『原创』决战机甲之巅——现代末敏弹技术通览

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 03:22:22
原文发表于《全球防务》第二卷,本人一直认为这篇文章是6卷防务上排版效果最好的一篇文章:D
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DSC_9864.jpg原文发表于《全球防务》第二卷,本人一直认为这篇文章是6卷防务上排版效果最好的一篇文章:D
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决战机甲之巅
——反装甲末敏弹技术通览

布鲁


       200X年A国和I国因为能源及核武器等问题积累的矛盾最终激化为新的海湾战争……
    某日凌晨,A国陆军骑兵特种侦察小队完成任务正在返回基地途中,在光秃秃的小山包后面,侦察小队突然发现潜伏有一个I军营级装甲分队。热像仪屏幕中,20余量主战坦克和步兵战车正在撤去伪装进行进攻发起前最后的准备,其间竟然还夹杂了数辆I国刚刚装备不久的新型大口径自行火炮!原来,这支小股部队属于I国最精锐的共和国革命卫队,他们精心伪装,在战争初期A国空地一体化打击火力猛烈突袭下成功幸存下来。I军此次进攻的目标显然是据此十余公里外的A军前进营地,所有人都紧咬牙关,准备一雪前耻,誓死捍卫国家尊严和王牌劲旅的荣誉。战车已经开始发动,那几门自行火炮只要驶出山谷,几乎不用瞄准就能对近在咫尺的A军营地进行火力覆盖,现在呼叫空中支援显然来不及了!幸运的是,A军营地后方恰好也有一个155mm榴弹炮营驻防,侦察小队迅速将敌人动向和目标方位传回后方,紧急呼叫反装甲火力支援。A军榴弹炮都装有数字化火控系统,领受任务后立即完成解算并装定好射击诸元,顷刻间山摇地动,第一轮齐射奏响,十几秒后,第二轮齐射的炮弹也尖啸着向目标飞去。小山那边,听到弹丸划破天际的凄厉啸声后,I军装甲兵马上紧闭舱门发动战车——常识告诉他们,凭借座驾坚厚的装甲,榴弹破片很难伤及自身。哪怕损失几辆,只要开足马力冲出去,短兵相接之后就有得打了。
     但是他们错了,呼啸而至的弹丸非但没有落地,反而在头顶上凌空裂为两半,弹体内抛洒出两个奶粉罐大小的圆筒,先是张开充气稳定翼紧接着拉出一领小降落伞,开始一边打转一边忽忽悠悠飘落下来。转眼间到了几十米高度,“奶粉罐”们突然纷纷爆炸了!一道道夹杂着火光的黑色烟柱仿佛长了眼睛一般径直砸向I军战车的天灵盖……硝烟散去,刚才还生龙活虎的I军装甲分队超过半数车辆已经彻底损毁,火苗夹杂着弹药和油料殉爆声从炮塔或动力舱破口中喷薄而出;还有一些略微射偏的也被打断履带和负重轮,瘫倒在地动弹不得;剩下 3、4辆侥幸没被关照到的战车只能暗自庆幸“真主保佑”的同时转身撤退了……
     榴炮营VS装甲营,在这场硬碰硬的较量中,装甲拳头尚未露面就折戟沉沙,铩羽而归。而帮助榴弹炮取得一边倒式完胜的神奇炮弹,正是本文主角——炮射反装甲末敏弹。
换种思路反装甲
    冷战期间,机械化部队大纵深突破战术登峰造极的发展将陆军反装甲作战的重要性提升到前所未有的高度。面对滚滚而来的钢铁洪流,常规直瞄火炮和反坦克导弹这类将目标放到视距内才能开火的反装甲武器已经难以独当一面;而攻击机和武装直升机在日益成熟的陆军小口径自行高炮和高机动野战防空导弹面前也开始为自身生存而担忧。为了能在对方进攻发起前,首先从视距外远距离压制集群装甲目标,美苏等超级大国很早就开始了各种炮射间瞄反装甲弹药的研制开发。7、80年代以来,炮射反装甲子母弹和激光末制导炮弹成为各国陆军手中最有效的炮射间瞄反装甲弹药,但是它们都难称完美。集束子母弹杀伤面积很大,但是威力和精度都比较有限,还一直存在子弹瞎火率高,附带损伤问题不好解决等弊病;而激光末制导炮弹虽然精度高,可以说是指哪打哪,但是必需要有目标照射指示器提供前方照射,不用人“指”就没法“打”,另外制导炮弹高额成本也决定其只能用于攻击少数重点目标,很难用于执行面压制任务。如果能取两者之长,补两者之短,研制出一种精度高于无控子母弹,成本低于制导炮弹,能够射后不管的炮射反装甲弹药自然是皆大欢喜了。
    一般人谈到美帝尖端军事科技,总会被其航空航天领域突出成就或下饺子一样建造的航母、核潜艇所吸引。实际上,在看似波澜不惊的陆军常规兵器方面,美国人从来不缺乏创新精神和虢取世界第一的热情。作为世界上最早装备炮射反装甲子母弹和激光末制导炮弹的国家,早在上世纪60年代就开始了炮射射后不管反装甲弹药技术探索。1972年,当世界第一种激光末制导炮弹“铜斑蛇”还在襁褓之中时,美国就首先提出了“目标定向末端激活弹”概念,并开始反装甲末敏弹研制工作。
    谈末敏弹工作原理之前,首先要说说制导武器是怎么工作的。制导武器的核心技术说白了就是两大块——目标捕获和飞行控制。前者是为了解决发现目标的问题,而后者甚至比前者更为重要。不论最原始的人操有线制导武器还是最先进的主动雷达、红外制导武器,所有的导弹和制导炮弹(炸弹)都必需拥有一套姿态控制机构。也就是说制导武器能够在导引头发现并捕获目标以后,控制弹体主动向目标飞去,正是这种“追踪”飞行保证了制导武器极高的命中精度。而飞行姿态控制机构(包括陀螺仪、舵机、气瓶等等组件)则往往是制导武器控制舱中体积最大,最不好布置一块,对武器结构、性能和成本都有直接影响。而末敏弹,说白了就是对制导炮弹结构上的大幅简化,简化的重点正是控制机构这一大坨器件。末敏弹上一无动力,二无控制机构,因此体积非常紧凑,普通的155mm口径炮弹足以塞进2、3颗,因此炮射末敏弹也是一种子母弹。既然末敏弹上没有任何主动姿态控制设备,那它又怎么能搜索并击毁目标呢?这就进入到末敏弹第一项关键技术:扫描运动模式。
    末敏弹的主要结构就是战斗部和敏感扫描机构,而且战斗部轴线(弹体轴线)和敏感器视线保持着严格平行。末敏弹下落阶段,弹体会在减速稳定机构——通常是旋转降落伞——带动下匀速旋转下落,也就是说,弹体转到什么方向,敏感器就“看到”什么方向,而战斗部也自然指到同一方向。如果减速装置依据常规安装到弹体轴线上的话,弹体不论怎么转,其轴线都只能指向正下方投影点位置,这么只“看”一个点显然不能叫扫描,那怎样才能让末敏弹真正“扫”起来呢?方法很简单,只要将降落伞安装轴和弹体轴线错开一定角度就行了!歪着脖子转的末敏弹将不再死盯着一个点,而是在地面形成巨大的扫描圆,末敏弹每转一圈弹体都会下降一定高度,扫描圆的直径也会缩小一圈,这样在落地以前,末敏弹视线会以一条向内不断收缩的反阿基米德螺线轨迹扫过一整片圆形区域,圆形区域的面积就是末敏弹开始扫描后第一个扫描圆所囊括的部分。显然开始扫描时末敏弹高度越高,弹体轴线与下落轴夹角越大,一颗末敏弹所能扫描的范围就越大。但是受到敏感器灵敏度指标限制,末敏弹子弹抛撒后开始稳定扫描下落的高度通常在200m以下,而弹轴夹角一般定为30度,这样算来,一颗末敏弹的敏感范围至少有20000~25000平方米,是155mm炮射反装甲子母弹子弹覆盖范围的2倍左右。扫描方式解决了,接下来就该选择敏感器种类了,也就是末敏弹第二项关键技术:多模敏感器技术。
    敏感器和制导武器的导引头类似,但是功能上有所简化,因为末敏弹的扫描体制决定敏感器只要在一定距离上发现和识别目标就可以了,并不需要对目标连续追踪和航路判断。但是这一点本身也有极高的难度,现代战场环境充斥着大量敌我光电对抗与干扰信号和强烈的地面杂波信号,如何能在wang洋大海般无用信号中准确探测和识别特定装甲目标,同时还要保持自身结构简单成本低廉的要求对末敏弹敏感器选择提出严酷考验。单一敏感模式显然是不能满足要求的,目前定型的几乎所有末敏弹都不约而同采用了多模敏感器技术。就装甲车辆来说,完全可以看成一个不断向外散发热辐射的金属盒子,在整个电磁波谱段中正好可以利用毫米波和红外线波段独特的辐射特性将其识别出来。金属对毫米波反射率很高而自身毫米波辐射值却几乎为0,所以坦克这样的装甲目标和大地、空气或有机生物相比,不论毫米波反射还是辐射信号都有明显区别;而装甲战车的红外辐射特性正好相反,肚里装着大功率柴油机这么个超级大热源向外界散发出剧烈的红外热辐射,同样跟大地背景形成强烈反差。这一高一低两相结合,末敏弹多模敏感技术传感器选择不就齐活了么?
    对于毫米波探测器来说,有主、被动两种工作模式。主动的就是毫米波雷达,通过雷达天线发射出调频连续波信号,再接收上述信号抵达地面或目标后的反射信号,从而进行测距或探测目标。被动的则是毫米波辐射计,它是一种单纯探测物体毫米波辐射强度的信号接收机,由于金属战车在它眼里就跟冰块一样寒冷,所以能够对目标中心实现准确探测和定位。通常情况下,末敏弹的毫米波雷达和毫米波辐射计都共用一套天线和混频放大器等元器件,构成毫米波主/被动复合敏感器,利用主动模式测距测速,被动模式精确定位。
    红外探测器当然都是被动工作的,不过也有两种模式。一种是双色红探测器,它是同时工作在3~5微米和8~14微米两个红外大气窗口(就是大气吸收衰减最少,探测距离最远的红外波段)上的红外辐射计,工作原理和被动毫米波辐射计类似,只不过对目标探测的是信号波峰而不是波谷,它同样具备毫米波辐射计分辨率和定位精度高的特色,在夜晚使用性能尤为突出,完全能够弥补毫米波探测器定位精度有限的缺点。另一种则是技术升级的多元线列阵红外探测器,它的线列方向和末敏弹扫描轨迹垂直,扫描得到的不再是单纯强弱辐射信号而是环形红外图像,因此识别精度和准确度更高,当然,它的价格和技术难度也不含糊。目前只有美国SADARM等极少数末敏弹红外探测器采用的是线列阵结构,更多的还都是双色红外辐射计。
    扫描方式和敏感器选择问题都解决以后接下来就是末敏弹战斗部的选择了,也就是末敏弹第三项关键技术:爆炸成型弹丸战斗部。这一点实在是太重要了,以至于我们不能不单独辟出一节详细讨论。
隔空击物盖世神功
    从前面的分析可以看出,末敏弹特殊扫描-攻击模式要求其战斗部至少具备两个基本特点:一是必需定向起爆,将所有能量集中在扫描线指向方位;二是必须能在百米以上大范围距离内保持稳定杀伤作用。
    我们知道使用最普遍的定向化学能反装甲战斗部就是聚能破甲战斗部,也就是在凹槽形高爆炸药上贴附一个深锥形或喇叭(双曲线)形薄金属外壳,这层通常由紫铜等密度大、塑性好的金属做成金属壳体被称作药型罩。炸药从底部引爆后,爆轰波不断向前传播,巨大的爆轰压力冲量使药型罩金属从后面顶端处开始,以1000~3000m/s(称为压垮速度)的超高速近似地沿其法线方向依次向轴线塑性流动,药型罩随之依次在轴线上闭合。通过高速X 光摄影可以看到,闭合后的金属速度高达8000~ 10000m/s,成细长杆状,称为金属流或射流。射流直径一般只有几毫米,因为温度保持在900ºC~1000ºC 左右,尚未达到铜的熔点(1083ºC),所以,射流并不是熔化状态的流体。药型罩凹槽具有非常强烈的能量汇聚作用,使金属射流的速度能达到杆式穿甲弹飞行速度的5~6倍,可以在装甲表面侵彻出非常深的孔洞,平均破甲深度可以达到药型罩直径的6~8倍。
    但是,金属射流形成过程中堆积金属的质量不断增加,而剩余炸药的能量却在减小,所以最终形成的射流也是前端速度高,尾部速度低,飞行过程中射流始终处在不断拉长的状态中。这一趋势在开始对提高穿深有利,但是很快射流就会拉断破碎,并最终变成没有穿甲能力的铜颗粒。这个特点决定了聚能破甲战斗部对起爆高度极为敏感的特性,只有在2~10倍炸高范围内才能保持应有威力,在3~5倍炸高范围能达到理论最大破甲深度的80%~90%,超过10倍炸高后射流的威力将向坐滑梯一样迅速陡降至零。显然,直接利用聚能破甲战斗部是不能满足末敏弹起爆要求的,那么将其作为末敏弹中一个更小的子弹丸对着目标抛射出去可以吗?答案也是否定。这样做一来增加了末敏弹结构复杂程度,降低了威力有效部分质量,而来射出弹丸至多只能达到秒速几百米水平,加上抛射机构动作延迟,很可能等弹丸从百米高空射到地面时,原本瞄准的运动目标已经开出1米以上距离。对于打击目标面积小且定位精度本就不如精确制导武器的末敏弹来说,这个误差是绝对不能接受的。
    看来末敏弹不管直接还是间接使用聚能破甲战斗部都是此路不通,唯一的解决办法就是对其尝试改进,大幅度提升有效炸高范围。这个解决办法其实本来就埋藏在金属射流成形机理中。聚能战斗部药型罩锥角如果设计不好,爆炸后会在射流末尾形成一块直径较大,秒速不足千米的金属团块,这个叫做杵体的家伙会和射流迅速分离并带走部分动能。单纯从破甲弹的角度看,杵体形成是有害的,应该尽量加以避免,但是试验还表明,随着药型罩锥角加大,杵体部分比例不断增加,当药型罩的锥角大于90º时,在爆轰载荷作用下药型罩便不再产生正常的射流,而是全部形成一个短粗的高速侵彻体。试验表明,锥角范围为120º~160º 的药型罩形成形成高速杵体弹丸的形状较理想,因此把采用大锥角罩(120º~160º)、球缺罩及回转双曲线罩等的聚能装药,在装药爆炸后药型罩被爆炸载荷压垮、闭合形成的一个高速杵体弹丸,称之为爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile 简称EFP)。EFP的飞行速度远比破甲射流后的杵体要高,质心速度能达到1500~3000m/s,虽然EFP外形短粗其貌不扬,但是所有药罩金属闭合抱团后上下一心,飞行中速度速度衰减和形变量极小,在800~1000倍大炸高范围内EFP都能保持应有的杀伤威力,这个特性简直就是为末敏弹量身定做的啊!除了炸高范围大以外,EFP战斗部还产生了两个附带有点,一是对爆炸反应装甲作用不敏感,二是破甲后杀伤后效极大(聚能破甲弹的射流几乎全消耗于侵彻过程中,如果装甲厚度较大或是遇到复合装甲,最后穿入车体内的残存射流很可能只剩下在乘员身上留下块淤青的威力了),这都是EFP弹丸“傻大黑粗”造成的。
    为了保证远距离攻击能力,必须保证EFP在射出到命中目标这段空气弹道飞行稳定性和尽可能小的弹道速度降,而决定上述两性能的关键因素是EFP的结构形状。早期情况下采用的都是带截锥状尾裙结构的EFP,这种EFP通常是轴对称回转体、弹尾中空有底凹,靠截锥状尾裙(也就是翻转成行后剩余的药型罩外沿)提供飞行稳定所需的稳定力矩。但是EFP要想提高侵彻威力必需拥有足够大的断面密度(这一点跟穿甲弹一样),也就是说EFP应该拥有尽可能大的长细比。实际上,裙尾的存在虽然解决了飞行稳定性问题,却为EFP带来一段中空且密度小的无用段,使EFP有效部分长细比只能达到2左右,在1000倍炸高距离上侵彻威力很难超过0.6倍药罩直径深度。另外,裙尾向外扩散的外形在EFP高超音速飞行过程中还产生很大的激波阻力,弹道速降达到6~8m/s,从而进一步限制破甲威力提升。
    面对稳定性和威力的矛盾,最佳解决途径还是优化EFP外形。90年代以后成熟的末敏弹EFP战斗部大部分都星形尾翼取代截锥状尾裙来解决后者诸多问题。具体做法就是在药型罩外沿均匀加工出一圈刻槽,这样杵体弹丸形成后外沿不再维持喇叭张开状,而是沿着刻槽向内折叠收缩成类似尾翼稳定脱壳穿甲弹弹芯末端的星形尾翼结构。在此基础上,结合精心选取战斗部高能炸药组分,药型罩金属材料和外形,战斗部壳体外形以及尾部环形起爆(采用环形起爆和普通战斗部单点起爆相比,爆轰波形更加均匀,非常有益于EFP增长和获取高能量,形成弹丸长度更长且所需炸药厚度减小1/4,这对于弹体空间有限的末敏弹来说绝对是利好消息)等措施优化协调,目前成熟的末敏弹EFP战斗部已经能在1000倍药罩直径以上炸高实现侵彻0.7倍药罩直径装甲的威力指标。
    可以说,是EFP战斗部的发明,最终成就了末敏弹技术的成功。
末敏弹大串烧
    好了,原理讲的差不多,现在就让我们来看看近年来各国发展装备的一些新型反装甲末敏弹的真身吧。首先隆重推出目前世界上发展最早,也是技术最成熟、综合性能最好,堪称“大三元”的三种155mm炮射反装甲末敏弹。
美国SADARM末敏弹
    美国M898式155mm炮射反装甲末敏弹研制项目的正式称谓叫“装甲敏感与毁伤技术弹药”,它的英文缩写SADARM在国内通常被翻译为“萨达姆”,让人很容易联想起海湾战争中美国的老冤家,颇具黑色幽默意味。“萨达姆”末敏弹的研制早在1979年就已开始,后来因为技术问题几经起落,最终于1997年成功定型装备,其基本载体是常规155mm底凹子母弹弹丸,每发炮弹可携带两颗末敏子弹,使用M109A6等39倍口径155mm火炮最大射程可达23千米(比“铜斑蛇”激光末制导炮弹远了8~9千米),是一种对敌方自行火炮阵地和装甲部队集结地域进行远程压制的高效反装甲武器。
    “萨达姆”末敏子弹由EFP 战斗部、引信保险机构、复合敏感器系统、中央控制器、减速减旋与稳态扫描系统、电源以及弹体等部分组成。末敏子弹弹长204mm,直径147mm,重11.6千克。复合敏感器系统由35GHz波段主/被动毫米波探测器、双色线列阵红外成像敏感器和磁力计组成。减速减旋与稳态扫描系统通过充气式减速器和涡旋降落伞(包括4个小伞衣)两级机构组成,稳态扫描落速10m/s,转速4r/s,弹体扫描倾角30度。EFP战斗部采用高性能钽合金药型罩,平板型毫米波雷达天线就安装在药型罩前方,战斗部最大作战高度150m,100m高度穿甲深度达到135mm。
    “萨达姆”作用过程具有非常大的典型性,可以作为目前几乎所有炮射末敏弹作战过程的模版讲解:
    “萨达姆”母弹引信为通用钟表时间引信,当末敏弹母弹经无控弹道飞抵目标上空时,时间引信作用,启动抛射装置,利用火药动力剪断母弹底螺,向后依次抛出两枚子弹,子弹抛出后,冲压式空气充气减速器被充气,形成扁球形,对子弹起减速、减旋、定向、稳定的作用。与此同时,组件中的电池激活装置激活热电池,使热电池开始工作。当热电池电压达到规定值时开始对电子系统(微处理器、多模传感器、中央控制器等电器部件)充电。当子弹以大着角下落时,在中央控制器的控制下,毫米波雷达开始第一期测距,测定子弹距离地面的距离;当测定结果达到预定高度时,在中央控制器的控制下,启动抛射装置,抛掉减速器,涡旋式旋转伞在气动力作用下展开并开始工作,带动子弹旋转。 同时,在中央控制器的控制下,在子弹圆柱体外侧打开红外探测器窗口并锁定到位,红外线列阵探测器制冷系统也开始制冷工作。在旋转伞带动子弹稳态下落的过程中,中央控制器控制毫米波雷达进行第二期测距。此时,中央控制器中的火力决策处理器启动“前期措施”,完成对目标探测数据采集准备工作。这时,子弹虽已进入稳态扫描过程,但高度仍大于威力有效作用高度。火力决策处理器根据各传感器提供的数据,调整探测门限,以抑制假目标和外界干扰,获得最大的探测概率。子弹再下落一段距离后,各传感器在火力决策处理器的统一指令下,进行工作扫描。此时子弹已进入了威力有效高度。在中央控制器控制下,子弹引信解除最后一道保险。末敏弹为了有效识别真假目标,对其探测采用相邻的两次扫描后判断的方式,即第一次扫描过目标后,向火力决策处理器报告目标信息;第二次扫描过目标时把目标敏感数据与处理器为特定目标设定的特征值进行比较,再作最终判定。 第二次扫描结果,如确认是目标,与此同时还判定目标已进入子弹的威力窗口内时,由火力决策处理器下达指令起爆战斗部。EFP以约2000m/s的速度高速射向目标,在目标来不及机动的瞬间,命中并毁伤目标。 若第二次扫描结果判定为非目标时,可以改换对象,继续探测其它潜在的目标。如果一直未探测到目标,子弹战斗部将在距离地面数英尺之内自毁。
    在1994年4月14日进行的一次试验中,向静止目标区域发射了13发M898炮弹,最后26枚子弹中11枚直接命中目标;8枚命中目标周围1m范围之内;2枚完全脱靶;5枚自毁,实验结果完全超出美军提出的“每3枚子弹命中一个目标”的战绩要求。目前常规版M898“萨达姆”末敏弹已经装备部队并参加实战,未来“萨达姆”末敏弹还将成为M982“神剑”GPS/INS复合制导炮弹的制式战斗部之一。由于“神剑”射程更远(40千米以上),投掷精度更高(落点圆概率误差10米以下),“萨达姆”末敏弹的性能将会得到进一步充分发挥。
德国SMArt 155末敏弹
    无论从哪方面看,德国的SMArt 155(或者就按意译叫“智能155”吧)末敏弹都像是“萨达姆”在欧洲的一个孪生兄弟。它的研制开始于80年代末,1994年5月紧接着“萨达姆”成功完成了性能演示实验,90年代末定型为DM702(末敏子弹型号DM1490)末敏弹装备德军炮兵。也许我们会用目前最流行的“山寨”这个词来形容它,但是“智能155”在性能上却有板有眼,一点也不含糊。关于“智能155”的详细介绍参见《航空档案》2008年11月B刊上有关文章,这里笔者不再敷述,只是简单说一下它和“萨达姆”有所区别之处。
    首先“智能155”的射程比较远,使用PzH2000自行火炮发射最大射程可达28千米。其次,“智能155”的钽金属药型罩外形经过了特别优化,生成EFP长径比可达5:1以上,威力较“萨达姆”略大。第三“智能155”药型罩前方的毫米波雷达天线非常有特点,抛物面天线和药型罩采用共形设计,通过穿过战斗部中央的一根管路回馈信号,而“萨达姆”使用的则是外形更简单,通过战斗部外壳传输信号的平板天线。第四,“智能155”末敏弹的红外探测器采用的是双色红外扫描辐射计而非多元线列阵成像装置,而且整个红外敏感器在工作时都会弹出弹体之外,不过它的94GHz双模毫米波探测器工作波长更短,所以定位精度更高。最后,“智能155”的充气减速器尺寸较小,涡旋减速伞则只有一张较大的伞衣。
    “智能155”果然不愧它的名字,成为“萨达姆”之外另一种高性能炮射反装甲末敏弹。

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布鲁

       200X年A国和I国因为能源及核武器等问题积累的矛盾最终激化为新的海湾战争……
    某日凌晨,A国陆军骑兵特种侦察小队完成任务正在返回基地途中,在光秃秃的小山包后面,侦察小队突然发现潜伏有一个I军营级装甲分队。热像仪屏幕中,20余量主战坦克和步兵战车正在撤去伪装进行进攻发起前最后的准备,其间竟然还夹杂了数辆I国刚刚装备不久的新型大口径自行火炮!原来,这支小股部队属于I国最精锐的共和国革命卫队,他们精心伪装,在战争初期A国空地一体化打击火力猛烈突袭下成功幸存下来。I军此次进攻的目标显然是据此十余公里外的A军前进营地,所有人都紧咬牙关,准备一雪前耻,誓死捍卫国家尊严和王牌劲旅的荣誉。战车已经开始发动,那几门自行火炮只要驶出山谷,几乎不用瞄准就能对近在咫尺的A军营地进行火力覆盖,现在呼叫空中支援显然来不及了!幸运的是,A军营地后方恰好也有一个155mm榴弹炮营驻防,侦察小队迅速将敌人动向和目标方位传回后方,紧急呼叫反装甲火力支援。A军榴弹炮都装有数字化火控系统,领受任务后立即完成解算并装定好射击诸元,顷刻间山摇地动,第一轮齐射奏响,十几秒后,第二轮齐射的炮弹也尖啸着向目标飞去。小山那边,听到弹丸划破天际的凄厉啸声后,I军装甲兵马上紧闭舱门发动战车——常识告诉他们,凭借座驾坚厚的装甲,榴弹破片很难伤及自身。哪怕损失几辆,只要开足马力冲出去,短兵相接之后就有得打了。
     但是他们错了,呼啸而至的弹丸非但没有落地,反而在头顶上凌空裂为两半,弹体内抛洒出两个奶粉罐大小的圆筒,先是张开充气稳定翼紧接着拉出一领小降落伞,开始一边打转一边忽忽悠悠飘落下来。转眼间到了几十米高度,“奶粉罐”们突然纷纷爆炸了!一道道夹杂着火光的黑色烟柱仿佛长了眼睛一般径直砸向I军战车的天灵盖……硝烟散去,刚才还生龙活虎的I军装甲分队超过半数车辆已经彻底损毁,火苗夹杂着弹药和油料殉爆声从炮塔或动力舱破口中喷薄而出;还有一些略微射偏的也被打断履带和负重轮,瘫倒在地动弹不得;剩下 3、4辆侥幸没被关照到的战车只能暗自庆幸“真主保佑”的同时转身撤退了……
     榴炮营VS装甲营,在这场硬碰硬的较量中,装甲拳头尚未露面就折戟沉沙,铩羽而归。而帮助榴弹炮取得一边倒式完胜的神奇炮弹,正是本文主角——炮射反装甲末敏弹。
换种思路反装甲
    冷战期间,机械化部队大纵深突破战术登峰造极的发展将陆军反装甲作战的重要性提升到前所未有的高度。面对滚滚而来的钢铁洪流,常规直瞄火炮和反坦克导弹这类将目标放到视距内才能开火的反装甲武器已经难以独当一面;而攻击机和武装直升机在日益成熟的陆军小口径自行高炮和高机动野战防空导弹面前也开始为自身生存而担忧。为了能在对方进攻发起前,首先从视距外远距离压制集群装甲目标,美苏等超级大国很早就开始了各种炮射间瞄反装甲弹药的研制开发。7、80年代以来,炮射反装甲子母弹和激光末制导炮弹成为各国陆军手中最有效的炮射间瞄反装甲弹药,但是它们都难称完美。集束子母弹杀伤面积很大,但是威力和精度都比较有限,还一直存在子弹瞎火率高,附带损伤问题不好解决等弊病;而激光末制导炮弹虽然精度高,可以说是指哪打哪,但是必需要有目标照射指示器提供前方照射,不用人“指”就没法“打”,另外制导炮弹高额成本也决定其只能用于攻击少数重点目标,很难用于执行面压制任务。如果能取两者之长,补两者之短,研制出一种精度高于无控子母弹,成本低于制导炮弹,能够射后不管的炮射反装甲弹药自然是皆大欢喜了。
    一般人谈到美帝尖端军事科技,总会被其航空航天领域突出成就或下饺子一样建造的航母、核潜艇所吸引。实际上,在看似波澜不惊的陆军常规兵器方面,美国人从来不缺乏创新精神和虢取世界第一的热情。作为世界上最早装备炮射反装甲子母弹和激光末制导炮弹的国家,早在上世纪60年代就开始了炮射射后不管反装甲弹药技术探索。1972年,当世界第一种激光末制导炮弹“铜斑蛇”还在襁褓之中时,美国就首先提出了“目标定向末端激活弹”概念,并开始反装甲末敏弹研制工作。
    谈末敏弹工作原理之前,首先要说说制导武器是怎么工作的。制导武器的核心技术说白了就是两大块——目标捕获和飞行控制。前者是为了解决发现目标的问题,而后者甚至比前者更为重要。不论最原始的人操有线制导武器还是最先进的主动雷达、红外制导武器,所有的导弹和制导炮弹(炸弹)都必需拥有一套姿态控制机构。也就是说制导武器能够在导引头发现并捕获目标以后,控制弹体主动向目标飞去,正是这种“追踪”飞行保证了制导武器极高的命中精度。而飞行姿态控制机构(包括陀螺仪、舵机、气瓶等等组件)则往往是制导武器控制舱中体积最大,最不好布置一块,对武器结构、性能和成本都有直接影响。而末敏弹,说白了就是对制导炮弹结构上的大幅简化,简化的重点正是控制机构这一大坨器件。末敏弹上一无动力,二无控制机构,因此体积非常紧凑,普通的155mm口径炮弹足以塞进2、3颗,因此炮射末敏弹也是一种子母弹。既然末敏弹上没有任何主动姿态控制设备,那它又怎么能搜索并击毁目标呢?这就进入到末敏弹第一项关键技术:扫描运动模式。
    末敏弹的主要结构就是战斗部和敏感扫描机构,而且战斗部轴线(弹体轴线)和敏感器视线保持着严格平行。末敏弹下落阶段,弹体会在减速稳定机构——通常是旋转降落伞——带动下匀速旋转下落,也就是说,弹体转到什么方向,敏感器就“看到”什么方向,而战斗部也自然指到同一方向。如果减速装置依据常规安装到弹体轴线上的话,弹体不论怎么转,其轴线都只能指向正下方投影点位置,这么只“看”一个点显然不能叫扫描,那怎样才能让末敏弹真正“扫”起来呢?方法很简单,只要将降落伞安装轴和弹体轴线错开一定角度就行了!歪着脖子转的末敏弹将不再死盯着一个点,而是在地面形成巨大的扫描圆,末敏弹每转一圈弹体都会下降一定高度,扫描圆的直径也会缩小一圈,这样在落地以前,末敏弹视线会以一条向内不断收缩的反阿基米德螺线轨迹扫过一整片圆形区域,圆形区域的面积就是末敏弹开始扫描后第一个扫描圆所囊括的部分。显然开始扫描时末敏弹高度越高,弹体轴线与下落轴夹角越大,一颗末敏弹所能扫描的范围就越大。但是受到敏感器灵敏度指标限制,末敏弹子弹抛撒后开始稳定扫描下落的高度通常在200m以下,而弹轴夹角一般定为30度,这样算来,一颗末敏弹的敏感范围至少有20000~25000平方米,是155mm炮射反装甲子母弹子弹覆盖范围的2倍左右。扫描方式解决了,接下来就该选择敏感器种类了,也就是末敏弹第二项关键技术:多模敏感器技术。
    敏感器和制导武器的导引头类似,但是功能上有所简化,因为末敏弹的扫描体制决定敏感器只要在一定距离上发现和识别目标就可以了,并不需要对目标连续追踪和航路判断。但是这一点本身也有极高的难度,现代战场环境充斥着大量敌我光电对抗与干扰信号和强烈的地面杂波信号,如何能在wang洋大海般无用信号中准确探测和识别特定装甲目标,同时还要保持自身结构简单成本低廉的要求对末敏弹敏感器选择提出严酷考验。单一敏感模式显然是不能满足要求的,目前定型的几乎所有末敏弹都不约而同采用了多模敏感器技术。就装甲车辆来说,完全可以看成一个不断向外散发热辐射的金属盒子,在整个电磁波谱段中正好可以利用毫米波和红外线波段独特的辐射特性将其识别出来。金属对毫米波反射率很高而自身毫米波辐射值却几乎为0,所以坦克这样的装甲目标和大地、空气或有机生物相比,不论毫米波反射还是辐射信号都有明显区别;而装甲战车的红外辐射特性正好相反,肚里装着大功率柴油机这么个超级大热源向外界散发出剧烈的红外热辐射,同样跟大地背景形成强烈反差。这一高一低两相结合,末敏弹多模敏感技术传感器选择不就齐活了么?
    对于毫米波探测器来说,有主、被动两种工作模式。主动的就是毫米波雷达,通过雷达天线发射出调频连续波信号,再接收上述信号抵达地面或目标后的反射信号,从而进行测距或探测目标。被动的则是毫米波辐射计,它是一种单纯探测物体毫米波辐射强度的信号接收机,由于金属战车在它眼里就跟冰块一样寒冷,所以能够对目标中心实现准确探测和定位。通常情况下,末敏弹的毫米波雷达和毫米波辐射计都共用一套天线和混频放大器等元器件,构成毫米波主/被动复合敏感器,利用主动模式测距测速,被动模式精确定位。
    红外探测器当然都是被动工作的,不过也有两种模式。一种是双色红探测器,它是同时工作在3~5微米和8~14微米两个红外大气窗口(就是大气吸收衰减最少,探测距离最远的红外波段)上的红外辐射计,工作原理和被动毫米波辐射计类似,只不过对目标探测的是信号波峰而不是波谷,它同样具备毫米波辐射计分辨率和定位精度高的特色,在夜晚使用性能尤为突出,完全能够弥补毫米波探测器定位精度有限的缺点。另一种则是技术升级的多元线列阵红外探测器,它的线列方向和末敏弹扫描轨迹垂直,扫描得到的不再是单纯强弱辐射信号而是环形红外图像,因此识别精度和准确度更高,当然,它的价格和技术难度也不含糊。目前只有美国SADARM等极少数末敏弹红外探测器采用的是线列阵结构,更多的还都是双色红外辐射计。
    扫描方式和敏感器选择问题都解决以后接下来就是末敏弹战斗部的选择了,也就是末敏弹第三项关键技术:爆炸成型弹丸战斗部。这一点实在是太重要了,以至于我们不能不单独辟出一节详细讨论。
隔空击物盖世神功
    从前面的分析可以看出,末敏弹特殊扫描-攻击模式要求其战斗部至少具备两个基本特点:一是必需定向起爆,将所有能量集中在扫描线指向方位;二是必须能在百米以上大范围距离内保持稳定杀伤作用。
    我们知道使用最普遍的定向化学能反装甲战斗部就是聚能破甲战斗部,也就是在凹槽形高爆炸药上贴附一个深锥形或喇叭(双曲线)形薄金属外壳,这层通常由紫铜等密度大、塑性好的金属做成金属壳体被称作药型罩。炸药从底部引爆后,爆轰波不断向前传播,巨大的爆轰压力冲量使药型罩金属从后面顶端处开始,以1000~3000m/s(称为压垮速度)的超高速近似地沿其法线方向依次向轴线塑性流动,药型罩随之依次在轴线上闭合。通过高速X 光摄影可以看到,闭合后的金属速度高达8000~ 10000m/s,成细长杆状,称为金属流或射流。射流直径一般只有几毫米,因为温度保持在900ºC~1000ºC 左右,尚未达到铜的熔点(1083ºC),所以,射流并不是熔化状态的流体。药型罩凹槽具有非常强烈的能量汇聚作用,使金属射流的速度能达到杆式穿甲弹飞行速度的5~6倍,可以在装甲表面侵彻出非常深的孔洞,平均破甲深度可以达到药型罩直径的6~8倍。
    但是,金属射流形成过程中堆积金属的质量不断增加,而剩余炸药的能量却在减小,所以最终形成的射流也是前端速度高,尾部速度低,飞行过程中射流始终处在不断拉长的状态中。这一趋势在开始对提高穿深有利,但是很快射流就会拉断破碎,并最终变成没有穿甲能力的铜颗粒。这个特点决定了聚能破甲战斗部对起爆高度极为敏感的特性,只有在2~10倍炸高范围内才能保持应有威力,在3~5倍炸高范围能达到理论最大破甲深度的80%~90%,超过10倍炸高后射流的威力将向坐滑梯一样迅速陡降至零。显然,直接利用聚能破甲战斗部是不能满足末敏弹起爆要求的,那么将其作为末敏弹中一个更小的子弹丸对着目标抛射出去可以吗?答案也是否定。这样做一来增加了末敏弹结构复杂程度,降低了威力有效部分质量,而来射出弹丸至多只能达到秒速几百米水平,加上抛射机构动作延迟,很可能等弹丸从百米高空射到地面时,原本瞄准的运动目标已经开出1米以上距离。对于打击目标面积小且定位精度本就不如精确制导武器的末敏弹来说,这个误差是绝对不能接受的。
    看来末敏弹不管直接还是间接使用聚能破甲战斗部都是此路不通,唯一的解决办法就是对其尝试改进,大幅度提升有效炸高范围。这个解决办法其实本来就埋藏在金属射流成形机理中。聚能战斗部药型罩锥角如果设计不好,爆炸后会在射流末尾形成一块直径较大,秒速不足千米的金属团块,这个叫做杵体的家伙会和射流迅速分离并带走部分动能。单纯从破甲弹的角度看,杵体形成是有害的,应该尽量加以避免,但是试验还表明,随着药型罩锥角加大,杵体部分比例不断增加,当药型罩的锥角大于90º时,在爆轰载荷作用下药型罩便不再产生正常的射流,而是全部形成一个短粗的高速侵彻体。试验表明,锥角范围为120º~160º 的药型罩形成形成高速杵体弹丸的形状较理想,因此把采用大锥角罩(120º~160º)、球缺罩及回转双曲线罩等的聚能装药,在装药爆炸后药型罩被爆炸载荷压垮、闭合形成的一个高速杵体弹丸,称之为爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile 简称EFP)。EFP的飞行速度远比破甲射流后的杵体要高,质心速度能达到1500~3000m/s,虽然EFP外形短粗其貌不扬,但是所有药罩金属闭合抱团后上下一心,飞行中速度速度衰减和形变量极小,在800~1000倍大炸高范围内EFP都能保持应有的杀伤威力,这个特性简直就是为末敏弹量身定做的啊!除了炸高范围大以外,EFP战斗部还产生了两个附带有点,一是对爆炸反应装甲作用不敏感,二是破甲后杀伤后效极大(聚能破甲弹的射流几乎全消耗于侵彻过程中,如果装甲厚度较大或是遇到复合装甲,最后穿入车体内的残存射流很可能只剩下在乘员身上留下块淤青的威力了),这都是EFP弹丸“傻大黑粗”造成的。
    为了保证远距离攻击能力,必须保证EFP在射出到命中目标这段空气弹道飞行稳定性和尽可能小的弹道速度降,而决定上述两性能的关键因素是EFP的结构形状。早期情况下采用的都是带截锥状尾裙结构的EFP,这种EFP通常是轴对称回转体、弹尾中空有底凹,靠截锥状尾裙(也就是翻转成行后剩余的药型罩外沿)提供飞行稳定所需的稳定力矩。但是EFP要想提高侵彻威力必需拥有足够大的断面密度(这一点跟穿甲弹一样),也就是说EFP应该拥有尽可能大的长细比。实际上,裙尾的存在虽然解决了飞行稳定性问题,却为EFP带来一段中空且密度小的无用段,使EFP有效部分长细比只能达到2左右,在1000倍炸高距离上侵彻威力很难超过0.6倍药罩直径深度。另外,裙尾向外扩散的外形在EFP高超音速飞行过程中还产生很大的激波阻力,弹道速降达到6~8m/s,从而进一步限制破甲威力提升。
    面对稳定性和威力的矛盾,最佳解决途径还是优化EFP外形。90年代以后成熟的末敏弹EFP战斗部大部分都星形尾翼取代截锥状尾裙来解决后者诸多问题。具体做法就是在药型罩外沿均匀加工出一圈刻槽,这样杵体弹丸形成后外沿不再维持喇叭张开状,而是沿着刻槽向内折叠收缩成类似尾翼稳定脱壳穿甲弹弹芯末端的星形尾翼结构。在此基础上,结合精心选取战斗部高能炸药组分,药型罩金属材料和外形,战斗部壳体外形以及尾部环形起爆(采用环形起爆和普通战斗部单点起爆相比,爆轰波形更加均匀,非常有益于EFP增长和获取高能量,形成弹丸长度更长且所需炸药厚度减小1/4,这对于弹体空间有限的末敏弹来说绝对是利好消息)等措施优化协调,目前成熟的末敏弹EFP战斗部已经能在1000倍药罩直径以上炸高实现侵彻0.7倍药罩直径装甲的威力指标。
    可以说,是EFP战斗部的发明,最终成就了末敏弹技术的成功。
末敏弹大串烧
    好了,原理讲的差不多,现在就让我们来看看近年来各国发展装备的一些新型反装甲末敏弹的真身吧。首先隆重推出目前世界上发展最早,也是技术最成熟、综合性能最好,堪称“大三元”的三种155mm炮射反装甲末敏弹。
美国SADARM末敏弹
    美国M898式155mm炮射反装甲末敏弹研制项目的正式称谓叫“装甲敏感与毁伤技术弹药”,它的英文缩写SADARM在国内通常被翻译为“萨达姆”,让人很容易联想起海湾战争中美国的老冤家,颇具黑色幽默意味。“萨达姆”末敏弹的研制早在1979年就已开始,后来因为技术问题几经起落,最终于1997年成功定型装备,其基本载体是常规155mm底凹子母弹弹丸,每发炮弹可携带两颗末敏子弹,使用M109A6等39倍口径155mm火炮最大射程可达23千米(比“铜斑蛇”激光末制导炮弹远了8~9千米),是一种对敌方自行火炮阵地和装甲部队集结地域进行远程压制的高效反装甲武器。
    “萨达姆”末敏子弹由EFP 战斗部、引信保险机构、复合敏感器系统、中央控制器、减速减旋与稳态扫描系统、电源以及弹体等部分组成。末敏子弹弹长204mm,直径147mm,重11.6千克。复合敏感器系统由35GHz波段主/被动毫米波探测器、双色线列阵红外成像敏感器和磁力计组成。减速减旋与稳态扫描系统通过充气式减速器和涡旋降落伞(包括4个小伞衣)两级机构组成,稳态扫描落速10m/s,转速4r/s,弹体扫描倾角30度。EFP战斗部采用高性能钽合金药型罩,平板型毫米波雷达天线就安装在药型罩前方,战斗部最大作战高度150m,100m高度穿甲深度达到135mm。
    “萨达姆”作用过程具有非常大的典型性,可以作为目前几乎所有炮射末敏弹作战过程的模版讲解:
    “萨达姆”母弹引信为通用钟表时间引信,当末敏弹母弹经无控弹道飞抵目标上空时,时间引信作用,启动抛射装置,利用火药动力剪断母弹底螺,向后依次抛出两枚子弹,子弹抛出后,冲压式空气充气减速器被充气,形成扁球形,对子弹起减速、减旋、定向、稳定的作用。与此同时,组件中的电池激活装置激活热电池,使热电池开始工作。当热电池电压达到规定值时开始对电子系统(微处理器、多模传感器、中央控制器等电器部件)充电。当子弹以大着角下落时,在中央控制器的控制下,毫米波雷达开始第一期测距,测定子弹距离地面的距离;当测定结果达到预定高度时,在中央控制器的控制下,启动抛射装置,抛掉减速器,涡旋式旋转伞在气动力作用下展开并开始工作,带动子弹旋转。 同时,在中央控制器的控制下,在子弹圆柱体外侧打开红外探测器窗口并锁定到位,红外线列阵探测器制冷系统也开始制冷工作。在旋转伞带动子弹稳态下落的过程中,中央控制器控制毫米波雷达进行第二期测距。此时,中央控制器中的火力决策处理器启动“前期措施”,完成对目标探测数据采集准备工作。这时,子弹虽已进入稳态扫描过程,但高度仍大于威力有效作用高度。火力决策处理器根据各传感器提供的数据,调整探测门限,以抑制假目标和外界干扰,获得最大的探测概率。子弹再下落一段距离后,各传感器在火力决策处理器的统一指令下,进行工作扫描。此时子弹已进入了威力有效高度。在中央控制器控制下,子弹引信解除最后一道保险。末敏弹为了有效识别真假目标,对其探测采用相邻的两次扫描后判断的方式,即第一次扫描过目标后,向火力决策处理器报告目标信息;第二次扫描过目标时把目标敏感数据与处理器为特定目标设定的特征值进行比较,再作最终判定。 第二次扫描结果,如确认是目标,与此同时还判定目标已进入子弹的威力窗口内时,由火力决策处理器下达指令起爆战斗部。EFP以约2000m/s的速度高速射向目标,在目标来不及机动的瞬间,命中并毁伤目标。 若第二次扫描结果判定为非目标时,可以改换对象,继续探测其它潜在的目标。如果一直未探测到目标,子弹战斗部将在距离地面数英尺之内自毁。
    在1994年4月14日进行的一次试验中,向静止目标区域发射了13发M898炮弹,最后26枚子弹中11枚直接命中目标;8枚命中目标周围1m范围之内;2枚完全脱靶;5枚自毁,实验结果完全超出美军提出的“每3枚子弹命中一个目标”的战绩要求。目前常规版M898“萨达姆”末敏弹已经装备部队并参加实战,未来“萨达姆”末敏弹还将成为M982“神剑”GPS/INS复合制导炮弹的制式战斗部之一。由于“神剑”射程更远(40千米以上),投掷精度更高(落点圆概率误差10米以下),“萨达姆”末敏弹的性能将会得到进一步充分发挥。
德国SMArt 155末敏弹
    无论从哪方面看,德国的SMArt 155(或者就按意译叫“智能155”吧)末敏弹都像是“萨达姆”在欧洲的一个孪生兄弟。它的研制开始于80年代末,1994年5月紧接着“萨达姆”成功完成了性能演示实验,90年代末定型为DM702(末敏子弹型号DM1490)末敏弹装备德军炮兵。也许我们会用目前最流行的“山寨”这个词来形容它,但是“智能155”在性能上却有板有眼,一点也不含糊。关于“智能155”的详细介绍参见《航空档案》2008年11月B刊上有关文章,这里笔者不再敷述,只是简单说一下它和“萨达姆”有所区别之处。
    首先“智能155”的射程比较远,使用PzH2000自行火炮发射最大射程可达28千米。其次,“智能155”的钽金属药型罩外形经过了特别优化,生成EFP长径比可达5:1以上,威力较“萨达姆”略大。第三“智能155”药型罩前方的毫米波雷达天线非常有特点,抛物面天线和药型罩采用共形设计,通过穿过战斗部中央的一根管路回馈信号,而“萨达姆”使用的则是外形更简单,通过战斗部外壳传输信号的平板天线。第四,“智能155”末敏弹的红外探测器采用的是双色红外扫描辐射计而非多元线列阵成像装置,而且整个红外敏感器在工作时都会弹出弹体之外,不过它的94GHz双模毫米波探测器工作波长更短,所以定位精度更高。最后,“智能155”的充气减速器尺寸较小,涡旋减速伞则只有一张较大的伞衣。
    “智能155”果然不愧它的名字,成为“萨达姆”之外另一种高性能炮射反装甲末敏弹。
中国的末敏弹技术
    国内对于末敏弹关键技术,早在“七五”、“八五”期间就已开展先期预研工作。通过预研,对末敏弹作战机理,扫描模型建立,小型化毫米波及红外敏感器,末敏弹引战结合理论等相关方面成功取得突破,部分技术在完成原理性论证后还进行了先期技术演示试验。进入90年代后,国外典型的155mm炮射末敏弹先后走向成熟,有关技术的详细资料通过防务展览等渠道逐渐散播开来。通过对这些技术资料的解读,进一步加深了我们对末敏弹技术先进性和重要性的认识,明确了发展适用于国产大口径加榴炮的炮射反装甲末敏弹装备需求。90年代中期,通过引进俄罗斯“龙卷风”300mm远程火箭炮及其弹药技术,我国第一次接触到反装甲末敏弹详细的实物例证。通过靶场试验,我们在认清俄制末敏弹EFP战斗部巨大威力效能的同时,也对其极不紧凑的结构和落后与西方同类产品的技术水平所不满。同期国内还试制过152mm炮射红外末敏弹与35GHz毫米波末敏弹样弹,并完成了技术演示论证。尽管在红外敏感器等关键部件小型化上,国产152mm末敏弹已经优于俄罗斯SPBE-D,但是EPF战斗部药型罩加工工艺仍然比较落后,装药精度控制也不足以保证爆轰波的高度对称性,总之,国产150mm级大直径EFP战斗部的威力指标还明显落后于西方先进水平,特别是用于EFP的专业计算软件缺乏使国内高性能EFP计算机辅助设计一度接近空白状态。
    2000年以后,我国在第一代152mm红外末敏弹样弹的基础上,全面展开新一代实用型末敏弹研究。目前采用的主要技术途径包括:改变系统总体参数以提高打击运动目标的能力(如增加扫描转速);增加子弹降速以提高生存能力和减小受风影响而导致的弹体飘移等误差;采用新的探测波段和体制,如94GHz主/被动毫米波探测,94GHz毫米波、红外成像复合探测等,以提高对目标的真伪识别能力和目标中心识别精度。另外,在末敏弹载体上,也将不止局限于传统66式152mm加榴炮,最新装备的155mm自行加榴炮,300mm远程火箭炮等多种高技术炮兵装备都将成为国产末敏弹可靠载体。相信在不久之后,我们就会看到具备国际先进水平的国产炮射末敏弹定型装备并走向国际军火市场。
一阳指火拼金钟罩
    因为末敏弹实质是一种在弹道末端自动定向攻击的非接触式反装甲战斗部,因此80年代最基本的155mm炮射末敏弹原理验证成功后,紧接着就是对末敏弹战斗部的大范围应用扩展。目前,国外已经研制成功一大批战斗部具备末敏弹性质,可以定向攻击装甲目标顶部薄弱环节的智能反装甲武器。
其中一大类比如美国的“陶”-2B式反坦克导弹、瑞典的RB-57式NLAW通用轻型反坦克武器等,它们都是在现有模式精确制导直瞄反坦克基础上对战斗部的改进,用带有末敏弹性质红外或毫米波感应引信和向下垂直起爆的小锥角聚能战斗部(起爆后形成射流和杵体弹丸混合体,以适应几十倍药罩直径中等炸高需求)替换原有触发引爆的大锥角聚能破甲战斗部。这些反坦克弹药全部采用飞掠攻顶作战模式,感应引信在接近目标时起动扫描,当弹体到达目标上空时自动引爆。因为战斗部在距目标顶甲1~2米高度空爆,所以不会触发反应装甲,也不会被主动防护系统击毁(目前的硬杀伤主动防护系统在战车顶部扇区内普遍存在一个防御盲区)。而且,这类弹药通常都采用两个成一定角度布置的双战斗部结构,进一步增加了歼毁概率。
    还有一类则是末敏弹载具功能上的直接扩展。其最典型代表就是美国达信公司研制的BLU-108“泥鸽”通用智能反装甲弹药。它是一种二级子母弹,每个BLU-108子弹直径133mm,长790mm,重29千克,内含4枚“泥鸽”次级末敏子弹,“泥鸽”直径127mm,长90mm,重3.4千克,采用0.452千克(一磅)铜制药型罩EFP战斗部和双色红外敏感器。BLU-108子弹被载具抛洒后,首先展开一对金属稳定翼(翼展184mm)和减速降落伞垂直下落,当达到子弹工作高度时,安装在降落伞下方的两台小型火箭发动机点火,让BLU-108子弹绕自己纵轴高速旋转,发动机工作完毕,弹簧支架将4枚“泥鸽”从BLU-108弹体内张开并解锁,通过离心力把“泥鸽”们按照90度夹角向4个方向先后甩投出去。此后,“泥鸽”就跟其它末敏弹一样,一边旋转下落,一边扫描地面目标,然后射出EFP将其击毁。单枚“泥鸽”的敏感范围大约2700平方米,但是因为抛射角度设计得当单枚BLU-108射出的4枚“泥鸽”扫描范围互不重叠,总敏感范围接近9000平米。不过,因为“泥鸽”的战斗部直径较小,所 以其EFP侵彻威力只有大约80mm,但是也足以对付绝大多数轻装甲目标和其它地面装备。
    1999年科索沃战争之后,美军依据“联盟力量”行动空地打击任务的经验,对“泥鸽”进行了重点改进。首先,将单一EFP药型罩改为复合药型罩,也就是略微缩小主罩体直径,在其周围加工一圈共16个小药型罩,战斗部起爆后,主EFP周围能形成16个具有横向速度矢量的小杀伤弹丸,这样“泥鸽”战斗部在破甲威力基本没有损失的基础上明显加强了对非装甲软目标的杀伤能力,作战用途得以扩展;第二,早期的“泥鸽”之用红外敏感能力而无目标识别功能,改进工作为其敏感器增加了基于半导体二极管激光器的激光雷达,从而在目标扫描同时实现了目标轮廓成像识别功能,这一改进让“泥鸽”一跃成为真正的智能弹药,具备了真假目标判断能力和对抗红外隐身措施的能力。改进后的“泥鸽”载体称为BLU-108B,于2001年1月定型并投入批量生产。
    除了性能上的优势外,BLU-108末敏子弹最大精华之处就在于弹体外形和接口尺寸的标准化设计。从海基发射的BGM-109“战斧”巡航导弹,到陆基发射的M270火箭炮和MGM-140陆军战术导弹,再到空基发射的CBU-97风偏修正子母弹布散器和AGM-154联合防区外武器等等,几乎美军武器弹药名录中所有能够携带子母弹战斗部的弹药都可以成为BLU-108的载体。“泥鸽”及其升级型号的问世,以其精准、高效、安全、智能化和通用化特点,几乎终结了常规散布式无控子母弹的时代,也让地面装甲目标一夜之间变成人人喊打的过街老鼠。
    自古以来,兵器进化之路始终是以“矛盾相生”的形式螺旋发展上升。以“萨达姆”和“泥鸽”为代表的反装甲末敏弹让作为进攻方的“坚矛”在绵延近百年的“甲弹之争”中再次占得先机,而作为防御方的“利盾”——现代战车防护技术自然不会坐以待毙。90年代以后,各国新研制和改造的装甲战车都在努力练就一身“金刚护体金钟罩”,使出浑身解数对抗来自天顶的垂直打击。
    在所有防御手段中,最简单,也是最直接的做法就是为战车增设模块化顶部复合装甲。注意,这里说的复合装甲并非苏式坦克通常安装在炮塔顶部的爆炸反应装甲,因为EFP固有特性决定了普通爆炸反应装甲的轰击能力根本不足以对其造成影响,而且爆炸反应装甲本身也不适合安装在自行火炮和步兵战车等顶甲厚度较薄的战车上——而它们恰恰是末敏弹重点关照对象。对炮射末敏弹等反装甲攻顶武器防护理解最深刻,同时也是最先采取实际解决措施的国家是德国。目前该国研制的通用模块化战车顶部装甲防护套件已经成功应用到包括PzH2000自行火炮、AGM炮兵火炮模块、“美洲狮”装甲车等多种现役和在研装备上。以PzH2000自行火炮为例,研制之初就在炮塔和车体驾驶舱顶部预留了模块化附加装甲安装接口,其顶部复合装甲可以对除发动机活动盖板外包的绝大多数面积(括乘员舱门在内)提供额外装甲防护。这种复合装甲的具体结构成分尚未公开,但是从厚度和重量估计其防护指标至少等效于50mm均质钢装甲水平。这样,PzH2000自行火炮战斗状态下顶部装甲防护水平已经达到或超过80mm,足以对抗类似“泥鸽”或USM这样的散布式轻型反装甲末敏弹的攻击。德国研制的GeKe顶部复合装甲套件目前已随该国出口荷兰的PzH2000自行火炮一起进驻阿富汗,参加反恐战争的实战考验。
    除德国以外,以色列也是历来重视战车顶部防护的国家,以军“梅卡瓦”IV主战坦克和“阿齐扎里特”重型步兵战车等大部分重型装甲战斗车辆都敷设了完整的顶部复合装甲套件。虽然以军这么做更多是出于对周边阿拉伯国家RPG火箭筒和单兵反坦克导弹威胁的考虑,但是同时也加强了对末敏弹潜在威胁的应对能力,毕竟没有人能够保证其对手未来不会获得类似的反装甲利器。可以说,有意识的增强战车垂直装甲防护能力已经为目前各国在研新型装甲车辆必然考虑条件之一。然而单纯加强战车顶甲厚度一种手段即有限也是不够的,仍然以PzH2000为例,在安装顶部附加装甲套件后,战斗全重已经达到55.3吨,竟然超过了90年代“豹”II主战坦克的重量。即便这样,要想对抗155mm大威力末敏弹的攻击,还要增加至少2~3吨附加装甲,并最终陷入水多添面,面多添水的恶性循环。
    除了加厚装甲这一硬防护手段外,战车还可以针对末敏弹扫描波段采取各种软防护措施,也就是红外和毫米波隐身技术。目前战车红外隐身技术相对来说还是比较成熟的,各种与激光告警系统联动的红外热烟幕发射装置、战车红外隐身涂料等实用技术等已经成规模应用。随着第四代装甲战车技术逐渐成型,MTU890系列等高功率密度小体积柴油机和综合电传动系统让战车动力结构布置更显从容,FCS和“美洲狮”那样的新战车底盘甚至不再需要开设仰面朝天的动力舱散热窗口,发动机废气也是经过长长的冷却通道从车尾隐密处向下排出。而整车红外信号特征的大幅下降也让单纯采用红外敏感探测手段的末敏弹命中精度明显受损。而战车剩下要做的也就是提高车载激光告警系统对车顶半球空间的可靠覆盖,以期及时获取二代红外末敏弹激光传感器照射信号,及早触发烟幕屏障并进行紧急机动规避末敏弹的打击。
    相对红外防护措施,现代战车毫米波防护措施还远完善。94GHz高频毫米波能有效穿透常规烟幕屏障,虽然茂密的森林植被和雨雪天气能明显降低毫米波传输距离,作战时过分依赖植被和天气帮助显然是不靠谱的(比如在中东,真主也不能变出拥有大片森林且雨量充沛的地区,何况这种地域根本就不适合机械化部队作战)。对于主动毫米波探测技术,目前的对抗手段相对来说还多一些,比如以气溶胶成分为主的毫米波烟幕弹、毫米波箔片干扰弹、毫米波隐身防护层(德国已经研制出实用化的毫米波隐身防护层,其外表密布很多涂有电导损耗、高频介质损耗或磁滞损耗涂料的针状凸起,通过能量吸收与干涉、散射双重手段减小主动毫米波雷达自目标表面的反射信号。这种防护层一般直接贴在GeKe装甲表面提供组合防护能力)等。但是对于被动毫米波探测技术,先在几乎还没有实用化的防护手段,因为改变金属装甲固有的毫米波“冷”辐射特性远比降低战车动力系统红外“热”辐射信号难得多,理想中的可调节毫米波辐射率复合材料目前还远未达到从实验室走向实用化状态。总之, 被动毫米波辐射计是目前末敏弹敏感手段中最难防御的一种,唯一能有效干扰其作战效果的恐怕只有大面积布设涂有金属镀层的塑料薄膜充气假目标这一原始无源干扰措施了。
    末敏弹的出现,使压制火炮反装甲能力提升到前所未有的高度(既是技术层面上高度,更是三维空间里货真价实的高度),对战车综合防护技术提出了异常严酷的考验。末敏弹的“弹指神功”虽然让红方再次取得进攻优势,却没有终结绵延百年的甲弹对抗。舞台之上,大幕拉开,攻守双方摩拳擦掌跃跃欲试,在机甲之巅刚刚开辟的“第二战场”,新的对抗还将如火如荼演义下去……
记得一个航空布撒末敏弹系统(就是一个子母弹箱的意思)的命中率在60%

确实比较高
这样的好文章,还是拿着书看着爽
{:3_82:}顶了 再看
大不路的贴是先顶再看
好文,可惜不露。[:a2:]
西安在搞?
看了 ,哈哈 文章确实写的很好啊,,喜欢看~
看了好几遍...好文章
顶上去{:3_82:}
好文章要仔细看。
看来坦克的活路越来越窄
看来坦克的活路越来越窄
15# khui1984


这么说以前坦克的活路也不高

莫要以为压制火炮的榴弹对坦克没作用。
又有好文章看了!
好文章要仔细看。
压制火炮的榴弹对坦克什么作用。
我想问一些问题
和金属的毫米波辐射特征相近的有哪些物体,被动毫米波探测器除了能探测金属外还能探测什么东西?
人体的毫米波辐射特征和地面的反差大嘛?
sl1983 发表于 2009-10-22 00:43


挖眼、破相、断足
看来地面部队真的只能转变成警察部队了
如果用一个一次性的发射装置大角度抛射一枚末敏弹的子弹作为反装甲武器,虽然命中率不如反坦克导弹,但是却实现了发射后不管,系统的威力和重量也都相当出众吧。
收入的个人 发表于 2009-10-24 17:35


莫看点文章就只从表面看问题

末敏弹只不过提高了压制火炮反坦克的能力

问题是:1,发现的问题;2,地面部队的行军队形战斗队形很疏散
其实还有相同实力双方的对抗下,压制火炮的生存力不一定大于对方的装甲火力,甚至会小于对方的装甲火力
看二战时还没有反炮兵的专门武器呢,看压制火炮的损失率都不得了

何况现在
标兵就位
猎杀m1a2 发表于 2009-10-19 20:21
常规榴弹的效率不是太低嘛,要想压制突击装甲集群需要发射大量炮弹,耗弹量太大不说,炮群长时间停留在一个地方更容易遭受反击火力打击。
猎杀m1a2 发表于 2009-10-26 10:56
面对末敏弹,炮兵的日子也不太好过呢。
将邪 发表于 2009-10-26 11:16

末敏弹这玩意倒是提高了效率,不过却无法从战术思想上改变作战的模式
猎杀m1a2 发表于 2009-10-26 11:22
末敏弹一点都不影响战术是不可能的,比如说现代自行火炮“打了就跑”的战术,如果用常规榴弹的话这种战术对分散的突击装甲集群基本没多大威胁。而采用末敏弹的话,“打了就跑”战术就能对突击装甲集群造成很大的威胁。
如果用常规榴弹的话这种战术对分散的突击装甲集群基本没多大威胁。而采用末敏弹的话,“打了就跑”战术就能对突击装甲集群造成很大的威胁。
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威胁是比以前是为增大,体现在威力和命中率上。更有可能击中且能击毁。

不过事实上末敏弹的命中率并不如想象中的那么高,大不露发的美国使用萨达姆弹打坦克达到了40%的命中率,那个是由于实验坦克都是按集结状态的密度摆放(网络上有相关照片,百度即可得),对付临战队形和战斗队形的坦克疏散的多的布置(进攻战斗,第一梯队坦克的密度为每公里正面28辆,由于坦克基本不会采取一线平推,因此实际这28辆坦克的占地面积远超1平方公里),就没有这么高的命中率,这还要考虑到由于目标的运动带来命中率的降低。而且如果是用火箭炮等布撒,命中率还会降低一些。我记得我看过一个对于末敏弹命中率的计算,一枚反装甲末敏弹携带数为100枚的火箭弹,对于临战队形的坦克的命中率,整个末敏弹系统(一枚携带子弹的母弹)也只有60%的命中率。当然有人会说可以打坦克集结地域,不过集结地域至少都在身管火炮射程之外,而且离前沿越远,发现的难度就越大,本来离前沿近也就够难发现的了。
布鲁好人那  连稿费都没拿到 就先无私贡献给CD了
萨达姆的主要用途就是反炮兵,针对对方的自行火炮{:3_82:}
好文章
现有坦克搞一种干扰装置或者干扰诱饵来防末敏弹应该问题不大吧?
除了整一堆金属镀膜气球没啥更好的办法,能把主/ 被动毫米波+双模红外敏感器都晃点过去的干扰措施很难办到
毫米波吸波涂料不是早有了么?
还有整成板材的,瑞典和法国都搞过这种试验坦克

还有中近远红外波段都做到低可探测的坦克不是瑞典佬搞过一个?虽然那个玩意只是个履带底盘搭几块板子
被动毫米波辐射计咋干扰,如何改变金属的毫米波0辐射特性
39# bigblu


倒是,目前看来确实是个问题