瘦身战神的传说——美、英超轻型牵引榴弹炮发展实录

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笔者按:机动性是火炮的重要战术技术指标之一,即火力机动能力和运动能力的总称。火力机动能力是火炮在同一个阵地或射击位置上,迅速而准确地转移火力的能力,取决于火炮的射界范围、瞄准速度和发射装药类型等。运动能力则是火炮快速运动到预定位置、转换阵地的能力,包括火炮进行大范围或远距离调动时对运输工具的适应能力。而影响运动能力最直接的因素就是火炮的全炮质量和体积。


随着现代战争中对火炮大威力的要求,火炮质量和体积都相应增加,进而降低了火炮的总体机动性。传统意义上,火炮的高机动轻型化与其威力是一对相互制约的矛盾体,然而,通过目前先进的技术手段——火炮轻量化技术,已经能在满足一定威力的需求下,解决火炮质量和体积的要求,并取得很好的射击效果,显著提高了火炮的机动能力。


进入新的历史时期,世界总体形式趋于缓和,但各种中、低强度的局部战争仍然时有发生。各国为适应新的世界政治、军事格局,依据自身的军事战略要求,纷纷组建自己的快速反应部队、应急作战部队。这些轻型部队都需要装备便于快速机动的支援火炮武器,包括轻型牵引火炮系统、轻型自行迫击炮系统、车载炮系统等等。由于自行类火炮的结构复杂,从技术上减轻重量比较困难,而轻型牵引火炮具有结构紧凑、能够不受地形限制使用直升机快速吊运的先天优势,因而各国在研究轻型支援武器时,纷纷把精力投入在对牵引式轻型榴弹炮的研制上。在这一领域,一些军事技术强国依然走在世界的最前沿。


上个世纪80年代,由美国军方掀起的一场“超轻型155毫米牵引榴弹炮”的浪潮,堪称该世纪最大的一次火炮竞争之战。在历经了20余年的研制、竞标、测试与生产一系列的漫长波折,待火炮领域的耀眼新星——155毫米超轻型牵引榴弹炮粉墨登场后,终于可以圆满拉上帷幕了。到目前为止,这种榴弹炮已经开始大量装备、用于实战,并已经改进成为一系列型号。在世界火炮之林中,该炮享有举足轻重的地位。


亲临过火炮发射现场的人都可以想象,155毫米如此口径的火炮,能够将重达40多公斤的弹丸准确抛射到二十几公里以外,火炮发射时带来的巨大声响、地面震动和冲击波足以使人惊颤不已。而这种超轻型155毫米榴弹炮问世并投入现役,用事实向人们证明了,能够在保持原有射程、威力等火力指标不变的前提下,将传统155毫米榴弹炮的重量从7~8吨降低到3~4吨,达到了冷战时期105毫米牵引榴弹炮的水平,由此实现了重量和威力的和谐统一,可以称为火炮技术领域的一次革命。


这次“超轻型155毫米榴弹炮”竞争浪潮的意义不仅于此,还在于竞标过程分为的几个阶段,先后有英美两国多家火炮研发实力了得的公司参与其中,他们用于竞标的多种轻型155榴弹炮方案或样炮,都具有鲜明的技术特色,均代表着一个时期内超轻型大口径牵引火炮领域的最新技术成果和设计理念,是先进火炮轻量化技术的一次集中展示,对后来轻型火炮的发展产生了深远地影响,预示了未来炮兵武器装备必将由数量规模型向质量效能型的转变。同时,竞标过程中出现的私方研制、竞争发展、广泛试验、择优采购、低速生产、少量装备的发展模式也引起世界军事强国火炮专家的关注。


一、 风云起兮


从105轻型榴弹炮说起


从二战后到上世纪60年代,西方国家普遍把105毫米口径的火炮作为了师级炮兵的主炮竞相发展。由于发射时后坐动能相对较小,通过一些优化设计,炮架可以制造地较轻,因此口径为105毫米的牵引榴弹炮可以作为轻型火炮使用。这类火炮共同特点是体积小、重量轻、操作简单、可空吊空运,战略机动性好,特别适于山地、沙滩、丛林、海岛等地域作战,大量装备于有高机动性要求的轻装部队。那时,美军为轻型步兵师、空降师和空中机动师提供直接火力支援的主要是M102式105毫米榴弹炮,这种榴弹炮于1965年开始装备。由于采用了将上架、下架和大架融为一体的“鸟胸骨”型轻型炮架结构,其中有八个部件为铝合金等轻型材料,因此大幅度减轻了全炮重量,全炮重只有1.5吨(换用镁合金大架还会更轻),非常适合于空中机动部队的直升机吊运和空降。该炮使用制式的105毫米弹药,最大射程为11.5公里。虽然重量是减轻了,但美军装备后不久就发现该炮有射击时稳定性差,炮口冲击波大和故障率高等问题,遂打算再选择一种新炮将其取代。


随后,美国的岩岛兵工厂(Rock Island Arsenal)与美国其他几个兵工厂合作,研制出105毫米的前冲原理火炮(后文会予解析)和配用弹药,1978年美国陆军将其正式定型为M204式105毫米榴弹炮,是用于替代M102式105毫米榴弹炮方案中的一种。该兵工厂曾对新原理的软后坐技术火炮(即前冲炮)作了详细研究,得出了采用前冲原理,是减轻火炮重量、提高机动性和射速的有效途径的结论。这种前冲原理的M204式榴弹炮,后坐力仅为一般火炮的30%,火炮的射击稳定性和机动性都有提高。并且前冲机后坐能缩短火炮后坐循环时间,使最大射速达到了18发/分,最大射程为14.7公里,比M102式榴弹炮都有所提高,全炮重稍有增加,为2.1吨。虽然M204式榴弹炮为现代火炮设计提供了一种新概念和新方法,但另一种英国的105毫米轻型榴弹炮却比其更具竞争力。


美军的4种备选方案中有一种装备于英国军队的L118式105毫米榴弹炮,由英国皇家武器研究与发展院(Royal Armament Research and Development Establishnent)于1973年研制成功。该炮的炮身长37倍口径,身管材料为高强度钢薄壁,能在保证强度的同时减轻重量。为进一步减轻全炮重量,上架采用了高强度轻型铝合金材料,大架形状类似于美国M102式轻型榴弹炮的“鸟胸骨”型轻型炮架结构,但大架为空心管状结构,这种大架会比普通开脚式大架轻90~130公斤。L118式榴弹炮的材料运用和总体设计均比较出色,全炮仅为1.86吨,却有17公里的最大射程,而且射击精度相当的高,算是同口径火炮中最优秀的一种。该炮在1982年的英阿马岛之战的几次关键性战斗中起到了决定性的作用,因而名声大振。正因为L118式榴弹炮的出色表现,让美军眼前一亮,1985年美军选择了L118榴弹炮,将其改进成30倍炮身后定型为M119式105毫米榴弹炮,由美国特许生产,专用于装备轻型作战部队和特种部队。用该炮发射美国制式105毫米弹药,最大射程为14.2公里。而美国M204式榴弹炮及弹药时运不济,因射程更近和可靠性不佳整个项目已经被全部取消。以上几种轻型105毫米牵引榴弹炮可以看做是对火炮轻量化技术的最初尝试,相对来说门槛低,较容易实现。


主炮口径的转变


依托于装甲技术的发展,战场上面临的坦克和装甲目标日益增多。担任主要支援任务的105毫米榴弹炮的弹丸重量相对较轻,其威力只有155毫米榴弹的三分之一,已经难以有效对付各种装甲目标(特别是重型装甲目标)。对于人员杀伤而言,如果要达到与155毫米炮弹同样的杀伤效果,从理论上讲就必须发射3发弹。但炮击一开始,目标会快速处于防护状态,实际上的3发弹仍然达不到效果。另外,一些特种弹药(如子母弹、布雷弹、化学弹、中子弹等)只能装备于155口径的火炮,不适用于较小口径的火炮。除此之外,射程也是决定性因素,105毫米火炮不但对敌方纵深区域的覆盖面小,而且射程近,明显限制了火力支援,持续发展潜力不大。


因此,1963年北约组织规定将陆军师炮兵的主炮口径由105毫米改为155毫米,并逐步将原装备的一些105毫米榴弹炮替换成155毫米榴弹炮,着重发展155毫米口径的火炮武器。这个时期,美、苏冷战局面愈演愈烈,面对苏联咄咄逼人的装甲攻势的威胁,美陆军迅速予以应对:一方面加紧发展M1式主战坦克,一方面提出发展一种能替代陈旧落后的M114A1式155毫米榴弹炮的新一代155毫米口径的牵引榴弹炮,要求这种火炮发射火箭增程弹的射程应能达到30公里,并至少要在保持原有可靠性、稳定性及性能的条件下可用大型CH—47运输直升机吊运、具有战略机动性。以便于在华约军队发起进攻时,这种155毫米榴弹炮能快速空运抵达战区附近,而后利用直升机吊运至华约国部队进攻第一梯队侧后迅速建立阵地,等待与敌第二梯队作战,这就要求火炮不能过重。


经过11年的研制,在1976年能够满足指标的火炮问世,定型为M198式155毫米榴弹。为了能够用运输机和直升机空运,该炮没有与其他西方国家同时期发展的155毫米牵引榴弹炮那样配置短途辅助动力装置和辅助装填系统,而是大量采用轻金属,上架、大架和座盘都用铝合金制造,使全炮重量减轻,全炮仅重7.2吨,比性能相同的FH70式同口径炮轻了近1吨多。该炮发射普通榴弹最大射程18公里,发射火箭增程弹能够达到30公里。1979 年开始该炮正式装备轻型步兵师、空降师、空中机动师和海军陆战队,用以全面取代原有的M101式和M102式105毫米榴弹炮以及沿用近20多年的M114A1式155毫米榴弹炮,但陆军仍继续采购M119式105毫米榴弹炮作为过渡型火炮。


与同类型的其它国家155毫米牵引榴弹炮比较,M198式155毫米榴弹炮已属于较轻型的榴弹炮。其可用两种方式运输,一种是使用轮式越野牵引车拖曳,另一种则是利用大型直升机吊运。在牵引或吊运的时,炮身可以向后旋转180°固定在并拢的两条大架上,明显缩短了全炮长度。虽然M198式榴弹炮的重量相对较轻,但作为一门大口径火炮,吊运它仍至少要动用美军的CH-47或CH-53运输直升机,为该炮配备的M809、M939型6×6轮式载重车也不能完全胜任在任何地形都能快速运送该炮的任务。由于未采用辅助动力装置,M198榴弹炮的阵地操作均由人力手动完成,需要多达11名的炮手,在该炮吊运着地后或转换阵地时仍不是很方便,这只能是为满足减重目的的折衷考虑。


需求超轻155榴弹炮


冷战结束后,中低强度的局部战争成为现代战争的主要形式,美军调整全球军事战略,用“兵力投送”替代了过去的“前沿部署”,发生战争时从本土向世界各地运送兵力,建立以空运为战略机动方式的“早期进入”和快速部署部队。重视提高轻型师的快速部署能力和作战能力,装备性能更好、重量更轻的火炮是其陆军为21世纪轻型师制定的主要目标之一。


按照需求,这样的火炮需要比105毫米火炮性能更好并能空运,而美军轻型部队装备的M198式榴弹炮还是太重,已不能满足空降师、空中机动师和轻型步兵师对火炮重量及运输性能的苛刻要求。为此,在1985年由美国陆军首先提出了发展一种先进155毫米轻型牵引火炮系统(Advanced Towed Cannon System,简称ATCAS)的初步设计指标,要求重量不超过4082公斤,性能优于M198式榴弹炮,并在各种作战条件下具有良好的射击稳定性。而当时美国海军陆战队也希望用新式榴弹炮取代所有现役105毫米和155毫米牵引榴弹炮。因此,这一建议立即得到美国海军陆战队的积极支持。至此,轻型155毫米榴弹炮浪潮拉开了帷幕,为以后风起云涌的竞标埋下了伏笔。


美国陆军武器研究、发展与工程中心(Armament Research, Development and Engineering Center,简称ARDEC)进一步对超轻型155毫米榴弹炮概念提出了较明确的战术技术要求,主要包括:


1.火炮重量不得超过4082公斤,以保证能够使用“黑鹰”直升机吊运;


2.配用美军155毫米制式弹药和正在研制的改进型弹药系列,包括弹丸、信、装药和正在研制的模块化发射药;


3.性能相当于M198式155毫米榴弹炮或者比其更好,膛压不得超过规定限度,发射制式弹的最大射程要能达到24公里,发射火箭增程弹的最大射程能达30公里;


4.外型尺寸,尤其火炮总高、总宽不得超过M198,以保证运输机空运,高低射界为-5°~+72°;


5.发射时的后坐冲量不得超过每秒5670公斤;


6.4名炮手就能够操作,3分钟内必须保证火炮阵地放列或完成360°的火力转移;


7.用美陆军现役的战术车辆即可牵引;


8.射击稳定性和越野稳定性相当于M198式榴弹炮或比其更好;


9.研制阶段的效费比和研制时间要使有关部门能够接受。


根据这些战技指标,美国陆军武器研究、发展与工程中心与美国国内的鲍恩·麦克洛林·约克(BowenM·claughlin·York Co ,简称BMY)公司、食品机械化学公司(FMC Corporation,简称FMC)北方军械部和AAI(AAI Corporation)公司三家公司签订了概念发展合同。这三家公司分别进行了细致的技术论证,于1986年正式开始各自研制155毫米超轻型榴弹炮演示样炮(LTHD)的技术方案。


在论证过程中,三家公司针对一些技术问题提出了很多解决办法,例如:在155毫米口径火炮发射时炮口动能一定的情况下,全炮重越轻,射击时的稳定性就越差。关于减轻火炮重量后保持稳定性的问题,就曾考虑过减小火炮后坐力、降低耳轴高度和加长炮架等途径。对于减小后坐力后保持稳定性的问题,曾对无坐力炮、软后坐炮、装有高效率炮口制退器的M198榴弹炮、长后坐火炮进行了全面的评估。但很快明确:无坐力炮难以满足射程和威力要求;软后坐原理的火炮自燃和瞎火问题处理比较复杂;采用长后坐原理,技术风险比较小等等。经过论证后一致认为,LTHD演示炮必须采用新原理和新材料,优化反后坐装置的设计,方能有效减轻火炮重量。这些论证结果已经较明确的提出了大口径火炮轻量化技术的若干概念,为后续研制提供了理论依据。


到1987年4月,BMY公司的方案被军方选中,由其继续进行第三阶段研制工作,该公司为主承包商,与英国皇家军械公司(Royal Ordnance)联合研制。


当LTHD演示样炮已经有突破性的进展时,天有不测风云,该项目却于1987年被迫突然中止,主要原因是由于美国国内经济不景气,财政紧缩消减了陆军预算,停止对该项目的拨款,同时也因为一些技术方案难以工程实现,因而无法继续研制下去。轻型155毫米牵引榴弹炮发展的第一个阶段宣告结束。




二、 四强博弈


不甘心放弃


——皇家军械公司


虽然项目告停,但作为LTHD演示样炮合作一方的英国皇家军械公司并没有放弃。他们看到了两项市场需求前景:一是快速展开部队对高性能空运武器的需求,二是地面部队对机动性更好的155毫米榴弹炮的需求。该厂曾预计世界市场对轻型火炮的总需求约为4200门,美国陆军和美国海军陆战队将会是第一批大买主,总需求约为1910门,英国陆军也可能是买主。


对于这宗大买卖,皇家军械公司决定赌一把,于是私方冒险投资继续发展。1989年该公司宣布,自行发展这种155mm 轻型榴弹炮,继续研制的火炮被命名为155毫米轻型牵引榴弹炮(155mm Light Towed Howitzer,简称LTH),这实际上是在LTHD演示炮基础上发展的。该炮反后坐装置采用了一种称之为“曲线后坐系统”的新概念,以达到射击稳定性要求。由于前期与BMY公司的合作研究,已经具有一定的技术基础,该公司首先利用台架进行了曲线反后坐装置的原理演示验证表演试验,美国陆军代表应邀参加后要求提供其两门样炮到美国境内的进行测试。


轻型155毫米榴弹炮项目需要多家制造厂商予以协助完成,皇家军械公司的火炮战车部担任主承包商,另外还有四个子承包商承担部件生产任务,分别为FMC公司的海军系统部(负责协助运到美国的样炮的安装和试验)、Hercule宇航产品集团(负责生产合成材料大架、金属大架和部件)、国际汽车设计公司(负责生产传动装置)和Phoenix工程公司(除了该公司从华特弗利特兵工厂采购炮管外,其他主要火炮部件均有皇家生产)。


继续完成设计部分之后,几个制造厂家合作生产出了两门样炮中的一门(PT01号),在1991年将这门样炮运到了美国亚利桑那州的尤马试验场开始进行试验,试验测评由ARDEC与美国陆军/海军陆战队联合小组共同完成。第一门样炮试验的情况被详细记录下来用于后续改进。当年6月,LTH在尤马试验场一次试验中出现较大事故。当火炮采用大号装药以60°射角发射时,其左侧复合材料大架突然破裂,从而导致试验中断,在此之前,该炮已用各种型号的发射药成功进行了试验。破裂的大架运回到负责为LTH设计和制造管型复合材料大架的Hercule宇航产品集团。为了尽快恢复试验,皇家军械公司设计、制造、安装了一种新型合金钢材料的大架作为临时措施,以后还考虑用新型钛合金大架替代钢制大架。这次试验的目的主要是检验曲线反后坐装置的可靠性。第一门PT01号样炮于1992年完成了射击试验,分别在美国陆军野战炮兵学校进行了部队试验和美国阿伯丁试验场进行不同气候条件实弹射击,并进行战术技术动作试验和机动性试验,最后在小克里克进行了水陆两栖试验。试验后对PT01号样炮进行了一些改进。


第二门试验样炮代号为PT02,在英国进行了三个阶段的试射,先期发射了211发炮弹之后运抵尤马试验场。PT02是对PT01的改进,全炮重量更轻,改进了高低射界系统,驻锄跟大架连接在一起,原来暴露的液压管线隐藏在了架体结构内部。


1996年2月,PT02完成在美国的试验,共发射了939发炮弹,牵引行驶另外1000英里,由多种直升机吊挂空运几个小时,除了能够间接射击外,还可以极有效的对付500米、1000米、1500米和2000米的直接瞄准目标。美陆军对试验比较满意,并提出建议如:改进高低机和方向机手轮的位置,增加自动开闩机构,但没有提出动力输弹和装弹辅助推板的要求。


皇家军械公司为兼顾重量和射程,满足美、英、中东、远东、欧洲国家和其他地区用户的不同需要,着实下了一番功夫,还打算将LTH榴弹炮项目发展为一个系列的模块组合式火炮系统,整个系列包括:


1.23倍口径火炮,采用折叠式炮架,火炮重量为3311公斤,运输状态4.5米,最大射程为19公里。


2.35倍口径火炮,与前面所述一样的炮架,炮重3312公斤,最大射程22公里,配用动力输弹机,突击射速15秒3发,运输状态长5.6米,宽2.2米,C130、C141、C15飞机可以运输多门。


3.39倍口径火炮,为标准型,采用23倍口径火炮的折叠式炮架(该炮架可与30倍口径以内的火炮炮架互换),火炮重量约为3900公斤,运输状态为6.8米。最大射程为:助推弹30公里,非助推弹24公里,最小间接射程为3公里。在美国接受试验的就是这种型号。


4.45倍口径火炮,配有与39倍口径通用的高技术水平的零部件,最大重量为4260公斤,运输状态长为9.3米,最大射程为38公里。


5.52倍口径火炮,类似于上面的45倍火炮,最大重量为4540公斤,最大射程为40公里。


所有这些型号的榴弹炮不论行军状态还是战斗状态,都能用轻型直升机单个吊运,若用更轻型直升机运送,火炮部件可快速分解分别运送。LTH火炮系统可实施15秒3发弹的突击射速,火控为带非放射性照明装置的数字式系统,它装有倾斜补偿装置、激光保护装置和被动光学测距机,因而两名炮手便可瞄准。现有部件可供各种155毫米轻型牵引榴弹炮选择,例如:动力驱动的输弹机、辅助装弹机构和能提高精度和快速反应能力的火控系统。多种配置的身管选择范围大,这就可使配短身管的LTH放在16英寸的集装托板上空运空投,进行直接火力支援,还可选择地更换身管,这过程要用4-6小时,但可以提供更远射程的身管。


在LTH项目试验期间,美国食品机械化学公司(FMC)海军系统部与英国皇家军械公司签订了一项合同,规定FMC公司作为美国制造155毫米轻型牵引榴弹炮的主承包商,将负责总体计划管理、系统总装和测试、构件生产、维护等事务,此时的英国皇家军械公司已并入英国航空航天公司(BAE),成为其子公司。皇家军械公司已投资1300万英镑,是该公司有史以来在火炮方面的最大投资。




把握住了机会


——维氏公司




英国皇家军械公司研制轻型155毫米牵引榴弹炮并不是单干,同在英国的另一家公司,英国维克斯造船与工程公司(Vickers Shipbuilding and Engineering Ltd,简称VSEL)同样敏锐地洞察到轻型155毫米榴弹炮的巨大市场,也开始有所行动。


维氏公司在70年代末生产FH70式牵引榴弹炮时就与德国莱茵金属公司(Rheinmetall)和意大利奥托-米拉拉公司(OTO Melara)广泛合作过,有较强的技术实力。在80年代初开始突击设计105毫米轻型炮,用于竞标美国陆军替代M102式105毫米榴弹炮的方案。当时,它们根据美国陆军的战术要求准备了临时方案,但是最终美陆军选择了托架式的105毫米火炮,即英国L118式榴弹炮的改进型——M119式105毫米榴弹炮。80年代中期,当美国陆军武器研究、发展与工程中心提出研制155毫米轻型榴弹炮试验样炮(LTHD)时,维氏公司又被责成研制完成他们的自行榴弹炮而未能响应,那次轻型牵引样炮的合同最终还是拱手让给了BMY公司。


在研制成功AS-90自行榴弹炮被英国陆军采用后,该公司不愿再次放弃机会,也希望在轻型牵引榴弹炮研制中发挥自己的优势,进一步巩固其在火炮研制中的地位。


维氏公司于1987年5月向美国陆军武器研究、发展与工程中心(ARDEC)和美国陆军野战炮中心主动提出请求,建议他们公司也制造一门可供选择的轻型榴弹炮以便在美国试验,这个建议得到了采纳,之后,1987年9月,维氏公司单方投资,扩充了设计队伍,开始超轻型野战榴弹炮(Ultra light weight Field Howitzer,简称UFH)的研制工作。维氏公司的打算是:研制该项目花费的成本不应大于FH-70式榴弹炮,对于买不起自行榴弹炮或中型运输直升机、路面又比较粗糙的第三世界国家还应具有较大的吸引力。


1988年3月该公司建立了一个模型,加工图纸也就绪。设计的方案采用了长后坐装置和独特的低耳轴炮架结构,降低了重心,并大量使用了钛合金、铝合金等轻金属。该公司罗列出了这种火炮系统的五项基本要求,即:1.火炮重量不超过4000公斤;2.最大射程达到24000米;3.在所有射角条件下射击均能稳定;4.可由一架UH60直升机运载;5.火炮可分为两部分,由轻型直升机运载。


随后,维氏公司与伯明翰的钛金属加工厂签订了一份摇架结构的合同,其余的部件,包括大架与菲尔德的钛加工厂签订了合同,传动齿轮和车轮与爱尔格厂签订了合同,就这样,一门样炮的起落部分被组装起来,于6月在维氏公司自己设计的试验台上进行了试验。到9月份该起落部分才与大架配合,于是立即将样炮(UFH001)运到美国尤马试验场测试。第二门样炮(UFH002)在1990年制造完成并同样运抵美国测试,UFH的这两门样炮在各种条件下发射了700余发弹药,其中一半采用7号或更大号装药,1/4采用M203-8S号装药,1990年成功完成了美国陆军规定的试验。


按照维氏公司的设计,火炮自身结构对于适于持久服役的武器和可能升级为新颖装填系统具有极大的潜力。虽然该炮已减到4064公斤,但维氏仍在努力。试验时,由于UH-60L黑鹰直升机成功吊运了一门UFH及7名炮班成员,因此美国陆军对UFH兴趣大增。试验后,美国陆军根据试验结果建议增加一些装置:包括热报警器、双人瞄准具座、两用高低手轮、初速测量装置座、火炮显示装置座、方向运动换向装置、自动开闩装置及组合式气动/液压装置。


美国国防部比较看好UFH,与该公司签订了一份特许生产协议,如果UFH被美国陆军和海军陆战对选中,第一批火炮由英国厂商生产,然后移交美国特许生产,弹药采用美国华特弗利特兵工厂生产的改进型M284式155毫米弹药(用于M109A6式自行榴弹炮)。维氏与美国达信公司(Textron Marine)地面系统部也签订了一项协议备忘录,规定达信公司地面系统部是维氏轻型榴弹炮的主承包商,如果UFH被选中,将在新奥尔良市的达信地面系统部生产。


除了在美国测试外,1991年UFH在中东阿曼进行了3周的鉴定试验,英国皇家军械委员会已为155毫米超轻型榴弹炮在进行试验国家的常规条件下进行人员操作射击发放了合格证,维氏公司将此举作为与皇家军械公司LTH唯一可能进行竞争的一个里程碑。有巴林、阿曼、卡塔尔、沙特、泰国、马来西亚等国家对该炮表示兴趣。


维氏根据试验的改进意见,继UFH001和UFH002两门样炮试验五年之后,又推出了最终改进型UFH003样炮,在各种射程上共发射了 300多发155毫米炮弹,其中有RO L15榴弹和ROL17训练弹。UFH003样炮改进注重人机功效,使炮手易于操作,射速也有所提高,特别是急促射速。火炮射击后自动开闩,闩体配有底火盒,底火盒内装有8枚底火。装填时采用了辅助装填装置,当弹丸装到输弹槽上时,该装置向前推动弹丸至炮闩,装弹仍为人工装填。




另外两个对手


——洛马和刘易斯公司


最初,在两种英国轻型155毫米牵引榴弹炮样炮试验之前,美国陆军和海军陆战队原打算根据试验结果考虑选择一种方案,然后签订一项全尺寸工程发展研制合同,生产厂家再生产9门样炮用于进行广泛的装备定型试验。按说待试验完毕就应该有个明确的结果了,但美国的陆军和海军陆战队却因为到底选用哪种榴弹炮争论不休而僵持下去。两个军种争论的要点主要是对榴弹炮系统总重量的要求不同,不能达成一致意见,很大程度是由直升机所能吊运的重量引起的。


美国陆军的UH-60黑鹰运输直升机在各种温度和高度条件下只可运载重量最大为3285公斤的物资,而海军陆战队装备有CH-46直升机却可运载4536公斤以上。美国海军陆战队要求火炮最大重量不超过4082公斤即可,而美国陆军提出了两条重量要求,一是轻型师火炮能够用黑鹰直升机吊运和中型通用车牵引,二是重型师火炮重量可以稍重但必须要保证远射程。


由于迟迟未有结论,美国会开始干预,要求双方必须同意同一种火炮设计方案,并需拟定一份联合需求文件,表明双方是携手合作。1995年3月,陆军和海军陆战队公布了轻型155毫米榴弹炮联合任务需求文件(JLW155),成立项目办公室,由海军陆战队司令部负责。当年4月10日,陆军野战炮中心批准了陆军与海军陆战队联合发展155毫米轻型榴弹炮的共同作战需求文件草案。


美国陆/海军陆战队联合的要求是:采用39倍口径身管,发射非增程弹时最大射程24000米,发射增程弹最大射程3000米,并希望火炮具有直射能力、炮班人数最大9人,采用半自动炮闩和辅助输弹机,不挖后坐坑和不采用自动底火输弹机。另外,就最低限度要求达成了折中协议,产品的改进将包括采用数字式火控系统、具有夜视能力的先进直瞄射击瞄准装置、半自动装填系统、火炮电动高低与方向装置。


国会批准的10亿美元资金使联合轻型155毫米榴弹炮计划得以顺利实施下去。美军方高层官员希望增加竞争的项目,使两个军种有更多的选择。为了响应这一号召,美国洛克希德·马丁防御系统公司(Lockheed Martin)推出了一种新的火炮,参与竞争,成为进入这项一直由英国系统占主导的争战中的第一家美国厂商。洛马公司试验系统的介入,使参与竞争的厂家变成了3家。


洛马公司决定参加于1995年3月起进行的评估。用了一年的时间论证项目要求,并与陆军和海军陆战队进行交流。同年,洛马公司展出了其参与轻型牵引榴弹炮竞争的1/8模型,称为LW155榴弹炮。洛马LW155从概念到蓝图阶段仅用了10个月,借鉴了美国高级动力技术公司的经验。在高级动力技术公司帮助下完成样炮的设计,洛马公司制成供试验鉴定用的样炮。这种火炮系统其实是一种迫击炮与榴弹炮的混合体,主要用炮钢和铝合金等普通金属材料制成,全炮重量低于4100公斤,射程在30公里和40公里之间,可由重型军用运输机空运,射速为5 发/分。


1996年3月,洛马公司将私方投资的LW155轻型牵引榴弹炮样炮运往了尤马试验场,于3月11日开始试验。1号试验炮在7天内发射了美国M203/8s装药,但试射时就有损坏现象,受损的都是一些固定夹和焊缝,以及一个用来装配现役火炮瞄准具的支座,后坐防护盖也断裂过。洛马利用计算机工程设计,在计算机上组合、分解和调整,对于一些设计缺陷,立即在第二门样炮上改进修正,大大缩短了研制周期。第二门样炮制造出来后用于进行了4个月的射击与机动性试验。同时,洛马公司还极力寻求英国合作伙伴,联合研制和生产LW155轻型牵引榴弹炮。


美海军陆战队司令部决定对几种竞争的火炮做出决定性试验,包括演示和验证在内的比较评优过程,以便选出一种供未来发展和评估。各厂家必须于1996年5月1日前将自己的火炮系统运送到尤马靶场。而4月25日在尤马靶场,第四种竞争产品突然登场,这就是刘易斯仪器与机械公司(Lewis)研制的Viper(毒蛇)155毫米轻型榴弹炮,加入了其他三种火炮的竞争行列。该炮采用了混合软后坐装置,是混合软后坐试验台的“武器化”变形,与其他三种产品一样,采用了39倍口径身管,重量仅为7000磅(3175公斤)。该试验台最初由岩岛兵工厂生产,作为美国陆军技术基础项目的一部分,用来演示前冲技术,目的是将后者最终与电—流变流体技术相结合。


刘易斯仪器与机械公司公司 Viper155的参与,立刻将本已白热化的JLW155竞争推向了一个前所未有的高潮。这几个厂家用于竞争的产品,各有各的高招,都为了协调火炮威力、机动性和精度三者之间矛盾运用了低后坐力技术。与其说是几个产品整体性能的较量,不如说是几个厂家研发队伍对火炮轻量化技术运用程度的一次竞赛。




三、技术解析


曲线反后坐的践行者


英国皇家军械公司的LTH 155毫米轻型榴弹炮采用了常见的开脚式大架布局,外型与M198式155毫米榴弹炮类似,主要部件包括炮身、曲线导轨和导轨支架、反后坐装置、摇架、上架、组合式高低平衡机、下架、传动装置、射击炮盘、架腿和架尾轮。炮架部分构件采用了钛、铝合金两种轻金属,并广泛使用了石墨/环氧复合材料。


该炮选用的39倍口径身管由美国华特弗利特兵工厂制造,它是美国M109A6自行榴弹炮的改进的M284型炮管。早期装有与M198榴弹炮相同的标准M199炮口制退器(效率为30%)和改进型M284炮闩,后期炮口制退器改为钛合金制造。闩体向下开闩,带有自动开闩机构,利用一个弹簧元件实现闭锁或开闩。


LTH轻型榴弹炮的反后坐装置采用了独特的“曲线后坐系统”原理来解决减轻重量后的射击稳定性问题。一般传统火炮在发射后,后坐系统始终沿着炮膛轴线(或沿着与炮膛轴线平行的直线)运动。而曲线后坐系统后坐部分则沿着曲型导轨运动,其轨迹是一条曲线。曲线后坐式火炮在射击时,炮身向后运动的同时,还在曲线型反后坐机构的作用下稍微向上绕导轨转动,带动整个后坐部分一起向上运动,并产生一个向下的稳定力,因此很大一部分后坐能量向下传到地面,而没有作用到大架上,这样就人为的增加了火炮重量,弥补了后坐稳定性的不足。这种后坐原理能确保任何射角射击时的稳定性。


LTH的曲线后坐系统的一对曲线型导轨借助支架安装到炮身上,导轨由装在炮管周围的三个结构件来支撑,炮身借助导轨/后坐支架连接反后坐系统。摇架是一种钛合金焊接结构,上面有前后两组单轨滚柱组,后坐部分的导轨在其上面滑动,导轨滚轮装在炮耳轴端部附近,用于支撑后坐部分的后坐并吸收后坐曲线型扭矩载荷。摇架前部还配有一个前中心轴承,炮管可在摇架内摆动。


该炮的反后坐系统包括安装在炮管上方的单筒制退器及其配用的液量补偿器、炮管下方的复进机及其配用的整体式贮液箱。炮身最大后坐长度(最大装药号)为1828毫米。


上架为铝合金传统结构,并为组合式高低平衡机、方向和高低机手轮和摇架提供了装配点。高低平衡机系统包括分别设在上架两侧的两个液压气动缸体及其气、液系统。气、液系统提供一个平衡力以支撑起落部分并被补偿火炮在不同高低角时的不平衡力矩。高平机上支点固定在槽型摇架上面,供高平机使用的氮气瓶安装在槽型摇架前段内部。


下架为钛合金材料,用来承受上架载荷、安装传动装置和连接大架构件。传动装置包括液气支柱铰接悬挂系统、钛合金回转臂、液压升降系统。炮轮为自动充放气轮胎。





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