BM-21“冰雹”火箭炮誕生已近半個世紀,但是其至今仍然活躍在數十個國家和地區的軍隊中,就連俄羅斯軍隊現役還有1000門。不僅如此,越來越多的國家還以其為基礎發展出了多種型號的同口徑火箭炮。
122毫米火箭炮之所以能夠經久不衰,主要原因在于其價廉物美??v觀世界火箭炮家族,還沒有哪種口徑火箭炮能夠像122毫米一樣將機動性、火力、成本、使用簡便性、可靠性等要求很好地進行平衡。對師、旅級部隊來講,122毫米火箭炮所能提供的火力支援能力遠遠超過其他類型的身管火炮和火箭炮。而現代戰爭對陸軍火力越來越高的要求,即射程遠、射速快、精度高、持續火力強、機動性高等,又恰好與122毫米火箭炮本身的特性相合。也正因為如此,122毫米火箭炮的未來道路不僅不會變窄,反而還有變寬的可能。當然,這也需要122毫米火箭炮隨著軍事技術的進步而不斷升級,絕不能原地踏步。
綜合世界各國現在對122毫米火箭炮的改進情況,可以發現122毫米火箭炮未來的一些發展端倪。
發射系統模塊化
目前絕大多數122毫米火箭炮仍舊沿襲了BM-21的火箭發射系統,即經典的4排10管定向器。盡管這種發射系統具有結構簡單、價格低廉、可靠性高等諸多優點,但其也有一些明顯缺點。首先,這類結構的火箭炮平時是彈車分離,只有在實戰演習或作戰時才裝填火箭彈。這樣一旦遇到突發事件,火箭炮還需要備彈、取彈、裝彈等一系列程序,難以做到接令就走,應急反應能力弱;其次,這類結構火箭炮的再裝填速度慢。在作戰中,一旦40個發射管裝填的待發彈打光之后,以人工方式進行再裝填40發彈需要7~10分鐘時間。即使是一些帶有彈藥架的衍生型火箭炮也只能以較快的速度進行一次補彈,后續補彈速度又會大大降低;再次,這類結構火箭炮的定向器式發射系統裝填火箭彈后仍屬于敞開式,對環境條件的適應性較低;第四,這類火箭炮的定向器固定在發射車上,一種發射車只能發射同一種口徑的火箭彈,通用化程度和火力靈活性都比較低。
有鑒于此,新一代122毫米火箭炮開始采用類似美國M270型227毫米火箭炮那樣的箱式發射系統,就是把若干發火箭彈和發射管封裝為一個標準的儲運發射箱,形成一個整體模塊。采用箱式發射系統對火箭炮帶來的好處有這么幾點:一是可以有效改善火箭彈的儲運環境、延長火箭彈存儲使用的有效期、減少日常勤務處理工作;二是可以提高火箭炮的裝填速度、縮短發射準備時間、提高武器系統的應急反應能力,以實現多次打擊、連續作戰、快速反擊的作戰目標;三是箱式發射系統,易于實現一箱多用、一架多用的目標,可以使多種口徑火箭彈或火箭和導彈共架發射,也可以用一個標準的發射平臺固定不同的儲運/發射箱。這也符合目前復雜多變的戰場環境和作戰任務對于陸軍炮兵武器系統具有“一專多能”、“一物多用”性能的要求。采用箱式共架發射,在同一種發射車底盤上發射多種口徑型號的火箭彈以及導彈,可以達到提高通用性、增強火力靈活性、降低系統費用等目的。
提高底盤機動性和防護性
目前各國122毫米火箭炮普遍采用6x6輪式卡車底盤,這不僅是為了達到戰術機動性,還有戰略機動性的考慮。因為采用卡車底盤的火箭炮能夠方便地用中型運輸機進行空運。
今后一段時間,采用6×6輪式卡車底盤可能仍是主流,但是對底盤的性能要求越來越高,不僅要求其具備更快的公路速度和行程,而且還要具備更高的越野性能和環境適應性,能夠在惡劣地形條件下和城鎮作戰環境下有良好的通行能力。與此同時,底盤的裝甲防護也將逐漸加強,因為現代戰場上各類武器的殺傷威力都在增大,如果沒有相對較好的裝甲防護,火箭炮和操作人員的安全就難以得到保證。
提高火箭彈精度
傳統火箭彈都是無控式,射擊時散布比身管火炮的炮彈大得多,特別是方向散布更大。也正是由于傳統火箭彈的精度較低,所以火箭炮才普遍采取多管發射器,目的是通過短時間內的多管齊射,以數量來彌補精度的不足。但是,精度低畢竟對火箭炮的作戰產生較大不利影響,比如大量耗彈在很大程度上減低了火箭炮成本低的優勢,而且也不易打擊移動和點目標。因此,提高火箭彈的精度是現在和未來火箭炮技術發展的一個重點。
一般來說,火箭彈的精度較差,原因主要在于推力偏心、初始擾動、氣動彈性和陣風等的影響等。
先說推力偏心問題。在理想情況下,火箭彈推力的作用線應通過火箭彈的質心,且與火箭彈的縱軸重合。但實際上,由于加工裝配誤差、發動機燃燒不穩定、噴出燃氣流的不對稱等原因,使推力作用線既不通過火箭彈的質心,也不與彈軸重合,因而存在垂直于彈軸的分力和力矩作用于火箭彈上,這就是常說的推力偏心。需要說明的是,推力偏心是隨機的,其規律可通過試驗由統計學理論來求得。
再者初始擾動問題?;鸺龔椕撾x發射管時,由于各種因素的影響,運動姿態受到擾動,使其具有初始攻角、初始偏角和初始擺動角速度。由于每發火箭彈的外形、尺寸均有差異,火箭彈與發射管之間的配合間隙、運動情況也有差異,多管火箭炮發射時炮身振動情況對每發彈的影響都不一樣,屬于彈、炮配合方面的偶然因素的影響使得每發彈的初始擾動不一樣,因而造成了彈著點的散布。
第三氣動彈性問題。對于長徑比大的火箭彈,在發射和飛行過程中,都會受到空氣載荷的影響,使其發生振動,導致運動姿態發生變化,而這將影響飛行穩定性和彈道的散布。
第四陣風問題。在火箭彈的彈道上,有方向和大小經常變化的陣風存在,這也是影響散布的主要因素。陣風的影響,以橫風最為明顯,這是由火箭彈的特點決定的。
多年來,人們在減小火箭彈射彈散布、提高射擊密集度方面進行了大量研究工作,如火箭彈微推力偏心噴管技術、尾翼延時張開技術、同時離軌技術、控制全彈的動不平衡以及簡易控制技術等。下面我們就來簡單講講這些技術:
(1)微推力偏心噴管技術,就是利用調整噴喉尺寸和噴管收斂段空間的方法,使火箭發動機在整個工作中推力偏心大大降低。從現在應用在122毫米火箭彈上的微推力偏心噴管技術效果來看,其縱向密集度已從原先的1/100提高到1/200以上。而隨著該項技術的深入發展,未來這個指標還會進一步提高。
(2)尾翼延時張開技術。尾翼張開過程必然引起振動,所以最好不要讓尾翼在火箭彈開始啟動時,而是要延遲一段時間。此時火箭彈已經具有了一定的速度和慣性,即使有了擾動,火箭彈也能產生足夠的恢復力矩,使得擾動很快衰減。當然,尾翼張開時間也不能太遲,否則由于尾翼沒有張開而起不了穩定作用,所以尾翼張開的最佳時間選定需要深入研究。
(3)同時離軌技術。包括122毫米在內的無控火箭彈長徑比普遍較大,所以在彈體上相應地設計有幾個定心部。同時,火箭發射管與火箭彈之間存在著縫隙,在火箭彈前定心部出炮口后的半約束期內,火箭彈就會傾斜,而且火箭彈又是低速旋轉的,因此會引起較大的初始擾動。如果把發射管前后兩節的內徑設計的尺寸不同,從而保證前后兩個定心部同時離軌,就能從根本上消除約束期,使初始擾動大幅降低,從而提高精度。
(4)控制全彈的動不平衡。122毫米尾翼穩定火箭彈盡管是低旋,但最大轉速也能達到600~900轉/分,所以必須在最后的裝配階段對全彈的動不平衡進行嚴格調整。
(5)簡易控制技術。就是在彈上裝備控制系統來進行彈道修正。這種簡易控制不是像導彈那樣主動探測目標進而跟蹤、鎖定,直至攻擊目標,只是對彈道的某些參數進行控制和修正,而且只能在一定范圍內進行。一般來說,控制系統主要由測角陀螺和燃氣射流作動機構組成,發射前測角陀螺被賦予正確的基準射向,發射后可感知彈體軸向與基準射向的偏差,并通過燃氣射流作動機構修正這一偏差。由于火箭彈散布主要是在主動段形成的,而在彈道主動段的初始階段,火箭彈對各種擾動最敏感,因此該系統只在主動段開始階段控制。俄羅斯應用在300毫米火箭彈上的簡易控制技術表明,彈著點密集度比無控火箭彈提高了1倍以上,在最大射程上的距離和方向散布密集度僅有1/300。
(6)先進的火控系統。除了在火箭彈本身下功夫之外,為火箭炮添加先進的火控系統也是提高射擊精度的重要措施?,F在研制的新一代火箭炮普遍增加了氣象雷達車、數字化指揮控制系統、通信系統和INS/GPS導航系統等,使原先的單門火箭炮變成以火箭炮為主體,集偵察、測量、指揮、通信和機動于一體的綜合體,火箭炮能自動調平、自動定位定向、自動收發計算諸元、自動裝填、自動瞄準、自動發射,操作智能化水平不斷提高,同時也大大提高了其設計精度。例如INS/GPS可以提供高精度的導航數據,指揮控制系統則可使火箭彈的平均發射間隔大大縮短,而在這個發射間隔內,所有射擊諸元完全歸零。這種精確控制能力,可以使火箭彈的精度大大提高。
增加射程
隨著現代戰場縱深的不斷加大,作為師屬火箭炮的122毫米火箭炮原先20公里的射程顯然已不能滿足要求,必須提高射程。
由于火箭彈所采用的火箭發動機推進劑的比沖大小和裝載量的多少是決定火箭彈射程大小的重要參數,因此要提高射程也就必須從這兩方面著手。
近年來,高能材料在固體推進劑制造中的應用,使推進劑能量有了大幅提高。目前改性雙基推進劑添加黑索金、鋁粉之后,比沖已達到240?!っ?立方厘米以上,而復合推進劑的比沖則達到了250牛·秒/立方厘米以上。與此同時,高強度合金鋼、輕質復合材料等高強度材料也越來越多地被用作火箭彈殼體材料,而且采用強力旋壓、精密制造等工藝,不僅減輕了火箭彈殼體重量,降低了生產成本,而且使火箭彈的消極重量大幅下降,同時推進劑的有效裝載量有較大提高。
在火箭彈總體和結構設計方面,采用現代優化設計技術、新型裝藥結構、特型噴管等,有效地提高了推進劑裝填密度和發動機比沖。
通過上述新材料、新工藝和新技術,122毫米火箭彈的射程在不斷提高目前普遍達到40公里,今后將有望達到45-50公里,甚至更遠。
火箭彈大威力化和多用途化
火箭炮在問世之初主要用于對付大面積集群目標,所使用的火箭彈彈種主要是高爆殺傷、燃燒、照明、布雷和煙幕彈。而隨著現代戰場縱深的不斷加大,目標類型的急劇增多以及目標綜合防護能力的增強,各國對122毫米火箭炮的要求也越來越高,不僅要求火箭彈大幅提高戰斗部威力,而且還要進一步拓寬作戰用途。
目前,為了消滅敵方有生力量及裝甲車輛等目標,大多數火箭炮使用的火箭彈都配有殺傷/破甲兩用子彈子母戰斗部,并且還出現了溫壓彈戰斗部。為了進一步提高對裝甲車輛的毀傷概率,末敏彈、末制導子彈藥等也越來越多地被用作火箭彈的戰斗部。與此同時,許多國家還在研制偵察、誘餌、干擾等高技術火箭彈。