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50mm口径威力大幅度晋级,防务深入分析

2019-10-16 23:23

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步兵装甲车辆概念和使用场景的不断发展,带动了其武器在尺寸和功能上的不断发展。这不仅仅是主炮口径的增加,还包括武器用途的拓展。

10月8日,美国通用动力公司对外公开最新一代“格里芬”Ⅲ型履带步兵战车样车。这款新款步兵战车一经亮相,便成为外界关注的焦点,更被看作是美陆军“下一代战斗车辆”的有力竞争者,成为M2“布莱德利”步兵战车的替代者。最引人注目的是,该车首次装备新型50毫米机关炮,是“布莱德利”步兵战车装备的25毫米机关炮口径的2倍,但威力相当于后者10倍!

本周,诺斯罗普·格鲁曼公司将与美国陆军研究与发展中心共同开始一项新的测试计划。测试的目标就是刚刚完成的“大毒蛇III”50mm链式炮,这是为未来的美国下一代步兵战车研制的主武器。从这张现场照片可以看到炮口有多室型制退器,可以尽可能将后坐力降低。

步兵战车武器的演变

最早出现在第二次世界大战期间的半履带装甲车,如德国著名的Sd.Kfz.251半履带式装甲运输车,仅具有有限的防弹保护能力,通常只装备中型机枪。然而,战后开发投入使用的装甲战斗车辆却拥有了逐步增强的火力。相对的,为了容纳这些武器系统,车辆所能运载的随车步兵数量却不断减少。这些变化反映了步兵装甲车辆,特别是那些被称之为步兵战车(Infrantry Fighting Vehicle,IFV)的车辆,的战斗力重心已经从搭车步兵转移到车辆本身及其火力能力。

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德国著名的半履带式Sd.Kfz.251可以说是装甲运兵车的鼻祖

现代步兵战车配备了从中型/重型机枪,自动榴弹发射器(Automatic Grenade Launcher,AGL)直到中口径自动加农炮的各种武器。每种武器都反映出对它们的不同战术期望。步兵运输车(Infantry Carrier Vehicle,ICV)通常仅装备机枪和AGL,而装备机关炮的那些车辆通常被归类为IFV。通用动力公司为美国陆军生产的M1126“斯崔克”装甲车及其装备12.7毫米重机枪的“保护者(Protector)”远程武器站就是前者的一个例子,而德国克劳斯-玛菲•魏格曼(Kraus-Maffei Wegmann,KMV)和莱茵钢铁( Rheinmetall)公司的“黄鼠狼”和美国M2“布雷德利”分别使用20毫米和25毫米自动加农炮,就是后者的代表。步兵战斗车辆上的武器装备的主要作用是支持搭载其上的徒步步兵。这意味着对敌人的阵地,特别是机枪阵地,进行压制性射击。在冷战时期的欧洲,战斗的重点转移到消耗敌人的有生力量以迟滞对方的攻势,这要求尽可能多地杀死敌人。为了达到这一点,瞄准和摧毁装载敌人的车辆似乎更有效率。这反映在IFV的角色定义上:它将伴随主战坦克,协助它们对抗敌方的轻型装甲车辆。

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装备了M242“丛林之王”链式机关炮的M2/M3“布雷德利”步兵战车

对于20世纪70年代后期的许多西方军队来说,首先是20毫米口径,接着是25毫米自动加农炮成为了步兵战车的主炮。对于这些火炮的要求集中在高初速,平直弹道和穿甲深度。例如,轨道ATK(Orbital ATK)公司的M242“丛林之王(Bushmaster)”25毫米链式机关炮和莱茵钢铁集团旗下,之前瑞士厄利孔公司,的25毫米KBA机关炮,都曾经主要使用次口径尾翼稳定脱壳穿甲弹。然而,随着敌对威胁扩大到了包括杀伤力增强的陆基反坦克制导导弹,手持式反装甲武器,武装直升机和无人机系统,对穿甲深度进行优化的炮弹就显得有些力不从心了。此外,城市内战斗比以往任何时候都更加普遍。武器界认识到,要有效解决这一系列更多样化的目标,火炮和弹药的性能都需要达到一个新的高度。

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安装在意大利陆军“半人马座”8x8轮式步兵战车上的厄利孔25毫米KAB机关炮

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步兵战车武器的最新动态

尽管大多数西方军队步兵战车主炮的口径都统一到20或25毫米两者之一,瑞典陆军在其CV90步兵战车上使用了40毫米“博福斯”火炮,相信它可以更灵活地攻击目标,同时对各种目标具有更强的杀伤力。今天,其他国家陆军纷纷为其IFV配备更大口径火炮的举措反映出对瑞典陆军看法的认可。为了应对可以远距离精确攻击的反坦克制导导弹,广泛扩散的肩射单兵反坦克武器,武装直升机和无人驾驶空中飞行器(Unmanned Aerial System,UAS)等空中平台,需要优化武器的爆炸和目标杀伤效应。实现这一目标要求更大口径的炮弹,以安装先进引信,提供更好的目标杀伤效果和更大的爆炸力。现为诺斯罗普•格鲁曼(Northrop Grumman)的一部分的轨道ATK公司公关经理伽罗德•克鲁尔(Jarrod Krull)解释说:“弹丸内部额外的体积意味着可以为整合微电子设备提供更多的空间。 理想情况下,我们至少需要30毫米及以上的弹壳尺寸来完成这种整合。”

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瑞典陆军装备的拥有40毫米口径博福斯机关炮的CV90

莱茵钢铁防务公司通过开发30x173毫米MK-30/2空爆弹药(Air Burst Muntion,ABM)和火炮来满足这些需求,德国陆军正在它的KMV“美洲狮”步兵战车上使用这一火炮。该公司在一份声明中表示:“我们看到更多专用弹药的问世。它们的单位成本可能很高,但通过提高射击精度和稳定性以及采用更精确的火力计算,会带来的杀伤力增加,从而显著减少每次击杀所需要的炮弹数量。这也就降低了成本。”增强杀伤力和对多种目标杀伤效率提高的关键是莱茵金属的空爆弹药。它允许车辆的火控系统在射击时将特定攻击参数传给炮弹里的特殊可编程引信。这样,每一发炮弹都会根据需要进行自动设置,以达到最大的毁伤效果。弹头本身还会释放出许多子弹头,以进一步增加对目标的毁伤。这种组合能够在更远的距离上显著地增强IFV攻击和摧毁多种非装甲威胁的能力。

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“美洲狮”“步兵战车上装备的30毫米口径MK-30/2 ABM机关炮

IFV武器和弹药开发人员面临的一个主要挑战是,有效应对这些不同目标的解决方案必须适应大多数只能使用最多两种弹药的火炮系统设计。通常在这种设计中,一个弹匣装穿甲弹,另一个装高爆炮弹。这意味着在理想情况下,新的弹药解决方案应该提供一种炮弹解决所有这些威胁。

轨道ATK公司的可编程空爆弹药(Programmable Air Burst Munition,PABM)通过安装在炮口的感应式引信设定装置来实现这一目的,以实现弹丸的多模式功能。它使炮手在攻击每一个目标时,都能够选择最佳设置,以达到最佳效果。它使用半穿甲高爆燃烧(Semi-Armoured Piercing High Explosive Incendiary,SAPHEI)弹头,可以设置触发,延迟触发或空爆等多种模式。

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轨道ATK(现诺格创新系统公司)的PABM炮弹

大口径机关炮成各国宠儿 步兵战车作为一种搭载机械化步兵作战的车辆,是装甲运输车辆发展到一定阶段的必然产物。上世纪80年代之前,各国步兵战车大多采用20~30毫米机关炮,不过也有例外。苏联于1986年生产的最后一代BMP-3步兵战车,采用100毫米低膛压火炮、30毫米机关炮和3挺7.62毫米机枪组成的复合武器系统,一度成为火力最强的步兵战车。 该武器系统曾在实战中被“打脸”。1995年,在攻占车臣首府格罗兹尼的战斗中,俄军装备的BMP-3步兵战车由于武器系统繁琐、作战反应速度慢,加上车体防护性能弱,被武装分子的反坦克火箭筒和火炮摧毁了一大半。此战促使设计师们反思:什么样的武器系统最适合步兵战车? 此后,俄罗斯BMP-3改进型使用新型“贝加尔湖”无人炮塔,装备一门57毫米机关炮,一下子将步兵战车的火炮口径提升到新高度。这种源于苏联时期的老式机关炮技术老旧,缺乏可编程弹药,只是延续俄罗斯人偏爱的增大口径提升威力的做法。但是,俄罗斯人对这种机关炮非常满意,不仅用于老车改装,还安装在最新型T-15“阿玛塔”超重型步兵战车上,使其成为一款重装甲、大火炮的攻坚利器。 同时期的英国和法国也选择同一口径机关炮,作为下一代步兵战车的主炮口径,此后则转向40毫米埋头弹武器系统。这种机关炮发射新式高爆弹时,炮口动能达到500千焦,弹药爆炸威力相当于俄式57毫米弹药,穿甲弹能在1000米内穿透140毫米均质装甲,可有效攻击除主战坦克外的任何地面车辆。随着技术发展,这种火炮能够发射可编程空爆引信杀伤通用弹,从而实现一弹多用,不但能够打击地面软硬目标,还能击落低空武装直升机。 划时代的“格里芬”Ⅲ 如果说俄罗斯喜欢“老树开新花”的57毫米机关炮,欧洲各国更青睐40毫米和35毫米机关炮,那么,美国将机关炮口径扩大到50毫米,则使目前各国步兵战车的主炮设计方案更加趋于多样化。 “格里芬”Ⅲ步兵战车采用无人炮塔,配备一门由诺斯罗普·格鲁曼公司下属ATK火炮系统公司开发的新型50毫米机关炮,比美军现役“布莱德利”步兵战车配备的M242“大毒蛇”25毫米机关炮大得多。机关炮配有自动装填装置,操作人员可以选择不同类型弹药攻击各种轻装甲目标、非装甲目标、生动目标以及躲藏在建筑物墙壁后的狙击手等。为应对城市作战中对高层建筑和低空飞行的武装直升机、无人机的打击,这门50毫米机关炮的仰角达85度,与苏联着名的ZSU-23-4自行高炮仰角一样,俯角为-25度。另外,虽然目前还不清楚该机关炮的具体性能,但是通用动力公司负责人声称,“其威力是25毫米机关炮弹的10倍”,果真如此,将彻底改变美军步兵战车主炮火力不足问题。 “格里芬”Ⅲ步兵战车炮塔顶部还配备一个12.7毫米机枪遥控武器站,顶部左侧前方有一个独立的融合有光电、红外线和热成像系统的车长周视观瞄系统,主炮塔正面有一套炮手使用的前视观瞄系统。另外,在炮塔顶部还有一个多管发射器,用于发射小型无人机、巡飞弹药等,侧面则融合以色列 “铁拳”主动防御系统,可击落来袭反坦克导弹和其他肩扛式步兵反坦克武器,配套的烟幕弹发射器可以在交火时隐藏战车位置。主炮塔采用无人设计,意味着步兵战车最终可能只需要2名车组成员,甚至采用无人驾驶模式,最大限度扩大了车体内部空间以满足其他功能。 除50毫米火炮和无人炮塔外,“格里芬”Ⅲ步兵战车还安装有“贴花”装甲包,密密麻麻的六边形贴片附加装甲分布在主装甲上,进一步降低步兵战车的红外特征,同时这种撕裂迷彩的做法也有利于干扰敌方观察、测距等活动。 综上所述,当前步兵战车武器系统的发展已经回归到以机关炮为主的设计上。另外,随着各国新一代步兵战车出现重装甲化趋势,过去的小口径机关炮已经很难击穿同级别的步兵战车,因此,进一步扩大机关炮口径、提升火炮的装甲侵袭能力、配备更多种类弹药等,将成为步兵战车火炮系统设计师必须认真考虑的方面,步兵战车“大炮”时代已然来临。

该炮依旧采用的是诺斯罗普·格鲁曼擅长的链式自动方式,这种外能源自动方式结构较为复杂,制造工艺要求高。同样可靠性也非常高,不会因为哑弹而中断射击。另外自动循环全过程与后坐力无关,可以尽可能将后坐力降低而不会影响可靠性。

弹药储备和携带量

从表面上看,这一解决方案是如此的简单直接,那就是给步兵战车装上更大口径的火炮,使用更大更强的弹药。然而,随着更大的火炮口径和更长的炮弹而来的问题就是在弹匣中存放的待发弹药数量变少了,整个车辆可以携带的弹药数量也受到了影响。让我们拿40毫米炮弹和35以及30毫米炮弹分别做一个比较。在一个存放24枚40毫米炮弹的空间,可以分别容纳近70枚35毫米或超过160枚30毫米的炮弹。这直接影响到车辆可攻击的目标数量或者交战次数。在车辆设计时,必须加以权衡考虑。

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不同口径的炮弹大小比较,最右面是埋头弹。

为此,步兵战车火炮和弹药开发人员为军方决策者们提供了各种解决方案。BAE系统赫格隆茨公司(BAE Systems HägglundsBAE系统旗下的瑞典防务子公司)的平台经理丹•林德尔(Dan Lindell)解释说:“我们的CV90可以提供装备不同尺寸主炮的版本。虽然瑞典陆军仍然使用40毫米火炮,其他国家陆军的CV90上安装了配备轨道ATK公司的mk44‘丛林之王II’30/40毫米火炮或者‘丛林之王III’35/50毫米火炮的炮塔。这可以为用户提供满足他们需求的各种解决方案。”事实上瑞典陆军是唯一选择装备了40毫米机关炮版本CV9040的军队;挪威,瑞士和芬兰都选择了装备了30毫米Mk44“丛林之王II”的CV9030;荷兰和丹麦选择了装备35毫米“丛林之王III”的CV9035。

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芬兰陆军的CV9030步兵战车使用的是30毫米口径Mk44“丛林之王II”机关炮

德国莱茵金属的发言人声称,他们的“美洲狮”和“山猫”步兵战车,以及“长矛”炮塔可以装备30毫米Mk-30/2ABM火炮,或者30毫米以及最近开发的35毫米“沃坦”火炮。后者是一种电力驱动的外能源链式炮。这些火炮都使用具有高密度穿甲弹头的先进尾翼稳定脱壳穿甲弹来攻击装甲目标,使用多用途可编程炮弹对付所有其他目标。最终目标是要在获得更大目标毁伤效果的同时,对步兵战车的重量以及其他方面产生最小的负面影响。以目前的设计和效能,这些枪弹组合也能产生更高的性能。

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装备“长矛”炮塔的“山猫”步兵战车

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俄制步兵战车武器

前苏联的BMP-1可以被认为是世界上第一种现代步兵战车。它装备的主要武器反映了和西方步兵战车不同的战术思想。它的73毫米2A28“格罗姆”低速火炮使用SPG-9无后坐力炮的弹药。这包括尾翼稳定破甲弹(High Explosive Anti-Tank,HEAT)和高爆破片弹,可以有效攻击射程500-700米内的点目标。结果,它更像是一个近距支持武器,而把对付装甲目标的任务让位给反坦克制导导弹。后续的BMP-2用从20世纪80年代开始就被海军,直升机和防空平台广泛使用的30毫米2A42机关炮取代了73毫米火炮。它使用高爆炮弹和脱壳穿甲弹(Armour-Piercing Discarding Sabot,APDS),和西方同口径机关炮的性能类似。然而,随着90年代后期BMP-3步兵战车的引入,俄罗斯军队至少部分回归了其关于步兵战车的初始概念。在新的战车上同时安装了30毫米2A72机关炮和100毫米2A70弹/炮二合一火炮发射器。后者有一个含40发弹药的自动装弹机,可以发射3UOF高爆破片弹或3UBK10半主动激光制导反坦克导弹。

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BMP-3的武器系统独树一帜,采用了30毫米机关炮和100毫米弹/炮两用火炮并列而成

然而,这一30/100毫米火炮组合却没有被用在俄罗斯最新的“库尔干人(kurganets)”步兵战车上。俄罗斯新步兵战车安装了一门30毫米2A42机关炮和四枚位于炮塔两侧的“短号”导弹发射器。俄罗斯防务公司还在2015年俄罗斯武器博览会上展示了一个装备新的57毫米AU-220M“贝加尔湖”机关炮远程遥控武器站的BMP版本。有一些报告指出,俄罗斯国防部可能会考虑将57毫米火炮做为其所有步兵战车的标准武器。

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俄罗斯最新的“库尔干人”步兵战车并没有继续采用BMP-3上一大一小的双炮组合

从目前公开的对比图可以看出,“大毒蛇III”与XM813有着比较密切的亲缘关系。由于口径较大,所以尺寸和重量上都有所增加,但由于使用了较多的新技术和新材料,重量增长幅度并不大。

步兵战车武器的未来发展

Nexter和BAE系统公司的合资企业——有壳埋头弹国际(CTA International)公司已经开发出了一种使用有壳埋头弹(Case Telescoped Ammunition,CTA)的新自动火炮。在有壳埋头弹设计中,弹丸被发射药和圆形弹壳所包围。因此,CTA 40加农炮可以在一个短得多的炮弹中装入40毫米口径的发射药和弹头,从而可以应用更短的炮身,更紧凑的装弹机,装载更多炮弹的弹匣。同时也增加了车辆的整体携弹量。在CTA 40火炮进入生产的采访中,CTA国际的经理柯林•斯蒂芬森(Colin Stephenson)分享到:“CTA 40是一个具有独特弹药配置,弹药处理系统和火炮的完整系统。它们一起不仅提升了对目标的毁伤效能,而且由于所需安装空间更小,还具有炮塔适用性优势,并增加火炮的俯仰角。”下图列出了该火炮配备的各种埋头弹弹种,从左至右分别为:尾翼稳定脱壳穿甲弹,练习弹,减程练习弹,通用触发破甲弹,通用空爆高爆弹,以及针对无人机和低速飞机优化的对空空爆(Anti-Aerial Air Burst,A3B)弹。

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CTA40埋头弹家族

轨道ATK公司选择了另一条道路。它的Mk44链式炮也可以采用增强型“超级40”40x180毫米炮弹进行改进。“超级40”炮弹最初是根据美国陆军战斗车辆先进轻型武器装备(Advanced Light Armament for Combat Vehicle,ALACV)项目开发的,能够在使用和30毫米Mk44版本相同的空间情况下,进一步提高穿甲深度和PABM弹药的杀伤力。他们也将同一技术应用于35毫米的“从林之王III”火炮,使它可以发射厄利孔弹药或者50毫米“超射(Supershot)”炮弹——一种源于20世纪80年代设计的,使用直壁式弹筒和半埋头弹丸的炮弹。“超射”炮弹的目标是使25毫米火炮在不使用更大炮弹尺寸的情况下,达到40毫米炮弹的穿甲性能。这将使战车在杀伤力提高的同时,不损失待发和储备的弹药数量。 最新“超射50”炮弹的应用反映了对解决前述那些日益增长的其他威胁的担忧。在“超射50”中,半埋式直壁弹筒与新的扩展区域保护系统(Extended Area Protection System)技术相结合。EAPS是一种带有指令制导和可编程破片弹头的航向校正炮弹。

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已在六个国家中使用的35毫米厄利孔炮弹和未来的50毫米“超射”半埋头弹

对目标毁伤效应性能改善的承诺和50毫米口径尺寸的增长潜力使美国陆军将它作为继承M2“布拉德利”步兵战车的下一代战车武器选项之一。轨道ATK指出它向陆军装备研究和发展中心提供一门50毫米XM913火炮进行概念评估,而通用动力军械和战术系统提供了弹药。 然而,该50毫米火炮仍然处于开发的早期阶段,火炮和它使用的弹药都没有准备好量化生产。

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准备开展射击展示的XM913链式机关炮

关于美国下一代50毫米机关炮及其炮弹技术发展,请参见我的文章《美军下一代50毫米机关炮实弹射击试验顺利完成》,关于美国下一代步兵战车,参见我的文章《美国陆军下一代步兵战车一览》。

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更大火炮带来战术变化?

这种通过新威胁驱动的主炮大型化发展,和新一代步兵战车正在开发的多目标能力,复杂的图像和火控系统,更高的防护等级,生存能力的增强,以及更强的态势感知能力结合在一起。 这些战斗系统不仅反映了对不断增加的威胁的反应,同时也是对其固有作战能力的显著提高。 有趣的是,这可能会影响到是否能把步兵战车作为主要武器系统的考量。这会不会对步兵战车从传统坦克“伴侣”的角色转变成真正的独立作战力量造成影响? 让我们拭目以待!

“大毒蛇III”使用的主要弹药是可编程近炸炮弹和尾翼稳定脱壳穿甲弹,能够满足对普通目标和装甲目标的打击需要。同时研制了激光测距仪、横风传感器等火控系统,炮手可以通过多功能显示屏对火炮进行控制,并瞄准目标。

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安装了这种50mm链式炮的美军下一代步兵战车,可以有效击穿潜在敌人的新型步兵战车。由于口径增加,弹丸重量较大,爆炸威力较“大毒蛇II”25mm链式炮有显著提升,对付步兵和土木工事更加有效。

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这是美军未来的轻型坦克,是下一代步兵战车的重要搭档之一。

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