M712“銅斑蛇”(Copperhead)制導炮彈由美國馬丁·瑪麗埃塔公司(Martin Marietta)在20世紀70年代初開始研制。1977年12月9日在白沙靶場進行瞭試驗,從接近最大射程處射來的炮彈,擊中瞭一輛作為靶標的報廢M-47坦克。炮彈命中炮塔左側上方,爆炸將車內設施一掃而光,艙蓋被掀掉,車內零部件從艙口飛出沖上天空。美國軍方對試驗結果非常滿意,於20世紀80年代初將該彈定型生產並裝備部隊,取名為“銅斑蛇”。“銅斑蛇”炮彈由155毫米榴彈炮發射,采用激光半主動尋的制導方式,是世界上最早的制導炮彈,主要用於攻擊集群坦克或裝甲目標。
M712“銅斑蛇”制導炮彈由三個獨立的部分組成,分別是彈頭部、戰鬥部、彈尾部。
彈頭部為圓錐形,分為尋的器和電子組件兩部分;戰鬥部包括聚能裝藥和引信;彈尾部是穩定和控制部分,包括十字形穩定翼、尾部控制翼、控制驅動器和電源。
一個完整的“銅斑蛇”制導炮彈作戰系統,由制導炮彈、激光指示器、155毫米榴彈炮、射擊指揮裝備、通信指揮和控制裝備組成。整個系統用於直接支援陸軍野戰部隊的炮兵營作戰。20世紀八九十年代的美國陸軍野戰炮兵營的主力裝備是Ml09或M198式155毫米榴彈炮。
“銅斑蛇”制導炮彈可配用多種激光指示器。理論上該炮彈可用各種地面或機載激光指示器為其指示目標。如美國地面車載激光定位指示器(GLID)、手持式激光指示器(LlD)以及組合式通用激光指示器(MULE)。實際上,美軍的地面引導大多依靠M-981式裝甲火力支援車(Fire Support Team Vehicle)。
激光定位指示器可由地面炮兵前進觀察小組(或前進觀察員)、直升機、陸軍飛機或無人駕駛飛機操縱器控制。地面激光定位指示器的有效作用距離可達6千米,但由於能見度和其他原因,大多數炮兵前進觀察員的接敵距離是5千米。當炮彈飛行到最後10~15秒時開始照射目標,直到完成攻擊。20世紀80年代中期以後可使用遙控飛行器來照射目標,其作戰縱深可達15千米。
由上可知,引導“銅斑蛇”激光制導炮彈的是一套龐大的系統。作戰流程復雜、實戰應用效率低下成為“銅斑蛇”制導炮彈的最大缺陷。美國在1981年就提出研制“銅斑蛇”-2型,計劃將射程由16千米增至22千米,並用被動紅外/毫米波制導代替半主動式激光制導系統,以實現“射後不管”。但該計劃無疾而終。20世紀90年代以後,隨著精確制導技術的發展,GPS、雙色紅外敏感器、毫米波等先進技術開始在炮兵領域大規模應用,系統龐大、造價高昂、易受幹擾的“銅斑蛇”制導炮彈顯得有些過時,因此美國陸軍決定不再發展半主動激光制導炮彈,轉而發展“神劍”等低成本、高性能的制導炮彈。
M982“神劍”制導炮彈由美國雷聲(Raytheon)公司和瑞典伯福斯(Bofors)公司聯合研制,是美軍實現火炮系統轉型、增強精確打擊能力的重點項目。M982制導炮彈采用INS/GPS復合制導技術,具有全天候精確打擊能力,可在各種氣候及地形條件下打擊高價值目標,支援近距離作戰。M982是美軍第一種具備“射後不管”能力的制導炮彈,具有致命的打擊能力,雷聲公司和伯福斯公司形象地將其稱為“亞瑟王神劍”(Excalibur)。
炮彈頭部制導與控制艙包括引信、INS/GPS制導裝置和4片鴨式舵;中部為戰鬥部艙,采用模塊化設計,可攜帶不同類型的有效載荷;尾部設有折疊式尾翼。該炮彈底部裝有底排氣裝置,采用瞭高滑翔比、大升阻比的彈體設計,用不同的發射平臺發射時最大射程為40~50千米。
火炮采用高仰角發射炮彈,以使彈載GPS接收機有充足的時間鎖定衛星信號、制導單元有足夠的時間來修正彈道,也可使炮彈獲得較遠的射程。炮彈一離開發射管,後部主翼立即展開,以穩定彈體。之後,彈體前部的4片鴨翼展開並獨立活動,用於修正彈道。在接近彈道最高點時,彈載GPS接收機獲得導航信息並將其與目標數據進行比對,對導航裝置進行必要的修正,控制炮彈飛向目標。
“神劍”炮彈還配備一條衛星上行鏈路,可使目標數據在飛行中得到校正。如果飛行過程中GPS信號遭到幹擾,無法獲取信號,慣性導航裝置將以最後得到的數據為基準,單獨控制炮彈的飛行。
試驗證明,“神劍”制導炮彈具有很高的精度。以毀傷20米×20米的結構目標為例,傳統榴彈需147發,而“神劍”僅需3發。
除基本型號外,“神劍”制導炮彈有3個增量(Increment)版本。增量1版本於2013年完成設計並投入量產,增量2和增量3版本將於2020年前完成功能演示。
增量1版本為單一的穿透戰鬥部,主要用於攻擊靜止目標。
增量1A-1:2007年開始服役(XM982)。
增量1A-2:增加瞭射程,可抵抗GPS幹擾(M982)。
增量1B:全功能版本,降低瞭生產成本,已投入量產(M982A1)。
“神劍”-S:2013年6月,雷聲公司啟動瞭一項內部計劃,在M982A1的基礎上增加半主動激光制導,使炮彈具備雙模制導能力。該導引頭可引導炮彈攻擊移動目標,並可在炮彈發射後重新確定攻擊目標或改變落點,以避免附帶損害。
“神劍”-N5:“神劍”-S的縮小版本,直徑減至127毫米(5.0英寸),可供海軍驅逐艦和巡洋艦的艦炮使用。
增量2:將配備“智能”戰鬥部,能夠對運動目標實施探測、跟蹤和摧毀。該型號炮彈最適合在開闊地帶執行打擊任務。
增量3:將主要用於城市作戰。其打擊目標為各種軍用技術裝備,可自動對運行於城市街道中的目標進行識別和跟蹤。
2007年,“神劍”制導炮彈在伊拉克投入實戰。駐伊拉克巴格達北部的美國陸軍第一騎兵師使用M109A6“帕拉丁”榴彈炮發射瞭2枚“神劍”炮彈,均直接命中武裝分子占據的一座房子(2007年5月5日)
經過實戰,美軍對“神劍”制導炮彈的性能十分滿意。美國陸軍於2005年花費2 210萬美元訂購瞭165枚“神劍”炮彈,2006年花費4 270萬美元訂購瞭335枚,2007年則花費6 490萬美元訂購瞭725枚。2013年8月29日,美軍花費5 400萬美元采購765枚155毫米“神劍”增量1B制導炮彈。
美國XM395型120毫米精確制導迫擊炮彈(Precision Guided Mortar Munition,PGMM)由艾利安特技術系統公司(Alliant Techsystems)研制,是一種多用途、多模制導彈藥,可對高價值目標進行“外科手術式”精確打擊,可消滅由土木掩體、水泥墻體和輕型裝甲車輛保護的人員,為機動部隊提供建制遠程精確打擊能力。
根據美國陸軍的要求,PGMM應能按照作戰任務的需求,選擇激光指示或自主式“射後不管”制導方式。使用激光指示制導方式時,需要人工控制,由前方觀察員對目標指示8~10秒的時間。PGMM還可以使用紅外成像制導方式,成為“射後不管”精確制導武器。
第一階段的PGMM是120毫米多功能半主動激光制導迫擊炮彈,半主動激光導引頭應用分佈式孔徑半主動激光導引頭技術,靈敏度極高,而且在寬大視場范圍內具有很高的角精度。在第一階段,PGMM隻能攻擊固定目標,射程要求為7.2~10千米。而未來階段的改進型彈藥將能打擊活動目標,射程可達12~15千米。
PGMM使用先進的制導、導航與控制處理器和一個控制推力裝置,可以飛行至指定目標。系統由發射藥、控制發動機、戰鬥部、激光傳感器和引信5部分組成。激光傳感器可以在約80度的視野夾角內捕捉目標並分類,通過處理器將信息傳送到制導與控制分系統,以確保直接命中。PGMM安裝一個帶有可調延時引信的殺傷彈頭,使用成型裝藥戰鬥部,既可摧毀軟目標又可摧毀硬目標。用飛行時間、目標類型和激光編碼等參數對引信進行編程後,精確制導迫擊炮彈與常規迫擊炮彈的發射非常相似,使用鋼制和新型復合材料身管均可發射。
PGMM能與現役和未來的所有120毫米迫擊炮系統兼容,包括M120牽引式迫擊炮、M121車載迫擊炮;牽引車使用高機動多功能輪式車(HMMWV)、“斯特瑞克”旅戰鬥隊(SBCT)自行迫擊炮和“未來戰鬥系統”120毫米非直瞄迫擊炮。
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XM395精確制導迫擊炮彈,美國陸軍第101空降師第506步兵團的士兵肩扛一枚XM395制導炮彈,準備進行實彈射擊演習(2013年2月27日,肯塔基州坎貝爾堡)
在發射之前,炮手需要對炮彈的激光編碼、引信延時模式和飛行時間進行設定(2013年2月27日,肯塔基州坎貝爾堡)
艾利安特技術系統公司在2004年12月獲得美國陸軍8 000萬美元的生產合同,並於2005年開始小批量生產XM395精確制導迫擊炮彈。2008年第四季度進入批量生產階段。2010年4月,XM395炮彈正式進入美國陸軍服役。2011年3月,XM395制導迫擊炮彈首次在阿富汗投入實戰。
2013年6月18日,美國多軍種通用制導炮彈(Multi ServiceStandard Guided Projectile,MS-SGP)在白沙導彈試驗場進行瞭試射,演示瞭該彈在射程為38千米下的戰術性能,試驗取得瞭成功。
MS-SGP制導炮彈由英國BAE系統公司與美國陸軍武器研發與裝備中心聯合研制,前者為主承包商。
MS-SGP制導炮彈不僅可供美國陸軍使用,也可用於海軍反水面作戰、防空以及防禦快艇和近岸快艇等任務。雖然該彈不一定能夠一發就擊沉水面艦艇,但可使其在一段時間內喪失作戰能力。對於防空任務,該彈可以用於打擊執行偵察或攻擊任務的各種亞音速飛機、無人機、直升機等空中目標。同時,裝備瞭多軍種通用制導炮彈的艦艇,其對敵方快艇和近岸快艇的防禦距離從目前的15千米擴展到50千米。如果一旦發現有敵方小艇靠近,則可以在50千米外即發射多軍種通用制導炮彈進行打擊。
多軍種通用制導炮彈的最大射程將近100千米,精度可達到5米以內。美國陸軍和海軍陸戰隊的野戰火炮及美國海軍Mk 45艦炮一旦裝備多軍種通用制導炮彈,性能將得到大幅提升。由於美國及其盟國目前執行火力支援和對戰術目標進行打擊等任務時所用的制導彈藥通常較為昂貴,因此需要一種身管發射的低成本遠程制導彈藥。多軍種通用制導炮彈正是可以滿足該需求的新型制導炮彈,可供美國及其盟國的多個軍種裝備,響應迅速,能打靜止和運動目標,但成本僅為現有同類裝備的幾分之一。
多軍種通用制導炮彈
美國海軍於2013年7月2日對外公佈,6月在白沙導彈靶場成功進行瞭遠程對陸攻擊炮彈(Long Range Land Attack Projectile,LRLAP)的制導飛行測試。測試共發射瞭4發炮彈,均打到83千米遠的地方。測試成功演示瞭炮射、GPS信號捕獲、導航與制導、一定炸高處激發引信以及戰鬥部毀傷能力。
遠程對陸攻擊炮彈采用彈丸和藥筒分裝式結構,結合後全彈長約2 230毫米。彈丸由戰鬥部、GPS/INS 制導裝置、火箭助推發動機和舵機控制裝置等部分組成。發射時的彈丸重118千克,戰鬥部內裝藥重10.8千克,破片殺傷半徑60米,裝備碰炸和近炸引信。
LRLAP制導炮彈的最大射程為185千米,設計的圓概率誤差約20米。
英國BAE系統公司展出的幾種制導炮彈,其中尺寸最大的是遠程對陸攻擊炮彈(2013 年 4月8日)
英國BAE系統公司在2013年4月8日展出的幾種制導炮彈,從左向右依次是:遠程對陸攻擊炮彈(LRLAP)、127毫米多軍種通用制導炮彈(MS-SGP)、127毫米輕型裝甲穿透彈、先進精確殺傷武器系統(APKWS)
德國SMArt 155制導炮彈
SMArt 155制導炮彈由德國GIWS公司和德國政府聯合研制,可供所有155毫米火炮系統使用。該彈采用毫米波雷達和紅外傳感器,是一種先進的“射後不管”制導炮彈,能在任何天氣和環境條件下摧毀敵方的火炮和裝甲目標。
SMArt 155炮彈內裝2枚子彈藥,帶有毫米波雷達、毫米波雷達發射機、紅外傳感器、信號處理裝置和電源的多模傳感器引信系統;帶有重金屬藥形罩的爆炸成形彈丸戰鬥部。該炮彈采用單一破片重金屬侵徹體戰鬥部,根據特殊的要求也可使用多破片戰鬥部。
SMArt 155采用與現役改進型常規彈藥相同的火炮、射表和操作程序。子彈藥一從彈體中拋出,多模傳感器系統即開始以螺旋形軌跡掃描目標區域。該傳感器系統可識別偽裝目標。探測到目標後即發射出爆炸成形彈丸,尾翼穩定動能侵徹物以超音速射向目標,侵徹目標的頂裝甲。SMArt 155主要用於對付主戰坦克,此外還能探測並摧毀裝甲戰車(如自行榴彈炮、火箭發射器、裝甲運兵車)和防空設施等目標。
2001年,美國艾利安特技術系統公司(Alliant Techsystems,ATK)與德國GIWS公司簽署瞭一份協議,GIWS向ATK轉讓技術,由ATK在美國制造並銷售SMArt 155炮彈。
德國GIWS公司稱,SMArt 155為滿足美國陸軍對傳感器引爆彈藥的需求,在成本、進程和性能方面提供瞭最低風險的解決方案。SMArt 155已被證實在各種幹擾、環境和天氣條件中都是非常有效的,可靠性超過瞭90%。
全膛增程彈
亦稱“遠程全膛彈”。彈丸外形隻有弧形部和船尾部,中間沒有圓柱部,彈丸長徑比較大,形似“棗核”的炮彈。由彈體、定心塊、彈帶和引信等組成。裝在彈體弧形部上的定心塊,與彈帶一起保證彈丸在膛內定心和正確運動。彈丸具有良好的空氣動力外形,飛行阻力小,可增大射程。彈體船尾部一般裝有底凹件,也可以裝底部排氣裝置,以更有效地增加射程。
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火箭增程彈
彈丸尾部裝有火箭發動機,用以增加射程的炮彈。由戰鬥部、火箭發動機、穩定裝置和發射裝藥組成。有旋轉式和尾翼式兩種。旋轉式火箭增程彈,彈長受飛行穩定性的限制,火箭發動機較小,增程幅度較小。尾翼式火箭增程彈,彈體較長,增程幅度較大,與普通炮彈相比可增加射程25%~100%。但所裝的炸藥數量較少,射彈散佈較大,對目標的毀傷效果降低。
末段制導炮彈
簡稱“制導炮彈”。利用炮彈自身的制導裝置,在外彈道末段將彈丸導向目標的炮彈。配用於榴彈炮、加榴炮、迫擊炮和火箭炮,從遠距離毀傷坦克、裝甲車、艦艇等活動目標。由制導部、戰鬥部、穩定與控制部等部分組成。采用激光末段制導、紅外末段制導和無線電末段制導等制導方式。在末段彈道上,彈丸接收來自目標的信息,形成控制指令,由驅動器帶動控制尾翼修正彈道,使彈丸命中目標。最早的末段制導炮彈是美國在1972年開始研制的155毫米“銅斑蛇”制導炮彈。
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末端敏感彈
簡稱“末敏彈”。利用彈上的敏感裝置,在彈道末端自動探測和搜索目標,並自動引爆彈丸或戰鬥部的彈藥。主要用於攻擊遠距離集群裝甲目標。多為大口徑子母彈。子彈上裝有毫米波傳感器或紅外傳感器,能自動探測和識別坦克、裝甲車等目標,並適時爆炸,攻擊裝甲目標的頂裝甲。美國、俄羅斯、德國、瑞典等國軍隊,均裝備瞭末端敏感彈。
激光制導炮彈
以激光尋的為制導方式的末段制導炮彈。以地面或機載的激光目標指示器跟蹤照射目標,激光制導炮彈飛抵目標時,激光尋的頭感受到目標反射的激光信息,導引炮彈攻擊目標。最早的激光制導炮彈是美國1982年配裝155毫米火炮的“銅斑蛇”制導炮彈。
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