末端敏感彈藥(Terminal-SensitiveProjectile,TSP)簡稱末敏彈,又稱“敏感器引爆彈藥”。一種具有高效費比的精確制導彈藥。采用集束炸彈結構,由母彈和發射裝藥構成,可由炮彈、遠程火箭、航空火箭、飛機撒布器等發射或投射,主要用于攻擊裝甲車輛的頂部。具有作戰距離遠、命中概率高、毀傷效果好和發射后不管等優點。
自第二次世界大戰以來,面對機械化部隊高速大縱深的突擊,以美國為首的西方國家開始尋找一種能夠遠距離、高效率、廉價的反裝甲彈藥,于是末敏彈的概念應運而生。美國是最早研究末敏彈武器系統的國家,繼美國之后,德國、中國、法國、瑞典等國也相繼進行了末敏彈的研制。末敏彈多采用集束炸彈結構。母彈內裝多個子彈。母彈僅僅是載體,只有子彈才具有末端敏感的功能。末敏彈利用常規火炮射擊精度高的優點,把母彈發射到目標區上空,拋出末敏子彈,經過減速減旋、穩態掃描后,在彈道末端自動搜索、探測、識別、定位目標,并使EFP戰斗部朝向目標方向爆炸,主要用于攻擊集群坦克的頂裝甲。
具有代表性的末敏彈有:美國SMArt155mm壓制火炮末敏彈、俄羅斯的9M55K1遠程火箭末敏彈和SPBE-D航彈末敏彈,德國的SMArt155mm加榴炮末敏彈,瑞典及法國聯合研制的BONUS155mm加榴炮末敏彈等。截至2022年,世界上僅有美國、德國、俄羅斯、中國、法國和瑞典具備研制末敏彈武器系統能力。
發展歷程
研制背景
自第二次世界大戰以來,面對機械化部隊高速大縱深的突擊,各國炮兵一直在追求能夠遠距離、高效率、廉價的反裝甲彈藥。20世紀六七十年代先后誕生了雙用途集束炸彈和激光末制導炮彈,從而給炮兵部隊打擊集群裝甲目標提供了必要條件。但這兩種彈藥的缺點非常明顯:
激光末制導炮彈雖然具有精度高的優點,但其造價高昂,且要有士兵在前沿使用目標照射器指示目標,只能用于攻擊少數重點目標,很難執行面壓制任務。
雙用途子母彈的子彈威力、投挪精度和覆蓋面積都很有限,打擊集群裝甲目標的效率不是很高。因引信造價和標準問題,還存在子彈睛火率高,附帶損傷不好解決等問題。鑒于以上原因,以美國為首的西方國家開始尋找一種廉價、智能高精度、高效率的彈藥,于是末敏彈的概念應運而生。
理論設計
因坦克的車體和炮塔都是使用特殊裝甲材料制成的堅固殼體,用來防護和安裝火炮及其它所有機件并承受各種負荷。主戰坦克的防護結構如下圖所示,車體和炮塔前裝甲最厚且法向角β 較大,而車體頂部、后部、側面及底部裝甲較薄,這樣分配裝甲結構的目的是能夠更好防御來襲的各種反坦克炮彈、火箭彈以及導彈的攻擊。
隨著現代防御技術的不斷發展,許多新型材料及裝甲結構被應用到主戰坦克,如間隔裝甲、復合裝甲、間隔復合裝甲、爆炸反應裝甲、貧裝甲等,這使得現代主戰坦克的防御能力大幅提高。針對坦克的這種裝甲結構,武器專家們提出了研制用于專門對坦克裝甲薄弱部分打擊的武器,同時要求這種武器具有遠距離、高精度打擊的能力,末敏彈武器系統就是這樣一種武器。
研發經過
美國是最早研究末敏彈的國家,20世紀60年代,美國提出“目標定向激活彈”即末敏彈的概念,并在1972 年提出了《目標定向末端激活彈在武器上的應用》報告,完成了末敏彈的概念研究。1979年,美國開始研制M898式SADARM 155mm 炮射末敏彈,在1989 年成功進行了實彈射擊試驗,然而1993年的試驗中在一共拋撒的42枚子彈中,僅有9 枚子彈擊中目標,結果很不理想。通過對試驗結果的深入分析,將方案進行優化后,于1994年4月又進行了一次試驗,向靜止目標共發射13發末敏彈武器系統,總共拋射出26枚子彈,有11枚子彈直接摧毀目標,8枚子彈的落點離目標的距離都小于1米,兩枚距離目標較遠,5枚自毀,命中率高達42.31%,這一結果遠超戰技指標要求(命中率33.33%),該彈最終于1997年定型。在之后的30余年間,美國耗資數十億美元,研制成功Skeet航空布撒器末敏彈和SADARM155mm壓制火炮末敏彈等。
德國智能彈藥系統公司于20世紀80年代末開始研制SMART末敏彈,主要用于德國PZH2000 155 mm 自行火炮。1994年5月成功完成性能演示試驗,1999年底投入小批量生產。BONUS 155mm末敏彈武器系統由瑞典的博福斯公司于20世紀80年代初開始研制,1986年完成了論證工作并于年底轉入工程研制階段,1993年3月改由瑞典的博福斯公司和法國的地面武器集團共同研制,整個研制過程于1994年底基本完成,1999年末開始進行批量生產。俄羅斯對SPBE-D末敏彈的研制始于20世紀80年代初。蘇聯解體后,俄羅斯在1992年的希臘國際防務展覽會上首次展出了該產品。
中國研究末敏彈技術始于20世紀80年代初,在跟蹤國外概念研究的基礎上,開展了EFP戰斗部、敏感器等關鍵技術的可行性研究;90年代初,對末敏彈武器系統涉及的幾項關鍵技術開始進行全面、系統的研究;到90年代末,中國在末敏彈關鍵技術方面取得了重大突破,實現了技術的工程化集成。2008年,中國研制成功了第一個末敏彈武器系統。2010年前后,中國進行了末敏彈升級版本的研制。升級后的末敏彈能對裝甲目標實現精準探測和打擊。
成果列裝
在諸多末敏彈中,比較有代表性的末敏彈為SMArt155mm壓制火炮末敏彈,其裝備的國家包括德國、瑞士、希臘、澳大利亞、英國、美國等。截至2023年10月,世界各國已裝備了多種末敏彈武器系統,如美國的Skeet航空布撒器末敏彈和SADARM155mm加榴炮末敏彈,俄羅斯的9M55K1遠程火箭末敏彈和SPBE-D航彈末敏彈,德國的SMArt155mm加榴炮末敏彈,瑞典及法國聯合研制的BONUS155mm加榴炮末敏彈等。
基本構造
末敏彈是一種集束炸彈,其核心是智能化的末敏子彈。
末敏彈母彈
末敏彈母彈一般由彈體、時間引信、拋射機構、末敏子彈等部分組成,發射后可以在空中預定位置釋放攜帶的末敏子彈。
末敏子彈
末敏子彈一般由減速減旋與穩態掃描系統、敏感器系統、中央控制器、電源、安全起爆裝置、爆炸成形侵徹體(EFP)戰斗部和子彈結構件等部分組成,見下圖。
減速減旋與穩態掃描系統
末敏子彈的減速減旋與穩態掃描系統通常由充氣式減速器、減旋翼、旋轉傘或渦旋翼組成,其功能是使子彈經減速減旋后,在預定高度打開旋轉傘,勻速下降并旋轉,達到穩態掃描狀態。由于懸掛點偏置,子彈的彈軸與鉛垂方向成一定角度,這個角度稱為子彈的掃描角,一般為30°左右。隨著子彈勻速下降,彈軸延長線與地面交點的軌跡形成一條向內收縮的阿基米德螺線,其螺距稱為掃描間距,一般小于典型目標尺寸的一半,以保證不會漏過目標。
敏感器系統
敏感器系統的功能是在地面復雜背景中探測和識別裝甲目標。常用的敏感器有紅外探測器、毫米波輻射計、毫米波雷達等。為提高探測性能,末敏子彈一般采用復合敏感器系統,將兩種或兩種以上敏感器結合起來使用。敏感器通常與彈軸(也是EFP戰斗部的軸線)平行或同軸安裝,所以敏感器探測到最強信號后即表明彈軸對準了目標,此時引爆EFP戰斗部,形成沿彈軸高速飛行的穿甲彈丸攻擊目標頂部裝甲。
中央控制器與EFP戰斗部
中央控制器具有驅動控制、電源管理、數據采集、信號處理、火力決策等一系列重要功能。EFP戰斗部完成對目標的殺傷。末敏子彈裝藥爆炸后,藥型罩被壓塔變形,形成一個短粗而密實的穿甲彈丸,其速度可達2000m/s左右。EFP戰斗部的特點是對炸高不敏感,可在1000倍裝藥口徑的炸高上穿透0.8~1倍裝藥口徑厚度的裝甲,即如果EFP戰斗部彈徑為100mm,則可以在100m距離上穿透80-100mm厚的裝甲。其裝甲毀傷效果如圖8.2(b)所示。同時,彈丸在穿透裝甲后能崩落大量碎片,足以殺傷人員、破壞裝備,其穿甲后效大于破甲彈射流。
主要性能
以上參考:
主要特點
在設計之初,末敏彈是為了有效攻擊裝甲集群而生,是精確制導彈藥的典型代表,特別適合用于對集群裝甲目標實施精確打擊。根據有關試驗數據,如果使用普通炮彈對縱深的集群裝甲目標射擊,擊中一個目標平均需要1500發炮彈,即使使用普通的集束炸彈也需要120發;而如果使用炮射末敏彈,擊中一個目標平均只需要4~6發即可。其中,美國在2003年對伊拉克戰爭中曾使用Skeet航空布撒末敏彈和SADARM末敏彈武器系統攻擊裝甲部隊,取得了很好的實際作戰效果。
攻擊過程
末敏彈武器系統的一般攻擊過程如下:
以上參考:
各國研發狀況
美國
“SADARM”末敏彈由155mm底凹彈攜帶,每枚155mm炮彈可裝填2枚末敏子彈。“SADARM”末敏彈的復合敏感器系統包括:8mm毫米波雷達、8mm毫米波輻射計、13元線列陣紅外敏感器、磁力計。戰斗部采用EFP戰斗部,藥罩材料為,其威力高達100米高度擊穿135mm厚裝甲。
“SADARM”末敏彈還可用于227mmBM-30龍卷風式火箭炮系統航空武器系統,其彈徑由147.3mm增加至175.6mm,每枚火箭彈可以攜帶6枚末敏彈武器系統子彈。
美國還研制了一種GBU-27/28激光制導侵徹炸彈97/B系統,它由SUU-66B戰術彈藥布撒器組成,布撒器含10各BLU-108B子彈藥,每枚子彈藥又攜帶4個SKEET戰斗部。SKEET是一種無翼末敏彈,由于質量分布的強非對稱性,子彈被拋出后一邊橫向運動,一邊繞自身軸旋轉掃描。1枚CBU-55/B油氣子母炸彈97攜帶的40枚末敏子彈可向下掃描500mX250m橢圓形區域,一次投放就可以攻擊和摧毀大批地面裝甲目標。
德國
“SMART”155 mm末敏彈在強度滿足要求的前提下采用了薄壁結構,其彈體壁厚只有普通炮彈的1/4~1/3,這樣做的目的是使母彈的有效載荷空間最大化,同時,也使自鍛破片戰斗部藥形罩的直徑最大化。
“SMART”155 mm末敏彈武器系統敏感裝置采用了3個不同的信號通道,即紅外探測器、毫米波雷達和毫米波輻射計,從而使它具有較高的抗干擾能力。毫米波雷達和毫米波輻射計共用一個天線,且此天線與自鍛破片戰斗部的藥形罩融為一體,這種結構不僅為天線提供了一個合適的孔徑,而且還不需要添加機械旋轉裝置?較好地利用了空間。“SMART”155 mm末敏彈還使用高密度的鉭作為藥形罩的材料,這樣,在155 mm炮彈內部空間有限的條件下,盡可能地提高了自鍛破片戰斗部的穿透能力,使形成的侵徹體的長細比接近5。侵徹體的穿透力與使用銅質藥形罩時相比約提高了35%。
瑞典、法國
“BONUS”155 mm末敏彈武器系統是一種高性能低成本的靈巧炮彈,用于攻擊縱深的敵方主戰坦克,能摧毀現代戰場上的各種裝甲目標,是有效地對付集群裝甲目標的武器。“BONUS”155 mm末敏彈在設計上也有一定的特色,它的穩定裝置沒有用阻力傘,而是采用兩片張開式旋弧翼片作為穩定裝置。子彈被拋出后,位于子彈一側的圓柱形紅外敏感器張開并被鎖定在固定的位置上,與此同時,在與敏感器對稱的另一側的穩定翼也張開了,從而使子彈在下降的過程中能達到相對穩定的狀態。由于沒有用阻力傘,子彈下降的速度比較快,減少了被敵方干擾的機會,同時,風對子彈的影響也減小了。與“SMART”155 mm末敏彈相比,“BONUS”155 mm末敏彈武器系統的敏感裝置比較簡單,它只采用了一個多波段的被動式紅外探測器而沒有使用比較復雜的復合敏感裝置,因此,它的目標識別率相對而言比較低。
俄羅斯
SPBE-D末敏彈全長284 mm,直徑255 mm,質量14.5 kg,戰斗部采用銅質EFP空心裝藥結構,探測裝置采用雙波段紅外探測器且安裝在戰斗部側面,與其它末敏子彈不同的是,SPBE-D每枚子彈采用3個降落傘減速,目的是為了克服其氣動外形對下落穩定性的影響,且在下落過程中通過展開的一對旋翼來提供旋轉掃描動力。SPBE-D的體積和質量都比較大,很難采用炮射彈丸作為載體。其載體有兩類,一類是航空炸彈,另一類是大口徑火箭彈。后者主要是配用于俄羅斯龍卷風300mm火箭炮,最新型號為9M55K1式300mm火箭彈。
參考資料 >
說長論短話“末敏”:談談末敏彈的優長與局限.中國軍網.2023-10-17
【百名院士的紅色情緣】楊紹卿:我愿意為中國國防科技事業奮斗終身.光明網.2023-04-30