榴弹炮中发射出来的冲压喷气炮弹系统技术介绍

文摘   2024-11-24 08:58   贵州  

冲压喷气炮弹的飞行距离比以往任何时候都远,并且可能是现有和未来 155 毫米榴弹炮射程的两倍以上。

波音提供了迄今为止最好的 155 毫米炮弹外观,冲压喷气发动机实际上被送下射程。该公司还表示,它正在与挪威的 Nammo 合作开发的这种设计的最新测试打破了现有的冲压喷气动力炮弹射程记录。然而,炮弹飞行的确切距离尚不清楚。

波音公司今天早些时候发布的一份新闻稿包括本文顶部看到的 Ramjet 155 子弹的图片,以及有关里程碑测试和该弹药的其他未来计划的详细信息。Nammo 于 155 年首次推出了 2018 毫米冲压喷气发动机动力外壳设计。作为美国陆军增程火炮弹药套件 (ERAMS) 计划的一部分,这两家公司现在正在开发这种弹药。

波音和 Nammo 去年还宣布,他们已经对 Ramjet 155 进行了测试,该测试创下了该类型轮次的先前航程记录。这两家公司也拒绝透露它在那次事件中走了多远。

波音和 Nammo 在 2022 年在挪威 Andøya 测试中心进行的 Ramjet 155 外壳测试后发布的图片。波音

波音公司过去曾表示,目标是让 Ramjet 155 能够击中 70 多公里(~43.5 英里)外的目标。Nammo 曾表示,这种冲压喷气发动机的子弹最终能够飞出 150 公里(略高于 93 英里),具体取决于发射它的武器。

典型的 155 毫米炮弹使用单独的推进装药发射。在子弹底部加入小型火箭助推器的增程型也存在,并且现在在世界各地服役。

Nammo 图显示了各种类型的现有和正在开发的 155 毫米弹药提供的相对最大射程,包括先进的火箭辅助类型和 Ramjet 155。纳莫

冲压喷气发动机 155 采用吸气式冲压喷气发动机。有关设计的详细细节是有限的。几十年来,世界各地的公司一直在试验这一一般概念,包括通过持续的超音速飞行和发动机主动将弹丸拉过空气这一事实来扩大航程。

冲压喷气机 155 上的制导包还将包括与联合直接攻击弹药 (JDAM) 精确制导空投炸弹相同的“任务计算机”组件。这表明了一种适用于打击静态目标的 GPS 辅助制导方法。未来仍有可能集成某种导引头或导引头组合,使其能够击中移动目标。

波音公司和 Nammo 希望很快在另一次测试中展示 Ramjet 155 的精确制导能力。

即使初始设计只能打击特定的固定目标坐标,冲压喷气机 155 也可以为现有的 155 毫米榴弹炮提供重大的能力飞跃。冲压喷气发动机弹的预期射程在历史上更接近大口径火炮火箭弹。

2018 年的美国陆军图表显示了各种现有陆基火炮和导弹系统的射程,以及计划的未来发展与俄罗斯威胁系统的射程对比。美国陆军

例如,美国陆军服役的古老 M109 自行 155 毫米榴弹炮的最新 A6 和 A7 版本可以使用现有的无动力和火箭辅助弹药击中 22 公里(~13.6 英里)和 30 公里(~18.6 英里)的目标。使用 Ramjet 155,这些榴弹炮的射程至少会增加一倍,如果不是进一步扩大的话。

一门 M109A7 155 毫米自行榴弹炮。美国陆军

增加的射程还使 155 毫米榴弹炮电池大大提高了灵活性。其中一种武器的射程为 30 公里,可以击中覆盖约 2,827 平方公里(近 1,092 平方英里)的圆形区域内的任何东西。如果它们的射程扩大到 70 公里或 150 公里,它们无需重新部署即可将目标置于危险之中的空间将分别增加到 15,394 平方公里(5,944 平方英里)和 70,686 平方公里(27,292 平方英里)。

榴弹炮已经具有一种固有能力,可以根据战场上的新发展随时将注意力从其射程内的一个目标区域转移到另一个目标区域。

尽管如此,美国陆军或任何其他世界军队最终是否会购买波音/Nammo 冲压喷气发动机 155 或任何其他冲压喷气发动机动力 155 毫米炮弹设计的库存,还有待观察。波音和 Nammo 只是 ERAMS 的一个团队,致力于开发先进的 155 毫米子弹。陆军已经将其最终决定购买的这些轮次中的任何一轮称为 XM1155。

由 Raytheon 和 BAE Systems 领导的团队也在研究竞争性设计。雷神公司的 Round 是另一种冲压发动机动力型,它是与荷兰应用科学研究组织(荷兰语缩写 TNO)合作开发的。

BAE Systems 的外壳是一个所谓的 saboted 概念,涉及在发射后释放一个较小的弹丸,然后以非常高的速度飞行。此设计的预期最大射程至少为 110 公里(略高于 68 英里)。它源自该公司为美国海军流产的电磁轨道炮项目开发的弹药。BAE 表示,其 XM1155-SC(SC 代表亚口径)子弹保持着陆军 M109 系列榴弹炮使用任何类型弹药的最长精确制导射击的当前记录,这是该公司的另一种产品,使用任何种类的弹药。

美国海军轨道炮计划简报中的一张现已注明日期的幻灯片,显示了核心高速弹丸 (HVP) 的其他潜在应用,包括 155 毫米榴弹炮的子弹。美国海军

之前发布的 BAE Systems 的 XM1155-SC 弹药试射图片。BAE 系统

特别是对于美国陆军来说,新型冲压喷气发动机或其他远程 155 毫米炮弹只是在战术和战略上扩大其部队射程的更大计划的一部分。这包括许多其他项目,涉及新型陆基巡航和弹道导弹、无人机、游荡弹药等的开发。

描绘未来美国陆军空射无人机和游荡弹药的各种角色和任务的图表,包括与远程火炮合作作战。美国陆军

与此同时,陆军未来的火炮战略,尤其是先进的 155 毫米榴弹炮及其弹药,现在看起来正处于一个不断变化的时期。一段时间以来,该服务一直在追求一种名为 XM155 的新型履带式自行 1299 毫米榴弹炮,该炮旨在充分利用 ERAMS 弹药并进行了改进,包括自动装填机。

一张简报幻灯片,展示了美国陆军增程加农炮 (ERCA) 火炮计划的各个要素,包括 XM1155 ERAMS 弹药和 XM1299 自行榴弹炮。美国陆军

然而,陆军高级官员现在提出了一个问题,即这是否一定是最具成本效益的选择,以及现在公开市场上可用的其他选项是否可以更快地提供类似的能力。

“如果我们要朝着不同的方向发展,这真的会成为 2025 财年的预算决定,”陆军负责采购、后勤和技术的助理部长道格·布什 (Doug Bush) 最近告诉《防务新闻》(Defense News)。“不过,我认为要求仍然存在。我们仍然需要以更实惠的方式实现更长的续航里程,这是一个重要的警告。

另一个问题是,重装甲 XM1299 并不真正适合轻型部队,例如陆军空降和空中机动部队,他们可能更适合使用轻型榴弹炮设计。2021 年,该军种测试了许多轮式自行 155 毫米榴弹炮设计,包括多种外国类型,但没有追求任何一种。

“[陆军炮兵]战略正在考虑多种因素的组合,”布什还在 9 月份告诉《防务新闻》(Defense News)。“你在哪里需要牵引式火炮,也许是履带式火炮,也许是轮式火炮?与建造新大炮相比,你能用弹药做什么来获得射程?

乌克兰战争也清楚地表明,火炮仍然至关重要,曾领导美国欧洲陆军的退役中将本·霍奇斯 (Ben Hodges) 说。他说,需要对编队中的火炮采取分层方法,这意味着使用牵引式或移动式系统,配备不同类型的弹药,实现不同的射程。

一名男子在乌克兰德米特里夫卡 (Dmytrivka) 的一辆受损的俄罗斯坦克上行走。(卡尔·里特/美联社)

雷尼说,新的火炮战略将决定现有能力和容量,同时也详细说明未来需求。该战略还将考虑新技术来增强战场上的常规火力,例如推进剂的进步,使中程加农炮的射击距离达到远程系统。

M270 在卡姆登有着悠久的历史。在此基础上,洛克希德公司在 1990 年代开发了 HIMARS 作为更轻、更灵活的火箭发射器。美国军方于 2010 年首次部署了新系统,但并没有在生产中停留很长时间。陆军和海军陆战队在 2013 年完成了他们的订单,卡姆登的生产线在 2014 年停产。

但没过多久,洛克希德公司又需要它。2015 年,美国国务院批准阿拉伯联合酋长国以 9 亿美元的交易购买 12 套系统以及随附的导弹。到 2017 年,HIMARS 的生产再次开始。

尽管如此,这比简单地重新启动生产线要复杂得多,总部位于德克萨斯州大草原城的公司战术导弹产品组合业务发展总监 Becky Withrow 表示。以前的 HIMARS 发射器是使用美国政府提供的底盘制造的;这一次,Lockheed 必须从头开始构建系统。

洛克希德公司预计会为阿联酋制造发射器,然后停止这条生产线。但在 2018 年,美国陆军将远程精确射击作为其六大现代化优先事项之一,该军种选择了 HIMARS 发射器来支持正在开发的新型远程导弹,即射程超过 310 英里的精确打击导弹。 陆军于 2019 年授予洛克希德公司一份价值约五亿美元的合同,以制造更多发射器。

为了适应阿联酋和美国陆军的新订单(美国陆军现在计划以约 30 亿美元的价格购买总共 545 个发射器),洛克希德接管了一家前尿布工厂,该工厂靠近其在高地工业园内拥有的其他建筑物。

该文件还将讨论机器人技术的作用,例如弹药自动装填机。陆军已经试验了自动装填机等技术,这些技术减轻了炮兵操作员的负担并提高了射速。

美国陆军正在征集关于一种新型榴弹炮的想法,以取代其配备 Stryker 的常规轻步兵旅中的所有牵引式 105 毫米和 155 毫米榴弹炮。该军种表示,它对其现有武器的升级或修改特别感兴趣,尤其是轻型 155 毫米加农炮或各种类型的自行火炮,尽管它愿意考虑其他概念。

2018 年 2 月 14 日,美国陆军在美国政府主要承包网站 FedBizOpps 上的一份通知中宣布,将研究这种“下一代”榴弹炮的选择。虽然目前还没有明确的要求,但新武器必须至少与现有的 105 毫米 M119 和 155 毫米 M777 牵引式榴弹炮一样便携和轻便,但希望具有更好的射程和精度,并且更具机动性。

在通知中,陆军明确表示,它只是在进行“市场调查”,目前不打算购买任何新武器。然而,它补充说,它正在寻找可以在 2020 年代中期的某个时候准备就绪且不需要“延长开发周期”的设计。

M119 的最大射程约为 8.5 英里,而 M777 可以使用特殊的远程弹药击中近 20 英里外的目标。155 毫米火炮还可以发射 GPS 制导的炮弹。这两种武器都需要卡车在地面上移动它们,但足够轻,货机可以空投或直升机在战场上穿梭。

目前,该军种的步兵旅和 Stryker 旅是该军种在危机中最容易部署的机动单位,它们完全依赖这些牵引式榴弹炮进行有机的远程火力支援。一个典型的步兵旅有两个 M119 连和一个 M777 连,而标准的 Stryker 旅只有 155 毫米武器。

自 2016 年以来,陆军一直在研究一种新的 M777 变体,其射程增加了一倍,但与标准版本相比,其重量并没有显着增加。问题在于,改装后的榴弹炮较长的枪管是否使其更难移动,尤其是在崎岖不平的地面上,当卡车拉动它时,它可能会扭曲和弯曲。

陆军的增程 M777 榴弹炮原型之一,美国陆军

155 毫米武器的升级也无助于解决较小的 M119 的局限性,M119 足够轻,悍马可以拖曳,使其更适合某些空中或其他有限的操作。这种 105 毫米的最新变体具有数字火控系统,其中包括 GPS 和惯性导航系统,以更好地确定自己的位置,并延伸到目标的确切位置和距离。不过,它没有发射精确制导炮弹的能力。

这可能就是陆军对 155 毫米武器的可能性感兴趣的原因,它可以配置长管和短管版本。较短的枪管变体将具有更有限的射程和精度,但可能能够发射所有现有的弹药类型,包括精确制导弹药。不过,减轻系统的重量仍然很困难,因为它仍然需要一个坚固的框架来处理发射这些负载的后坐力。

美国陆军士兵在阿富汗驾驶 M119 榴弹炮。

这并不是该军种第一次研究如何在更紧凑的包装中至少获得全尺寸 155 毫米武器的一些射程和火力优势。冷战期间,它试验了 XM204,这是一种 105 毫米和 155 毫米口径的“软后坐力”枪,使用称为“Fire Out of Battery”系统的复杂后坐机制。

这意味着,当炮手开火时,整个枪管组件实际上也会向前射击,在此过程中将炮弹密封在射击室中。从理论上讲,这种动量将有助于抵消向后后坐力,使整个系统更轻、更易于管理。尽管经过多年的研究和开发,包括一个将两枚 XM204 栓在 CH-47 支奴干侧面的奇怪想法,陆军还是取消了过于复杂的榴弹炮。

许多相同的基本问题适用于轻型自走式系统。轮式 155 毫米榴弹炮越来越受欢迎,尤其是在美国的北约盟国中,作为重型履带系统的经济高效的替代品。不过,重量较轻的车辆的越野机动性更加有限,并且可能会呈现不太稳定,因此不太准确的射击平台。

计算机化的弹道瞄准系统和精确制导的炮弹可以帮助缓解精度问题,但不会使车辆更加便携或移动。法国的 CASEAR 是目前市场上最受欢迎的轮式 155 毫米榴弹炮之一,也是可用选项的良好通用代表,但重量不足以进行空投或直升机将其从一个位置快速移动到另一个位置,尽管它是使用固定翼货机的空中便携式的。

法国凯撒轮式自行 155 毫米榴弹炮,Daniel Steger 通过维基媒体

国防承包商 Mandus Group 一直在研究一种名为 Hawkeye 的 105 毫米系统,该系统重量轻且后坐力低,足以安装在较小的车辆上,包括商用皮卡车,这可能提供另一种选择。陆军也许能够从具有增程、精确制导弹药的 155 毫米加农炮中挤出一些类似 105 毫米的效果,但较小口径的武器不太可能真正具有可比的能力。

但不难理解为什么陆军可能对新的、机动性更强、更轻便的火炮感兴趣。拥有这种随叫随到的火力对于陆军的轻步兵和 Stryker 部队来说非常重要,尤其是在他们可能无法得到其他军种甚至陆军内部其他部门的支持保证的情况下进行独立行动时。

除非附近已经有飞机或其他炮兵单位就位,否则榴弹炮通常也可以更快地响应火力任务请求。枪支也不会因为恶劣的天气而停飞。

这种灵活的火力支援的价值在伊拉克和叙利亚打击 ISIS 的战斗中尤为明显,海军陆战队和陆军部队能够使用他们的 M777 榴弹炮在偏远、严峻的地方迅速建立火力支援基地。在叙利亚,海军陆战队炮兵是将恐怖分子驱逐出事实上的首都拉卡的攻势的关键部分,最近还帮助在代尔祖尔市附近击退了一支由叙利亚军队和俄罗斯雇佣兵组成的特遣队。

陆军还向伊拉克部署了履带式 M109 自行 155 毫米武器,为联军行动提供炮火。法国军队也使用他们的凯撒取得了巨大的效果。

为了进一步强调地面精确火炮火力的价值,陆军和海军陆战队部队引入了车载高机动火炮火箭系统 (HIMARS)。这些车辆使地面部队能够使用 227 毫米 GPS 制导火箭弹快速准确地与 50 英里外的目标交战,并迅速成为击败 ISIS 的战役的明星。

几乎可以肯定,在与近乎对等的对手或较小的民族国家对手进行更大规模的常规战斗时,这些相同的能力将非常重要。特别是,陆军将俄罗斯明显更加多样化的管道和火箭炮部队列为实现自身此类能力现代化的重要原因。自 2014 年以来,俄罗斯军队使用这些武器,造成了毁灭性影响,以支持东乌尔卡因的亲克里姆林宫分离主义分子,最近又作为代表独裁者巴沙尔·阿萨德在叙利亚的行动的一部分。

“俄罗斯已经显示出在确定目标后迅速向目标发射大量间接火力 (IDF) 的能力,”2016 年一本关于该国“新一代战争”战术的陆军手册解释说。“大规模火炮和多管火箭系统 (MLRS) 的威胁使友军失去了'避风港'。”美国编队已经习惯的前沿作战基地 (FOB) 在这种环境下是不可能的。

一对俄罗斯 2S19M1 Msta-S 152 毫米自行榴弹炮,维塔利·库兹明

提高步兵旅和 Stryker 旅可用的火炮系统的射程、准确性和机动性可以为他们提供更多选择来应对这些威胁。它还将为陆军提供更多方法来快速建立分布式火力支援站点,而不必依赖预先存在的、完善的、因此脆弱的基地。

轻型、机动火炮系统在海上环境中也可以更加灵活,利用美国海军舰艇和陆军船只从一个区域快速重新定位到另一个区域。特别是在太平洋地区,在小岛上快速部署枪支或其他对峙武器可能会使地面部队更好地支持分布式行动,以破坏敌人的计划或保护其他更高价值的资产免受反击。

陆军最近在伊拉克和叙利亚的经验,以及世界各地的其他趋势,都证明火炮仍然是任何联合武装部队的核心部分,并且该军种在这方面实现现代化和提高其能力至关重要。这在该服务 2019 财年的最新预算提案中最为明显,其中包括要求仅 155 毫米高爆炸弹的购买量就增加 800% 以上。

总而言之,很明显,陆军仍然将扩大其炮兵部队的射程视为一个关键的重点领域。波音和 Namo 的冲压喷气动力炮弹或其他 ERAMS 炮弹设计之一,看起来将成为实现这一能力的关键部分。

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