浅析国产末敏弹:效费比很高的精确武器!

09年7月齐齐哈尔的一则地方新闻引起了很多有心人的注意,位于齐齐哈尔碾子山区的黑龙江华安集团召开“庆祝末敏弹立项批复暨研制动员大会”。华安厂是我国目前规模最大、系列最全、加工手段最先进的炮弹生产总装企业,在20年前建设的155毫米炮弹生产线,至今也是亚洲第一和唯一。某型末敏弹的立项批复是华安厂(国营第一二三厂)发展史上的一个新的里程碑,标志这家企业从此由传统弹药领域跨入了高新工程弹药领域。看来,这种高科技弹药,将在中国军队落地生根并山寨白菜化。

末敏弹,顾名思义就是末端敏感器引爆弹药的意思,炮弹发射后在弹道末段探测出目标的存在、并使战斗部朝着目标方向爆炸,具有作战距离远、命中概率高、毁伤效果好、效费比高和发射后不管等优点。二战以来,面对机械化部队高速大纵深的突击,各国炮兵一直在追求能够远距离、高效率、廉价的反装甲弹药。上世纪六、七十年代先后诞生了双用途子母弹和激光末制导炮弹,从而给炮兵炮兵部队打击集群装甲目标提供了必要条件。但这两种弹药的缺点非常明显:激光末制导炮弹虽然具有精度高的优点(直到现在激光制导也是所有制导武器里打击精度最高的),但其造价相当高,只能用于攻击少数重点目标,很难执行面压制任务。而且必需要有士兵在前沿使用目标照射器指示目标,实际上激光制导炮弹也是一种视距内武器,只是发射阵地可以设置在远距离;双用途子母弹的子弹威力、投掷精度和覆盖面积都很有限,打击集群装甲目标的效率不是很高。因为引信造价和标准问题,还一直存在子弹瞎火率高,附带损伤不好解决问题。美国原来在M270火箭上配用的M223子弹碰炸引信,因为造价限制,设计极其简单,采购价格仅仅不到1美元,极其便宜,不过瞎火率极高,估计5%左右,且没有自毁能力。如果按航空子母弹药引信的高安全标准来设计,那么远程火箭炮的反装甲作战将变得极其昂贵,得不偿失。鉴于以上原因,以美国为首的西方国家开始另辟蹊径,寻找一种廉价、智能高精度(小白们喜欢说灵巧)、高效率的炮兵弹药,于是末敏弹的概念应运而生。

目前军事学术界认为,直接命中率达到50%以上的打击就称为精确打击,因为这个指标基本上反映了当前武器弹药的精确水平,并且基本上满足现代战争对武器或弹药精度的要求。所以,压制炮兵的精确打击就是指弹药对目标的直接命中概率达到50%以上的打击。末敏弹的综合作战效果就非常符合这个定义。

末敏弹其实就是取消了传输系统、动力系统和姿态控制系统的制导炮弹,严格意义上,并未超出子母弹范畴。它完全依靠空气动力圆锥扫描目标区,依靠红外/毫米波器件感知目标,依靠爆炸成型弹丸打击目标。从而大幅度的降低了造价,简化和提高了作战效率。末敏弹通常与常规炮弹外形一致,由弹丸和发射装药组成,使用普通火炮/火箭炮按常规射表发射,射击诸元和引信装定的操作与普通弹丸相同。弹丸包括弹体、时间引信、抛射机构、末敏子弹等。末敏子弹由减速减旋与稳态扫描系统、敏感器系统、中央控制器、爆炸成型战斗部、弹上电源等组成。

末敏弹不是导弹,只能被动的指向目标,不能持续跟踪目标并主动地控制和改变弹道向目标飞行。它依靠减速减旋与稳态扫描系统在动态中发现目标,也就是说,弹体转向什么方向,敏感器和战斗部就看到什么方向。末敏弹通常使用降落伞或弹翼来进行减速减旋与稳态扫描,稳态扫描技术是末敏弹研制的一项重要技术,目前,使子弹形成稳态扫描运动主要有两种技术方式:一是采用降落伞,优点是抛散后能够快速进入稳定扫描,只需约5秒时间,缺点是落速低,下落时间长,容易受到敌方反制,影响了末敏弹的整体作战效果。二是采用气动力机构,即采用弹翼的气动来形成扫描运动,在降落速度和扫描旋转方面都具有很好的性能,但其缺点是进入稳态扫描时间长,而且翼片阻力面的大小受圆柱形子弹体横截面大小的限制,如果想增加战斗部的重量而需增大弹翼面的大小以增大阻力时,就会出现问题。

敏感器用于发现装甲车辆目标,通常使用红外探测器、毫米波辐射计或毫米波雷达。单一体制的敏感器性并不适合末敏弹在复杂的战场背景环境中探测和识别目标,为提高探测性能,一般采用复合敏感器,将两种或两种以上体制的敏感器结合使用,既可集合两者的优点,又可弥补彼此的缺点。通常情况下,复合毫米波体制末敏弹的毫米波雷达和毫米波辐射计都共用一套天线,利用主动模式测距测速,被动模式精确定位。红外探测器通常使用双波段,同时在3~5微米和8~12微米两个波段工作,早期的红外探测器属于点源探测,只输出强弱辐射信号,类似于红外制导空空导弹,比较高级的已经改为多元线列阵红外探测器,扫描得到是红外图像,虽然造价和技术难度都很高,但识别精度和准确度更高。

有了稳态扫描系统,有了敏感器,还需要一种远距离的反装甲战斗部,毫无疑问,破甲战斗部的起爆高度只适合在极近距离,也就是10倍口径以内,超出这个距离的作用威力可以忽略不计。末敏弹需要在百米距离上摧毁目标,人们只能在能够远距离作用的爆炸成型弹丸战斗部上做文章,所谓爆炸成型弹丸,其实就是以前被广泛称作的自锻破片战斗部, 如果把聚能战斗部的药型罩锥角做成大于90°时,在爆轰载荷作用下,药型罩不再产生正常的金属射流,而是形成一个短粗的高速侵彻杵体,这就是自锻破片,通常使用重金属来制造金属药型罩,现在的发展趋势是用钽来制造药型罩。钽的熔点为3000°C,不会在炸药爆燃中液化,能维持一定的硬度,形成的弹丸初速在1400~3000m/s(米/秒)之间,能够在大炸高依靠其动能击穿装甲。并能在1000倍口径距离上保持完整的穿甲弹丸特性,弹丸形状不随炸高变化。现代爆炸成型弹丸已经达到0.7~0.9倍口径的穿甲威力,即155毫米末敏弹通常可以穿透125毫米左右的均质装甲,已经远远大于现今主战坦克的顶装甲厚度。

末敏弹的典型作战过程可分为发射飞行段、抛撒段、减速减旋稳定段、稳态扫瞄段、战斗部起爆段等五个阶段:

1、发射飞行段。炮兵以连为单位齐射,根据目标的距离方位、高度和气象条件及弹道条件等具体情况,由射表确定火炮装定、射击诸元和时间引信分划。弹丸落点诸元计算值通常为相距100米,携带末敏弹的母弹发射后,经过无控弹道飞抵目标上空。

2、抛撒段。通过时间引信的作用,点燃抛射药,利用火药动力启动抛射装置,剪断弹底螺栓,在500~800米高空沿着飞行弹道向后依次抛出数枚子弹,子弹相距50~100米,以便各自的扫描区域相互衔接,避免命中同一目标或漏掉目标。

3、减速减旋稳定段。子弹抛出后,弹翼式或充气式减速器对弹体进行减速、减旋、定向和稳定,此时子弹落速已经下降到大约10米/秒,热电池激活,开始对电子系统充电。

4、稳态扫瞄段。子弹落速继续下降到5~8米/秒,在中央控制器的控制下,毫米波雷达开始测定距地面的距离,达到预定高度时,抛出降落伞带动子弹旋转,数秒后进入30度角稳态扫描阶段。红外探测器窗口打开并开始工作,传感器在中央控制器的统一指令下,进行工作扫描。此时子弹已进入150米左右的有效高度。在中央控制器控制下,子弹引信解除最后一道保险。

5、战斗部起爆段。末敏弹通常对探测的目标采用两次扫描后确认的方式,如第二次扫描结果确认是目标,由中央控制器起爆战斗部,射出爆炸成型弹丸,命中并毁伤目标。如果一直未能在探测窗口内发现有效目标,子弹战斗部将启动自毁装置,时间引信控制下距离地面数米的空中自毁,或者简单的依靠碰炸引信落地自毁。

末敏弹是一种灵巧弹药,具备高效毁伤的能力。目前,还没有对末敏弹真正有效的防范措施。但任何武器都不可能包打天下,针对末敏弹的作用原理和工作程序,通常采用加装厚顶装甲或有源/无源干扰手段对它进行反制,降低其作战效能:在对抗毫米波探测器方面,可采用毫米波箔条云和红外/毫米波假目标两种技术手段对毫米波雷达、毫米波辐射计进行干扰,毫米波箔条云的反射作用能使毫米波雷达测距出现误差,衰减作用能使调频毫米波测距雷达出现多目标效应,干扰正常测距,能对真实目标实现“冷遮蔽”,使毫米波辐射计丢失目标。红外/毫米波假目标是对箔条云的补充,可由装甲车辆拖拽或单独布设,可降低对真实目标的毁伤概率;

在对抗红外探测器时,可采用红外烟幕、红外面源诱饵两种技术手段,对双色红外探测器进行干扰。红外烟幕对非成像红外探测器起到降低目标背景对比度的干扰作用,对多元成像红外探测器起到破坏调制传递函数的干扰作用。红外诱饵可以降低末敏弹利用热辐射特征探测目标的概率。

国外已经有几种装甲车辆通过加强顶装甲来对抗末敏弹,例如PzH2000自行火炮美洲狮步兵战车等,但这种措施对装甲车辆整体重量造成很大影响,单纯加强战车顶装甲厚度的作用很有限。必须把上述几种技术手段综合成为整体系统才能真正实现对末敏弹的干扰。

末敏弹是一种效费比很高的反装甲弹种,用它来摧毁装甲目标的效费比要比子母弹提高20倍,比普通炮弹提高一百多倍。与末制导炮弹相比,由于末敏弹只需要敏感目标,而不象末制导炮弹那样需要锁定,跟踪直至击中目标,所以综合技术难度比末制导炮弹要小,而成本只相当于末制导炮弹的1/4~1/5。所以,世界上不少国家都优先发展这个“物廉价美”的新型弹种。

中国对于末敏弹技术,早在“七五” 期间就已开展预研工作,在“八五”和“九五”期间作为重点研究课题。进入90年代后,通过引进俄罗斯“龙卷风”300mm远程火箭炮及其弹药技术,反装甲末敏弹也被一同引进。笔者通过对2008年2月科技日报一篇《韩珺礼:青春在弹道上闪耀》报道的分析,证明我国仿制的莫基弗-3М(Мотив-3М)已经进入武器级应用,通过公开新闻研判,这种末敏弹于2003年夏天进入定型试验,2004年取得成功。07年11月,总装备部驻京某研究所在西北靶场,我军使用国产300毫米远程火箭炮发射双波段热成像末敏弹,进行了攻击真实装甲集群目标试验,并获得了圆满成功。火箭炮发射试验射程大约50公里,目标群为一个3000x200米长方形区域内,均匀设置了12辆坦克装甲目标,半数以上目标被摧毁,此项试验标志着我军炮兵进入了远程精确打击的时代。

但早在上世纪末,通过靶场试验,中国军队就认为俄制末敏弹结构笨重体积偏大,技术水平落后与西方同类产品,对俄式末敏弹的技术水准并不满意,通过搜索论文数据库,可以看出这些年我国对末敏弹的研究相当深入,国内自行研制的152毫米炮射红外末敏弹与毫米波末敏弹早已完成了技术演示论证,达到在复杂战场背景中对地面目标(冷目标)探测距离≥150米,定位精度≤0.5米,识别率≥80%的技术水平。新世纪开始后,国产155毫米红外末敏弹的研制被提上议事日程,根据笔者综合公开材料判断,其敏感器采用多元线列阵双波段热成像探测器,工作在3~5微米和8~12微米两个波段,抗过载18000g,视场7x0.35度,有效探测距离150米。子弹落速8米/秒,稳定扫描转速5r/秒,扫描角30度,稳定扫描区约4200平方米。对新一代末敏弹战斗部的设计也紧锣密鼓的进行,EFP战斗部作用距离已达140米以上,散布误差小于0.1米,威力大于0.8倍口径。这就是开题所说华安集团被批准立项的155毫米炮射末敏弹,可以预见,几年以后,已经由于快速反应系统改造而在亚洲傲视群雄的我军炮兵,也会普遍装备这种弹药,从120自行迫榴炮到152加榴炮,从155加榴炮到300毫米火箭炮,从而继续保持巨大的陆上威慑力。中国军队对所谓高技术武器有一种变态的山寨化白菜化情节,任何一个被美英西方吹嘘的神乎其神,技术上高不可攀的武器,到了中国人手里,只要中国军队需要。

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