射程人们常常听到这种论点，认为现代炮兵武器系统的改进已使其最大射程超过我们目前在此距离上侦察目标的能力。言外之意是：钱最好是花费在改进整个炮兵武器系统的其它部件上。人们完全可以提出明显理由使诸如火炮防护、射击速度之类的问题比提高射程更占优先的地位；但是，从长远观点看如果说会有炮手认为目前达到的射程已足够的话，这个炮手可能是比较勇敢的。就给定任务而论，决定理想的最大射程首先要满足的主要指标是武器系统的射程必须超过敌人相应的武器系统的射程。除非武器系统能满足这一要求，否则指挥官们将否认使用炮兵力量的灵活性，尽管这些炮兵力量将帮助他们赢得战场上的火力突击能力。 大部分西方国家陆军都深深意识到在人力和装备上正在被对手从数量上超过。就加农炮、榴弹炮、迫击炮和火箭而论，射程优势将是扭转这一差距的最好途径。通过把火炮配置在敌人反击炮兵火力的射程之外，射程优势就可使炮兵力量得到保护；射程远还可以减少火炮重新部署的次数，特别是在前进或撤退过程中，另外，射程优势还有利于集中大量的武器于某一目标。尽管近十年来在射程问题上已经有很大的提高，但是上述这些讨论都是很好的、传统的增大射程的论据，显然对未来仍然有用。炮兵武器对纵深目标总不可能发挥其全部射程威力的，这种看法就目前来说是有道理的。但是，随着类似美国“天鹰星”(AQUILA)无人驾驶机的出现，已促使现有的纵深目标定位方法得到改进。 将来用以增大射程的方法可能有两种。首先，可能会大量使用火箭；与一般火炮相比火箭具有射程远，发射装置轻的固有长处。已经使用的牵引火炮其重量实际上已接近极限；与此同时，象SP70和“奥托·米拉拉”(Otof Milara)155毫米自行火炮一类的下代自行火炮其重量将大大超过40吨。最近试图把M109 155毫米自行火炮射程改进到24公里的意图表明，这样的射程在全重小于30吨或稍大于30吨的车辆上是很难实现的，如果要使火炮保持稳定的话。对于某些军队来说战略机动性的要求已使增加火炮重量成为不可接受的事，因此必须寻求其他提高射程的方法。这些方法全是以改进弹药作基础：它们或者是依靠射击后使弹丸获得助推力，或者是直接改进弹丸运载能力。现已为105毫米和155毫米火炮生产了火箭助推弹丸，但是，弹丸的炸药装药量减少近20%。改进弹丸运载能力目前有两种办法。其一是增加弹丸的弹道系数(Co)。弹道系数是测量空气阻力对弹丸影响的一种尺度，可表达如下： 其中M=弹丸质量； d=弹丸直径； x=弹形系数； σ=稳定系数。 随着弹道系数Co值的增加，弹丸运载能力也增加。此外，从上式也可看出细长弹丸具有良好的运载能力。但细长弹丸的缺点是弹丸更难于稳定，而且弹丸的装药量受到限制。 另一种改进弹丸运载能力的办法是使用“弹底排气”方法。弹底排气弹丸是在弹丸底部装少量装药，在弹丸飞行过程中装药燃烧以减少弹底阻力。与火箭助推弹丸相似，使用弹底排气弹丸也得在弹丸装药上付出代价，只是其损失不如在火箭助推弹丸上那么多，只及10%左右。但在另一方面，火箭助推弹药增程效果较好，可增程25%左右；而弹底排气弹药其增程效果只及15%。 底排减阻增程技术：底排是通过底排药柱低速燃烧排气、气体高温膨胀来增加底压、减少低阻而实现增程的，是远程榴弹增程的主要方法，底排增程率一般在25%~30%。 底排弹减阻增程的原理是：弹丸飞行时，弹底部形成低压区，产生底部阻力。排气装置向低压区排入质量与能量，提高底压，从而减小低阻。与其他增程法相比，底排弹具有低阻弹药特性，全弹道可分为底排工作段和惯性飞行段两部分，有较高的增程效率，提高了弹丸存速，增加了撞击能，或保持存速则可减小初速，，增加武器的机动性；具有结构简单、弹丸威力不降低等优点。因此，底排弹可以说是一种比较实用的、性能较好的远程榴弹。 火箭增程技术：火箭增程弹实在炮弹的后段增加火箭发动机，在弹丸飞行时，发动机提供推力增大射程。这种弹丸，将火箭技术用在普通炮弹上，使弹丸在飞出炮口后，火箭发动机点火工作，赋予弹丸以新的推动力，从而增加速度，提高射程。增程率在25%~40%。 火箭增程弹由引信、弹体、装填物、火箭发动机组成。火箭发动机与弹体底部连接，它由发动机壳体、火箭推进剂、点火系统和喷管组成。火箭增程弹装入火炮，击发后，在火炮发射药燃气压力推动下在膛内运动，同时点燃延期点火装置的点火药，弹丸以一定初速和射角飞出炮管，沿弹道飞行至延期药烧完。发动机点火，并开始工作，火箭增程弹开始加速，直至火箭推进剂烧完，火箭发动机停止工作。之后，火箭增程弹按惯性飞行至落点。 在火箭增程弹设计中，火箭发动机的点火时间对射程的增加和射击精度均有影响。换句话说，就是存在一个最有利点火时间的问题。总的来说，火箭增程弹虽然可以增程，但它的结构比较复杂，战斗部威力和设计精度都将下降，而且成本较高。 底排--火箭符合增程技术： 底排—火箭复合增程弹是近十年来发展起来的一种增程弹药，它同时采用底排和火箭增程技术，将底部排气装置与火箭发动机相结合，其增程率可达40%~70%以上。 底排—火箭复合增程弹能够获得更大射程的理论依据是：弹丸出炮口后在空气密度很大的低空飞行时，空气阻力大 ，低阻占全部空气阻力的比例也大，因此采用底部排气减阻增程。当弹丸进入空气密度小的高空时，在用火箭发动机加速，以获得更高的增程率。其正常的工作时序应该是底排在先、火箭在后。且底排装置的最佳点火工作时机是弹丸出炮口即工作，这是弹丸空气阻力最大，低阻最大，减阻效率最高。 目前国外主要有三种结构底排—火箭复合增程弹： 1）.前后分置式布局，即在弹体头弧部放置火箭装置； 2）.弹底并联式布局，即火箭药柱在内圈、底排药柱在外圈处一个 装置内，并共享一个排气口； 3）.弹底串联式布局，即火箭装置与底排装置同处弹底部，相对弹 头而言，火箭装置在前，底排装置在后，呈串联方式排布。 总的来说，底排—火箭复合增程是目前广泛采用。增程率达到55%以 上的技术。 固体冲压发动机增程技术： 炮弹采用的固体燃料冲压发动机与导弹类似或相同，其主要由进气道、喷射器、燃烧室、燃烧壁和喷管组成。其工作原理是当弹丸从膛内发射出去之后，获得很高的初速。在高速飞行中，空气由弹丸头部的进气口进入弹丸内膛的喷射器，然后进入燃烧室。空气中的氧与燃料充分作用，燃气流经喷管加速，以很高的速度喷出，产生很高的后喷动量，以使弹丸获得很大的增速量。由于利用了空气中的氧气参与燃烧，提高了燃料比能量，因而增程效率大幅度提高。从有关资料报到，其采用冲压发动机后，使炮弹的飞行速度比一般情况下的炮弹至少要高出50%，命中率提高到原来的5倍。不过固体冲压发动机在炮弹上的应用还处于研究阶段。 滑翔增程技术： 滑翔增程，实质上是通过增大弹丸升力来实现增程的。根据弹丸的空气动力特性和滑翔飞行的弹道特性，在弹丸飞行到某一有利于滑翔飞行状态时，通过控制俯仰控制舵偏转，使其按所需的攻角飞行，从而产生一个确定的向上升力，且该升力克服弹丸自身重力对其飞行轨迹的不利影响，理想的结果是使弹丸在运动过程中法向加速度趋近于零，这样弹丸便能以较小的倾角沿纵向滑翔较大距离，从而达到增加射程的目的。 滑翔的主要优点在于对弹丸的初速要求不高，即在一般的发射初速条件下，就可以达到远程炮弹的射程。滑翔增程弹的这一特点为解决武器系统设计中射程与机动性、射程与威力之间的矛盾创造了有利条件，但存在炮弹落速较低的问题。目前该技术倍受重视并表现出较良好的应用前景。 采用多种增程方式相结合的增程技术： 对于普通榴弹，在一定的初速下，都有与之相适应的弹形选择，实际上是速度与阻力的合理匹配。对于火箭增程弹、底部排期弹及滑翔增程弹和冲压发动机增程弹等，初速、弹形和增程方式也都有一个合理匹配的问题，这些问题，都需在优化设计时解决。从广义上说，可认为是多种增程措施相结合的符合增程技术。目前各国处在概念研发阶段的超远程炮弹有采用滑翔增程与底部排气&弹形优化设计复合、滑翔增程与火箭发动机&弹形优化设计复合以及滑翔增程与弹形优化设计复合增程的技术，使炮弹的射程大幅度提高，成为本世纪初弹药增程技术研究的热点。 口径一旦决定用某一口径而且有关的弹道计算结果确定以后，要改变这个口径，就会遇到可以理解的某些困难。即使不算老口径弹的现有库存量的投资量，单是考虑研制和生产一个不同口径系统的成本也是不可行的。在对口径问题采取单方面行动之前，大多数国家总是需要考虑一下和盟国的标准化问题。很明显，要说服盟国理解改变口径是值得的事，而且如果值得的话又须用什么新口径这一点，往往是很困难的。有时可以为火炮提供可以互换的身管，使新、旧弹药库存都可用于发射。 例如，英国轻型火炮就曾设计来使用两个身管：一个身管可发射105毫米自行火炮用的ABBOT弹药，另一个身管可发射M1式弹药。显然，这种方法有时也可用于同一口径的几种不同弹道计算结果；但是要使身管口径加大以增加火炮能力将极其困难，因为这将改变火炮的稳定性方程。从表面上看，互换身管对自行和牵引火炮都可行，实际上对牵引火炮来说几乎肯定是不现实的。主要原因是大多数牵引火炮在设计上已竭尽可能地达到最大极限重量，炮重很难再增。在这种火炮上耳轴拉力的任何较大增加都意味着火炮必须作重大设计改进。 越来越专用某一口径的后果，可能会使越来越不适应其任务的某一系统长久地保存下来。最近，由于对155毫米口径火炮的偏爱，某些研制新的轻型牵引火炮系统的尝试已经终止。与美国放弃了M204式105毫米软后坐火炮相似，法国也放弃了它的105毫米口径火炮项目。放弃这两个项目的原因中，也包括主要的口径问题。这意味着在需要高度战略和战术机动性的作战活动中，105毫米口径火炮的使用范围将明显减少。但是，155毫米口径火炮的局限性目前也已经很明显。 155毫米火炮的基本弹丸，即杀伤爆破榴弹系设计来攻击人员和轻型防护目标的，对它们具有最佳效果。目前这种弹丸在155毫米口径火炮弹药中仍居最常用弹种位置。假定大量装甲目标出现在以155毫米作基本火炮口径的陆军面前，则使用杀伤爆破榴弹的效果似乎是难于令人满意的。这并不是说155毫米杀伤爆破弹丸的集中使用会完全无效；与此相反，只要火炮数量多，射击速度高，也会达到预期效果的。但是也应该认识到，就对付装甲目标来说其它弹种将比杀伤爆破榴弹更为有效；这些其他弹种包括子母雷弹、末制导子母弹和炮射制导炮弹。然而，所有上述这些攻击装甲目标的弹种，其效能也受口径限制。例如使用155毫米弹药运载的聚能破甲弹丸，口径尺寸就对聚能装药的药形罩尺寸有限制。如果装甲防护能力进一步得到提高则将会使155毫米口径弹药无法适应，这种推论是合理的。 如果需要用更大口径的武器来发射反装甲弹药，则可有几种选择。一种选择是把攻击硬目标的任务留给无控火箭，余下的任务由155毫米火炮或迫击炮担任。但使用155毫米火炮担任余下任务，火炮口径似乎嫌大。另一种选择是完全不用155毫米火炮，用迫击炮和火箭的混合火力攻击所有目标。使用这种解决方法存在的问题，可以从下图中看出。再一种可供选择的解决办法就是以更大口径的火炮系统取代155毫米口径火炮，选用更大口径火炮的好处是它有助于解决对硬目标的攻击问题，但使用这种火炮无助于完成近接支援任务。总之，解决这一难题的关键在于对加农炮、榴弹炮、迫击炮和火箭进行改进；但是，无论出现何种情况，最可能出现的似乎还是对155毫米火炮的未来最终可能出现的公开争议。 |
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