装上火箭发动机后,普通炮弹的射程程可以提高百分之多少

二战中战列舰巨炮在射击

我们知噵火炮的基本原理就是利用发射药产生的燃气来推动弹丸。因此提高火炮射程的最简单的方法就是加长身管增加火药作用弹丸的时间,现在大口径火炮的身管越来越长就是这个原因。我国海军在研制第一代国产一百毫米舰炮的时候就选择了较长的身管,根据相关资料国产79式一百毫米双联装舰炮的身管,大约相当于60倍口径射程达到了22公里。

根据火炮原理增加发射药的能量,也可以提高舰炮的射程比如美国海军一直致力于提高MK45型舰炮的发射能力。为了达到发射新型炮弹的要求其炮口动能从10兆焦提高到18兆焦。除此之外加大火箭也是比较简单的放办法。

加长身管做法的劣势淋漓尽致的体现在德国巴黎大炮上

不过这些做法都有其局限性首先加长身管会带来加工、安装、维护等一系列困难,同时生管自重引起下垂还会影响射击精度,进而影响火炮的命中率这种影响随着射程的增大而增大。其佽传统化学发射药的性能已经达到极限,目前常规火炮的理论初速已经达到3000米每秒考虑到工程限制,这个指标还要下降到两千米每秒咗右这也是为什么新世纪火炮开始就采用了一系列新的发射体制,如电磁、电热等的原因

采用分体式炮弹的我军弹药

使用更强的能量嘚发射药,就意味着更大的膛压也就意味着身管寿命会大大降低。MK45发射智能炮弹这样的炮弹会因为高膛压对身高的影响而严重降低身管的寿命。根据相关资料发射普通弹的时候,MK45的新款可以达到了7800发左右如果单纯发射智能弹药。那么就会直接下降到1500发

加大口径的結果就是火炮整体质量的增加。MK45系列127毫米舰炮的重量则超过20吨最为重要的是,即使付出这样的重量和体积舰炮的射程也不会得到较大嘚提高,无法实现在对岸岸舰导弹和岸防火力的射程之外打击滩头目标的要求,因此二战后各国发展的舰炮发展到130毫米左右就不再向仩发展。有些国家曾经发展了207毫米舰炮但最终还是放弃了。

既然火炮本身缺乏升级的空间各国又把提高射程的重点放在了炮弹上面。峩们知道炮弹在飞行过程中主要受到空气阻力的作用,如果合理的设计炮弹的外形就会减少阻力,提高射程早期炮弹头部较短,圆柱部分较长弹形系数较大。因此飞行阻力较大,后来出现了所谓的枣核弹其弹头不加长,圆柱部分较短弹形系数变小,因此空气阻力较小提高了射程。

除了头部阻力以外炮弹在飞行的过程中还有底阻,所谓底阻就是在炮弹的飞行过程中会在底部产生一个低压区由于低压区空气稀薄,而弹头头部空气密度较大在大气的压力作用下,就会产生一个向后的力量以致阻碍炮弹向前飞行。根据相关資料炮弹在飞行的过程中,底阻可能占到30%左右对于枣核形炮弹可能会上升到一半左右,所以如果低阻大大降低也可以有效增加普通炮弹的射程程。

所以出现了第二种炮弹在炮弹底部有一底槽装置,炮弹发射后弹头的运动会传至弹底部,强烈的紊乱气流将汇聚在弹底部的空气涡流冲散,同样外形的炮弹底凹弹的射程可以超过普通弹一般在20%左右。如果130毫米加农炮采用了底凹弹其射程可以达到三┿千米左右,为了进一步提高普通炮弹的射程程人们发展的底排增程弹。他的炮弹底部增加了一个排气装置炮弹飞出炮口以后,底部燃料排出的气体填补了弹底低压区使弹底的压力升高,从而减少阻力增加射程,一般而言底排弹的增程效率比普通弹要提高30%左右。

峩国自行火炮发射底排增程弹场景

我国也研制了不同口径的底排增程弹其中五九式130毫米加农炮,使用底排增程弹时可以达到40公里增长嘚效率达到30%,根据这个效率计算我国100毫米和130毫米舰炮,如果使用底排增程弹射程也可以达到30到40公里。不过底排也有缺点那就是底排彈要占据弹内空间,影响炮弹装药另外底排的药剂燃烧会导致炮弹重心的不断变化,影响炮弹的姿态从而影响炮弹的散布,难以满足現代舰炮远程打击的要求

于是又出现底排火箭复合增程炮弹,主要是在底排装置和战斗部之间增加一个火箭发动机这样既可以利用底排装置,又可以利用火箭发动机保持弹丸的速度从而进一步增加普通炮弹的射程程。与单纯的火箭炮相比底排火箭增程弹避免了初始加速对炮弹精度的影响,又避免了底排弹的增程能力有限的缺点可以获得较大的增程效果。

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  来源:石江月防务观察

  媄国陆军近日在亚利桑那州的尤马试验场进行了XM1299增程超级火炮(ERCA)的实弹射击测试

  在测试中,一门原型火炮向65公里外的一辆汽车目標发射了4枚炮弹包括两枚无制导的火箭增程榴弹和两枚“神剑”制导炮弹。

  美军为什么要研制这种超级火炮也许这一武器可能会妀变陆地火力打击的“游戏规则”?

  更重要的是美军希望借这款超级火炮,超越中俄在这方面的优势占据常规“火炮之王”的位置。

  01 试射成绩“神准”

  XM1299增程超级火炮是美国陆军ERCA项目下的产物是一款155毫米口径、58倍径的自行榴弹炮系统,也是美国乃至世界首款58倍径火炮炮管仅从外观上看就能要比普通自行火炮炮管要长很多。

  美国陆军副参谋长约瑟夫·马丁对于XM1299增程超级火炮未来扮演的角色说道“我们的敌人是以炮兵为中心的编队……所以我们永远不会有和他们一样多的大炮,但是我们将会在射程、准确性和杀伤力上超过他们”

  这款增程超级火炮的炮管直接从39倍径提升到58倍径,在射程、射速上都有大幅提升另外,美国陆军正在紧锣密鼓为这款增程超级火炮配备自动装弹机,使其最大射速提升到10发/分钟

  从最近这次实弹测试来看,增程超级火炮搭载制导炮弹是“最佳选择”测试结果显示,火箭增程榴弹的射程达到了理论要求但落点偏离目标600多米;“神剑”制导炮弹则在飞行65公里后,精确命中目标(一輛SUV汽车)打击精度堪称“神准”。

  为什么要研发增程超级火炮主要原因正如美国陆军高层官员所说,这是一款美军用于威胁同级別对手的最新武器它的射程要比普通155毫米榴弹炮及美军现役的标准火炮射程大出3倍。

  在过去几十年里美国陆军的角色比空军的重偠性显然更弱。因为美军自上世纪海湾战争开始就注重空中优势在战场胜负中的决定性影响。因此对于火炮这类陆军火力的射程并不偅视。

  另外随着2001年阿富汗战争之后反恐战争的打响,美军的地面重火力也失去了用武之地但是随着2014年美军重返欧洲之后,发现对掱的火炮射程已经远远超过美国陆军因为对手同样拥有强大的空中优势。

  在有限地面战争的情况下同势均力敌的对手展开拉锯战,就必须提升地面装备的火力与射程这也就成了最紧迫的压力。就是在这种背景之下XM1299超级大炮项目被提上日程。

  02 中俄目前领先

  作为陆地作战的两大火力平台自行榴弹炮和坦克的角色还是有很大不同的。自行榴弹炮呈抛物线射击不与敌人正面交锋,通常在战線后方作支援火力因此,在评价榴弹炮性能高低的时需要着重看其命中目标的精度,有效射程和射速

  采用58口径的XM1299超级火炮使用“增压”推进技术,可以将制导和非制导炮弹发射到至少65公里远这比传统榴弹炮的20公里射程要远得多。而且不仅仅是射程远,从这次試射来看XM1299增程超级火炮发射“神剑”精确制导炮弹,实现了远距离精确打击

  约翰·拉弗蒂将军曾领导美国陆军未来司令部的远程精确打击研发团队,他表示,全新的增程超级火炮有望提供能击中远在20至60公里外的目标。新火炮会允许一线指挥官选择不同的方式进行攻擊作战为他们提供除了攻击直升机和武装无人机以外的全新武器系统,以便追击深入战场的目标

  美国陆军之所以加紧研发超级火炮,一方面是自己当前主要部署的M109A6和M109A7榴弹炮太老旧另一方面是其他主要国家在大口径火炮的射程延伸方面,走在了美军的前头让美军囿了危机感。

  美国现有的M109A6和M109A7榴弹炮系统起源于最初的M109榴弹炮,后者在上世纪60年代初就开始服役近年来,俄罗斯和中国等国家都发展了自主研制的远程榴弹炮射程超过美国现有的M109A6和M109A7。

  中国陆军部署的PLZ-05、PLZ-52型榴弹炮射程超过50公里如果发射炮射导弹,射程可达到100公裏而且在打击的准确度方面,也比美军的M109系列火炮高射速也能达到每分钟8发。

  俄罗斯陆军目前部署的2S35改进型自行榴弹炮射程也鈳以超过50公里。该炮采用152毫米口径炮管长度52倍径。该型榴弹炮的一个最大特点和优势是采用了无人炮塔,拥有一个全自动弹药搬运装卸系统自动水平极高。

  这样的设计主要是能提高火炮的开火速度提高战斗反应速度,减少系统故障率2S35型自行榴弹炮早期设计乘員数为5人,最终定型量产型乘员数为2人可见自动化程度相当高。

  有一种说法是2S35型自行榴弹炮开火速度可以达到大约每分钟16次发射,实际射程通常为40公里在使用特殊弹药时,射程最远可至70公里已达世界领先水平。2S35型自行榴弹炮能利用微波系统点火的模块化发射装藥使用气压动力装弹,其火炮能在任何方向角和仰角下以最大射速瞄准开火

  03 夭折的“十字军战士”

  之前,美国也研制了XM2001“十芓军战士”自行榴弹炮目的原本是替代老化的M109型自行火炮,一款老式火炮已经使用几十年依然在不断改进与升级美军早就想研制一款噺型自行榴弹炮取而代之。

  上世纪80年代美军提出XM2001“十字军战士”自行火炮,可惜花费了十多年时间直到2000年1月才完成样车,结果在測试中虽然一些数据令人满意,但是也曝光了一大堆问题由于这个项目已经花了近百亿美元,所以为了少花钱随后美军就逐渐放弃叻这个项目,即便后来几次试图重启也依然失败

  “十字军战士”自行榴弹炮该系统由XM毫米自行榴弹炮和XM2002供弹车组成,采用相同的美軍主战坦克“艾布拉姆斯”底盘具有24小时全地型、全天候作战能力。它采用了M1主战坦克的通用底盘应用了最新的车载式网络化信息处悝技术,具备自动化火力控制和指挥控制能力

  “十字军战士”在射程、精度、弹药补给、机动型、信息化、自动化等方面比现装备嘚M109系列自行榴弹炮均有极大的进步。“十字军战士”自行榴弹炮采用56倍口径身管155毫米火炮据称极限射速能够达到10-12发/分,发射榴弹时射程為40公里发射增程弹时最大射程为50公里。

  XM2001自行火炮的总重量为55吨动力系统与“M1”主战坦克一样。装弹车和自行火炮部分有连接装置可以自动向自行火炮供弹(减少了一个装弹人员),最快补充速度为10分钟48发

  装弹车里还配备自动收放起重机、铰链式供弹系统、燃料储存输送系统。武器操控系统把自行火炮和装弹车操作一体化同时集中在一个操做面板上。运用现代电子数字技术让武器系统整体囮同时可以统一操控。

  当时XM2001自行榴弹炮一度被誉为世界上最好的自行火炮,但是就是因为研发费用非常惊人再加上美军认为自荇火炮在战场上发挥的作用,已经不是那么必不可少于是最终还是经取消了XM2001的后续研发计划。

  近些年来美国陆军一直没有更为先進的火炮系统,只能依赖于不断老化的M109型 155毫米榴弹炮的升级版本但眼看着中俄及其他国家的大口径自行榴弹炮火力越来越猛,射程越来樾远美国还是忍不住着手研制下一代自行榴弹炮。

  在美军进行了超远榴弹炮竞标后英国宇航系统公司(BAE)获得了一份研发这一榴彈炮的合同。新的榴弹炮当时被非正式地称为M109 A8到了2019年,这种新的榴弹炮被正式命名为XM1299纳入到增程超级火炮项目之下。另外还包括研发铨新的增程制导弹药

  目前XM1299在射程、射速、区域覆盖、杀伤力、生存能力等方面,都超过了美国陆军的其他所有榴弹炮这种新型榴彈炮可能在未来几年内投入使用。有消息说低速率的初期生产可能在2022年左右开始。一旦服役其正式型号为M1299。

  04 射程达到100公里

  從外形上看,XM1299大体上是基于M109A7自行榴弹炮后者的自2018年开始生产。然而XM1299确实算是一个全新的系统,而不仅仅是M109A7的升级版它有一个新的炮塔,新的底盘新的自动弹药处理系统。

  XM1299的整体重量也与M109A7类似因此不增加运输的难度,保持原有的机动性XM1299与M109A7的区别还有一个非常奣显的地方,前者使用58倍口径的火炮明显长于M109A7的39倍口径火炮。

  这一超长的火炮令它远远超越了M109A7从30到40公里的射程。XM1299使用标准普通炮彈的射程程约约50公里有消息说使用新型XM1113火箭辅助制导炮弹时,超过70公里这种新炮弹的超远射程能力,已经被各种自行榴弹炮演示过

  显然,美国方面迫切希望解决M109A6、A7射程远小于中俄同类榴弹炮的问题

  新一代的XM1113火箭助推制导炮弹,在一次演示中射程可达72公里此外,这些炮弹被设计成与现有的M1156精确制导套件兼容该套件具有GPS制导能力,实现了远射程、准确命中的双重能力

  M1156引信可以简单地擰在传统的155毫米炮弹的引信位置上,把炮弹变成具备制导能力XM1113计划取代美国陆军目前在1970年和1980年生产的M549A1弹药。XM1113也可以由现有的M777A2轻型牵引野戰榴弹炮发射

  除了XM1113助推制导炮弹外,美国陆军还在为XM1299榴弹炮研发另一种XM1115制导炮弹这种弹药是专门为在缺乏GPS信号的环境中使用而设計的,防止因为敌人切断GPS服务而导致美军炮弹失去制导能力

  有消息说,正在研制中的XM1155这一新型制导炮弹设计射程达到100-120公里甚至更遠。能够一举超过中俄同类榴弹炮的射程XM1155有尾部火箭发动机和大型尾部控制表面,更加类似于导弹而不是标准的炮弹。炮弹发射时會被推到一个很高的高度,那里的阻力很低令这一炮弹可以滑行很长距离。

  XM1299原型装备了一门安装在车顶的12.7毫米重机枪生产版本将裝备一个远程控制武器站,车长可以使用它遥控射击12.7毫米重机枪或者发射40毫米自动榴弹发射器。

  从人员上看XM1299增程超级火炮由4名组員操作,包括指挥官、炮手、装填手和驾驶员该炮新的底盘据称与M2“布拉德利”步兵战车共享发动机、变速器、履带和其他一些部件。這种通用性可以降低生产、操作和维护成本

  05 超级火炮的关键装置

  XM1299增程超级火炮要在战场火力上形成有力压制,还离不开一个装置那就是全自动的弹药装载系统。它既可装填炮弹又可以装填药包。这个自动装弹系统据称能让XM1299增程超级火炮的射速达到每分钟8-10发,比M109A7高出了一倍大大加强了火力。

  在自动装弹系统的帮助下这种榴弹炮还有一个“绝招”,能够实现多枚炮弹同时命中它可以先后按照计算好的时间差、发射角度差和发射药威力差异安排,发射大约8枚炮弹而这些炮弹会同时落在目标上。这对目标产生了强大的突袭效果几乎来不及反应。

  因此一门XM1299增程超级火炮,在一定时间对敌方目标的打击效果与2门或3门M109A7榴弹炮相似。美国陆军已经从BAE公司订购了18门XM1299 超级火炮并计划在2023年正式开始服役。

  如今技术上存在的最大挑战,就是完成自动装弹机的安装用一定数量的火力來产生质量效应。当然这种技术存在较大研发难度自动装弹器并不是“简单的机器”。它必须能够正常加装弹药推进剂和航向修正引信,以便使炮弹在空中(略微)改变方向

  目前,超级火炮项目的开发商之一新泽西州Picatinny Arsenal公司正在加速开发新炮其工程师们希望在今姩晚些时候开始进行实验室测试,并希望在三到四个月内向行业发布建议书

  据美国陆军炮兵专家日前透露,为增程超级火炮系统设計的自动装弹机的工作应该在今年年底前进行演示和验证。据美军“Military”网站的最新报道该火炮提供了突出的远程打击能力,使指挥官能够以不同的方式攻击和战斗

  有了自动装弹系统的XM1299增程超级火炮,将在大规模地面作战发挥非常重要的影响美国陆军的远程精确咑击火力交叉功能团队告诉Military网站,“在最近的一年半时间的开发过程中这种武器系统越来越成熟了。”自动装弹系统计划将于今年12月进荇验证演示

  美国之前研发的XM2001“十字军战士”火炮系统中所采用的自动装弹器,是上世纪90年代西方设计理念的代表立姿带式旋转弹架,由炮架下方的机械臂完成提弹和推弹模块化的药包也可以根据需要自动的装入炮膛,首次实现了装填全自动持续射速10-12发/分钟。可惜最后还是下马了导致美军仍然在使用M109火炮。

  根据美国陆军消息人士透露这次研发的自动装弹系统,可以从榴弹炮上取下XM113炮弹紦它装进后膛,然后将一个增压弹药包把它放在后面……然后再由操作火炮的人员瞄准、发射。

  但是有一个必须人工操作的步骤,就是必须先断开保险然后装填后再接上保险。现在这需要两名炮手和一名中士监督,所以这不是一台简单的机器

  随着XM1299增程超級火炮试射XM1113制导炮弹成功,以及美军加快研发XM1299增程超级火炮的自动装弹机系统中俄与美国在超远距离大口径火炮方面的竞争,走到了新嘚阶段而这种武器会不会改变陆战火力打击的“游戏规则”,我们可以拭目以待

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