长盛不衰 第11期

时间:2022-09-22 04:48:58

BM-21“冰雹”火箭炮诞生已近半个世纪,但是其至今仍然活跃在数十个国家和地区的军队中,就连俄罗斯军队现役还有1000门。不仅如此,越来越多的国家还以其为基础发展出了多种型号的同口径火箭炮。

122毫米火箭炮之所以能够经久不衰,主要原因在于其价廉物美。纵观世界火箭炮家族,还没有哪种口径火箭炮能够像122毫米一样将机动性、火力、成本、使用简便性、可靠性等要求很好地进行平衡。对师、旅级部队来讲,122毫米火箭炮所能提供的火力支援能力远远超过其他类型的身管火炮和火箭炮。而现代战争对陆军火力越来越高的要求,即射程远、射速快、精度高、持续火力强、机动性高等,又恰好与122毫米火箭炮本身的特性相合。也正因为如此,122毫米火箭炮的未来道路不仅不会变窄,反而还有变宽的可能。当然,这也需要122毫米火箭炮随着军事技术的进步而不断升级,绝不能原地踏步。

综合世界各国现在对122毫米火箭炮的改进情况,可以发现122毫米火箭炮未来的一些发展端倪。

发射系统模块化

目前绝大多数122毫米火箭炮仍旧沿袭了BM-21的火箭发射系统,即经典的4排10管定向器。尽管这种发射系统具有结构简单、价格低廉、可靠性高等诸多优点,但其也有一些明显缺点。首先,这类结构的火箭炮平时是弹车分离,只有在实战演习或作战时才装填火箭弹。这样一旦遇到突发事件,火箭炮还需要备弹、取弹、装弹等一系列程序,难以做到接令就走,应急反应能力弱;其次,这类结构火箭炮的再装填速度慢。在作战中,一旦40个发射管装填的待发弹打光之后,以人工方式进行再装填40发弹需要7~10分钟时间。即使是一些带有弹药架的衍生型火箭炮也只能以较快的速度进行一次补弹,后续补弹速度又会大大降低;再次,这类结构火箭炮的定向器式发射系统装填火箭弹后仍属于敞开式,对环境条件的适应性较低;第四,这类火箭炮的定向器固定在发射车上,一种发射车只能发射同一种口径的火箭弹,通用化程度和火力灵活性都比较低。

有鉴于此,新一代122毫米火箭炮开始采用类似美国M270型227毫米火箭炮那样的箱式发射系统,就是把若干发火箭弹和发射管封装为一个标准的储运发射箱,形成一个整体模块。采用箱式发射系统对火箭炮带来的好处有这么几点:一是可以有效改善火箭弹的储运环境、延长火箭弹存储使用的有效期、减少日常勤务处理工作;二是可以提高火箭炮的装填速度、缩短发射准备时间、提高武器系统的应急反应能力,以实现多次打击、连续作战、快速反击的作战目标;三是箱式发射系统,易于实现一箱多用、一架多用的目标,可以使多种口径火箭弹或火箭和导弹共架发射,也可以用一个标准的发射平台固定不同的储运/发射箱。这也符合目前复杂多变的战场环境和作战任务对于陆军炮兵武器系统具有“一专多能”、“一物多用”性能的要求。采用箱式共架发射,在同一种发射车底盘上发射多种口径型号的火箭弹以及导弹,可以达到提高通用性、增强火力灵活性、降低系统费用等目的。

提高底盘机动性和防护性

目前各国122毫米火箭炮普遍采用6x6轮式卡车底盘,这不仅是为了达到战术机动性,还有战略机动性的考虑。因为采用卡车底盘的火箭炮能够方便地用中型运输机进行空运。

今后一段时间,采用6×6轮式卡车底盘可能仍是主流,但是对底盘的性能要求越来越高,不仅要求其具备更快的公路速度和行程,而且还要具备更高的越野性能和环境适应性,能够在恶劣地形条件下和城镇作战环境下有良好的通行能力。与此同时,底盘的装甲防护也将逐渐加强,因为现代战场上各类武器的杀伤威力都在增大,如果没有相对较好的装甲防护,火箭炮和操作人员的安全就难以得到保证。

提高火箭弹精度

传统火箭弹都是无控式,射击时散布比身管火炮的炮弹大得多,特别是方向散布更大。也正是由于传统火箭弹的精度较低,所以火箭炮才普遍采取多管发射器,目的是通过短时间内的多管齐射,以数量来弥补精度的不足。但是,精度低毕竟对火箭炮的作战产生较大不利影响,比如大量耗弹在很大程度上减低了火箭炮成本低的优势,而且也不易打击移动和点目标。因此,提高火箭弹的精度是现在和未来火箭炮技术发展的一个重点。

一般来说,火箭弹的精度较差,原因主要在于推力偏心、初始扰动、气动弹性和阵风等的影响等。

先说推力偏心问题。在理想情况下,火箭弹推力的作用线应通过火箭弹的质心,且与火箭弹的纵轴重合。但实际上,由于加工装配误差、发动机燃烧不稳定、喷出燃气流的不对称等原因,使推力作用线既不通过火箭弹的质心,也不与弹轴重合,因而存在垂直于弹轴的分力和力矩作用于火箭弹上,这就是常说的推力偏心。需要说明的是,推力偏心是随机的,其规律可通过试验由统计学理论来求得。

再者初始扰动问题。火箭弹脱离发射管时,由于各种因素的影响,运动姿态受到扰动,使其具有初始攻角、初始偏角和初始摆动角速度。由于每发火箭弹的外形、尺寸均有差异,火箭弹与发射管之间的配合间隙、运动情况也有差异,多管火箭炮发射时炮身振动情况对每发弹的影响都不一样,属于弹、炮配合方面的偶然因素的影响使得每发弹的初始扰动不一样,因而造成了弹着点的散布。

第三气动弹性问题。对于长径比大的火箭弹,在发射和飞行过程中,都会受到空气载荷的影响,使其发生振动,导致运动姿态发生变化,而这将影响飞行稳定性和弹道的散布。

第四阵风问题。在火箭弹的弹道上,有方向和大小经常变化的阵风存在,这也是影响散布的主要因素。阵风的影响,以横风最为明显,这是由火箭弹的特点决定的。

多年来,人们在减小火箭弹射弹散布、提高射击密集度方面进行了大量研究工作,如火箭弹微推力偏心喷管技术、尾翼延时张开技术、同时离轨技术、控制全弹的动不平衡以及简易控制技术等。下面我们就来简单讲讲这些技术:

(1)微推力偏心喷管技术,就是利用调整喷喉尺寸和喷管收敛段空间的方法,使火箭发动机在整个工作中推力偏心大大降低。从现在应用在122毫米火箭弹上的微推力偏心喷管技术效果来看,其纵向密集度已从原先的1/100提高到1/200以上。而随着该项技术的深入发展,未来这个指标还会进一步提高。

(2)尾翼延时张开技术。尾翼张开过程必然引起振动,所以最好不要让尾翼在火箭弹开始启动时,而是要延迟一段时间。此时火箭弹已经具有了一定的速度和惯性,即使有了扰动,火箭弹也能产生足够的恢复力矩,使得扰动很快衰减。当然,尾翼张开时间也不能太迟,否则由于尾翼没有张开而起不了稳定作用,所以尾翼张开的最佳时间选定需要深入研究。

(3)同时离轨技术。包括122毫米在内的无控火箭弹长径比普遍较大,所以在弹体上相应地设计有几个定心部。同时,火箭发射管与火箭弹之间存在着缝隙,在火箭弹前定心部出炮口后的半约束期内,火箭弹就会倾斜,而且火箭弹又是低速旋转的,因此会引起较大的初始扰动。如果把发射管前后两节的内径设计的尺寸不同,从而保证前后两个定心部同时离轨,就能从根本上消除约束期,使初始扰动大幅降低,从而提高精度。

(4)控制全弹的动不平衡。122毫米尾翼稳定火箭弹尽管是低旋,但最大转速也能达到600~900转/分,所以必须在最后的装配阶段对全弹的动不平衡进行严格调整。

(5)简易控制技术。就是在弹上装备控制系统来进行弹道修正。这种简易控制不是像导弹那样主动探测目标进而跟踪、锁定,直至攻击目标,只是对弹道的某些参数进行控制和修正,而且只能在一定范围内进行。一般来说,控制系统主要由测角陀螺和燃气射流作动机构组成,发射前测角陀螺被赋予正确的基准射向,发射后可感知弹体轴向与基准射向的偏差,并通过燃气射流作动机构修正这一偏差。由于火箭弹散布主要是在主动段形成的,而在弹道主动段的初始阶段,火箭弹对各种扰动最敏感,因此该系统只在主动段开始阶段控制。俄罗斯应用在300毫米火箭弹上的简易控制技术表明,弹着点密集度比无控火箭弹提高了1倍以上,在最大射程上的距离和方向散布密集度仅有1/300。

(6)先进的火控系统。除了在火箭弹本身下功夫之外,为火箭炮添加先进的火控系统也是提高射击精度的重要措施。现在研制的新一代火箭炮普遍增加了气象雷达车、数字化指挥控制系统、通信系统和INS/GPS导航系统等,使原先的单门火箭炮变成以火箭炮为主体,集侦察、测量、指挥、通信和机动于一体的综合体,火箭炮能自动调平、自动定位定向、自动收发计算诸元、自动装填、自动瞄准、自动发射,操作智能化水平不断提高,同时也大大提高了其设计精度。例如INS/GPS可以提供高精度的导航数据,指挥控制系统则可使火箭弹的平均发射间隔大大缩短,而在这个发射间隔内,所有射击诸元完全归零。这种精确控制能力,可以使火箭弹的精度大大提高。

增加射程

随着现代战场纵深的不断加大,作为师属火箭炮的122毫米火箭炮原先20公里的射程显然已不能满足要求,必须提高射程。

由于火箭弹所采用的火箭发动机推进剂的比冲大小和装载量的多少是决定火箭弹射程大小的重要参数,因此要提高射程也就必须从这两方面着手。

近年来,高能材料在固体推进剂制造中的应用,使推进剂能量有了大幅提高。目前改性双基推进剂添加黑索金、铝粉之后,比冲已达到240牛·秒/立方厘米以上,而复合推进剂的比冲则达到了250牛·秒/立方厘米以上。与此同时,高强度合金钢、轻质复合材料等高强度材料也越来越多地被用作火箭弹壳体材料,而且采用强力旋压、精密制造等工艺,不仅减轻了火箭弹壳体重量,降低了生产成本,而且使火箭弹的消极重量大幅下降,同时推进剂的有效装载量有较大提高。

在火箭弹总体和结构设计方面,采用现代优化设计技术、新型装药结构、特型喷管等,有效地提高了推进剂装填密度和发动机比冲。

通过上述新材料、新工艺和新技术,122毫米火箭弹的射程在不断提高目前普遍达到40公里,今后将有望达到45-50公里,甚至更远。

火箭弹大威力化和多用途化

火箭炮在问世之初主要用于对付大面积集群目标,所使用的火箭弹弹种主要是高爆杀伤、燃烧、照明、布雷和烟幕弹。而随着现代战场纵深的不断加大,目标类型的急剧增多以及目标综合防护能力的增强,各国对122毫米火箭炮的要求也越来越高,不仅要求火箭弹大幅提高战斗部威力,而且还要进一步拓宽作战用途。

目前,为了消灭敌方有生力量及装甲车辆等目标,大多数火箭炮使用的火箭弹都配有杀伤/破甲两用子弹子母战斗部,并且还出现了温压弹战斗部。为了进一步提高对装甲车辆的毁伤概率,末敏弹、末制导子弹药等也越来越多地被用作火箭弹的战斗部。与此同时,许多国家还在研制侦察、诱饵、干扰等高技术火箭弹。

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