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(shù)十個國家和地區(qū)的軍隊中,就連俄羅斯軍隊現(xiàn)役還有1000門。不僅如此,越來越多的國家還以其為基礎(chǔ)發(fā)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(jīng)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(xiàn)代戰(zhàn)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(xù)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(shù)的進步而不斷升級,絕不能原地踏步。
綜合世界各國現(xiàn)在對122毫米火箭炮的改進情況,可以發(fā)現(xiàn)122毫米火箭炮未來的一些發(fā)展端倪。
發(fā)射系統(tǒng)模塊化
目前絕大多數(shù)122毫米火箭炮仍舊沿襲了BM-21的火箭發(fā)射系統(tǒng),即經(jīng)典的4排10管定向器。盡管這種發(fā)射系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、可靠性高等諸多優(yōu)點,但其也有一些明顯缺點。首先,這類結(jié)構(gòu)的火箭炮平時是彈車分離,只有在實戰(zhàn)演習(xí)或作戰(zhàn)時才裝填火箭彈。這樣一旦遇到突發(fā)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(yīng)急反應(yīng)能力弱;其次,這類結(jié)構(gòu)火箭炮的再裝填速度慢。在作戰(zhàn)中,一旦40個發(fā)射管裝填的待發(fā)彈打光之后,以人工方式進行再裝填40發(fā)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(xù)補彈速度又會大大降低;再次,這類結(jié)構(gòu)火箭炮的定向器式發(fā)射系統(tǒng)裝填火箭彈后仍屬于敞開式,對環(huán)境條件的適應(yīng)性較低;第四,這類火箭炮的定向器固定在發(fā)射車上,一種發(fā)射車只能發(fā)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(fā)射系統(tǒng),就是把若干發(fā)火箭彈和發(fā)射管封裝為一個標準的儲運發(fā)射箱,形成一個整體模塊。采用箱式發(fā)射系統(tǒng)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(huán)境、延長火箭彈存儲使用的有效期、減少日常勤務(wù)處理工作;二是可以提高火箭炮的裝填速度、縮短發(fā)射準備時間、提高武器系統(tǒng)的應(yīng)急反應(yīng)能力,以實現(xiàn)多次打擊、連續(xù)作戰(zhàn)、快速反擊的作戰(zhàn)目標;三是箱式發(fā)射系統(tǒng),易于實現(xiàn)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(dǎo)彈共架發(fā)射,也可以用一個標準的發(fā)射平臺固定不同的儲運/發(fā)射箱。這也符合目前復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)任務(wù)對于陸軍炮兵武器系統(tǒng)具有“一專多能”、“一物多用”性能的要求。采用箱式共架發(fā)射,在同一種發(fā)射車底盤上發(fā)射多種口徑型號的火箭彈以及導(dǎo)彈,可以達到提高通用性、增強火力靈活性、降低系統(tǒng)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(zhàn)術(shù)機動性,還有戰(zhàn)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(huán)境適應(yīng)性,能夠在惡劣地形條件下和城鎮(zhèn)作戰(zhàn)環(huán)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(xiàn)代戰(zhàn)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(tǒng)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(tǒng)火箭彈的精度較低,所以火箭炮才普遍采取多管發(fā)射器,目的是通過短時間內(nèi)的多管齊射,以數(shù)量來彌補精度的不足。但是,精度低畢竟對火箭炮的作戰(zhàn)產(chǎn)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(yōu)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(xiàn)在和未來火箭炮技術(shù)發(fā)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(fēng)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(yīng)通過火箭彈的質(zhì)心,且與火箭彈的縱軸重合。但實際上,由于加工裝配誤差、發(fā)動機燃燒不穩(wěn)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(zhì)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(guī)律可通過試驗由統(tǒng)計學(xué)理論來求得。
再者初始擾動問題?;鸺龔椕撾x發(fā)射管時,由于各種因素的影響,運動姿態(tài)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(fā)火箭彈的外形、尺寸均有差異,火箭彈與發(fā)射管之間的配合間隙、運動情況也有差異,多管火箭炮發(fā)射時炮身振動情況對每發(fā)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(fā)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(fā)射和飛行過程中,都會受到空氣載荷的影響,使其發(fā)生振動,導(dǎo)致運動姿態(tài)發(fā)生變化,而這將影響飛行穩(wěn)定性和彈道的散布。
第四陣風(fēng)問題。在火箭彈的彈道上,有方向和大小經(jīng)常變化的陣風(fēng)存在,這也是影響散布的主要因素。陣風(fēng)的影響,以橫風(fēng)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(shù)、尾翼延時張開技術(shù)、同時離軌技術(shù)、控制全彈的動不平衡以及簡易控制技術(shù)等。下面我們就來簡單講講這些技術(shù):
(1)微推力偏心噴管技術(shù),就是利用調(diào)整噴喉尺寸和噴管收斂段空間的方法,使火箭發(fā)動機在整個工作中推力偏心大大降低。從現(xiàn)在應(yīng)用在122毫米火箭彈上的微推力偏心噴管技術(shù)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(shù)的深入發(fā)展,未來這個指標還會進一步提高。
(2)尾翼延時張開技術(shù)。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(jīng)具有了一定的速度和慣性,即使有了擾動,火箭彈也能產(chǎn)生足夠的恢復(fù)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(wěn)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(shù)。包括122毫米在內(nèi)的無控火箭彈長徑比普遍較大,所以在彈體上相應(yīng)地設(shè)計有幾個定心部。同時,火箭發(fā)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(nèi),火箭彈就會傾斜,而且火箭彈又是低速旋轉(zhuǎn)的,因此會引起較大的初始擾動。如果把發(fā)射管前后兩節(jié)的內(nèi)徑設(shè)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(wěn)定火箭彈盡管是低旋,但最大轉(zhuǎn)速也能達到600~900轉(zhuǎn)/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(diào)整。
(5)簡易控制技術(shù)。就是在彈上裝備控制系統(tǒng)來進行彈道修正。這種簡易控制不是像導(dǎo)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(shù)進行控制和修正,而且只能在一定范圍內(nèi)進行。一般來說,控制系統(tǒng)主要由測角陀螺和燃氣射流作動機構(gòu)組成,發(fā)射前測角陀螺被賦予正確的基準射向,發(fā)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(gòu)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(tǒng)只在主動段開始階段控制。俄羅斯應(yīng)用在300毫米火箭彈上的簡易控制技術(shù)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(tǒng)。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(tǒng)也是提高射擊精度的重要措施?,F(xiàn)在研制的新一代火箭炮普遍增加了氣象雷達車、數(shù)字化指揮控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和INS/GPS導(dǎo)航系統(tǒng)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(diào)平、自動定位定向、自動收發(fā)計算諸元、自動裝填、自動瞄準、自動發(fā)射,操作智能化水平不斷提高,同時也大大提高了其設(shè)計精度。例如INS/GPS可以提供高精度的導(dǎo)航數(shù)據(jù),指揮控制系統(tǒng)則可使火箭彈的平均發(fā)射間隔大大縮短,而在這個發(fā)射間隔內(nèi),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(xiàn)代戰(zhàn)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(fā)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(shù),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(yīng)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(fù)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(zhì)復(fù)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(chǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)計方面,采用現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、新型裝藥結(jié)構(gòu)、特型噴管等,有效地提高了推進劑裝填密度和發(fā)動機比沖。
通過上述新材料、新工藝和新技術(shù),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(xiàn)代戰(zhàn)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(zhàn)斗部威力,而且還要進一步拓寬作戰(zhàn)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(shù)火箭炮使用的火箭彈都配有殺傷/破甲兩用子彈子母戰(zhàn)斗部,并且還出現(xiàn)了溫壓彈戰(zhàn)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(dǎo)子彈藥等也越來越多地被用作火箭彈的戰(zhàn)斗部。與此同時,許多國家還在研制偵察、誘餌、干擾等高技術(shù)火箭彈。