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發表於 2014-10-10 13:42:34
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國產W88式155毫米加榴砲
西方60年代的“四國彈道協議”已經確定了在當時技術條件下,大口徑壓制火砲藥室容積和身管長度這兩個參數的最合理比值,以此確定的火砲初速和射程能夠達到當時制式壓制火砲的最佳內、外彈道性能。為了保證軍隊裝備的延續性、沿用原有加榴砲射表和彈藥體系,西方新研製長身管加榴砲藥室容積和身管長度的比例關係必須符合“四國彈道協議”中規定的才行。為了找到下一代陸軍壓制火砲最合理的內彈道參數指標,在確定新型155毫米加榴砲的藥室容積為23升之後,美、英、法、西德等國在70年代曾先後提出了身管長度從45倍口徑到58倍口徑不等的數種火砲內彈道設計方案。由於技術實現難度相對較小,再在加上天才的設計能力,布爾博士的45倍口徑火砲方案才在70年代末首先成熟起來,引起各國的關注。
在後來的深入研究中科研人員發現,相對於23.5升藥室容積,45倍口徑身管長度過小,偏離了“四國彈道協議”規定的比例。較短的身管就意味著較小砲膛工作容積,從而導致火砲發射藥相對燃燒結束位置過分接近砲口,必然會引起部分發射藥顆粒不能在膛內充分燃燒而是隨彈丸和火藥燃氣一起衝出砲口。在這種情況下,不僅發射藥能量不能得到充分利用,由於每次射擊時未燃完的發射藥量不可能完全一致,還會造成彈丸初速的較大分散。發射藥燃燒時不能在膛內充分膨脹做功還會產生強烈的砲口焰和較高的砲口壓力,對瞄準鏡等火砲上結構強度不高的設備和砲手造成嚴重損害,還為火砲後坐部分結構和砲口制退器的設計帶來很大困難。在源自布爾博士設計的幾乎所有45倍口徑身管155毫米加榴砲都不同程度地存在著這個問題。對於45倍口徑身管來說,火藥平均燃燒結束位置過於接近砲口帶來的一系列連鎖反應明顯增大了彈丸的起始擾動,再加上科研人員對剛剛出現的遠程全膛彈藥外彈道特性掌握不夠充分,彈體設計存在缺陷,所以80年代時各種45倍口徑身管壓制火砲在發射遠程全膛彈彈丸時的落點散佈精度始終不夠理想。總之,由布爾博士提出的45倍口徑身管新型壓制火砲設計方案雖然先進,卻是在考慮降低技術風險和維持火砲良好機動性等因素後的折中方案,而不是大藥室、長身管壓制火砲的最佳方案。
經過長時間醞釀,由英國提出的一個方案逐漸後來居上,其身管長度(52倍口徑)與藥室容積(23升)之比,與原來“四國彈道協議”原則十分接近,採用現有彈丸和裝藥以低膛壓發射,仍然保持原來的初速。因此,四國於1987年9月接受英國的52倍口徑身管、23升藥室容積和945米/秒初速,作為未來火砲的基本參數,形成重新修訂的新“四國彈道協議”——“北約共同彈道諒解備忘錄”(JMBOU)。執行這一新“協議”,就能確保北約國家未來的155毫米火砲系統具有相同彈道,發射普通彈射程30公里,發射增程彈射程為40公里。和布爾博士設計的45倍口徑火砲相比,新標準的155毫米火砲雖然最大射程僅提高1公里,但是內彈道總體設計更趨合理、彈丸落點散佈精度和身管壽命指標成倍提高、發展潛力更大。
通過參加GC一45到GHN一45的簡化工作和後來對GC一45的全面分析,我們在80年代中期也認識到45倍155毫米炮的不足。雖然研製出了W88式155毫米加榴砲和第一代履帶155毫米自行火砲,但是不久都轉為了外貿產品,也就是後來的PLL一01型155毫米牽引加榴砲和PLZ一45型155毫米自行加榴砲(我國的外貿型45倍155毫米加榴砲採用22.8升藥室,略小於西方45倍155毫米加榴砲的23.5升,筆者認為是根據火藥力的差異和為了提高精度而改小了藥室容積)。 2006年,北方工業公司推出了新型155毫米履帶自行火砲和SH一1型155毫米卡車炮,官方報導這兩型火砲均採用52倍口徑身管,但隨後又傳出了兩者都有54倍身管的國內版本。採用52倍身管應該是考慮到西方52倍火砲已經進入國際市場,與45倍155毫米加榴砲相比雖然射程相當但是精度更高(PLZ一45型155毫米自行加榴砲的距離密集度為1/270,而PZH一2000則達到了1/400),在科威特自行加榴砲選型中45倍身管對於39倍身管的優勢已經不復存在。
當年美國雖然也是“北約彈道諒解備忘錄”的發起國之一,卻一直沒有研製自己的155毫米52倍口徑身管加榴砲,倒是一度搞出了54倍口徑身管的155毫米“十字軍戰士”火砲。究其原因,52倍身管和23.5升藥室並不是一成不變的,由於各國使用的發射藥和彈藥不同也在微小的調整。
關於我國自用型155毫米加榴砲是否採用54倍身管無從證實,但是對比我國45倍155毫米加榴砲和西方45倍加榴砲可以發現,我國火砲的藥室只有22.9升左右,身管長與藥室的比值要大於西方45倍155毫米加榴砲,從而使我國45倍155毫米加榴砲在密集度指標上高於西方同型火砲。如果我們的自用型155毫米自行火砲採用54倍身管,那麼其目的就是為了提高精度。
自走還是自行
自走炮(APGH,自動推進火砲Howitzer)也就是加裝輔助推進裝置API的牽引火砲,它是一般牽引火砲的經濟性和履帶式自行火砲較高戰術機動性結合的產物。目前,各國在役或在研的大口徑牽引火砲絕大部分都裝有輔助推進裝置。火砲輔助推進裝置的實用意義是為了提高作戰效能和自身的生存能力,現代戰爭要求火砲具有高度機動性能,而牽引式大口徑火砲的機動性存在下面一些問題:
一、進入和撤出陣地困難,轉移時間長。火砲進入發射陣地時,由於地形限制,輪式牽引車在大多數情況下都不能將火砲拉到預定的位置,一般採取摘砲後由戰士推拉到所需位置。這樣不僅戰士體力消耗大、所需人數多,而且速度慢。由於偵察技術的高度發展,敵方炮火的反擊速度非常快,因此要求火砲能有較快的發射速度。這樣就必須在敵炮火反擊之前能發射足夠量的砲彈,完成壓制任務後迅速撤出陣地,轉移到新陣地進行發射,提高自身生存能力,由此要求火砲能在3~5分鐘內撤出陣地。由於牽引火砲的車和炮不在一起,牽引車至陣地需有一段機動時間,加之操作笨重、轉換時間較長,一般單炮撤出需要10-15分鐘,難以滿足要求。如採用輔助推進裝置,火砲本身即可進行短途機動,這就解決了人力推炮的困難,同時縮短了轉移時間,使之基本滿足快速進入和撤出陣地的要求、提高了自身生存的力。
二、軍中機動性受到較大的限制。大口徑火砲牽引時,車、炮重達數十噸,通過簡易公路的橋樑受到限制,通過泥濘沙地等鬆軟地面時容易陷車,因此使火砲的活動範圍受限,降低了機動速度。而目大口徑火砲在狹窄地帶實現急轉彎比較困難,如通過村莊,在急轉彎處往往需人力推炮,這樣耽誤時間較多、對機動速度屁響較大。牽引火砲爬坡能力較低,有些陡坡無法通過,需要繞行,大大增加了行軍時間,從而降低了機動性。採用輔助推進裝置後,車、炮即可分開通行,減輕了列橋樑的負荷和急拐彎的時間。通過泥濘、沙地和陡坡時,可將炮輪亦變為驅動輪,作為牽引的助推力,由此提高了火砲的通過能力。
三、操作笨重,影響反應能力和發射速度的提高。現裝備的155毫米牽引加榴砲全炮質量達10噸,彈丸質量達40公斤以上,使得行軍戰斗轉換和彈丸裝填操作的操作力太大,直接影響到火砲反應速度的提高。採用輔助推進裝置後,有了動力源,即有可能使摘掛炮、開並架、起落火砲、裝填彈丸等實現機械化或半機械化操作,以減小操作力。可見,在大口徑火雌上增加火砲輔助推進裝置可提高火砲的機動性和操作輕便性,對提高火砲反應能力和發射速度有著較明顯的效果。我國曾先後在W88和PLL一01基礎上研製了帶輔退裝置的WA021和APUH型自走炮。
雖然自走炮具有很多優點,但是其缺點和優點一樣明顯。首先,火砲重量增加過大,國9t,39倍155毫米自走火砲的重量接近10噸、45倍155毫米自走火砲的重量達到12噸、52倍155毫米自走火砲更是達到了14噸左右,比不帶APU系統的重量平均增重兩噸左右。另外,APU系統增加了火砲複雜性,如果發生故障,反而增加了砲班人員的工作負擔。其次,自走火砲雖然具有一定的機動能力,但在進行長距離機動時還需要牽引車的幫助,而多出的兩噸重量無疑給牽引車增加了負擔。目前,裝備自走火砲的國家幅員比較小,像新加坡這樣的小國,可能只靠火砲的APU單元就能完成從基地到作戰陣地的機動。
輪式自行火砲也可以稱為卡車載火砲,但是在某種意義上說它又是自走火砲的升級版。自走火砲靠給火砲增加一套動力單元來實現自動化和自走能力,輪式自行火砲則是將卡車和火砲有機結合起來,實現自行能力。
輪式自行炮需要注意的問題是在火砲向前射擊時,駕駛室如何來避免受到砲口衝擊波的影響,通常做法是火砲向後射擊,而車身中部的千斤頂起到助鋤的作用。這樣做的代價就是車橋由於要承受火砲發射時的後坐力,必須得到加固,導致車重大幅度增加。法國“凱撒”和中國SH一1型155毫米加榴砲則通過計算砲口衝擊波對車輛駕駛室的影響,有針對性地加強了駕駛室,並把助鋤佈置在車尾,發射時火砲通過助鋤直接把後坐能量傳遞給大地,對於車輛的要求較小。
在我國,52/54倍155毫米加榴砲採用輪式自行火砲比較合適。我國雖然分成七大軍區,但是很多部隊在執行任務時仍然需要長距離機動。而在山區機動時,輪式自行火砲無論是車重還是幾何尺寸都小於自走火砲加牽引車的組合。
牽引榴彈砲輕量化
雖然我國擁有了新型自行加榴砲和卡車載加榴砲,但是由於其高昂的成本不能完全替代我國數量龐大的壓制火砲,還需要一種性能不錯的牽引加榴砲來替代我國目前大量裝備的59—1式加農炮、66式152毫米加榴砲、60式122毫米加農炮。我國於上世紀80年代末研製成功了45倍口徑身管155毫米牽引加榴砲——W一88型,但是由於其固有缺點,該炮並沒有進入砲兵裝備序列。那麼未來可供我國使用的牽引加榴砲就只有39倍徑和52/54倍徑155毫米牽引炮兩個選擇。 52/54倍155毫米牽引加榴砲的重量普遍達到14噸以上,對於我國這樣需要在幅員遼闊的國土上機動的砲兵部隊來說,其重量過於龐大;而同樣採用52倍身管的“凱撒”155毫米卡車炮自重不過18噸多一點,卻擁有了幾倍於前者的機動性。 39倍155毫米榴彈砲的戰斗全重最輕只有6~7噸,與我國大量裝備的59—1式130毫米加農炮重量相當。輕量型155毫米火砲更是達到了4噸,不僅可以牽引還可以用直升機吊運。
綜上所述,39倍身管、18.8升藥室的榴彈砲比較適合我們,滿足我們未來對於牽引榴彈砲的需要。 M198型155毫米榴彈砲通過砲架採用大量輕合金來實現火砲減重,但由於使用了較大製退效率的製退器使得砲口衝擊波嚴重,砲兵工作環境惡劣。為了改善砲兵工作環境,我國39倍榴彈砲在砲架採用輕合金的同時,必須注意砲口衝擊波的影響。採用二維後坐技術來承受更大的後坐力,以便使火砲得以試用制退效率較小的製退器。在完成這些工作之後,我國39倍牽引榴彈砲的重量應該可以達到6噸以內。
目前,國際上比較成功的輕量化155毫米榴彈砲有美國M777型和新加坡“飛馬”兩種,另外日本也在研製自己的輕量化155毫米炮。這些火砲的突出特點是可以採用直升機吊運的方式來進行機動。 M777型採用了低耳軸、長後坐技術和高強度鈦合金大架,自重只有3.9噸。 “飛馬”則繼承了美國輕量化榴彈砲選型中全液壓砲架方案的特點,砲架、反後坐裝置全部採用全液壓機構,由液壓動力單元來提供動力,全重5.4噸。這兩種火砲代表了目前超輕量型火砲發展的趨勢,但是它們都有自己的缺點:前者由於鈦合金的用量達到25%導致成本較高,後者由於採用了全液壓砲架,其中的液壓管路比較脆弱,容易發生損壞導致火砲無法使用。
假如我國未來要發展輕量型155毫米榴彈砲,無非就是在上述兩種火砲設計思路選擇其一。我國曾經研製了全液壓砲架的122毫米試驗榴彈砲,最終由於液壓管路的易損性而將其放棄,因此在超輕量155毫米榴彈砲上採用液壓砲架的可能性不大。雖然採用鈦合金方案的成本較高,但是可靠性和炮重上都較液壓砲架有較大優勢,筆者更傾向採用鈦合金砲架。需要說明的是,對於我國來說,6噸左右的39倍155毫米牽引榴彈砲和更輕量型155毫米榴彈砲兩者不能互相替代。從目前M777的情況來看,在實現了輕量化後,其射擊精度和射擊穩定性不如M198型牽引榴彈砲。
結語
目前我國陸軍處在一個轉型期,大口徑壓制火砲處於新老並存的時期,裝備上與周邊國家相比開始漸漸處於下風。只有緊緊抓住壓制火砲發展的趨勢,對關係到壓制火砲裝備發展方向的幾個重要問題研究透徹之後,才能研製出適合我國需要、符合自身特點的大口徑壓制火砲。
大口徑壓制火砲通常是指130毫米以上的榴彈砲、加農炮、加榴砲,它們是各國砲兵部隊的主要裝備。建國50多年來,我國大口徑壓制火砲從無到有、從弱到強、從購買到自研,時至今日已經成為火砲研製強國。不過,我們也要看到目前大口徑壓制火砲技術逐漸在世界普及,我國過去取得的優勢正在慢慢消失。
國產新型PLZ-45型自行榴彈砲
大口徑壓制火砲通常是指130毫米以上的榴彈砲、加農炮、加榴砲,它們是各國砲兵部隊的主要裝備。建國50多年來,我國大口徑壓制火砲從無到有、從弱到強、從購買到自研,時至今日已經成為火砲研製強國。不過,我們也要看到目前大口徑壓制火砲技術逐漸在世界普及,我國過去取得的優勢正在慢慢消失。 |
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