在一定时期内,解放军陆军的火力主要是通过身管火炮和火箭炮等炮兵装备来发挥的,由于这些装备存在火力射程较近、打击精度不足等的“短板”,它们主要承担的是覆盖式面压制火力支援任务,因而在全军构建远程精确火力打击体系及“非接触”火力作战理论中,主要是以空军、火箭军(二炮)和陆航为主,没有更多的考虑陆军炮兵火力。但随着近年来制导技术和增程技术的发展并在火箭炮上的应用,经过改进和新研制的大口径远程火箭炮已经具备了远程精确点打击和精确面压制的能力,炮兵装备逐步向点面结合的火力突击方式转变,才使陆军能有效的融入一体化联合作战体系中去。新列装不久的370mm箱式远程火箭炮就是目前我军陆军火力最典型、最具代表性的一款“明显”装备。
阅兵中首次展现的新一代370mm箱式远程火箭炮系统
回顾陆军上一代的300mm远程火箭炮
在上世纪80年代末,我国陆军现役火箭炮系统主要是由苏联装备仿制和改进而来,无论从射程、密集度和口径等方面与一些军事强国比差距均较大。为尽快改善落后局面,提高陆军炮兵的远程火力打击能力,满足对台军事斗争的急切需求,根据当时的武器装备发展规划,军方提出研制一种大威力、远距离的炮兵压制武器。随后兵器科研机构在国内技术储备不足的情况下,采取了技术引进的方式,集中技术专家组建了“国家队”,在俄罗斯BM-30式“龙卷风”300mm火箭炮的基础上开始了国内大口径多管火箭炮系统的研制任务,最初该项目被称为PHL96-300型武器系统。
俄罗斯现役的BM-30式“龙卷风”300mm火箭炮,它仍是俄陆军火力的中坚力量
俄罗斯BM-30式火箭炮于1983年设计定型,最初为14根定向管,在90年代初改为了12根定向管至今,能够发射300mm远程火箭弹。该火箭炮系统最大的特点就是火箭弹采用了简易制导技术,其密集度指标比传统火箭炮相比提高了3倍,最大射程达到了70km,平均圆概率偏差为100至120m(后期使用新型发动机和复合推进剂,最大射程提高到了90km)。
BM-30式火箭炮所配备的9M525型300mm火箭弹(带破片杀伤子弹战斗部)结构示意图,图中可见其简易制导装置布置在弹体头部
BM-30配用火箭弹的制导装置之所以称其为简易,是因为它主要是在火箭弹发射后的主动段(也就是火箭发动机工作的推送阶段)对火箭弹进行修正,它通过弹体头部的控制装置测得弹体飞行弹道与理想弹道之间的偏差,再通过控制校正发动机进行修正,以达到减小火箭弹散步、提高落点密集度和射击精度的目的。这套简易制导装置结构是非常简单有效的,它在弹体前端的校正发动机只需要设置少量的固体燃料装药,装药燃烧时的气体经过射流放大器增压后在方向阀调节下喷出作为矢量控制部件,就能起到姿态调整的作用,它只在主动段开始阶段工作2.5秒左右,就能取得很好的效果。
BM-30火箭炮配备的300mm火箭弹头部简易制导控制装置结构示意图
那么为什么要在主动段修正呢?其实影响火箭弹散布的主要因素就是火箭弹刚出定向管后的起始扰动、阵风干扰和火箭发动机自身结构问题。在弹道主动段的初始阶段,火箭弹最容易受到干扰也最容易受控制,因而在此阶段进行弹道修正效果最好,对姿态控制执行机构的消耗功率也会最小,而且在此阶段火箭弹速度还没起来,如果用传统的空气舵片来调整效果就不好了,因此该火箭弹采用的简易修正控制方案对减小弹道方向偏差是非常合理的。但是这种简易制导方式,弹体控制装置需要依赖风速、风向、气温和气压等的参数,火箭炮系统就必须配套专门的气象探测设备和测地设备。
BM-30火箭炮的发射状态,此时火箭弹头部的校正发动机正处于工作状态,燃气喷出(红色箭头所指),这种图片比较的少见,没办法,穷啊,一年训练也打不了几发实弹
我国兵器科研机构在借鉴了BM-30式“龙卷风”火箭炮系统的整体架构基础上,自主攻克了火箭弹简易制导控制系统、大口径长直径定向器管等关键技术,采用了国产万山8×8重型越野车底盘作为载具平台,配套开发了杀爆弹、子母弹和末敏弹等弹种,研制成功了300mm火箭炮武器系统,并在本世纪初被定型为PHL03式300mm火箭炮武器系统,配备装填车、测地车、指挥车、气象探测车和检测维修车等车辆。随后开始装备于集团军炮兵师(旅)和边、海防守备部队,主要用于打击敌方重点方向的集群目标及有生力量,提高了我军炮兵的远程覆盖打击能力。
国产PHL03式远程火箭炮的侧视图,其基本架构和俄罗斯BM-30差别不大
新一代远火重点实现射程和精度跨越式提升
进入新时期,在信息化条件下作战理念发生了根本性的变革,各军事强国都非常注重纵深火力打击,拓展炮兵火力的控制范围。为构建完整的火力配备体系,满足炮兵对远程目标的打击能力,就需要发展全纵深的陆地精确打击火力系统,军方审时度势又提出构建新一代的野战火箭武器系统。它将由压制、支援为主,转变为远距离、大纵深直接歼敌以及破坏敌方永久性阵地等;由对面目标射击转变为单炮对点目标射击;由兵力机动转变为火力机动;实现高精度、大威力和全域、全纵深精确火力打击。要满足这些要求,就必须在大口径火箭炮的基础上进一步提高射程和精度。
一体化联合作战对陆军火力的射程和精度提出了很高要求,因此必须发展新一代炮兵远程火箭武器系统
1.增程技术的拓展,显着提高射程
与身管火炮有所不同,火箭炮增程最根本、最直接的技术措施就是增加火箭发动机的推进剂装药量,但是这样的话一系列问题就来了:如果在弹径和弹长不变的情况下,推进装药的增加必定会使战斗部的质量减小,降低毁伤效能。举个典型的例子,美军的M270自行火箭炮系统采用的M26A1子母火箭弹,其火箭发动机比M26火箭弹加长了27.4cm,战斗部就缩短了27.4cm,最大射程从32km增加到了45km,增加了15%的射程,但战斗部的子弹则由644减少到了518枚,打击能力是有所折扣的。
美军M270“钢雨”自行火箭炮的火箭弹增程改进示意图,说明了火箭弹战斗部与射程之间是矛盾的
如果不改变战斗部,只在弹体长度上下功夫,增大弹体的长径比,那么一方面是过大的长径比将会诱发火箭弹严重的气动弹性问题(掷过标枪的人都应该见过细长的标枪在空中飞行时的颤动),对飞行稳定性极为不利;另一方面是长度增加后,使用现有的300mm远火系统定向管是无法发射的,必须重新设计定型,随之而来的是定向器加长后火箭发射车相应加长,而按照国内武器装备外形尺寸军用标准,陆地机动装备的长度硬性限定为不超多12m(现役PHL03远火的长度就已接近12m),否则对运输和机动又不利。
我军现役的PHL03式300mm远程火箭炮的整体长度已接近火车平板长度,因此以拉长弹体增加射程的做法是行不通的
那么在权衡利弊之后,要想达到成倍提高火箭弹射程的要求,不单单是增程十几公里或几十公里,就必须大刀阔斧的“创新”,抛弃原有的弹径指标,发展更大口径的火箭炮武器。那么口径的增大,也必定较少火箭炮定向器数量。国内兵器机构经过详细的论证,最终将新一代远火的口径定位在了370mm,并采用贮运发射箱技术【后者是前者的前提条件】。弹径的增大,使火箭推进装药量陡增,结合其他增程技术为新远火的最大射程指标实现300km打下了坚实的基础,这可以说是一次非常大的跨越了。经过兵器科研机构的努力,在不久前研制成功了新型的370毫米箱式远程火炮,并已开始装备我军炮兵部队。新的370远火已由原来300mm远火的12根定期管减少到了8根。按照“一型装备、两条路线”的原则,除了内装外,已开发的新远火一系列技术也用于军贸的出口装备。
多种新技术的突破,我军的新一代370mm远火可谓是集大成之作
新一代370远火的技术在对外军贸产品上也得到推广,将技术尽快形成效益,有利于后续研发的投入和技术的更新,这是好事儿
2. 制导机制的改变,真正实现点面结合
PHL03远火采用的简易制导火箭弹,只能在离开定向管一定距离后短时间修正弹道,之后还是以固定的弹道飞行,其圆概率偏差(CEP)虽然在100米以内,但对新型的370mm火箭弹来说,在300km的射程范围内,火箭弹飞行距离越远受到的影响因素也会越多,远远达不到对其高精度的苛刻要求,势必也需要采用全新的制导机制。
我军的PHL03远程火箭炮发射简易制导火箭弹后,弹体进行弹道修正(红色箭头所指),打实弹多呗,这种画面比较常见
近年来,随着国内低成本小型惯性导航组件(INS)和北斗卫星定位接收机(BDS)技术的发展,使BDS/INS组合导航系统在新型的370mm火箭弹上得以成功应用。这种制导组合系统无论是在精度、性能和可靠性方面都有保证,在远程火箭弹上应用是非常有发展前途的。但是低成本的惯导陀螺仪精度低,在火箭弹发射前还需要由火箭发射车的车载高精度主惯导对其进行补偿校准,并传送卫星导航参数、炮目信息,向弹载控制系统提供全弹道的弹体飞行信息,实现火箭弹的全程控制。
新一代的370mm制导火箭的结构示意图
对于火箭及导弹的飞行控制系统来说,一般有矢量控制和空气舵片控制两种模式(PHL03远火属于前一类)。为提高对飞行轨迹控制的效率,新370mm火箭弹则采用了鸭舵控制方案。为达到火箭弹在所需控制力条件下舵机体积、鸭舵尺寸和质量最小化,并减少电缆网长度,研发人员将鸭舵和制导舱设置在了火箭弹前部。利用4部结构简单、反应速度快、可靠性高的电动舵机控制四块鸭舵。
新370mm制导火箭弹采用了更为可靠的电动舵机鸭舵控制方案
在BDS/INS组合导航控制下的鸭舵能够使新370mm火箭弹全程姿态变化控制(这也为钻地战斗部的末端大落角侵彻提供了技术支撑),精度得到有效提升,在300km的最大射程圆概率偏差(CEP)可达数十米或数米。为进一步实现精确打击,只需为火箭弹配备精确末制导导引头,就能达到米级标准,并使其具备对移动目标和时敏目标的精确打击能力。
新的制导方式用于升级改进300mm火箭弹,使其精度也得到了大幅提升,也为进一步增程提供了条件
3.分火技术的应用,一次调炮多点攻击
新370远火采用的全程制导技术显然使其精度达到了一个很高的水平,但是对于集束式定向管的多管火箭炮来说,也会面临作战效能降低的负面问题。这是因为,如果新370远火单炮一次齐射8发火箭弹,它们定向器的诸元是一致的,火箭弹在目标区域的落点将会非常的集中,对目标就形成了重复毁伤,降低了毁伤效率,也对火箭弹造成极大的浪费【打一发弹就调一次炮可能嘛?】。如果是远火营(连)集火齐射,问题更甚。要有效解决这一问题,就涉及到目标分割和连射分火技术,而在我们的新370远火上,这一问题已经得到完美的解决。
远程多管火箭炮精度的提高,也催生出新的阵地指挥与火力控制模式
当打击集群目标时,根据获取的目标信息,由新370远火的数字化指挥与火控系统将目标进行网格化,划分为多个瞄准点,经过解算后将不同的瞄准点信息传输给每一发火箭弹。比方说需要毁伤400m×400m幅员集结的敌轻型装甲车辆时,就可以将目标划分为四个网格。由新370远火单炮发射4发制导火箭弹分别瞄准网格中心点(M),火箭弹在触地后着角发生变形后战斗部实际在落点(D)起爆,爆炸后产生的飞散预制破片战斗部即可全部覆盖毁伤目标。
对400m×400m幅员目标的网格划分,设定4个网格中心点(M)作为4发制导火箭弹的瞄准点
4发制导火箭弹的实际落点(D)与破片毁伤区域(红圈内),火力覆盖到了整个目标网格,达到了有效毁伤
依靠于新370远火制导火箭弹较强的弹道控制能力,通过目标分割使单炮在一次调炮射击中按照相同的炮位射击诸元、不同的目标诸元对面目标实施精准压制,每发弹就相当于对目标投射了一个毁伤区,不但保证了射击效率也提高了使用的灵活性。换句话说,新370远火所具备的一次调炮多点攻击的能力,使其能够同时打击多个不同类型的目标,这是使用无控火箭和简易制导火箭根本无法想象的。
新370mm远火使炮兵能够灵活掌握点面打击能力,精准“点穴”和大面积覆盖运用自如
关于内装与外贸火箭炮的射程
有必要说明一下,以上内容都是围绕国内的定型装备展开的。目前兵器工业集团对外公开的AR2型300mm远程火箭炮系统和AR3型370/300mm多管火箭炮武器系统,发射300毫米火箭弹的最大射程为130km;AR3发射370mm火箭弹的最大射程为280km,实际上都是外贸“缩水”版。国内正式装备使用的PHL03的改型PHL03A射程已经可以覆盖20~150km范围,而新型370mm多管火箭炮则已经达到了20~300km范围,所以不能够以外贸装备的参数指标来衡量自用装备。内装新370远火的定型与列装,已经构成我军陆地精确打击火力系统中举足轻重的一环。
对外的军贸,国内不止“藏了一手”