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炮射導彈
來源:互聯網

炮射導彈是精確制導彈藥的一種,它是通過一些先進的制導及傳感技術來提高彈藥命中精度的新型彈藥。

美國于1958年開始研制MGM-51A橡樹棍炮射導彈。20世紀60年代,蘇聯為提高主戰坦克的遠距離精確打擊能力和反直升機能力,開始研制炮射導彈,到80年代蘇聯研制了基于9М112坦克炮射導彈、9М117坦克炮射導彈、9М119坦克炮射導彈三種型號的坦克炮射導彈。1998年以色列研制激光半主動制導的“拉哈特”炮射導彈(LAHAT,LaserHomingAnti-Tank)炮射導彈。

炮射導彈利用坦克、裝甲車輛火炮或地面反坦克火炮發射,用以摧毀固定或裝甲目標,是反坦克武器系列中的一個特殊類型。炮射導彈由控制艙、發動機艙、戰斗部艙、艙機艙等主要艙段組成。與常規坦克炮彈相比,炮射導彈的特點是:有效射程遠、命中精度高、被甲威力大、操作簡便和應用范圍廣。導彈一般采用激光駕束制導、三點法導引、鴨舵控制。導彈沿制導激光中心飛行,直到命中目標。

炮射導彈可與常規制式炮彈共用同一種火炮發射,操作方便,可大幅度提高坦克、裝甲車輛和反坦克野戰炮的遠距離作戰能力并提高命中目標的精度。

發展沿革

背景

第二次世界大戰中,坦克等裝甲車輛大量投入戰場,表現搶眼。為在坦克戰中獲得射程與精度優勢,各國戰后在增加火炮口徑受限的情況下,加大了對炮射導彈的研發力度。

按照當時設想,這種導彈可由坦克炮發射。離開炮口后,火箭發動機將提供動力,對其進行加速,以提高射程。同時,它搭載有制導裝置,通過與氣動方面的設計相配合,大幅提高其“命中率”。

這種設想有其現實依據。當時坦克的技術與運用已相對成熟,且是各國陸軍的支柱力量之一。它防護性好、攻擊力強、靈活機動,在現有的成熟平臺上“往前再走一步”,似乎觸手可及。對一些老式坦克來說,炮射導彈的研發與使用,可以讓老式坦克因射程和精度的增加而繼續生存下去。

發展歷史

起步階段

美國于1958年開始研制MGM-51A橡樹棍炮射導彈,該導彈由紅外指令制導,最大射程3km,可用于M551輕型坦克(Sheridan)輕型坦克、M60A2坦克和MBT70坦克的152mm兩用炮。其射程遠遠超出了當時常規坦克炮射的能力。不過,該炮射導彈只是試驗品并未得到較好的應用。

20世紀60年代,蘇聯為提高主戰坦克的遠距離精確打擊能力和反直升機能力,開始研制炮射導彈,由于技術發展水平的限制,采用無線電指令制導,易受干擾,效果不好。但蘇聯一直在研制炮射導彈,在80年代進入炮射導彈發展階段,技術基本成熟,使所有主戰坦克上的炮射導彈另辟蹊徑,迅速發展。研制了基于9М112坦克炮射導彈、9М117坦克炮射導彈、9М119坦克炮射導彈三種型號的坦克炮射導彈

從最初的無線電指令制導COBRA到采用激光駕束制導的棱堡坦克炮射導彈、謝克斯納坦克炮射導彈、蘆笛坦克炮射導彈等各類炮射導彈。其射程、破甲威力和命中精度均得到很大提高。眼鏡蛇(AT-8) 9M112導彈,用無線電指令制導,最大射程可達4km,破甲威力厚度達650mm;T-55主戰坦克配用的棱堡(AT-10) 9М117導彈、T-62主戰坦克配用的謝克斯納(AT-12)9М117М導彈、T-72主戰坦克配用的蘆笛(AT-11)9М119導彈,均采用激光駕束制導,最大射程可達5km, 破甲厚度650mm~700mm。顯然,配用炮射導彈的坦克在射程方面具有明顯的優勢。

發展階段

到了20世紀90年代,其它西方國家也研制出了采用不同制導體制的炮射導彈。1998年以色列研制的激光半主動制導的“拉哈特”炮射導彈(LAHAT,LaserHomingAnti-Tank)炮射導彈,具有高效費比,尤其是在對遠距離目標實施精確打擊時。

2005年,以色列飛機工業公司主戰坦克導彈分部已經將激光制導反坦克(“拉哈特”炮射導彈)炮射導彈拓展應用到機載平臺上。2015年,中國新一代炮射導彈通過定型試驗,并列裝部隊。新一代炮射導彈的順利定型,標志著中國軍隊裝甲裝備形成了完整的覆蓋多種口徑、多種型號的炮射導彈體系。

2018年6月28日,中國人民解放軍第76集團軍某旅合成營的04A型步戰車組織了實彈射擊演習。04A此次發射的炮射導彈,是100mm低膛壓線膛炮配套的中國國產化9M117型炮射導彈。9M117(北大西洋公約組織叫AT-10“錐子”)采用了激光駕束制導。

2020年9月,印度首次使用國產阿瓊主戰坦克發射了炮射反坦克導彈。此次試射由印度國防研究與發展組織進行,導彈成功摧毀了3公里外的一處目標,導彈配有的高爆反坦克彈頭可以摧毀由反應裝甲保護的車輛。

基本設計

結構

炮射導彈由控制艙、發動機艙、戰斗部艙、舵機艙等主要艙段組成。俄羅斯列裝的坦克炮射導彈一般采用激光駕束制導、三點法導引、鴨舵控制。在飛行過程中,導彈以一定的轉速旋轉,兩對鴨舵分別對導彈的俯仰和偏航進行控制。

戰斗部

俄羅斯的炮射導彈全部選用了傳統的聚能破甲戰斗部(HEAT),正面直瞄攻擊彈道,為對付反應裝甲,在后期的炮射導彈上采用了串聯戰斗部。眼睛蛇導彈破甲威力厚度達650mm。而棱堡導彈、謝克斯納炮射導彈、蘆笛炮射導彈等導彈破甲厚度達到650mm~700mm。拉哈特導彈采用性能先進的高爆串聯破甲戰斗部,實現曲射彈道,以較大的俯沖角攻擊坦克的頂裝甲,因此破甲效能大大提高。這種戰斗部可以摧毀所有的現代裝甲,穿甲能力達800mm。美國的兩種炮射導彈都具有更強的破甲威力,STAFF導彈使用一種超長的雙層藥型罩自鑄成型侵徹戰斗部(EFP),這將使其破甲威力較常規彈提高33%。而TERM-KE則配裝長桿穿甲戰斗部,侵徹深度也相當大。

動力系統

炮射導彈是具有制導和自推動力能力的炮彈,是一種發射式導彈。炮射導彈的投射部由發射藥火箭發動機組成,首先,由火炮發射賦予導彈一定的初速,當導彈飛離炮口后,火箭發動機工作,繼續推動彈丸運動,使導彈不斷增速。由于炮射導彈裝有制導裝置、數據處理裝置和其他電子器件,發射時過載不能太大,所以發射導彈的初速比一般炮彈的初速低得多。

姿態維持

炮射導彈在閉環制導過程中,彈尾的激光接收器把接收到的光信號變為電脈沖信號,通過彈上控制電路的坐標鑒別器計算出偏差,經過轉換和調制處理成垂直和水平兩個方向的偏差信號;再進入控制器形成指令,由陀螺坐標儀按照彈體旋轉的實際姿態,分配給兩對垂直交叉布置的舵機,舵機將輸入信號轉換成導彈舵翼的偏轉角使舵面偏轉適當的角度,使導彈進入動力學環節;然后導彈按質心運動學環節:舵翼偏轉產生氣動力,從而得到合適的橫向加速度,驅使導彈向激光束中心移動。

制導方式

坦克炮射導彈航空武器系統一般采用激光駕束制導方式,其工作原理是射手用瞄準制導儀瞄準、跟蹤目標,并用與瞄準鏡同軸的激光器向目標發射激光波束(直徑為6m的激光編碼場)。然后發射導彈。導彈飛離炮管后進入激光波束,彈尾的激光接收器把接受到的光信號變為電脈沖信號,再通過轉換,在彈上控制電路的校正濾波器的輸出端形成既與導彈在激光束中的坐標成正比,又與這些坐標的變化速度成正比的信號。彈上陀螺坐標儀再將該信號轉換到導彈坐標系中,提供給舵機。舵機將輸入信號轉換成導彈舵翼的偏轉角,舵翼偏轉產生氣動力,驅使導彈向激光束中心移動。因激光束中心與瞄準鏡中心平行設置,導彈沿激光中心飛行也就是沿瞄準線飛行,這樣就可以瞄到哪打到哪。

俄羅斯列裝的坦克炮射導彈一般采用激光駕束制導、三點法導引、鴨艙控制。在飛行過程中,導彈以一定的轉速旋轉,兩對鴨艙分別對導彈的俯仰和偏航進行控制。下面介紹其工作原理,如圖所示。

特點

作用

炮射導彈是由坦克炮或地面反坦克炮發射的用以摧毀固定的或運動的裝甲目標的制導炮彈,炮射導彈就是在彈道上能探測、捕獲、跟蹤直至命中目標的炮彈。它是反坦克武器系列中的一個特殊類型。它將常規彈藥技術與精確制導技術巧妙地結合在一起,全面提高了航空武器系統的射程、命中精度、破甲威力。它可與常規制式炮彈共用同一種火炮發射,可與常規制式炮彈搭配使用,它操作方便:可大幅度提高坦克、裝甲車輛和反坦克炮的遠距離作戰能力。

炮射導彈的基本彈道平直,為直瞄式武器,主要攻擊前裝甲。為了提高穿、破甲威力能力,研制成功了不同類型的串聯戰斗部。炮射導彈采用精確制導技術,早期曾采用紅外指令制導或無線電指令制導,后來大多改為激光駕束制導系統,制導精度高,抗干擾能力良好,彈上設備簡單,未來還要向自尋的方向發展,前景廣闊。

關鍵技術

炮射導彈關鍵技術主要包括:抗過載技術、高精度制導技術、抗干擾技術。

抗高過載技術

炮射導彈是一種通過一些先進的制導及傳感技術來提高彈藥命中精度的新型精確制導彈藥,它也是目前所有制導兵器中發射過載最大的一種。炮射導彈與一般導彈的主要區別之一是:它有發射藥筒,因此在發射時膛內就存在很高的膛壓。初速大、射程遠是炮射導彈與一般導彈的另一個區別之處。比如蘆笛炮射導彈速度最高可達800m/s,平均速度達500m/s;因此,要保證彈上制導裝置尤其是導引頭能夠在較大的發射過載情況下正常工作,抗過載技術相當重要。

以色列“拉哈特”炮射導彈很好地解決了發射過載問題。當被用用在坦克上時采用現有的光電設備和發射程序從火炮中發射。拉哈特炮射導彈配有固體火箭發動機,火箭發動機在炮膛內點火,導彈在炮管內逐漸加速,當導彈飛離炮管后,尾部的4片尾翼張開以穩定飛行。這一工作方式降低了發射載荷和發射特征(火光和粉塵),增強了發射平臺的生存能力和隱蔽性。當用線膛炮發射時,炮射導彈具有相當高的轉速,出炮口時還有非常大的加速度,可以采用復合隔振材料等減振措施,從結構設計上來增大抗過載能力。

高精度制導技術

以俄羅斯采用的半主動激光駕束制導技術的炮射導彈系統為例,炮射導彈通過確定目標、導彈和制導儀三點的位置關系來制導。在制導設由于目標機動以及制導系統特性的限制,各種干擾、導彈的慣性、量測裝置跟蹤狀態的改變及測量誤差等導彈實際彈道總是一條在理想彈道附近擾動的曲線,因此際彈道與理想彈道有偏差,這一偏差稱為制導誤差。根據引起制導誤差的原因,制導誤差可分為動態誤差、起伏誤差和儀器誤差。這些偏差的存在會對精確制導系統的制導精度產生影響。為達到首發命中,甚至命中目標的薄弱部位,炮射導彈需要提高和完善制導技術。

抗干擾技術

實戰中跑射導彈所處的戰場環境很復雜,特別是敵方總會千方百計地破壞類似于跑射導彈的精確制導武器正常工作,這就要求制導系統在高技未現代戰爭條件下具有很強的抗干擾能力。被動尋的制導系統由于本身不輻射電磁波,較難被敵方發現。由于其抗干擾能力較強,因此各類被動尋的制導系統如電視見、紅外、微波被動尋得到廣泛應用:主動式的自動尋的系統抗干擾的能力格外重要。微波波段是電子對抗最復雜和激烈的頻段,這個頻段的電子技術比較成熟,抗干擾的技術手段也多,如擴展頻譜頻率捷變和單脈沖等技術。炮射導彈在發展過程中應比較優劣、選擇較為合適的制導方式,以提高抗干擾能力。

典型型號

俄羅斯

俄羅斯裝備部隊的炮射導彈有三種系列、六種以上的衍生型,多種衍生型的產生主要是為了適應同口徑的滑膛炮線膛炮以及相近口徑火炮的需要。下表列出了幾種典型的炮射導彈性能:

AT-10“堡壘”導彈

AT-10“堡壘”導彈于1985年裝備蘇聯紅軍,許多國家至今仍在使用。“堡壘”導彈的第一輛載具為T-55AM型坦克。裝備時改進了火控系統,增加了導彈瞄準部件,并且加裝了紅外大燈,以幫助炮手夜間標準目標。該導彈通過100毫米坦克炮發射,由于導彈質量較大,飛行速度比炮彈慢得多。當導彈在火炮內運動時,內彈道作用使坦克炮的重心與發射炮彈時有很大不同。為此,蘇聯設計師還專門為火炮高低機的穩定裝置增加了導彈狀態模塊——操作手在發射導彈前,高級機穩定器會切換到導彈模式,發射炮彈時再切換回來。

“堡壘”導彈的裝填與普通的坦克彈藥一樣,由裝填手完成。由于導彈在坦克內仍然屬于輔助武器,所以基數僅為6枚。導彈在離開炮口前獲得初加速,然后點燃火箭發動機,使導彈繼續加速,飛行一段距離后,導彈飛行速提升到400米/秒,完成4000米的最大射程,需要持續飛行12至16秒的時間。

AT-11炮射導彈

AT-11導彈采用激光架束制導,彈體質量17.2/kg,射程5km,破甲為例750mm(可打反應裝甲),AT-11導彈是T-80主戰坦克的重要武器,為適應125炮口徑,導彈直徑增加,穿甲深度也有所提高。后來經過一些改進,T-72主戰坦克也能夠發射AT-11導彈。

9M119“蘆笛”炮射導彈

9M119炮射導彈主要用于打擊配備有反應裝甲的坦克目標以及低空飛行目標,有效射程達5公里。該導彈系統配備9M119或9M119M型導彈,導彈采用半自動激光波束制導和空心裝藥戰斗部,導彈重量為23.4千克。

美國

美國MAD-FIRES炮射導彈,是美國雷聲公司研發的一種微型導彈,被稱為“多方位防御快速攔截彈交戰系統”(MAD-FIRES),它以Mk110式57毫米艦炮為發射單元,主要用于攔截反艦導彈、打擊小型快速水面目標、中低空無人機等,具有成本低、精度高等特點。目前該導彈還處于研制階段,尚未轉變為美國軍隊正式型號。

美國MAD-FIRES是一種口徑更小的炮射導彈,采用直接撞擊方式攔截目標。MAD-FIRES的設計初衷是改變美海軍瀕海戰斗艦防空能力弱的現狀,這種軍艦只裝備一套“拉姆”近程防空導彈系統,載彈21發,在激烈的海戰中無法自保。Mk110式57毫米艦炮射速高,以它為載體開發防空型炮射導彈,能夠解決瀕海戰斗艦防空能力薄弱的問題。

MAD-FIRES彈體從火炮炮口出膛后,前體彈托會脫落,鴨式前翼展開,對飛行軌跡進行控制,并通過彈體滾轉提升射程和穩定性,精確追蹤來襲導彈并將其擊毀。該彈藥的相關參數和關鍵制導體制等尚未公布,但從打擊精度和空中變軌等能力分析,這是一種名副其實的導彈,而非普通炮彈。

MAD-FIRES導彈旨在提升火炮系統防御能力,目標是能夠在飛行中持續定位、跟蹤和攔截快速靠近的目標,并對漏網目標重新定位與攔截。在設計上,該導彈將導彈制導、攔截精度,子彈速度、快速發射和大量裝填能力等優勢相結合,一次性發射十余枚,精準抗擊飽和式、多樣化的導彈攻擊,攔截成本大大降低。該導彈將隨著Mk110式57毫米艦炮裝備在美國軍隊未來多型主戰艦艇上,打擊無人機、導彈、小型飛機和快速近岸攻擊艇等,提升艦艇的自衛能力。

以色列

以色列“拉哈特”炮射導彈是為主戰坦克研制的,僅需對主戰坦克的火控系統略進行改造,就可從制式105毫米和120毫米坦克炮發射,并且裝填和發射與常規彈藥一樣。LAHAT炮射導彈配有固體火箭發動機。火箭發動機工作將導彈推出身管,離開身管后,導彈尾部的4片尾翼張開以穩定飛行。導引頭安裝在萬向節上,位于導彈頭部。制式LAHAT炮射導彈配用串聯聚能破甲戰斗部,可對付包括裝甲車在內的各種目標。

以色列105毫米“拉哈特”炮射導彈全彈重19千克、長984毫米。105毫米LAHAT炮射導彈采用傳統的黃銅藥筒,而120毫米導彈的藥筒較短,且有彈托直徑適配器。LAHAT導彈飛行到4000米處通常所需時間為14秒,有效射程超過了6000米,命中精度在0.7米之內。

以色列飛機工業公司還為“拉哈特”炮射導彈研制了管狀/筒狀發射器,以安裝在裝甲車上使用。通常,裝甲車安裝兩套發射器,每套發射箱有4枚導彈。發射器構型拓展應用到了機載平臺上。對于重量受限的旋翼飛機、無人地面和海上平臺而言,上述方案是一種具有效費比的方案。導彈質量僅為13千克,整套發射器重75千克。另外,LAHAT導彈也可能用來裝備無人機。以色列國防軍已經在加沙地帶的指定暗殺行動中部署了這種LAHAT導彈。以色列飛機工業公司不久將試驗供海上平臺發射器使用的變型LAHAT導彈。研究工作表明,改型LAHAT導彈系統完全適于海上使用。

中國

“ADZ104A-105炮射導彈”是中國軍隊首次公開列裝部隊的炮射導彈型號。中國炮射導彈的技術主要源自蘇聯,也一脈相承地使用了“激光駕束制導+三點法導引+鴨舵控制”的制導控制原理,戰斗部也均為聚能破甲戰斗部。同時,結合我國自身的主炮體系,構建了包括100、105及125毫米三種炮射導彈系列,可以覆蓋絕大部分步兵戰車坦克的使用需求。ADZ104A-105型炮射導彈彈頭部裝有兩對鴨舵,平時收在彈體之內,發射后就可以彈出,這四片鴨舵可以對導彈的俯仰和偏航進行姿態控制。可以在發后按需機動,不斷自行修正直到命中目標。

ADZ104A-105型炮射導彈具備5公里的最大射程,超過了所有常見的傳統坦克炮彈,這個距離也要比很多步兵使用的反坦克導彈的射程要遠。而除了對固定目標具有極高的命中概率外,使用激光駕束制導的ADZ104A-105型炮射導彈還具備對運動目標和直升機目標的攻擊能力。

印度

2020年9月23日,印度首次使用國產阿瓊主戰坦克發射了炮射反坦克導彈。報道稱,此次試射由印度國防研究與發展組織進行,導彈成功摧毀了3公里外的一處目標,導彈配有的高爆反坦克彈頭可以摧毀由反應裝甲保護的車輛。這種炮射反坦克導彈進一步增強了“阿瓊”坦克的作戰能力,基于常規和智能彈藥、炮射導彈和重機槍的組合,“阿瓊”坦克對無論遠距離還是近距離目標都可以予以即時、精準和致命的打擊。

發展前景

炮射導彈與導彈、末制導火箭相比具有射程遠和經濟性好的優點;與普通火炮彈藥相比又具有精度高、通用性和靈活性好的特點。炮射導彈比普通的坦克炮射彈藥打得更遠,且精度更高。出于進攻與防御兩方面的考慮,坦克攜帶導彈已成為必然的趨勢;但坦克炮射導彈技術仍有很多改進之處。

這幾項制導技術單獨應用都已經相當成熟,但各自又有難以克服的缺點。如電視制導易受天候影響;激光制導最大的缺點就是激光目標指示器必須始終照射目標,不能實現“發射后不管”;而紅外制導自動識別和鎖定目標困難且不能測距;毫米波制導遠距離分辨率低。而采取復合制導模式可取長補短,克服了各自的不足,可明顯改善導引頭的性能,從而增強了航空武器系統在各種環境條件下的作戰性能,實現了全天候作戰。復合制導技術是當前各國的研究熱點,這必將使得炮射導彈以更快的速度發展。

參考資料 >

美艦用新型炮射導彈曝光.中國軍網.2024-02-17

以色列將LAHAT炮射導彈拓展為機載武器(組圖).新浪軍事.2024-02-17

解放軍兩棲突擊車大秀炮射導彈,自用版型號首次公開 .東方網.2024-02-17

印度“阿瓊”坦克首次炮射反坦克導彈 摧毀3公里外目標.新華網.2024-02-17

我04步戰車罕見發射炮射導彈 可在美M1射程外將其消滅.新浪軍事.2024-02-18

我軍新一代炮射導彈將列裝部隊.新華網.2024-02-18

炮射導彈:從“山重水復”到“柳暗花明”.中國軍網.2024-02-18

二、彈藥_坦克最新章節.QQ閱讀女生網.2024-02-17

總說裝甲|穿深射程都不差,炮射導彈為何成雞肋.鳳凰網軍事.2024-02-18

總說裝甲|穿深射程都不差,炮射導彈為何成雞肋.鳳凰軍事.2024-02-18

俄軍新型坦克秀炮射導彈打擊目標?結果多次脫靶.環球網.2024-02-18

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