踏上“风火轮”,大口径火炮战场机动技术

良陆海 2024-08-06 19:02:49

随着大口径火炮身管越来越长、自重越来越大,靠牵引车辆实施战场机动变得越来越吃力。随着反炮兵技术的迅速发展,过去那种火炮长时间待在一个发射阵地上不挪窝、从从容容射击的战法已经越来越行不通了。军事技术的发展,要求火炮快速进入阵地、迅速确定射击诸元、实施数发急促射后,马上转移阵地。否则,炮位一旦被敌方捕捉,成群的反击炮弹便会“不请自来”,转移动作稍慢,火炮和炮班成员就将面临灭顶之灾。

近一个世纪以来,大中口径火炮先后发展出了自行化、辅推化和车载化这三条提高自身机动能力的技术路径。

自行火炮强悍昂贵

所谓自行火炮,是指与车辆底盘构成一体、自身能运动的火炮。最早的自行火炮出现在第一次世界大战期间。到第二次世界大战时期,各国自行火炮型号如雨后春笋般层出不穷。当然,其中以自行反坦克炮这样的直瞄火炮型号最多,而自行榴弹炮、自行加农炮等间瞄支援火炮型号相对较少。不过,二战结束后,随着反坦克炮迅速没落,如果不特别加以说明的话,战后的自行火炮已经约定成俗地特指自行榴弹炮和自行加农炮了。

俄军现役2S19型履带式自行火炮

二战末期发展起来的自行火炮,底盘部分包括动力装置、传动装置、行动装置和操纵装置。如果按行动装置的结构类型,可分为履带式、轮胎式和半履带式这三种。其中,轮式底盘因其承载能力的天然劣势,实际装备型号屈指可数。半履带式理论上结合了轮式和履带式各自的优点,但人们经过实践发现,半履带式在令操纵系统复杂化的同时,实际上并不能充分发挥轮式和履带式各自的优点。因此半履带式自行火炮很快被湮灭在历史发展长河中。而战后发展的自行火炮,大部分采用专门设计的履带式底盘,小部分直接对坦克底盘采取“拿来主义”。一些履带式底盘为提高自行火炮射击时的稳定性,设计有大型液压驻锄,不仅减轻了底盘负荷,同时也大幅缩短了火炮的战斗准备时间。而另一些履带式底盘在为负重轮增加独立式液压减震器的同时,还可在火炮射击时锁定负重轮扭臂,在大量吸收火炮后坐能量的同时保持车体稳定,实际上也起到了火炮驻锄的效果。

自行火炮通常都拥有一定的防护能力,按防护等级的不同,可分为全装甲式(封闭式)、半装甲式(半封闭式)和敞开式这三种。其中,全装甲式自行火炮通常拥有一个密闭的炮塔,炮塔材料主要有装甲钢和高强度铝合金两种,厚度一般为10~50毫米。其中前装甲较厚,其他部位较薄。这种级别的防护不仅能防御炮弹破片和一定距离上的轻武器直接射击,而且在炮塔内部加压、配备高效空气过滤系统的情况下,还具备对核武器、化学武器和生物武器的防护能力。从外观看,全装甲式自行火炮与坦克具有高度的相似性,所不同的是其炮塔通常靠近车尾,而不像坦克炮塔那般位于车体中间。全装甲式自行火炮在防护性能上的优越性,世人皆知。但是,一些类型的自行火炮或受底盘承载能力的限制,或受战斗全重制约,压根就没有余力令炮班成员置于密闭炮塔的保护之下,只能将战斗室设计成敞开式。还有些自行火炮设计师经过挖潜,好歹在一定范围内为炮班成员提供了一定的基本防护。这种聊胜于无的设计便被称作半装甲式(半封闭式)。

顿巴斯前线的乌军PZH2000自行榴弹炮

自行火炮的武器系统包括火炮、机枪、火控装置和供弹装填机构等。因为底盘承载能力有限,因此火炮多采用效率较高的炮口制退器。对于采用密闭炮塔的自行火炮而言,为减少战斗室内的发射药废气的累积,火炮身管上通常会安装抽烟装置。为提高射速和减轻装填手的劳动强度,多采用半自动或全自动供弹装填机构。

目前,全装甲式自行火炮炮塔内弹丸存储布局可分为车体直立式弹舱和炮塔尾部滚动循环弹舱两大类。以PzH2000自行榴弹炮为例,其所携弹丸储存在车体直立式弹舱内,炮塔尾部主要用于存储发射药。车体直立式弹舱的优点是相关设备、设施的受力条件更好,弹链转动速度和机械结构可靠性都明显提高。而且弹丸和发射药分开存储,空间利用率更高,携弹量较多。而一些炮塔吊篮深度较浅的型号勉强容纳直立弹丸后,留给取弹、输弹机构的操作空间严重不足,因此只能将弹丸和发射药分两层存放在炮塔尾部的滚动循环弹舱里。这种布局携弹量相对较少,更加需要设计配套的弹药补给车随自行火炮一块行动。

和牵引火炮相比,自行火炮越野性能好,进出阵地迅速,战场生存力强,有些型号还可实施浮渡,从而令炮兵和装甲兵、摩托化步兵之间的战斗协同有可能变得更加紧密。但是,如果要很好地实施机动火力支援,自行火炮仅仅拥有良好的战场机动性是远远不够的,还得配备强悍的火控系统。而欠缺了优良火控系统的自行火炮,本质上只是个“徒具其表”的自行炮架而已。

现代自行火炮的火控系统强悍到了什么地步?以美军现役主流的M109A6为例,其装备的数字化火控系统由显示/控制装置、自动定位/导航系统、弹道计算机/火炮伺服控制系统、通信信息处理机等组成,作战反应速度比M109A2/A3提高了1倍。无论白昼还是黑夜,该炮在运动中独立接收射击任务、计算射击诸元、占领发射阵地、解脱炮身行军固定器、瞄准目标并射出第一发炮弹,以上一系列复杂流程最短可在1分钟内完成。更重要的是,该炮加装了惯性导航系统。即便战时卫星导航系统受到干扰,该炮依然具有精确定位能力。高度数字化使得M109A6可以与连炮指或者更高级的炮指相连,实时接受火控指令,而且火炮阵地的配置更为灵活。可以突破以连为单位集中配置的限制,采用以排为单位的疏开配置方式。

俄军最新型2S35履带式自行火炮

需要指出的是,M109A6的火控系统已不算顶尖水平。更加先进的自行火炮火控系统,能通过车载数传电台与战场数据链系统完美融合,并具备与侦察及其它保障装备(如气象通报、弹药保障等)自动数传作战信息、自动定位定向和自动测量火炮初速和药温的能力。车载火控计算机能够自主解算射击诸元,炮长只需用手指轻点显控终端屏幕,在电控液压炮控系统(方向机和高平两用机)的驱动下即可完成自动瞄准和复瞄。可以利用作战分队多武器平台的多频谱、多元化传感器协同进行火力打击。甚至在某辆自行火炮火控系统出现故障时,可由友邻的平台代为解算射击诸元,然后将相关数据反馈回来,大大提高系统的抗损能力。此外,利用网络传输,自行火炮的车况信息可与保障分队实时共享,便于维修和油料供应精准保障,迅速到达施救(修)或补充燃料,不至于贻误战机并使乘员将更多精力用于作战。

不过,如此豪华的火控系统、如此超一流的信息化、自动化水平,虽然赋予了自行火炮无以伦比的性能,但价格也同样令人咂舌。据悉,美军M109A7的自用价格,已突破1000万美元大关,是同口径牵引炮的数十倍之多。

辅助推进弊多利少

自行火炮啥性能都好,但高昂的价格却令不少国家忘而却步。毕竟炮兵部队要维系一定规模,可不是哪国军队都有经济实力让自行火炮一对一替换传统的牵引火炮的。于是,上世纪60年代,加装辅助推进装置的牵引式火炮(APGH)这一“看上去很美”的概念便出炉了。

APGH的核心理念,便是在牵引式火炮的基础上,通过加装辅助推进装置(APU),从而将牵引式火炮的经济性,以及履带式自行火炮的战术机动性结合于一身。APGH概念的支持者们认为,有了辅助推进装置(APU),火炮不但进出阵地快捷省力,而且在长距离机动途中,通过一些承重量较低的桥梁或过小半径弯道时,牵引车和炮可分开通行。在通过泥泞、沙地和陡坡时,也可启动辅助推进装置(APU),将炮轮变为驱动轮,这就大大提高了炮兵部队的通过能力。此外,辅助推进装置(APU)还为牵引式火炮实现自动化或半自动化操作提供了动力源。可将炮手从繁重的体力劳动中解放出来。

牵引式火炮变身APGH,并不只是加装一台发动机那么简单。若是想借辅助推进装置(APU)的“东风”,实现操作自动化或半自动化,那就更复杂了。

以瑞典的FH77B为例。该炮的辅助推进装置(APU)安装的炮架前部,采用1台57.8千瓦的Volvo B20型4缸水冷汽油机。汽油机与2个液压泵相连。液压泵再与炮车轮上的2个液压马达相连。发动机带动液压泵,驱动液压马达使两个炮轮转动,从而实现为炮车驱动,另外在大架架尾装有两个充气的支撑轮,自行时使其着地作为炮车的从动轮。牵引行驶时,架尾支撑轮翻倒固定在大架上。

瑞典陆军装备的FH-77A型155毫米榴弹炮采用辅助动力系统,可短程机动

辅助推进装置(APU)驾驶员由瞄准手兼任,驾驶员座位设在炮架左侧。驾驶员操纵两个小操纵杆控制液压泵,可随时改变液压马达(炮轮)的转速和旋转方向,以实现炮车的前进、倒车、停车、变速和转向。当两个液压马达(炮轮)相互反向转动时,可实现炮车的中心转向。

火炮的行军战斗转换也是通过辅助推进装置(APU)驾驶员的操作实现的。架尾支撑轮油缸操纵支撑轮升、降架尾,可实现火炮与牵引汽车的自动摘、挂;操纵火炮轮单边驱动使炮架扭动,以实现开、并大架;操纵炮轮前进与后退。FH77B完成行军战斗的转换,两名炮手只需2分钟即可完成。

在火炮牵引行驶时,牵引车驾驶员通过带电缆和接头的专用控制盒,可在牵引车驾驶室内遥控辅助推进装置(APU),实现炮车轮和牵引车车轮同时驱动,以提高火炮通过崎岖路的机动性。辅助推进装置(APU)还为火炮的液压系统提供动力。当辅助推进装(APU)发生故障时,可用手摇泵为液压系统提供动力。夜间操作火炮时,为了不发出声响,也可用手摇泵代替辅助推进装置。

6×6“凯撒”155毫米卡车炮

由于有辅助推进装置(APU)提供动力,FH77B采用了液压装填系统,极大节省了炮手体力。该系统由液压输弹机和液压操纵的吊弹机组成。吊弹机装在火炮右耳轴上,可作上、下、左、右和回转运动,将弹丸提升并放到装弹台上。装弹台可容放3发弹丸,与弹药手座位一起安装在上架右侧。装弹台下方内侧有个输弹口。口内有一托弹板。输弹槽有2个,装在摇架左侧的输弹槽专门输送药包,装在摇架右侧的输弹槽负责输送弹丸,液压驱动的输弹臂装在左侧。弹丸先进入托弹板,然后再进入右侧输弹槽。弹药手将左侧输弹槽送来的药包装入药筒后,再装在输弹槽后部。供弹手摇动手柄,将弹丸置于输弹槽上的药筒前方,并搬动手柄使输弹槽移到摇架中心的输弹线上。此时输弹臂解脱,弹丸和药筒被快速送入膛内。在位于炮尾后端面的输弹槽两侧有2个导向块,能使弹丸和药筒在进膛前与炮膛对准,并在输弹过程中防止因弹丸跳动而产生不能进膛的现象。

如此复杂的设计,固然节省了炮手的体力,提高了火炮反应速度,但“越简单的东西才越可靠”,这是被无数实践证明过的真理。液压系统在高温、低温下的可靠性问题,一直以来都是困扰工程界的难题。火炮发射时巨大的冲击,不可能不对这些复杂的机械设备造成影响。无论哪个环节出现问题,都能给炮手带来无穷无尽的麻烦。

APGH付出的不仅有可靠性下降的代价,还有重量大幅飙升。同时代推出的、同为39倍径、火力性能基本处于同一水平线上的155毫米榴弹炮中,美制M198是传统的牵引式火炮,重量为7163千克。FH77B重量高达11910千克。英、德、意联合研发的FH70重量稍轻,也达到了9300千克。法国的TRF1重约10300千克。以色列的索尔塔姆839P重达11700千克。

通过数据对比可知,大口径火炮从牵引式变身APGH,同等情况下系统重量将增加2700~4747千克不等。系统重量的增加,必将极大地提高造价。按《世界火炮手册》中的数据,美制M198式在1989财年单炮价格为47.4万美元。FH70号称“最便宜的APGH”,1988财年的单炮价格为52.7万美元。法制TRF1在1989财年的单炮价格为59.1万美元。以色列的索尔塔姆839P在1989财年的单炮价格为70.1万美元。至于堪称“炮中贵族”的FH77B,1985年时,印度与瑞典博福斯公司签订合同,以13亿美元的合同总价购买410门。算下来每门炮单价高达317万美元。虽说合同金额里一定包含了配套弹药、售后服务以及不菲的回扣,但如此价格也当真是贵得离谱。要知道,英国AS90式155毫米自行榴弹炮,在1989财年单炮价格也只有100万美元。

8×8“凯撒”155毫米卡车炮

APGH付出如此高昂代价换回的战场机动性,到底有多“强”呢?FH77B启动辅助推进装置(APU),最大公路机动速度为8千米/小时,越野机动速度仅为2~4千米/小时。也就是说,在真正需要APU“大显身手”的地方,FH77B“跑”得还不如人走得快。其他型号的APGH在机动性上表现稍好些,但也好得有限:FH70公路最大辅助推进速度为16千米/小时;法制TRF1公路最大辅助推进速度为8千米/小时;以色列索尔塔姆839P公路最大辅助推进速度为17千米/小时。

综上所述,APGH概念的理想很丰满,但现实却颇为骨感。付出诸多代价后,其效费比非常低下。随着卡车炮的兴起,APGH概念由盛而衰,也就顺理成章了。

车载炮性价比高

车载炮的出现,本质上是冷战结束后新安全形势下的适应性产物。华约解散、苏联解体,第三次世界大战爆发的可能性趋近于零。各国纷纷削减军费,裁减军队规模,建军思想亦由时刻准备高强度的大规模全面战争,向应对地区低烈度冲突转型。世界主要强国的陆军都开始向小型化、职业化过渡,武器装备研发更加注重战略和战役机动性能,方便快速部署。

1994年6月,法国“凯撒”车载155毫米加榴炮样车在巴黎萨托利武器博览会上首次公开展示,引起了轰动,并在世界上掀起了一股竞相研发车载炮的热潮。其热度一直延续至今。

车载炮又被称作卡车炮。它将大中口径身管支援火炮装到军用越野卡车上,通过一体化设计,使得炮、车巧妙地合二为一。“车炮一体”的结构形式,不仅能够为各种信息化、数字化设备提供较大的安装空间,还能为这些设备提供电源、液压源和高压气源,从而为提高火炮的自动化、信息化、数字化水平打下良好的技术基础。车载炮由此成为车与炮融为一体,并实现了数字化、自动化的新概念火炮。这种新概念火炮结构重量相对较轻,战略和战术机动性都相对较好,同时价格还相对低廉,因此具有颇高的性价比。

可能有人觉得车载炮的研发很简单:直接将牵引式火炮去掉下架,往卡车底盘上一扣,再加两个驻锄或千斤顶就行了。一些军事科研实力几近于无的国家或地区就是这么干的。他们土法上马,将一些堪称“爷爷辈”的老式火炮装上卡车,好歹也算赶了回时髦。但实际上,看似简单的车载炮,实则技术含量不低。目前国际市场上的车载炮种类繁多,性能天差地别,个中反映出国家整体科研实力和基础工业水平的高低。

评价一款车载炮性能高低,光看火炮最大射程是远远不够的,应当根据实战技术要求的全要素进行全面评估。而有些技术要求本身就是互相矛盾的,这就得看研制方如何取舍了。

例如,拥有越野能力强的卡车底盘,是设计一款性能优异的车载炮的基础。而越野能力要强,底盘离地高度就不能太低。但从操炮和实现紧凑化设计的角度出发,又要求底盘必须尽可能低些才好。卡车底盘要承受火炮发射时的后坐力,还要保证火炮射击精度,这就要求底盘要尽可能结实。但底盘强度上去了,重量也水涨船高。可为保证战略机动性,车载炮战斗全重又必须控制在空运承受范围内,而且越轻越好。大中口径的车载炮弹药重量不菲,要想提高爆发射速,最好为火炮加装全自动或半自动供弹、装弹机构。但这种机构不仅结构复杂,重量不菲,而且推高了造价,直接影响效费比。过重的车载炮不仅机动性明显下降,而且射击准备环节多,耗时长,对射击阵地要求高,甚至还要先将卡车调平,火力展开和撤收速度慢。此外,一款先进的车载炮还必须配备炮兵指挥通讯系统,随车携带足够的弹药、工具及炮班全部成员。这就对战斗全重的控制提出了更高的要求。

相对于装甲自行火炮,车载炮具有较高的性价比

世界上绝大多数车载炮,都沿袭了法制“凯撒”6×6型车载炮的经典设计:车尾设有两个驻锄,行军时朝上翻起。射击前将驻锄放下,火炮发射时产生的后坐力由尾部的助锄机构和卡车前轮构成的支撑共同吸收。这种设计思路有助于降低系统复杂度,控制造价和战斗全重。但车轮本就是弹性件,且与底盘悬挂系统联结在一起,射击时不可避免地会让整个系统晃动得很厉害,致使火炮远距离射击精度较同等条件下的牵引炮和履带式自行火炮有明显降低。

而一些型号的先进车载炮为追求射击性能,一反常态地采用了结构复杂、一般军用越野车极少采用液气悬挂系统。射击前,操作手通过调节液气悬挂系统,能将底盘降得很低,让位于火炮耳轴下方的千斤顶直接着地。车尾的两个驻锄加上前方的千斤顶,构成了直接固定在地面上的三点支撑。如此一来,当车载炮处于射击状态时,实际上与车载底盘脱离了关系,成了一门展开的牵引炮。这就从根本上解决了因炮车晃动而导致火炮远距离射击精度严重下降的问题。

非但如此,车载炮底盘采用液气悬挂系统还带来诸多额外收益。行军时,车身离地高度可根据地形进行灵活调节,大大增强了系统的越野能力。和那些为提高射击精度而加装了数个千斤顶的车载炮相比,能在短时间内直接降低底盘高度的车载炮展开和撤收更为迅速。这在反炮兵探测雷达大行其道的当下,无疑对提高炮兵火力反应速度和战场生存能力具有不可估量的重要意义。此外,底盘降低后,车载炮尾距离地面的距离也大大降低。如果设计得科学合理,当其装在尾部的半自动装弹机下降时,可能“恰巧”位于装填手的腰部。炮班成员无论是搬运弹丸、药筒,还是排除故障,都不必像其他一些车载炮那样,得在车尾平台上窜上窜下。这不仅大大降低了炮手作业强度,而且对提高火炮反应速度也有益处。

从广义上说,车载炮其实也应归入自行火炮范畴。但其有别于轮式自行火炮的诸多设计特点,又足以令其另行“开山立派”,自成一家。由于强调性价比,车载炮在火控系统断不能简化、战略战役机动性必须达标的情况下,不可避免地要在携弹量及整车防护方面作出一些妥协。目前,主流的155毫米车载炮携弹量多在20发左右,能达到30发的型号不算多。考虑到先进的车载炮整车自行化程度高,行军转战斗-发射6发炮弹-战斗转行军,整个射击流程加起来耗时不超过3分钟,20~30发的携弹量足够1门车载炮在3~5个射击阵地上作短停射击,因此携弹量的问题并不算突出。

至于防护能力,车载炮更多地是依靠快打快撤规避对方火力反击,从而实现自身的战场高生存性。因此其整车防护只能在条件允许的情况下,对驾乘舱、风挡玻璃和油箱进行某种程度的强化处理。

★殷杰

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良陆海

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