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美军的中程弹药改变装甲部队战法

俄罗斯技术科学博士弗拉基米尔·祖博夫教授这篇题为《未来型超视距坦克中程弹药MRM解析》的文章发表在2013年6月15日出版的俄罗斯《军事观察》杂志上,以其独特的视角详细解读了中程弹药MRM-CE和MRM-KE两个型号炮弹的发展历程、作战性能、发展潜力等,具有一定的参考和借鉴价值。

中程弹药(MRM)是美国陆军正在研制的一种由120毫米坦克炮发射、火箭助推的精确制导弹药,也称炮射导弹。MRM原本是为美陆军未来战斗系统(FCS)的乘车战斗系统(MCS)-Block I研发的主要杀伤武器,也与目前美国陆军装备的M1A1、M1A2“艾布拉姆斯”主战 坦克兼容。MRM中程弹药能够以“发射后不用管”的模式打击12千米范围内的坦克,无论是直瞄射击,还是超视距间瞄射击。它将赋予美国陆军装甲部队压倒性的杀伤力、“百步穿针”般的命中精度和显著的敌火力圈外发射的能力,使其在作战距离方面达到甚至超过了俄罗斯坦克的水平。其实,MRM中程弹药是MCS未来轻型坦克整个概念的关键部分。为MCS而研制的新型坦克炮—XM360和自动装填机能够发射所有在用和研制中的新型120毫米弹药,当然也包括新型MRM中程弹药。MRM中程弹药也有可能被用于“艾布拉姆斯”系列主战坦克上,而不需要进行大的技术修改。

早在20年前,国外专家的研究表明,美国和北约军队的坦克如果能够使用增程精确制导弹药的话,将会拥有更大的优势和更高的作战效能。因而,美国从20世纪80年代开始就致力于研制这种弹药。

1982?1984年,美国国防高级研究计划局(DARPA)选择了未来一系列新型武器的研究方向,其中包括研制“能确保坦克实现‘发射后不用管’作战模式的灵巧主动寻的炮弹”。诸如阿联特(ATK)、雷声、通用动力这样的著名导弹与防务技术公司就此开始从事此项研究,各公司也都推出了自己的产品。ATK公司后来脱颖而出,最终赢得了为陆军研发制导炮弹的合同。

ATK公司研制的新型120毫米自瞄炮弹取名为XM943“发射后不管”(STAFF)炮弹,该弹1990年进行了能力演示验证。结果表明,STAFF炮弹能够借助“打击核”摧毁运动中的目标。为此,带有“打击核”的战斗部沿炮弹轴线垂直安放。借助毫米波雷达来寻找目标,在攻击的对象进入目标传感器视界范围时,战斗部爆炸并形成“打击核”式紧凑型杀伤体。该弹射程4千米,除了毁伤装甲目标(其中包括掩体内的目标)外,还可用于摧毁低空飞行的直升机。

在完成STAFF方案的同时,ATK公司还进行了120毫米X-Rod动能制导炮弹的研制工作。X-Rod方案是20世纪80年代中期DARPA提出的。虽然该计划在1998年被终止,但相关研制工作仍在坦克增程弹药(TERM)方案框架内继续进行。

美国从2002年开始研制MRM增程坦克炮弹,其主要技术开发是在ATK与雷声和通用动力公司竞争基础上进行的。这几家公司都推出了自己的方案和自导战斗部样品,它们的不同之处在于目标杀伤方式不同。其中ATK公司提出的是中程弹药-动能弹(MRM-KE)方案,雷声公司和通用动力公司联合提出的是中程弹药-化学能弹(MRM-CE)方案。MRM-KE方案是在前期进行的TERM-KE方案的基础上提出的。该弹采用毫米波雷达作为末端制导,雷达能够透过云、雾和烟尘发现目标,同时凭借强大的长杆穿甲弹芯以动能摧毁现在与未来战场上的主要装甲目标。雷声公司的MRM-CE方案是在其前期进行的“坦克增程弹药-攻顶”(TERM-AT)方案的基础上提出的,该弹采用非制冷红外成像与数字激光半主动双模导引头实施制导,以多用途空心装药破甲战斗部摧毁目标。两种炮弹都可以借助激光目标指示器进行制导。

MRM-KE

美国研究利用内含穿甲弹芯并借助固体火箭加速的动能弹摧毁装甲目标可谓由来已久。早在20世纪80年代初,美军就研制过带有火箭发动机的远射坦克弹药,比如,众所周知的火箭助推式动能弹药(RAKE)。不过,在3000米及更远距离上,无控火箭弹因射击精度差而成为无效武器。从20世纪80年代中期开始,美国试图借助制导炮弹—在X-Rod动能弹方案框架内的“制导型RAKE”来解决这个问题。

起初,为120毫米滑膛坦克炮研制火箭增程精确制导穿甲弹的有2家公司:飞行器武装公司和大力士国防电子系统有限公司(目前均已并入ATK),其中后者在火箭发动机、复合材料和弹药研制领域享有盛誉。该公司还为美军研制120毫米精确制导迫击炮弹(PGMM)和非直瞄导弹发射系统(NLOS-LS)精确攻击导弹(PAM)发动机。

之所以研制X-Rod炮弹,就是为了提高M1A1“艾布拉姆斯”主战坦克对4千米及更远距离上坦克目标的打击威力,延长其生命力。X-Rod方案计划研制制导动能弹药,该导弹装有加速发动机和能够实现“发射后不用管”作战模式的毫米波主动寻的导引头,可以摧毁至少4千米距离上的目标。按照构想,该弹药的作战想定为:坦克乘员通过火控系统或人工输入距离参数,炮弹以800?900米/秒的初速度发射后,其大部分轨迹按照弹道曲线飞行。计划用于X-Rod的制导技术已经在其他空地导弹和空空导弹上试用过。在1992年5月前,先后有2套导引头和导引系统在“幼畜”空地导弹上成功地进行了试验。后来,美军从经济角度出发,冻结了X-Rod方案,但ATK公司在TERM-KE新方案中继续致力于制导动能弹药的研制。TERM-KE新方案拟研制XM1007炮弹,与X-Rod不同,该弹装有双模导引头—毫米波雷达和半主动激光导引头,射程增至8千米。TERM-KE炮弹必须保障射程增加后仍有较高的命中率、杀伤率,进一步拓展作战任务。

然而2001年底,TERM-KE方案也被冻结。从2002年开始,ATK公司继续致力于MRM-KE动能弹的研制工作,其采用的也是此前在X-Rod和TERM-KE方案中使用过的技术。该型炮弹原计划首先用于美陆军在“未来作战系统”(FCS)方案框架内研制的“乘车战斗系统”(MCS),不过也可以用于“艾布拉姆斯”系列主战坦克而无需结构性改变。其综合制导系统包括毫米波雷达和半主动激光导引头,也能够实现“发射后不用管”。使用被动激光导引能够实现外部目标指示攻击,比如,来自“T鹰(T-Hawk)”微型无人机或“火力侦察兵”无人机的目标指示。在直视范围内,可以从坦克上通过激光目标指示测距仪不间断地提供目标指示。 MRM-KE为定装弹,弹长984毫米,采用半可燃药筒和大密度(1.45克/立方厘米)发射装药。据外国消息来源称,“该炮弹的重量比普通120毫米炮弹重1倍”。如果注意到“普通”炮弹系指ATK公司弹丸重达9千克的次口径尾翼稳定穿甲弹的话,那么MRM-KE弹体的重量应当接近18千克。

为了降低重量和提高发射初速,MRM-KE弹体采用了复合材料,在炮弹的尾部拥有尾翼和紧塞(密封)弹带。该弹弹体由复合材料制成,因而不能承受通常火炮击发时产生的高压,因此为其研制了独一无二的装药逐级电子点火系统,它可确保延迟主装药点火,使炮弹在主装药充分点火前就离开火炮药室。同时,在密封弹带移动约400毫米进入炮管主体部分之前,药室内的压力不应超过70兆帕(约700标准大气压),这也是其复合材料弹体所能承受的最大压力。

炮弹的主体部分是固体燃料火箭发动机,后者内部设有长药柱。发动机前面设有脉冲喷气式修正发动机模块舱。发动机前段设有电源组、仪器设备舱和双模导引头。

据现有资料显示,MRM-KE发射初速必须达到1100米/秒,发射后并沿弹道轨迹飞向目标。在接近目标前,由固体燃料火箭发动机将带有长杆穿甲弹芯的炮弹加速到1650米/秒,以动能摧毁目标。不过,考虑到炮弹占药筒一半多的体积,为点火药和主装药留下的空间很有限,因此获得如此高的速度是一项相当复杂的技术任务。所进行的初步评估弹道计算表明,在长杆穿甲弹芯重量达到3.7千克,而整个炮弹重约14.5千克时,达到上述速度是完全有可能的。而目前试验中达到的最大速度要小得多—只有马赫数4,也就是约1330米/秒。

根据目标距离,可以有几种固体燃料火箭发动机的启动方案—发动机要么在炮弹离开炮管后马上启动,要么在弹道顶点启动,要么在末段启动。炮弹最大有效射程为12千米,在弹道中段由GPS自动驾驶仪控制。在飞行中,炮弹借助尾翼形成的气动力绕轴线自旋。弹上的加速计能够获取炮弹运动的数据,这些数据可以确保导引头对目标区实施正确的扫描。

炮弹采用径向火箭发动机提供脉冲推力进行炮弹弹道的调整,这种独特的控制系统没有运动部件,具有高可靠性和低成本的优点。据ATK公司代表沃克曼在2007年4月第42届“武器与导弹系统”年度会议上(美国卡罗来纳州夏洛特)的报告称,“MRM-KE炮弹的动能是普通120毫米动能弹的2.5倍……通过一系列试验验证了该型炮弹对付现代坦克的效果。”ATK公司导弹系统部门负责人托姆·威尔森认为,“利用MRM-KE炮弹,地面指挥官将获得在空前的距离上几乎百发百中的能力。”

2004年4月1日,MRM-KE在美国陆军亚利桑那州尤马靶场成功进行了首次火力试验。MRM-KE自动搜索、导引并命中4.8千米外的坦克,这时目标已位于直视距离之外。2005年在尤马靶场试验MRM-KE炮弹时,ATK公司成为唯一一家直接命中目标的公司。2005年3月21日,ATK公司签下一项价值2300万美元的合同,为中程弹药项目研发双模导引头。项目下一阶段的研发工作以2006年4月进行技术演示飞行试验结束,此项合同将为该阶段的研发工作提供经费。

2006年5月,ATK公司宣布了关于MRM-KE精确制导动能弹于2004年4月在尤马靶场成功试验的消息。炮弹是从M1主战坦克发射的。从炮管发射后,火箭发动机将炮弹加速至约马赫数4。在试验飞行中完成了一系列预先设计的机动飞行动作,旨在评估炮弹的高速机动能力。炮弹命中了距离超过8.7千米的目标,MRM-KE完成了所有试验任务。试验同时也验证了MRM-KE具有很高的抗过载能力,其可承受的发射过载超过13000g。美国专家认为,现代制导炮弹电子设备承受过载水平可达到15500g。在这种过载情况下,主要问题在于保障作动装置和其他可活动机械部件的工作能力。

MRM-KE炮弹也利用XM360新型坦克炮进行了发射试验,射程达12千米,实际上在发射角度为30°时,其射程达到了12.8千米。2007年夏季,ATK公司在尤马靶场进行了3发MRM-KE的发射试验。试验中,MRM-KE炮弹完成了一系列预先设计的机动飞行动作,美国陆军研究实验室提供的弹载遥测设备进行了记录。所有3发炮弹均成功地验证了MRM-KE的弹体结构与脉冲姿态修正系统的工作情况。试验旨在为迎接2007年秋末举行的选拔。就在这个时候,为了提高自己在研制美陆军XM1111“中程弹药”(MRM)项目中的竞争能力,ATK公司组建了MRM团队,诸如美国洛克希德·马丁、英国BAE、HR Textron等等纷纷加入其中。尽管ATK公司拥有如此强大的阵容并成功进行了预先试验,但却在2007年12月进行的竞赛中败北,雷声公司及其MRM-CE炮弹赢得了胜利。

MRM-CE

2007年底,雷声公司赢得了为陆军研发MRM-CE制导炮弹的合同。最近50年,雷声公司向美国陆军部队提供了130多万枚精确制导弹药,它也是美陆军155毫米“神剑”(Excalibur)制导炮弹和美海军增程制导弹药(ERGM)的主承包商。

和ATK公司一样,2007年7月雷声公司也组建了自己的“团队”,联合通用动力武器与战术系统公司为美国陆军研制MRM-CE炮弹。起初关于签署该项目合同的消息是国防部于2007年12月21日宣布的。2008年1月2日,美陆军正式选中雷声和通用动力公司基于MRM-CE为FCS中的MCS系统研制XM1111中程弹药,合同价值2.323亿美元,合同期63个月,直至2013年下半年。

美军要求,MRM-CE炮弹可摧毁现代化目标,从重型装甲到地堡和掩体。该弹装有串联聚能装药战斗部,采用非制冷红外成像与数字激光半主动双模导引头。在超视距发射情况下,聚能战斗部可以有效地摧毁敌主要装甲目标和最有效地打击次要目标—楼房、掩体和轻型装甲车。迄今为止它是美陆军最喜欢的中程弹药。该型炮弹采用鸭式布局和尾翼设计。3个方向舵位于前部,而弹翼位于尾部。炮弹鼻端是双模导引头,后面依次是舵模块、串联战斗部装药、控制模块、战斗部主装药。由于装有对高过载敏感的活动机械部分,MRM-CE的初速比MRM-KE炮弹低。 双模复合导引头在红外照相机工作时,可以把视界中的物体图像与储存在弹体内的数据图像进行对比。MRM-CE导引头使用了在精确攻击导弹(PAM)研发过程中发展的技术和“标枪”反坦克导弹经实战验证的导引系统。

双模导引头具有独一无二的模式转换能力。

具体来说,在前沿阵地,目标照射者,例如无人机在移动目标指示模式下,用激光目标指示器照射的不是目标本身,而是目标毗邻区。这是因为现代装甲技术装备都装有激光探测传感器,可以即时发现照射者,实施干扰或反击,因此照射目标毗邻区可以有效保护目标照射者,也可避免惊动目标。在这种情况下,MRM-CE的导引头首先将炮弹导向目标毗邻区域的激光照射点,然后红外线探测器把获得红外图像与存储于数据库的目标图像进行匹配对比,自动找到与激光照射点最近的目标。

该型炮弹第一次试验要追溯到2005年10月,当时MRM-CE炮弹成功地演示了按预定程序机动的能力。为此,炮弹在风洞和不同的试验台上进行了多次测试。2006年5月4日,采用激光半主动制导模式的MRM-CE炮弹在美陆军尤马靶场的试验获得成功。试验旨在对发射过载作用之后激光导引头的工作能力做出评估。MRM-CE炮弹被照射的运动目标进行了超视距射击试验,目标是在8.7千米距离上行驶的T-72主战坦克。弹头承受住了过载,捕捉和跟踪被照射的目标并控制导弹飞向移动目标。这是在M1A2“艾布拉姆斯”系列主战坦克上进行的首次发射,旨在完善激光半主动导引头。

在接下来2006年9月25日的试验中,第1枚MRM-CE炮弹对目标完成了超视距攻击任务。M1A2“艾布拉姆斯”坦克发射了装有激光半主动导引头(激光制导模式)的炮弹,后者完成增程飞行后命中了8.7千米距离上一辆正在行驶的T-72坦克。试验再次验证了使用激光自动导引头成功探测、捕获和跟踪行驶中的坦克,以及控制弹药拦截在所需射程上目标的能力。

2007年3月1日在尤马靶场进行的射击试验中,MRM-CE炮弹演示了双模自动导引头灵活的工作模式。在飞行中,炮弹成功捕获了目标指示器的激光照射点并将其转发给红外成像导引头。红外导引头导引弹药直接命中了5.2千米距离上的T-72。在测试时,首先利用激光照射点识别出指定目标毗邻的位置,然后,红外导引头搜索到距离激光照射点最近的,符合电子文档目标图像的目标。据雷声公司MRM项目负责人里克·威廉斯称,炮弹命中点距离激光照射点仅几厘米,表现出了极高的制导精度……MRM-CE炮弹演示了所有需要的工作模式。

2007年12月,在尤马靶场进行了试验,旨在验证由于各种意外因素作用后,炮弹导引系统的工作能力。在这次试验中,第一次只使用红外导引头,结果在没有激光目标指示的情况下,红外导引头引导炮弹准确摧毁了目标。凭借此次试验结果,雷声和通用动力公司赢得了在MRM-CE炮弹基础上为MCS FCS坦克研制XM1111弹药的合同。

2009年1月19日,在尤马靶场完成了在所有导引工作模式下测试导引头功能的首次试验。在试验中,测试了2种主要工作模式:目标指示和自动模式。在目标指示模式下,炮弹借助激光目标指示器首先飞向目标,然后转入红外制导模式。在自动模式下,在需要的方向上炮弹飞向目标,然后红外导引头搜索并捕获了目标。炮弹完成了对5.2千米距离上的目标超视距攻击。

结语

尽管美军在2007年冻结了MRM-KE项目,但借助动能弹摧毁坦克的模式将来会获得更大的发展空间,因为诸如“战利品”(以色列)、“铁拳”(以色列)、“瞬杀”(美国)和“竞技场”等这样的坦克主动防护系统实际上无法对付动能弹药。原因是动能弹的速度更快,重量更大。

至于MRM-CE炮弹,雷声导弹系统公司负责人詹姆斯·瑞利认为,“MRM-CE摧毁超视距目标的能力将会为美国FCS旅战斗队士兵和“艾布拉姆斯”主战坦克提供参加‘零接触战争’,并在友军兵力损失减少到最低限度情况下赢得胜利的机会。” MRM-CE炮弹最近不止一次地亮相各地防务展。2012年开始为美陆军坦克供应这种新型弹药,拟于2016年展开批量生产。美军打算采购不少于36000枚MRM-CE制导炮弹,预计每枚炮弹的价格大约为25000?30000美元。

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      2016/7/29 8:36:03

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