張云杰，賈蘭俊，李洪果，彭松江

(中國船舶重工集團公司 第七一三研究所，河南 鄭州450015)

0 引 言

制導炮彈是一種高新技術炮彈，它使火炮這類間接瞄準殺傷武器具備了遠距離精確打擊點目標的能力。相對于常規(guī)炮彈而言，制導炮彈具備首發(fā)命中、費效比高、射程遠等優(yōu)勢;相對于發(fā)射及制導系統(tǒng)復雜的其他制導武器而言，制導炮彈具有較為低廉的價格以及毫不遜色的制導精度。

近年來，制導炮彈在我國發(fā)展迅速，并已經(jīng)在陸軍某型自行火炮上得到了廣泛應用，由于制導炮彈多為分裝式結構，其在自動化程度較高的艦炮上的裝填有別于常規(guī)炮彈，本文分析國內(nèi)外現(xiàn)狀，提出多種裝填方案進行類比分析，對制導炮彈在大口徑艦炮上的裝填方式進行探討。

1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀70年代，隨著光電技術、微電子技術以及現(xiàn)代尋的技術的長足進步，世界軍事領域開始關注常規(guī)火炮彈藥制導化的研究。

早期的制導炮彈采用激光半主動末制導方式，由于激光半主動制導炮彈進入末制導階段后激光目標指示器需保持照射狀態(tài)一定時間，致使發(fā)射后很長一段時間內(nèi)前方觀測人員不能離開陣地，增加了前方人員的危險系數(shù)，且激光制導受到天氣以及煙霧等因素的影響較大，進入20世紀90年代以后，以美國為首的西方國家開始研制INS/GPS 復合制導等多種制導方式的制導炮彈。

以美增程制導炮彈(ERGM)為例，其彈丸包括尾翼、火箭發(fā)動機、炸藥載荷、控制作動器系統(tǒng)、制導電子單元等組成，其作戰(zhàn)過程是:彈丸發(fā)射后沿彈道飛行，火箭發(fā)動機隨后點燃;到達彈道最高點時制導系統(tǒng)發(fā)出指令，展開彈頭前端的鴨式翼并開始接收GPS 信號、調(diào)整彈丸的飛行彈道;彈丸到達適宜位置時進入滑翔下降過程，炮彈飛行到目標上空后垂直落下，彈藥戰(zhàn)斗部得以最大限度的發(fā)揮效能。

目前，制導炮彈的發(fā)射平臺也開始由陸軍火炮擴展到海軍的艦炮，由于射程和威力的增加，使得通過艦炮發(fā)射的制導炮彈不但能準確攻擊岸基目標，也可通過多彈同時彈著的方式攻擊各種大型水面艦艇，同時還可執(zhí)行反導防衛(wèi)的任務。

艦炮發(fā)射制導炮彈在國外應用較為廣泛，如美國AGS 艦炮，意大利OTO－127 艦炮等。

美國AGS 艦炮為DDG 1000 驅(qū)逐艦主炮，其彈藥為分裝式遠程對陸攻擊炮彈(LRLAP)，據(jù)報道其射速可達10 發(fā)/分，射程大于83 km。

圖2 美AGS 艦炮Fig.2 Advanced gun system

AGS 艦炮的裝填方式為垂直裝填，發(fā)射前將俯仰部分帶到垂直位，接彈裝置首先將彈丸與藥筒提出，下?lián)P彈機活動筒將彈丸提升，轉(zhuǎn)彈裝置再將藥筒轉(zhuǎn)至彈丸下方，由揚彈機將彈丸與藥筒一起提升入膛。

圖3 美MK 45 艦炮Fig.3 MK 45 Mode 4

美國MK 45 Mod4 艦炮列裝于“阿利·伯克”級驅(qū)逐艦，美國海軍1994年開始為MK 45型127 mm艦炮研制EX－171 增程制導炮彈(ERGM)，并從2002年開始進行了一系列試驗。ERGM 彈藥為分裝式，彈藥部長1.55 m，重50 kg，需要2 次裝填，射速為10 發(fā)/分，由于射程和重量的因素，增程制導彈藥發(fā)射時炮口動能較高，將會大大降低身管壽命，MK 45 Mod4 艦炮可發(fā)射超過8 000 發(fā)常規(guī)彈，而僅能發(fā)射不到3 000 發(fā)制導炮彈。

圖4 意大利OTO－127 艦炮Fig.4 Italy OTO－127

意大利為本國海軍127 mm 艦炮和陸軍155 mm火炮研制的“火山”系列炮彈，其遠程制導型仍采用INS/GPS 復合制導。但由于其彈體結構由可自由旋轉(zhuǎn)的尾部(包括戰(zhàn)斗部)和固定頭部組成，表明該制導炮彈彈體尾部在飛行過程中仍呈旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，通過將制導部件安裝在固定的頭部解決了INS/GPS 在旋轉(zhuǎn)飛行炮彈中應用的問題。由于選擇了次口徑加尾翼穩(wěn)定的設計替代火箭增程技術來增大炮彈的射程，使得火山外形相對緊湊，可進行1 次裝填發(fā)射，提高了射速，可讓5～10 發(fā)炮彈同時命中20～80 km 距離內(nèi)的目標，實現(xiàn)多彈同時彈著。

2 制導炮彈裝填方案

按照彈丸與裝藥藥筒(藥包)之間的裝配關系，炮彈可分為定裝式炮彈、藥筒分裝式炮彈和藥包分裝式炮彈3 類。定裝式炮彈的彈丸和裝藥藥筒結合為1個整體，射擊時一次裝入炮膛。藥筒分裝式炮彈的彈丸和裝藥藥筒不為一體，發(fā)射時先裝彈丸，再裝藥筒。藥包分裝式炮彈的彈丸、藥包和點火門管分3 次進行裝填。

對于大口徑艦炮的彈藥來說，由于威力及射程的要求，炮彈的重量大、炮口動能高。故其制導炮彈的彈丸部較長，多采用藥筒分裝式結構。針對分裝式制導炮彈而言，其裝填方式可分為:2 次裝填、雙路供彈一次裝填、垂直裝填等方式。

2.1 兩次裝填方案

此方案可應用于大多數(shù)已裝備艦炮，將分裝式的制導炮彈按彈丸部與藥筒部依次裝載至艦炮彈鼓，發(fā)射時分2 次裝填彈丸與藥筒。彈鼓位于艦炮發(fā)射系統(tǒng)下方，為艦炮長連發(fā)射擊循環(huán)提供充足的彈藥，彈鼓與艦炮發(fā)射系統(tǒng)通過揚彈機相連。艦炮發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)的供彈裝置用以將揚彈機上揚的彈藥輸送至炮膛內(nèi)。其發(fā)射過程為，首先將制導炮彈的彈丸與藥筒間隔輸送至艦炮彈鼓內(nèi)，其次彈丸經(jīng)揚彈機到供彈裝置并由供彈裝置輸送入膛，之后藥筒也由相同路徑輸送入膛后擊發(fā)射擊。

如圖5所示，輸彈通道內(nèi)為待入膛的藥筒，身管內(nèi)為已入膛的制導彈丸。

其優(yōu)勢為對現(xiàn)有艦炮改動較小，易于實現(xiàn)。

其缺點如下:

圖5 兩次裝填方案Fig.5 The two loading scheme

1)降低艦炮射速，每發(fā)彈都需要裝填2 次，大大增加了單發(fā)入膛時間，對于利用外能裝填的艦炮可直接裝彈，而對于利用后坐儲能裝彈的艦炮，在裝填藥筒時則需要人工儲能;

2)彈丸首先入膛，藥筒再次輸彈入膛時對彈丸有較大的撞擊，可能會對炮彈造成一定程度的破壞。半行程輸彈方式的艦炮對輸彈速度要求較高，此類破壞會更加嚴重;

3)由于彈丸的輸彈距離長，高角裝填時，若彈丸嵌膛不緊易發(fā)生回落現(xiàn)象;

4)藥筒外形有別于彈丸前端的錐形結構，其前端多為薄壁的筒狀結構，在輸彈過程中易發(fā)生碰撞變形，影響入膛后與彈丸的對接。

2.2 雙路供彈一次裝填方案

對于具備雙路供彈通道的艦炮來說，可采用兩路分別裝填制導彈丸與藥筒，再利用輸彈機構將制導彈丸與藥筒一起輸彈入膛。

雙路供彈通道的艦炮多對應雙彈鼓結構，在彈鼓裝彈時可將彈丸與藥筒分開裝載，發(fā)射時由左右揚彈機分別將彈丸與藥筒輸送到左右供彈裝置內(nèi)。雙通道艦炮發(fā)射系統(tǒng)包括炮身、炮尾、左供彈裝置、右供彈裝置、輸彈裝置等，左右供彈裝置接收揚彈機輸送的彈藥并將其供彈至輸彈通道上，輸彈裝置用以將輸彈通道上的彈藥輸送至炮膛內(nèi)。

其裝填方案如圖6所示，以右路裝填制導彈丸，左路裝填藥筒為例。射擊時，右供彈裝置首先將制導彈丸推送至輸彈線上，由輸彈裝置的前彈托將彈丸向炮口方向推動以讓開供彈位置;左供彈裝置隨即將藥筒推送至輸彈線上，前彈托轉(zhuǎn)開，后彈托將藥筒和彈丸一起輸送入膛。

圖6 雙路供彈一次裝填方案Fig.6 Two way for a projectile loading scheme

其優(yōu)勢為:

1)保證了艦炮的射速，對于采用外能源供彈的艦炮可直接進行雙路交替供彈。

對于后坐儲能供彈的艦炮，可利用后坐時雙路儲能實現(xiàn)兩側(cè)的供彈，連發(fā)時無需進行人工儲能，節(jié)省了單發(fā)入膛時間;

2)藥筒對彈丸的撞擊較小，由于藥筒前端外壁多包絡彈丸底端，在輸彈過程中藥筒不易發(fā)生碰撞變形;

3)彈種切換方便，且不影響發(fā)射常規(guī)彈射速，多彈種兼容性強。

其劣勢為:

1)對艦炮的改動較大，特別是輸彈裝置需進行重新調(diào)整，設置前后彈托;

2)左右供彈線路切換頻繁，輸彈裝置動作復雜，增加了控制系統(tǒng)的難度;

3)高角輸彈時，前彈托的脫開會造成制導彈丸回落，撞擊藥筒。

2.3 垂直裝填

垂直裝填是一種固定角度裝填的方式，裝填時將俯仰部分帶至垂直位，此時炮膛中心線與揚彈筒中心重合，由揚彈機將彈藥直接輸送入膛。垂直裝填的艦炮優(yōu)化了供彈線路，取消了發(fā)射系統(tǒng)的供彈、輸彈裝置，彈藥從彈鼓甚至彈庫內(nèi)經(jīng)揚彈機直接輸送入膛。

中心揚彈是此類艦炮的特點，揚彈筒的中心即艦炮的回轉(zhuǎn)中心，此類艦炮多為外能裝彈。垂直裝填艦炮的彈藥將彈丸與藥筒成組，同時提升到裝彈位，提升時彈丸直接到揚彈筒內(nèi)，而藥筒則提升至其側(cè)方，其揚彈機配有轉(zhuǎn)彈裝置與活動襯筒，活動襯筒用以將揚彈筒內(nèi)的彈丸向上提升讓位，裝彈裝置用以將側(cè)方的藥筒轉(zhuǎn)至已讓位的彈丸下方。

其裝填方案如圖7所示，射擊時，將制導彈丸與藥筒同時提升至裝彈位;制導彈丸被直接提升到揚彈筒內(nèi)，藥筒被提升至揚彈筒側(cè)方的轉(zhuǎn)彈裝置內(nèi)，同時艦炮俯仰部分帶到垂直位;揚彈筒內(nèi)的活動襯筒帶動制導彈丸向上提升讓開裝彈位;轉(zhuǎn)彈裝置將藥筒轉(zhuǎn)入揚彈筒后，揚彈筒內(nèi)的彈托帶動藥筒與制導彈丸一起入膛。

其優(yōu)勢為:

圖7 垂直裝填方案Fig.7 Vertical loading scheme

1)縮短了供彈線路，節(jié)約了供彈時間;

2)結構簡單，供彈裝置大大簡化，可靠性隨之大大提高。

其劣勢為:

1)固定角度裝填有別于任意角度裝填，裝填后需將俯仰部分帶至射擊角度，增加了射擊循環(huán)時間，降低了射速;

2)此類方式多適用于專門發(fā)射制導炮彈的艦炮，多彈種兼容性低。

3 結 語

通過對分裝式制導炮彈裝填方式的探討，可以發(fā)現(xiàn)大口徑艦炮制導炮彈的應用存在以下幾方面需注意的問題:

1)對于單路供彈的艦炮，若采用2 次裝填方案，可優(yōu)化制導炮彈結構，在彈丸與藥筒接觸部位增加緩沖件以減小其碰撞力;或結合一次裝填方案，改進輸彈裝置，先將彈丸前移讓位，待藥筒到輸彈線后一次輸彈到位。

2 次裝填時，可調(diào)整輸彈機構設置不同的輸彈速度，適當提高輸送彈丸時的輸彈速度，保證彈丸嵌膛緊密，防止其在高角輸彈時發(fā)生回落，同時在保證輸彈到位的基礎上盡可能的降低輸送藥筒時的速度，以減小其碰撞力。

2)雙路供彈一次裝填方案需對輸彈裝置進行改進，機構動作復雜且增加了控制難度?？刹捎萌鐖D8所示鏈式輸彈方案，同樣設置前后2個彈托，彈丸到輸彈線后鏈條低速轉(zhuǎn)動使彈丸前移，待藥筒到輸彈線后鏈條高速轉(zhuǎn)動，雙彈托同時帶動彈丸和藥筒入膛。

圖8 鏈式輸彈方案Fig.8 Chain feeding scheme

3)垂直裝填方案應用較少，且有一定的局限性，可在任意角裝填常規(guī)彈藥的基礎上，增設垂直裝填線路，專門裝填制導炮彈。

制導炮彈在大口徑艦炮上的應用，應結合實際情況，綜合考慮戰(zhàn)術需求、原有裝填結構等因素，進一步深入研究，選擇適當?shù)难b填方式。

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