~100毫米,弹丸初速提高到900~1100米/秒。由于弹丸质量与初速随火炮口径同时增长,这一时期坦克炮炮口动能几乎是战前坦克炮炮口动能的一倍。虽然如此,由于坦克炮依然使用传统的弹药,其动能穿甲弹穿透性能提高有限。

    进入60年代,非均质钢甲的广泛采用,火炮的穿甲能力更显不足。新的挑战,促使火炮弹药寻求新的技术途径去抗衡,也蕴育着新一代坦克火炮及弹药的发展。其中最具代表性的是前苏联T-62坦克的2A20式115毫米滑膛坦克炮和英国的L7式105毫米线膛坦克炮。特别是滑膛坦克炮及长杆式超速脱壳穿甲弹的问世,坦克炮穿甲性能有了新的突破,成为第二代坦克发展的重要标志。

    70年代以来,第三代坦克所配备的火炮充分利用了二代坦克炮与弹药上取得的技术成果,在保持口径适度增长条件下,广泛采用了长杆式脱壳穿甲弹,使弹丸初速达到1800米/秒。第三代坦克炮口径一般为120~125毫米,火炮弹药系统形成的穿甲能力能穿透500毫米厚的钢甲,在装甲防护上普遍采用了复合装甲和侧屏蔽装甲。

    这一时期具有代表性的坦克炮,有前苏联T-72坦克的2A46式125毫米滑膛炮、德国“豹”2式坦克的120毫米滑膛炮和英国“挑战者”坦克的120毫米线膛炮等。

    五、新能源炮异军突起

    现代火炮都是以固体发射药作为发射能源。目前,正在研究和发展的液体发射药炮、电热炮、电磁炮、激光炮、射束炮,由于它们的工作原理和使用的能源与传统的固体发射药火炮有很大差别,所以这类火炮统称为新能源火炮,或称为新概念火炮。

    传统的固体发射药火炮,经历100多年的发展,特别是近几十年来发展起来的高膛压、大初速火炮,弹丸初速已达每秒1800米,增强了火炮的作战威力。但是,随着科学技术的发展,火炮作战目标的性质也在不断发生着变化。如坦克的防护能力,由于复合装甲的采用,其抗静穿甲能力可达500毫米厚度。再如空中目标的高速超低空突防能力,巡航导弹、反舰导弹的飞行高度离地面和水平面只有几米,火炮对其射击的反应时间只有几秒钟。这些都要求火炮技术,特别是在火炮的弹道性能上,适应上述目标发展的要求。由于受到火药性能和身管材料的限制,以及火炮自身威力提高与机动性下降相矛盾,要大幅度提高现代火炮的综合性能难度极大。所以人们在改进现代火炮的同时,积极寻求新的发射能源。科学技术的发展,为这种探索提供了理论和物质基础。近些年来,火炮在能源的使用上,在发射方式上和相应的火炮弹药系统的研究方面有了很大进展。

    1.液体发射药火炮

    液体发射药火炮,是以液体发射药代替传统的固体发射药的一种新能源火炮。早在第二次世界大战结束时,美国海军就曾研究把液体发射药技术用于鱼雷等水中兵器。朝鲜战争期间,美陆军想在坦克炮上采用液体发射药,但限于当时的技术水平,最终被迫下马。随着国防高新技术的发展,液体发射药火炮的研究又重新活跃起来。

    70年代,美国海军对整体式液体发射药开展了一系列的研究工作,随后,美国陆军弹道研究所对单元液体发射药的性能和应用进行了系统研究。由于毒性较小的液体发射药研究工作取得显著进展,再生式喷注系统及其内弹道性能燃烧过程的稳定性得到一定的控制,使液体发射药火炮作为实战武器成为可能。同时,德、英、法等国相继开展了应用性研究,而美国一直处于领先地位,在80年代已进入实用性开发研究。

    美军选定的液体发射药火炮最初定名为“防御者”火炮,是由通用电气公司研制的。早在60年代后期即已开始研究,最初是在小口径火炮上进行试验,以后逐步从25毫米火炮发展到30、89、105毫米口径的火炮。1986年,美弹道研究所与该公司签订合同,研究155毫米火炮采用液体发射药的应用前景。随后,通用电气公司先后试制了3门样炮并进行了试验。1号炮为单发射击的静态试验炮,采用39倍口径身管(即M198式155毫米牵引榴弹炮身管的改进型),装在M115式203毫米牵引榴弹炮炮架上。从1988年至1990年底共发射了237发炮弹,取得了基本满意的结果。但是由于这种炮的身管较短,因此试验的射程比较近。为此,在随后的2号炮上采用52倍口径身管,药室容积为14.2升。于1990年5月进行首次试射。1992年2月开始进行了为期3个月的射击试验,发射M549A1式火箭增程弹时,初速为998.8米/秒,最大射程达44.4千米,比普通火炮增大了近50%。接着,又在此基础上制成了3号炮,药室容积增大到17升,并用M109型自行火炮的底盘进行从6~400千米之间的射击试验和3发/15秒的爆发射速试验等。

    美军在进一步对车载式自行火炮进行广泛试验后,正式命名这种液体发射药炮为“十字军”155毫米自行榴弹炮。

    目前,美国已经在155毫米榴弹炮上,进行了工程设计与试验。英国在30毫米拉登炮上,建立了多功能液体燃料发射装置,德国也对再生式装置开展了多年应用研究。

    液体发射药火炮和传统的固体发射药火炮相比有下列几方面的优点:

    有较好的内弹道性能。由于液体发射药火炮用喷注式燃料供给系统,在内弹道工作过程中,可有控制地向燃烧室喷注发射药,控制气体生成率。从而可以提高内弹道工作过程中的平均压力,以及有效地降低峰值压力。因此,液体发射药火炮弹丸初速,在同样炮膛工作容积条件下,可以比固体发射药火炮初速提高15%以上,如在120毫米火炮上用肼基液体发射药作射击试验,已获得平均初速达2090米/秒。液体发射药火炮膛内峰值压力的降低,可以延长炮管的使用寿命。

    简化了装药,降低了弹药成本。液体发射药火炮弹药不需要专门的药筒。液体发射药工艺过程简单,成本低,可降低发射药成本80%,便于大量生产,并且易于转为民用。因此,具有较大的经济价值。

    有利于火炮的自动化和射速的提高。弹药分别供输后,改善了原定装式弹药供弹系统结构庞大、复杂、供弹速度慢的问题,使火炮发射速度成倍提高,增大了火炮射击威力。

    液体发射药的采用,增大了火炮携带的弹药基数,一般比传统弹药增加3~4倍。改善了弹与药在车体内的合理配备,减少了车内乘员,这样就使车体更加紧凑,有利于提高火炮整体防护与生存能力,有利于增强火炮的持续作战能力。

    虽然近年来在液体发射药火炮的研究方面取得了很大进展,但还存在下述技术难关有待进一步解决:液体发射药的综合性能,如点火燃烧,贮运和安全性等与实用弹药性能还有一定距离;弹道重复性还不理想,还难以使初速标准偏差稳定在小于1%的范围内;火炮发射系统机械结构复杂,装置的工作可靠性及自身控制精度,还满足不了连续工作的要求;一些金属及非金属材料,在性能上还不能完全满足在高温、高压、高速工作条件下的使用寿命要求。这些问题的解决将会使液体发射药火炮进一步走向实用化。

    2.电热炮

    电热炮即电热化学炮,其原理是利用高电压、大电流的短脉冲电流产生高温等离子体,使高能、轻质的非爆炸工质燃烧产生高压电离气体把弹丸推出炮膛,又称“增燃等离子炮”。同常规火炮一样,电热炮也是靠气体膨胀做功使弹丸获得高初速,不同的是其气体相对分子质量小,可吸收的动能少,弹丸动能少部分(20%以下)由电能提供,大部分由化学能提供。与常规火炮比,电热炮一是弹丸初速高,出口动能大,穿透目标能力强,炮弹威力大。二是射程远,可达50千米以上。三是火炮膛压可电控。改变射程不用改变射角,一门炮能在很短的时间内连续发射多发炮弹攻击不同距离上的多个目标。四是结构上容易实现,将常规火炮炮闩略加修改,就可发射电热炮弹丸,同一门炮,可发射两类炮弹,效费比很高。五是使用非爆炸性工质,确保操作安全。六是可实现自动装弹,能以每秒2~5发的射速连射,反应快速灵活。因此,电热炮研制虽然起步晚,进展却非常快,很有潜力,并迅速引起广泛的重视。T

    电热炮的工作原理。在药室中装有固体装药氢化锂,贮能器为大容量电容器,药室部放电电极。发射时,通过电容器连接的电极放电,可将固体装药加热到19700℃以上,以膛压达到700兆帕(约7000个大气压)时,装药在高温高压下发生物相变化和离解。反应生成物全部为气体,平均相对分子质量为4.06,只有火药燃气相对分子质量的1/6,其比容、比热容均为火燃气的10倍以上,具有良好的低相对分子质量、高能量的内弹道指标。

    电热炮通过电容器放电来加热工质,对弹丸做功。由于是将电能通过装药转为弹丸的动能,因此要求电容器要有足够大的容量。所以,电热炮的实用化,首先必须解决大功率的电源设备,其次是小型的大容量贮能设备。另外,则是高温条件下的耐热炮管材料问题,合理的选用工质也是一个重要方面。

    现在不少发达国家都对电热化学炮进行了理论研究和具体试验。美国在电热化学炮的研究中走在世界前列。包括美国陆军弹道研究所在内的许多研究机构、公司以及海、陆、空三军都在致力于电热化学炮的研究。

    美国食品机械化学公司一马当先,从80年代开始进行了电热化学炮的原理论证研究,在不到4年的时间内就在30毫米和90毫米口径试验装置上完成了原理可行性论证工作。经过105毫米口径的火炮试验研究之后,该公司又开始制造120毫米高初速(3000米/秒)坦克炮,并与美国通用动力公司的类似装置进行了竞争性评价试验。在60毫米口径电热化学炮方面,食品机械化学公司已取得重大进展。1993年6月该公司已向美海军水面作战中心交付首门60毫米电热化学炮进行验收试验,打算用作舰载近程防御武器。

    食品机械化学公司致力于6项电热化学炮的研制。坦克炮方面是9~17兆焦的120毫米高初速滑膛炮。野战火炮方面是研制50千米射程的自行榴弹炮。155毫米野战火炮的试验装置是以制式M198式牵引榴弹炮为基础,实际上只是变动了炮尾结构,因此,在战场上采用增燃等离子体为作功工质的野战火炮必要时可以切断电源而迅速换上M35制式击发装置使用常规发射药。据该公司声称,目前以增燃等离子体为作功工质的电热化学炮是唯一能满足美国先进野战火炮系统所需50千米射程的发射系统。在研制风险、性能、体积和通用性上,电热化学炮完全可以与已处于发展领先地位的模块式装药和液体发射药火炮相竞争。

    除美国外,英国、德国、俄罗斯、以色列等国也在加速发展电热化学炮技术。俄罗斯已在FST-2坦克上试验了135毫米电热化学炮,初速可达1890米/秒。以色列为美国弹道导弹防御计划局研制的105毫米电热化学炮于1993~1995年在美国进行了一系列发射试验。德国研制的20毫米和45毫米电热化学炮试验炮初速分别为2540米/秒和2374米/秒。

    3.电磁炮

    电磁炮是采用强大的电磁能作为发射弹丸的动力,具有超越液体发射药火炮和电热炮更高的发射初速,因而能大大提高对高速运动目标的命中率,火炮的射击精度极大地提高。改变火炮射程的程序简单可靠,弹丸设计不受弹筒限制,有益于提高火炮的威力。据报道,70年代澳大利亚研制出一门电磁炮,为电磁炮的发展做了开拓性工作。1985年美国和澳大利亚签订了发展超高速电磁炮的双边协议,并已成功地发射了质量为284克的弹丸,初速达到4000米/秒。

    电磁炮按其结构的不同,分为线圈炮、轨道炮和重接炮三种。线圈炮是电磁炮的最早形式。它由若干固定线圈和一弹丸线圈组成。固定线圈相当于炮管,依次通电后,形成运动磁场,在弹丸线圈中产生感生电流,利用磁场和感生电流相互作用的电磁力加速弹丸线圈或其他磁性材料而射出。轨道炮是电磁炮的主要发展形式,它是由放电回路、等离子电枢、导轨和弹丸组成。电容器回路通过导轨和等离子电枢形成放电回路,等离子体电枢在自身电流与载流导轨磁场的电磁力作用下,沿导轨加速,其强大的电磁力推动弹丸加速运动,直到射出炮膛。重接炮是电磁炮的最新发展形式。它是一种多级加速的无接触电磁发射装置,没有炮管,但要求弹丸在进入重接炮之前应有一定的初速度。

    电磁炮经历了几十年的研究和发展,从现在来 讲无论在其工作原理,还是实用性能方面都有进展,在电源设备、发射弹丸质量和连发等方面,都有新的突破。然而,小型化大功率脉冲电源是当前研制中的一大难题,解决电磁炮的烧蚀现象也是关键技术之一,电磁炮发射能量的转换效率也不理想。上述这些技术问题,有待于超导技术的发展和应用。中国在电磁炮领域的研究,近年来也有了良好的开端,并取得了很大的的进展。

    除了以上新能源火炮外,激光炮、定向能射束炮等新概念火炮也在试验和研制中。不久的将来,这些新概念火炮都有可能出现在21世纪的陆地、海洋、空中,甚至扩大到太空,成为“空战”的武器。

    未来战场上的火炮

    从海湾危机以来,随着两次伊拉克战争、科索沃战争,信息化已悄然向世人揭开了神秘的面纱。在伊拉克战争中,联军在现代信息技术条件下,使用了从迫击炮、榴弹炮、多管火箭炮到战役战术导弹等武器,射程从几公里到300公里,构成了曲直相间,远近相依的综合火力体系,依靠这种精准、高效强大的火力,摧毁了伊军的指挥和通信系统,加速了战争的进程。T59

    一、信息化作战

    从几场战争来看,信息化无疑是战斗力的“倍增器”,伴随着科学技术的进步,信息作战在未来的战场上将是一项重要的作战样式。那么,它究竟是什么呢?

    信息作战是战场上敌对双方为争夺制信息权,通过利用、破坏敌方和利用、保护己方的信息、信息系统而进行的作战。

    信息作战是一种综合的作战样式,包括一切能对敌信息和信息系统实施攻击和对己方信息及信息系统进行防护的行动。信息作战从不同的角度可分为不同的类型。按信息作战层次可分为:战略级信息作战、战役级信息作战和战术级信息作战。按信息作战行动的性质可分为:信息侦察、信息进攻和信息防御。按参战力量的组成可分为:陆军信息作战、海军信息作战、空军信息作战、第二炮兵信息作战。各军种往下还可分为所属各兵种信息作战。按信息作战的内容可分为:情报战、电子战、计算机战、计算机网络战、心理战、信息设施摧毁战等。

    按信息作战的背景可分为:联合火力打击信息作战、联合封锁战役信息作战、联合岛屿进攻信息作战、联合边境反击信息作战,以及其他联合战役中的信息作战。

    在机械化战争向信息化战争迈进的过程中,信息条件下的一体化联合作战,火力运用仍是主宰战场的重要手段,其形态犬牙交错是必不可免的,一体化的联合作战仍是未来常规战场上的一个重要的作战手段。

    二、非对称的特种作战

    在未来的战场上,不仅仅是常规战场上的较量,特种作战的种类、方式、方法和手段也随之增多,以高技术为支撑的各种特种作战主要体现以下几种形式:

    动物媒体战,即以各种驯养和野生动物为载体,使其携带侦察探测、引导或打击兵器直接摧毁敌目标的作战行动方式。如前苏联军队在卫国战争期间曾用经过训练的狗驮带炸药的方式,成功地炸毁德军许多坦克。此外,发达国家正在研究用鸽子等鸟类携带微型侦察器材或高性能的爆炸装置进行敌情侦察、炸毁敌通信线路或高技术装备的外部设施等要害部位。美军、以军在这个方面的研究已经获得成功。

    纳米武器战,即以纳米技术制造的微型兵器装备对敌实施侦察监测、攻击破坏的作战行动方式。如美军已研制成功用于获取情报的“机器虫”微型爬行器。另据报道,美军运用纳米 技术成功制造了一种微型飞行器,长度仅为15厘米,航程可达16公里。由于体积小、重量轻,不仅施放方便,且不易于被发现。它们主要用于情报侦察和携带高性能的微型弹药攻击敌方人员、装备及设施等。

    新概念武器战,即应用绝对领先技术、依据新的毁伤机理制造出的与常规武器和作战手段不同的兵器装备对敌实施攻击的作战样式。如美军已研制成功的多级攻击弹药,它由3个以上首尾相连的串联组合单体组成,当第一个弹头相继撞击同一个弹着点,从而达到将目标彻底摧毁的目的。此外,还有定向能武器、动能武器、微型电子武器、人工智能武器等依靠其特殊性能毁伤敌人的兵器和人员。

    天气战,即利用高技术手段和特制武器使气候和天气发生变化,形成利于己而不利于敌的气候条件的作战方式。如,越南战争期间美军实施的人工降雨。另外,美军等正在研究并制造出用于引起洪水、大风、高低气压变化以及造成寒冷、高温、海啸、巨浪和海幕武器(已有重大突破外),均获成功。天气战无疑能帮助拥有方稳操战场的主动权。

    机器人战,即运用军用机器人对敌实施各种军事行动的作战方式。近年来,由于机器人技术的突破性进展,使其性能更加完善,已能进行多种多样的工作,这一点在近几年的国际性“机器人展览会”上已得到了充分肯定。种类繁多的军用机器人能代替人员进行水下作业、排雷等特殊工作,甚至能从事人类无法完成的工作,其军事价值极高,发展前景非常乐观。目前,美、日等技术发达的国家在军用机器人的研究开发上都投入大量的人力、物力和财力,成果颇多。可以预测,军用机器人在未来战场的应用将会更加广泛。

    超高速突击战,利用兵器装备的极快速度造成敌方无法发现或来不及做出有效反应,而对敌实施攻击的作战样式。如美军已经研制的最新型的高空侦察机和高倍音速飞机X-43A,飞行速度为音速的7倍以上(时速高达8000多公里)。据推导,X-43A飞机从美国的东海岸飞到西海岸只需半个小时,这种速度优势,在很长一段时间内没有方法对其进行有效的拦截。以其侦察和攻击对方,将轻而易举地获得成功。T60

    环境战,即通过使用各种兵器和技术手段破坏敌方的各种设施和环境,制造环境和生态灾难的作战方式。在海湾战争和科索沃战争中,以美军为首的多国部队和“北约”部队对伊拉克和南联盟的石化设施轰炸的同时,大量地使用贫铀弹,不仅使两国的环境遭到严重污染、动植物资源遭到破坏,也严重地危害着人类的生存,最终可能导致种族灭绝的严重后果。另据有关资料显示,美军正在研制便于用在战术行动上的微型核、生、化武器,一旦成功,有针对性地破坏局部环境的目的就会成为现实。

    生物战,即应用生物学技术和由此制造的武器对敌实施攻击的作战方式。如:运用基因工程技术,通过基因重组人为地改变致病微生物的遗传基因,培养出危害性更大的生物战剂。据报道,前苏联曾通过基因工程技术研制出一种剧毒药物,万分之一毫克就能将100只猫毒死,20克足以致50亿人死亡。因而基因武器被称为“世界末日”武器。随着转基因技术的重大突破性进展,必将给基因武器的发展注入新的生机和活力。另外,还可利用特有物种的优势,将其投放到敌国,在短期内就可以造成其有益物种的灭绝,从而使其丧失战争潜力和物资资源。据报道,美军在今后几年中将以生物技术装备部队,既可以增强人员的防病能力,且具有极强的防御能力,还可以用名为“生物标记”辨认同伴、防止相互误伤,利用感应器和卫星跟踪自己的同伴等。

    太空战,即以太空兵器由太空攻击敌人或摧毁敌方太空设施的作战方式。如:美俄等国的空间站和航天飞机,如果以其携带打击对手,就会收到意想不到的效果。另外美国正在研制的“空天飞机”,可以在太空随意抓获任何卫星和空间飞行器,也可以机载武器击毁卫星和空间飞行器,还可以对敌对国实施攻击。俄罗斯的“天军”也是出于太空战而组建的。据预测,激光武器在太空战中的作用将十分巨大的,太空战也将是未来最激烈的作战样式。

    无形毁伤战,即用敌人无法看到和不易感受的方式及手段对敌进行杀伤的作战样式。这种作战主要是通过使用且有“软杀伤”机理的特种武器,破坏人员的正常肌体组织和生理功能,使人出现病态或致死,或集中大量的能量毁坏兵器装备或使其无法发挥作用等。目前,这类武器主要有基因武器、电子战武器、束能武器、次声波武器和幻觉武器等,其威力随着科技水平的提高将会越来越大,且应用将更加广泛,上述几种作战形式,给高技术战争带来极大的复杂性、难控性、为高技术条件下的炮兵作战提出了更高、更新的要求。

    三、未来火炮发展的特征与趋势

    1.155毫米火炮成为通用口径

    随着东西方两大对抗集团威胁的消隐,北约和前华约的多数国家压减了火炮系统的种类与数量。例如英国部队目前仅部署155毫米AS90自行火炮系统与227毫米多管火箭炮系统,美国陆军也仅仅装备155毫米M109A6“帕拉丁”自行火炮系统和多管火箭炮系统。其他北约国家虽还在部署各种口径的自行火炮系统,比如105毫米、155毫米、175毫米、203毫米口径。然而,今天155毫米已成为最通用的口径,有关火炮弹药的投资几乎全集中于155毫米弹药,尽管有些国家在近距离空中支援作战中大量使用精准制导弹药,但是目前的战场还离不开自行火炮。T61

    2.轮式自行火炮重新得到发展

    目前多数国家仍偏爱履带式自行火炮,但是轮式自行火炮系统得到重视。与履带式相比,轮式自行火炮系统具有较高的战略机动性,且采购和操作成本也低。

    3.是火炮升级改造市场广阔

    当前一些国家缺乏开发新型自行火炮系统所需的资金,因此火炮系统升级改造具有广阔的市场。典型的自行火炮升级改造包括安装更长的炮管提高射程、改进装弹系统、改进火控系统和定位系统,并采用射程更远和更具杀伤力的新弹药。

    4.野战炮走向新未来

    继续简化口径系列,美、英、法等欧美国家主要发展155毫米口径的野战炮(包括自行式、牵引式),其次是发展105毫米的牵引式野战炮。目前俄罗斯的野战炮的口径系列是:120、122、130、152、180、203等毫米,今后的发展重点可能是120、122、152、203毫米口径。俄罗斯目前已开始发展155毫米口径的野战炮,外刊报道说,这是为了出口而发展的,但将来一旦发展成功,会不会被俄罗斯陆军采用就很难说。我国周边主要国家禾地区今后野战炮的发展重点,日、印、韩国和台湾地区也是155毫米口径的野战炮。比如日本正在发展的新自行野战炮,中国台湾地区陆军目前正在发展的牵引野战炮等口径都是155毫米。T采用新的发射药、继续加长身管(47-52倍口径),并采用自动化弹药装填机械和自动化火控系统,进一步增大射程、提高射速和射击精度,以及缩短作战

    时间。

    发展新的弹种,提高野战炮的反装甲能力。从70年代中期开始,由于计算机技术、集成电路技术、红外技术、激光技术、毫米波技术等飞速发展,美国率先为野战炮发展制导炮弹,赋予野战炮反装甲能力,从此以后,英、法、德、意、瑞典等欧美国家,以及后来的苏联都开始为野战炮发展制导炮弹。目前已装备部队的反装甲制导炮弹有美国发展的155毫米“铜斑蛇”半主动激光制导炮弹,俄罗斯的152毫米“红土地”激光制导炮弹等。仍在发展中的反装甲制导炮弹有美国的155毫米、203毫米“萨达姆”红外或毫米波制导的炮弹、法国和瑞典联合发展的红外成像寻的155毫米“章动”式反装甲制导炮弹,以及俄罗斯目前正在发展的激光或红外制导的122毫米和120毫米反装甲制导炮弹等。

    5.自行火炮的发展更加广阔

    早在60年代初期,北约许多国家即已装备了从90毫米到203毫米口径的各种不同类型的自行榴弹炮或加农炮,70年代逐步形成以155毫米自行榴弹炮为主体的自行火炮武器系列。这些火炮经过多次改进一直沿用至今。90年代以来,要求建立具有高度机动作战能力的快速反应部队,需装备性能先进的新一代自行火炮,以适应21世纪高技术战争的需要。

    6.未来火炮更加信息化、新概念化

    未来的火炮将成为集操瞄控制能力、探测能力、通信能力、电子作战能力和隐形能力于一体的数字式智能化火炮与新概念火炮。随着高新技术的迅猛发展及其在军事领域的广泛应用,未来的战场将是各种全新的常规武器与各种新技术武器全面使用的信息化、数字化、自主化和智能化的陆海空磁电场为一体的立体战场。在这种战争中,火力的强度与密度将更加猛烈,炮兵火力运用将更加频繁,常规炮兵的作用更加突出,机动、灵活的炮兵火力将是贯穿整个战斗过程的骨干力量。

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