122 毫米 BM-21 多管火箭发射器 （MBRL）系统技术介绍

介绍

本研究研究了 Grad 多管火箭发射器的特性、用途和效果。这是 GICHD 开展的一系列爆炸性武器技术研究的一部分，为分析提供证据并做出贡献。本研究的一个版本可在附件 B 的爆炸性武器定性最终报告（GICHD，2017 年）中找到。

照片 1.2012年，叙利亚阿拉伯军队BM-21 MBRL在训练演习中（图片来源：路透社）。

自 1960 年代初推出以来，122 毫米 BM-21 Grad （Град;“冰雹”型多管火箭发射器在世界各地的冲突地区已经无处不在。它的简单性，加上从相对轻便的移动平台提供大量火力的能力，使其迅速、广泛地采用。这种武器系统已被广泛复制，现在在50多个国家武装部队以及众多非国家武装团体的库存中可以找到副本、变体和衍生物（Schroeder，2014;IISS，2010年;ARES，日期不详）。

由于BM-21是一种相对较旧的设计，于1950年代后期首次开发，其中一些变体导致包含了更现代的武器特性，例如先进的火控系统和火箭本身更先进的空气动力学特性。本报告仅限于对原始BM-21（苏联服役的9K51）以及那些与BM-21特性非常接近的副本和变体的研究。BM-122 的 21 毫米变体比原始设计更现代，尚未在冲突地区广泛使用，本报告未涉及。

俄罗斯的昵称“冰雹”是一个合适的绰号，用于描述可以在大约 20 秒内发射多达 40 枚 122 毫米火箭弹，射程可达 20 公里。Grad 的设计目的是将弹药投掷到一个区域而不是一个点目标上，它不是一种精确武器;在 20 公里的范围内，当发射 40 枚火箭弹的完整齐射时，致死区域可达 600 米 x 600 米（Jelic 等人，2013 年）。当火箭撞击时，它们会产生相当大的碎片效应。在世界各地的人口稠密地区多次使用该武器，已造成大量平民伤亡。除了在人口稠密地区使用 Grad 造成的人员损失外，还对民用物体造成了毁灭性的破坏，包括住宅楼、企业和关键基础设施。

BM-21 武器系统

BM-21 是二战中著名的喀秋莎火箭发射器的继任者，也被称为“斯大林的器官”。BM-21 发射的弹药经常被错误地称为“喀秋莎火箭”。BM-21 代表 Боевая машина-21 （Boyevaya Mashina – 21;'战车 – 21'）。它于 1963 年首次投入使用（Karpenko，2010 年）。BM-21 是一种多管火箭发射器 （MBRL）。BM-21型系统在人口稠密地区的广泛使用使得可以进行大量的案例研究。

照片2.Ural-21D 底盘上的 BM-375 Grad（图片来源：Vitaly V. Kuzmin）。

BM-21是一种车载多管火箭发射器。BM-21是在俄罗斯图拉的前苏联国家工厂（现为NPO Splav）设计和制造的。此后，该武器系统在世界范围内被广泛复制。典型的枪管配置由四排十管组成，这意味着每个 BM-21 可以携带和发射多达 40 枚火箭。当发射其全部补充时，每 0.5 秒发射一枚火箭，这意味着单个 BM-21 需要大约 20 秒才能发射其满载火箭（Karpenko，2010 年）。当火箭弹撞击目标区域时，它们会产生爆炸和碎片。发射后，大约需要十分钟才能完全重新装填BM-21运载火箭。最初的 BM-21 的最大射程为 20.4 公里，但现代版本的射程已增加到 40 公里（Splav，日期）。

最初的运载火箭是Ural-375D 6×6卡车底盘。1976 年，Ural-375D 运载火箭被更新、更强大的 Ural-4320 6×6 卡车取代（Karpenko，2010 年）。每个 BM-21 都由一辆 9T450 补给卡车提供支持，该卡车配备 60 枚额外的火箭弹。安装在 6×6 卡车上使 BM-21 具有显着的越野机动性，这在发射后特别有用，当发射器必须时

快速移动以避免敌方炮兵的反炮兵火力（Karpenko，2010 年）。这种“射击和滑行”行为是自走式 MBRL 系统的典型特征。

大多数常规军事力量将 BM-21 组织成四个或六个系统的电池，以确保可以在很短的时间内产生毁灭性的火力。六枚运载火箭可以在大约 20 秒内发射 240 枚火箭弹。通常的做法是使用多个 MBRL 来攻击同一个广泛的目标区域。

由于 BM-21 型系统已被许多国家和非正规部队使用，因此它已被部署用于各种目的和配置，体现在同时使用的任意数量的运载火箭，甚至单个发射管中。例如，哈马斯从加沙地带向以色列发射了 122 毫米火箭弹，通常是单独发射的，也是用自制的发射器发射的。122毫米火箭发动机也经常作为简易火箭辅助弹药（IRAM）的基础形成（Jenzen-Jones & Wright，2016）。

BM-21 的推出是为了提供压倒性的火力，旨在攻击区域而不是点目标。计算机模型表明，当从 20 公里外发射时，40 枚格拉德火箭弹的齐射会产生更大的致命区域，达到 36 公顷（600 米 x 600 米）（Jelic 等人，2013 年）。

BM-122 的 21 毫米火箭的技术规格

火箭是一种由自给自足的火箭发动机推进的弹药。在最简单的形式中，火箭发动机由一个燃烧燃料的管子组成，一端有一个开口。逸出的气体在管子的封闭端引起相等且相反的反应，推动火箭向前移动（Ryan，1982）。推力是通过将燃烧的火箭燃料中快速膨胀的气体引导通过一个或多个喷嘴（文丘里管）而产生的。BM-122 的 21 毫米火箭在火箭发动机的后部有七个文丘里。虽然火箭发动机可以包含液体或固体燃料，但BM-21系统使用仅包含固体火箭燃料的发动机发射火箭。与导弹不同，非制导火箭不会在飞行中调整其轨迹以精确打击目标。因此，一旦BM-21发射了非制导火箭，就没有办法改变其航向。

照片3。BM-122 MBRL 的 21 毫米火箭的主要部件（图片来源：联邦国家单一企业 （Splav） 国家研究和生产）。

引信

本报告重点关注的高爆破片（HE-FRAG）弹头通常配备MRV系列冲击引信。它们既相对简单，制造成本也便宜，而且运行可靠。冲击引信只有在击中目标时才会引爆弹头，并且在飞行中武装，通常在发射后约 150-400 米（Tohan，N.D.）。许多与122毫米HE-FRAG火箭一起使用的引信将提供三种设置：超快速，短延迟和长延迟。引信有三个主要作用——确保火箭在储存、装载、运输和发射过程中的安全处理;在发射时仅将自己武装到与发射器保持安全距离;并确保弹头在正确的时间发挥作用。

照片4。MRV-U冲击引信的剖面图和示意图（图片来源：Tohan S.A.;Arcus 公司）。

弹头

BM-122 发射的 21 毫米火箭弹的弹头位于弹药的前部、引信后面以及火箭发动机的正前方。弹头必须足够坚固，以承受正常的操作应力和发射产生的力。但是，需要注意的是，这些应力远低于其他一些武器系统，例如火炮。对于Grad最常发射的HE-FRAG火箭，钢制弹头有一个内部线条矩阵，以产生所需的破片模式（Razic等人，2015）。

本报告重点介绍用于各种122毫米火箭的高爆弹头。这些火箭类型的规格可以在标题为“BM-21 高爆火箭类型”的部分中找到。除了各种高爆弹头外，还为 BM-21 型 122 MBRL 生产各种其他类型的弹药，包括货物（集束）、照明、射频干扰器、化学和燃烧弹。

火箭发动机

122毫米火箭发动机由一个围绕固体火箭燃料的主体组成。火箭发动机的燃烧时间相对较短，约为三秒。尽管燃烧时间很短，但Grad会产生大量可见的废气，往往使发射场容易被探测到。除了废气之外，根据发射的位置，发射通常在发射时会产生一团尘埃和碎片，从而增加了视觉特征。掩饰 122 毫米火箭弹的发射几乎是不可能的，因此发射场仍然容易受到反炮兵炮火等威胁。请参阅照片 5，了解发射的视觉签名示例。

照片5。多次 122 毫米 MBRL 发射的视觉发射特征示例;在这种情况下，中国的 81 型变体（图片来源：新华社/路透社照片）。

用于 BM-122 型 MBRL 的 21 毫米火箭弹不能仅燃烧部分火箭燃料;因此，调整火箭射程的唯一方法是改变发射器的角度。以低角度发射的火箭通常比以高角度发射的火箭飞行得更远（见《最终报告》关于准确性和精度的部分）。剩余的火箭燃料在撞击时燃烧或爆燃，这可能会导致人身伤害和基础设施损坏。燃烧可以持续数十秒，并产生一团热的有毒烟雾，同时还能够点燃周围区域的易燃物体。

文 丘 里

文丘里管的主要功能是将热推进剂气体从火箭发动机的高压燃烧室引导和排放到露天。这会产生推力，从而克服了初始惯性，并将火箭加速到最大速度。有些火箭只有一个文丘里管，有些则有多个文丘里管。Grad有七个文丘里管，都位于火箭发动机的后部（苏联国防部，1971年）。

图 1.显示火箭文丘里管运动的图表（来源：美国宇航局格伦研究中心）。

鳍

为了实现空气动力学稳定性，火箭使用鳍片或轴向旋转（Dullum 等人，2016 年）。Grad 结合使用这两种方法。提供空气动力学稳定性的主要方法是在后部使用四个环绕式鳍片。当火箭发射时，它也开始以相对较慢的速度旋转。弹簧加载的鳍片缠绕在火箭的后部，并由一条细带子固定到位，当火箭发射时，细带子会被烧穿。当火箭的后部离开发射管时，弹簧将鳍片推入到位，并在飞行中稳定火箭（Dullum 等人，2016 年）。

照片6。Grad 火箭鳍处于打开位置（来源：Sean Sutton/MAG）。

BM-21高爆火箭类型

本报告重点介绍了 BM-21 型系统发射的高爆（特别是 HE-FRAG）弹头，其中有七种不同的苏联和俄罗斯类型。其中，有 5 种被称为 1990 年之前生产的“传统”设计。其余两个是 2000 年代初出现的“增强性能”设计。下面介绍了七种主要的 HE-FRAG 火箭类型。

9M22火箭

9M22是一种鳍稳定火箭，带有钢制高爆破片（HE-FRAG）弹头。9N51弹头含有6.4公斤TGAF-5炸药成分，并产生约3,920枚预破片碎片。该弹头制造时采用内部划痕设计，可分成 1,640 个碎片，每个碎片重 2.4 克。弹头是双层的，外皮只有轻微的划痕，以避免在发射过程中破坏其结构完整性。外皮设计用于产生额外的 2,280 个片段，每个片段重 2.9 克。火箭发动机包含20.5 kg双基固体推进剂。

资料来源：苏联国防部，1971 年。

9M22M火箭

9M22M 火箭既可以从 Grad 发射，也可以从名为 9P132 的单管发射器发射。它比 9M22 略短，重 46 公斤。弹头总重量为18.4公斤，含有6.58公斤TGAF-5。它的最大射程略低于 11 公里，但一种配备额外火箭发动机的扩展射程变体，称为 9M22MD，被开发用于射程至 15 公里。

资料来源：苏联国防部，1973年。

9M22U火箭

9M22U 火箭是 BM-122 及其许多变体、副本和衍生物发射的最常见的 21 毫米火箭类型之一。“U”型具有更新的火箭发动机和带有TGAF-5（后来的A-IX-2）炸药填充物的弹头。它长 2,870 毫米，重 66.6 公斤。

9M28F火箭

9M28F是1970年代推出的临时火箭。它有一个更强大的火箭发动机，并配备了一个更高效的HE-FRAG弹头，带有预成型的碎片，被命名为9N55。9M28F 总长度为 2,270 毫米，重 56.5 公斤。9N55 弹头含有 5.9 公斤 A-IX-2 炸药填充物。它的最大射程约为15公里。

9M53F 火箭

9M53F 和之前的 9M22U 火箭的主要区别在于弹头。9M53F 的弹头与目标上方的火箭发动机分离。弹头由降落伞稳定，并配备了 9E260 多功能引信。这种引信可以用作冲击引信，也可以用作近程引信，以在离地面几米的预设高度上使弹头发挥作用。引爆时，弹头会产生 2,450 个预先形成的碎片，由于弹头的垂直位置，这些碎片以大致圆形的方式撞击。9M53F 重 70 公斤，长度 3,037 毫米。范围为 5,000 m 至 20,500 m。

9M521火箭

9M521的射程为40,000米，几乎是原始基础型号9M22火箭的两倍。弹头重 21 公斤。整个弹丸的总重量为 66 公斤。制造商声称，该弹头对标准目标的有效性是 9M22U 弹头的两倍。

9M522火箭

在增强型 9M522 火箭上，与 9M53F 非常相似，弹头与火箭发动机分离并在一个小降落伞下下降到目标上。据称，25 公斤弹头的效率是标准 9M22U HE 弹片的六倍。火箭总重量为70公斤，最大射程为37,500米，接近9M53F的两倍。

122 毫米火箭弹案例研究

本报告中的 20 个案例研究涵盖 2007 年 3 月至 2015 年 7 月期间，以及以下国家和地区：伊拉克、利比亚、索马里、南奥塞梯、叙利亚和乌克兰。在其中一个案例研究中，没有人员伤亡报告，但一家大型发电厂的 6 台涡轮机中的 2 台受损，导致全国停电。

由于难以收集关于多年前发生的袭击的信息，这些个案研究偏向于最近的冲突。尽管如此，应该记住，BM-21 型系统自 1960 年代以来已被广泛部署。虽然还有许多其他使用 BM-21 系统的例子，但这些通常没有很好的记录。即使存在报告，它们可能来自具有明显偏见的来源，因此用作证据的可靠性较低。

表 1 – 122 毫米火箭弹的案例研究

简要描述

案例研究 1

2007 年 3 月 30 日，索马里摩加迪沙的 Al Hayat 医院被一枚 122 毫米火箭弹击中。埃塞俄比亚军队在该市向北推进，沿途与青年党战士交战。三人在袭击中受伤。医院的许多房间和几辆汽车都被损坏了。

案例研究 2

在 2008 年 8 月 7 日夜间和 2008 年 8 月 8 日白天，有人试图从南奥塞梯分离主义分子手中夺取茨欣瓦利镇。随后的轰炸持续了大约 18 小时，涉及 27 个 BM-21 型发射器和其他火炮。轰炸造成至少 44 人死亡，280 人受伤。房屋和基础设施遭到严重破坏。

案例研究 3

2010 年 4 月 27 日，向利比亚津坦发射了 20 多枚 122 毫米火箭弹。其中两枚火箭弹落在津坦公立医院大楼内，另一枚落在正门外。袭击造成四人死亡，九人受伤。损坏包括医院停车场、正门、紧急服务入口，以及附近的四所房屋。

案例研究 4

2011年4月14日上午7时00分，一枚122毫米火箭弹击中了利比亚米苏拉塔排队等候面包的人群。10人死亡，受伤人数不详。那天早上，至少还有五枚122毫米火箭弹和其他爆炸性弹药击中了同一地区，造成四人死亡。无法最终确定 122 毫米火箭导致了他们的死亡。

案例研究 5

2011 年 4 月 16 日，米苏拉塔遭到持续了至少两个小时的炮击。许多 122 毫米火箭弹落在 Al Naseem 乳品厂及其周围，该乳品厂是利比亚最大的私营公司之一。伤亡报告从零到六不等，但火箭弹确实对乳品综合体造成了超过 2000 万美元的损失。

案例研究 6

2011 年 7 月 31 日，一枚 122 毫米火箭弹击中了利比亚的黎波里 Al Sawani 区的一所房屋。五人死亡，至少两人受伤。

案例研究 7

2013 年 7 月 24 日，两枚 122 毫米火箭弹击中了叙利亚大马士革 Yarmouk 营地 Hamdan 面包店附近的居民区。15 人死亡，45 人受伤。许多住宅楼和商业地产遭到大面积损坏或摧毁。多辆车被毁。道路被弹坑破坏，落下的碎片使道路无法通行。水管也受损。

案例研究 8

2014 年 2 月 1 日，BM-21 型系统被用于轰炸利比亚 Al Kufrah 的 Sarir 发电站 6 小时。几天前，工人们已经从大院撤离，因此没有人员伤亡报告。然而，工人的宿舍楼和发电站的六台涡轮机中的两台遭到损坏。

案例研究 9

2014 年 7 月 21 日上午 10 点 30 分，至少三枚 122 毫米火箭弹落在乌克兰顿涅茨克火车站以南的一个居民区。三人被确认死亡，另有两人被确认受伤。极有可能造成了更多的伤亡。多栋公寓楼和一所学校受损。

案例研究 10

2014 年 8 月 13 日 14：00 左右，至少五枚火箭弹（据信是 122 毫米火箭弹）击中了乌克兰卢甘斯克。袭击造成8人死亡，20人受伤，公寓楼、商店和车辆也遭到破坏。

案例研究 11

2014年9月17日上午8时45分至11时40分之间，向乌克兰Nyzhnya Krynka发射了多枚火箭弹。10人死亡，12人受伤。九所房屋也被毁。

案例研究 12

2015 年 1 月 13 日 14 时 35 分，至少有 25 枚 122 毫米火箭弹射向乌克兰 H20 公路沃尔诺瓦哈以北 2 公里处的布哈斯军事检查站。检查站完好无损，但其中一枚火箭弹击中了一辆公共汽车10米，造成12名平民死亡，17人受伤。

案例研究 13

2014 年 10 月 14 日 14 点 23 分，四枚 122 毫米火箭弹击中了乌克兰萨尔塔纳镇。其中一枚火箭弹击中了主要街道上的葬礼队伍，造成 7 人死亡，另有 14 人受伤。

案例研究 14

2015 年 1 月 16 日 23：00,7 至 10 枚 122 毫米火箭弹落在乌克兰顿涅茨克的基洛夫区。确认有两人在袭击中丧生。没有关于任何受伤人员的报告。多栋房屋受损。

案例研究 15

2015 年 1 月 19 日上午 7 点 40 分，乌克兰顿涅茨克州 Debaltseve 镇发射了大约 30 枚 122 毫米火箭弹。3 人死亡，另有 12 人受伤。多座房屋被毁和损坏，至少一家商店/餐馆被毁。基础设施受损包括一所学校、一所幼儿园和道路。

案例研究 16

2015 年 1 月 23 日，20 枚 122 毫米火箭弹击中了当时由伊斯兰国组织控制的摩苏尔市。火箭弹是从 20 公里外以最大射程发射的。在这次攻击中还使用了大炮，并且无法将不同武器系统造成的损害分开。这次袭击造成 13 人死亡，44 人受伤。一些遇难者是水消毒厂被击中时释放的氯气云的受害者。

案例研究 17

2015 年 1 月 24 日 09 点 15 分，19 至 26 枚火箭弹击中了乌克兰马里乌波尔的一个地区。火箭来自 Grad 和 Uragan 武器系统。据报道，至少有 29 人死亡，至少 93 人受伤。除了造成人员伤亡外，袭击还损坏了 4 所学校、3 所幼儿园、53 栋公寓楼、至少 14 栋私人住宅，以及几家商店和多辆汽车。

案例研究 18

2015 年 2 月 1 日 14：00，一枚 122 毫米火箭弹击中了控制和协调联合中心 （JCCC） 的总部，该中心是乌克兰和俄罗斯为监督乌克兰停火执行情况而成立的联合机构。四人受伤。

案例研究 19

2015 年 7 月 12 日 22：00，乌克兰顿涅茨克州马林卡发射了至少 12 枚 122 毫米火箭弹。火箭弹从大约 9 公里的射程发射，造成 6 人死亡，另有 15 人受伤。该镇的房屋遭到严重破坏。有未经证实的报道称，这次袭击还袭击了一家孤儿院、一家牛饲料厂、一家牛奶厂、一家前轮胎厂和净水站。该镇没有水。

案例研究 20

2015 年 7 月 19 日 16：00，五枚 122 毫米火箭弹击中了乌克兰的 Pervaya Ploshchad 镇。袭击造成 5 人受伤，还损坏了一座住宅公寓大楼、学校和一座教堂。一栋房子也被毁。

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