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XM1299型自行火炮会成为新一代技术标杆吗?(下)

2023-01-22 13:21| 来源: 网络整理| 查看: 265

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激进设计

由于时值冷战,为了在北约盟国内统一技术标准,以便通用弹药,美国、英国、西德和意大利牵头于1964年签署了首个《北约弹道谅解备忘录》,将各国研发的新一代155毫米榴弹炮统一为39倍径身管,匹配18.85升药室容积,并详细规定了最大膛压和膛线数量,使其发射普通弹时,最大射程24千米。发射火箭增程弹时,最大射程30千米。这个备忘录在执行过程中,因为各国发射药水平有差异,因此各个具体型号的155毫米火炮在身管倍径和药室容积上会有微小差别,但都实现了通用弹药和射表的既定目标。

上世纪70年代末,加拿大的布尔博士提出了45倍径身管匹配23.5升药室容积的新一代155毫米火炮设计方案。由布尔博士方案衍生出的几款155毫米火炮虽取得了远超上一代39倍径火炮的最大射程。但实践证明,23.5升的药室容积相较于45倍径的身管来说明显偏大,导致部分发射药颗粒未燃尽即冲出炮口,不仅造成能量浪费,还导致弹丸炮口初速波动范围明显扩大,远距离散布精度非常不理想。此外,发射药未在身管内及时燃尽,还会造成更强烈的炮口焰和更高的炮口冲击波,对火炮后坐系统、炮口制退器设计带来一系列困难。

因此,布尔博士的45倍径身管匹配23.5升药室容积的方案未能成为主流。北约各国纷纷对大药室、长身管支援火炮设计基础进行了长期探索和试验。46、47、50、52、53、54、55、58倍径的身管都曾有国家试验过与不同的药室容积匹配,最终北约一致认可英国提出的52倍径身管匹配23升药室容积,炮口初速945米/秒方案,就性能而言并非最优,但却是在满足技战术需求前提下性价比最高的方案。1988年,北约主要成员国以此方案为基础,正式签署了第二份《北约共同弹道谅解备忘录》。以这个备忘录为基础设计出的新一代155毫米火炮,发射普通弹时,最大射程30千米。发射增程弹时,最大射程40千米。其中设计最为均衡,综合性能最为突出的德制PzH2000型155毫米自行榴弹炮,虽说战斗全重高达55吨,但其远距离上发射普通弹时的距离公算偏差为0.25%,明显较美制M198型155毫米牵引榴弹炮的0.3~0.4%高于一个档次。

PzH2000的巨大成功,助推52倍径匹配23升药室容积的方案渐成世界主流。虽然期间有的国家也研究过52倍径身管匹配25升、26升药室容积,54倍径身管匹配24升药室容积的方案,但经过深入探索后发现,由此获得的射程优势不足以抵消缩短炮管寿命、增加战斗全重和系统复杂性所带来的诸多代价。这些方案都因效费比不佳而最终放弃,唯有美国仍在孜孜不倦地寻求突破。仅在研发M777ER型火炮的过程中,美国就先后试验了52、54、55、58这四种倍径的身管。不过,为了尽可能保住M777系列的轻量化优势,M777ER在对各种长倍径身管进行测试时,仍基本保持了既有的18.85升药室容积,由此产生了一系列问题。

XM1299采用的XM907型58倍径155毫米身管,此前也曾装在M777ER上试验过,算是有一定发展基础。但是,27升的药室容积能否与之合理匹配,是要打一个大大问号的。至少,相关研究与技术积累的底蕴,显然不及52倍径身管匹配23升药室容积那样深厚。

第一份《北约弹道谅解备忘录》中,身管倍径与药室容积的比值为2.069。到了执行第二份《北约弹道谅解备忘录》时,这一比值升至2.261,在兼顾射程同时,获得了良好的射击精度。布尔博士那缺陷明显的方案中,这一比值为1.915。而XM1299这一比值为2.148,是否合适还有待实践检验。有些问题,在试验条件良好,试验准备充分,试验强度并不高的靶场上,未必能充分暴露出来。如果等到列装后才在实战中发现问题,着急上火地亡羊补牢,恐怕代价就太大了。因此,XM1299型自行火炮在这方面的激进设计,他国最好持审慎观望态度,切忌盲目跟风。

代价过高

XM1299的另一大争议点,就在于XM1113和XM1155这两款火箭增程炮弹了。本来,美国陆军早已装备了M982“神剑”GPS精确制导增程炮弹。该炮弹用39倍径火炮发射时,射程高达55千米。但它的缺点之一便是造价昂贵,效费比差。在其入役的2005年,美国陆军的采购单价就已高达13.3万美元1枚。到2016年出口印度时,单价更是翻了一番,达每枚26万美元。这个价位,饶是财大气粗的美军在使用前,也不得不先掂量一番。

以当今美国的军工科研实力而言,将火箭增程与底排相结合,研发射程50千米级的复合增程榴弹,利用次口径技术或者冲压技术,开发出射程达70千米的远程炮弹,利用火箭增程和滑翔技术开发出射程达到100千米的超远程炮弹都不是太难的事,但如何实现廉价的精确制导却是个难题。传统的激光制导炮弹对最大过载有苛刻的要求,最大射程只能达到50千米级,因此研发弹道修正引信不失为一个效费比较好的思路。

弹道修正引信的工作原理,是在火炮发射前,将火炮身管抬高到大于所需要的射角,确保弹道高超过实际需求,让弹道修正引信有足够的工作时间。在弹丸离膛后,到达外弹道上升阶段的某个位置时,弹载GPS接收机接收到弹丸所处位置的精确数据,弹道修正引信内的微处理器算出当前弹丸可能的弹着点,并与发射前的设定值进行比对,然后展开环绕在引信四周的减速板,对弹丸速度和姿态予以修正,以提高落点精度。

XM1113型火箭增程简易制导炮弹采用滑动弹带技术,弹丸头部装有弹丸后部安装火箭发动机,最大飞行速度超过5马赫,用M777ER的54倍径身管发射时最大射程78千米。弹丸头部安装的弹道修正制导套件售价已降至1万美元以下。

不过,从3月7日公开试射的结果看,XM1113新型炮弹上的弹道修正引信似乎不那么靠谱。向媒体公开展示试射过程,旨在为争取国会拨款而制造舆论。在这种情况下,各种试验保障工作不太可能出现疏失。因此这个试验结果着实有些尴尬。

其实,更加尴尬的是,无论是XM1113也好,XM1155也罢,为达到令人咂舌的最大射程,弹丸内部超过一半空间要被火箭发动机和滑翔增程组件所占据,导致炸药装填量剧减,威力下降到与其155毫米口径不相称的地步。诚然,制导精度的提升可部分弥补威力下降的缺陷,但整个系统花费如此高昂代价所获得的单位时间内弹药投射量,从效费比角度而言是极不划算的。况且美军本就有现成的、更加廉价高效的远程打击手段,又何苦“舍熊掌而取鱼”呢?

美军长期拥有无以伦比的空中优势,首屈一指的成熟空地火力支援体系,以至于美国陆军被人戏称为“空军近距离火力支援引导队”。进入新世纪以来,随着美国空军C4ISR能力提高,以及远程精确打击能力普及,空基平台因机动性好、载弹量大等优势具备了很强的移动点目标打击能力,这一点是陆军各平台均无法望其项背的。美国空军用老式航空炸弹加装弹尾制导组件而成的“杰达姆”炸弹,单价已低至2万美元,远低于M982“神剑”GPS精确制导增程炮弹,精度却与之相当,射程和威力更是远远超出,可谓物美价廉的选择。

就算美国陆军基于门户之见,为争夺编制和经费,摆脱空军的掣肘而选择“尽可能不求他人”,那么它仍然有一个现成的、效费比更佳的选择——M270型火箭炮。

1983年开始服役的M270型火箭炮,至今仍代表世界先进水平。它采用高机动履带式底盘,模块化设计,一体化装填的发射系统,可以适应前线野战部队的机动作战、灵活使用需求。M270型火箭炮不仅能兼容射程高达300千米的战术导弹(近年来已升级至600千米级射程),而且其非制导火箭的载荷系数高,远射程精度好,被美军称为“40英里射程的狙击步枪”。它不仅可以完成反炮兵任务,还能用于精确火力支援。1991年海湾战争结束后,被俘的伊拉克士兵宣称自己最害怕的就是M270型火箭炮。因为那子母弹弹头如冰雹般劈头盖脸砸下来,自己根本无处可躲。

因为M270型火箭炮性能卓越,美国陆军甚至为此延缓了M109系列155毫米自行火炮的升级换代步伐。近些年来,M270型火箭炮通过用227毫米M26型火箭弹投射GBU-39B小直径炸弹,在最大射程扩展到130千米时,射击精度却不降反升,提高到1.5米这个令人有些匪夷所思的程度。而系统花费却远比XM1129型自行火炮要少得多。

实际上,甭管美国陆军和相关厂商再怎么努力堆彻“革命性的新技术、新标准”,都无法改变这个事实。因为从原理上说,身管火炮炮弹出膛时的速度及角度就决定了其最大射程,因此炮弹在膛内运动时的瞬间加速度极大,要求制导元件具备很强的抗过载能力,制造成本自然水涨船高。而远程火箭炮是靠火箭燃料逐渐加速,直至燃料接近耗尽时才能达到决定射程的最高速度,这个过程加速度远远小于身管火炮,对制导元件的要求会大幅度降低,成本自然能大幅度下降。因此,陆军中远距离火力投送本该就用火箭炮,中近距离火力投送时,身管火炮才会有较好的效费比。强求身管火炮具备远程火箭炮的射程,势必事倍功半,得不偿失。

因此,从体系作战和效费比角度看,美国研发XM1299的思路和技术路径亦不可取。

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