qq密码暴力破解版16.2:瘦身战神,美英超轻型牵引榴弹炮发展实录

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瘦身战神,美英超轻型牵引榴弹炮发展实录
博客:喜之狼 - [查看博客原文] - 时间:2012-01-16 11:07

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    笔者按:机动性是火炮的重要战术技术指标之一,即火力机动能力和运动能力的总称。火力机动能力是火炮在同一个阵地或射击位置上,迅速而准确地转移火力的能力,取决于火炮的射界范围、瞄准速度和发射装药类型等。运动能力则是火炮快速运动到预定位置、转换阵地的能力,包括火炮进行大范围或远距离调动时对运输工具的适应能力。而影响运动能力最直接的因素就是火炮的全炮质量和体积。

    随着现代战争中对火炮大威力的要求,火炮质量和体积都相应增加,进而降低了火炮的总体机动性。传统意义上,火炮的高机动轻型化与其威力是一对相互制约的矛盾体,然而,通过目前先进的技术手段——火炮轻量化技术,已经能在满足一定威力的需求下,解决火炮质量和体积的要求,并取得很好的射击效果,显著提高了火炮的机动能力。

    进入新的历史时期,世界总体形式趋于缓和,但各种中、低强度的局部战争仍然时有发生。各国为适应新的世界政治、军事格局,依据自身的军事战略要求,纷纷组建自己的快速反应部队、应急作战部队。这些轻型部队都需要装备便于快速机动的支援火炮武器,包括轻型牵引火炮系统、轻型自行迫击炮系统、车载炮系统等等。由于自行类火炮的结构复杂,从技术上减轻重量比较困难,而轻型牵引火炮具有结构紧凑、能够不受地形限制使用直升机快速吊运的先天优势,因而各国在研究轻型支援武器时,纷纷把精力投入在对牵引式轻型榴弹炮的研制上。在这一领域,一些军事技术强国依然走在世界的最前沿。

    上个世纪80年代,由美国军方掀起的一场“超轻型155毫米牵引榴弹炮”的浪潮,堪称该世纪最大的一次火炮竞争之战。在历经了20余年的研制、竞标、测试与生产一系列的漫长波折,待火炮领域的耀眼新星——155毫米超轻型牵引榴弹炮粉墨登场后,终于可以圆满拉上帷幕了。到目前为止,这种榴弹炮已经开始大量装备、用于实战,并已经改进成为一系列型号。在世界火炮之林中,该炮享有举足轻重的地位。

    亲临过火炮发射现场的人都可以想象,155毫米如此口径的火炮,能够将重达40多公斤的弹丸准确抛射到二十几公里以外,火炮发射时带来的巨大声响、地面震动和冲击波足以使人惊颤不已。而这种超轻型155毫米榴弹炮问世并投入现役,用事实向人们证明了,能够在保持原有射程、威力等火力指标不变的前提下,将传统155毫米榴弹炮的重量从7~8吨降低到3~4吨,达到了冷战时期105毫米牵引榴弹炮的水平,由此实现了重量和威力的和谐统一,可以称为火炮技术领域的一次革命。

    这次“超轻型155毫米榴弹炮”竞争浪潮的意义不仅于此,还在于竞标过程分为的几个阶段,先后有英美两国多家火炮研发实力了得的公司参与其中,他们用于竞标的多种轻型155榴弹炮方案或样炮,都具有鲜明的技术特色,均代表着一个时期内超轻型大口径牵引火炮领域的最新技术成果和设计理念,是先进火炮轻量化技术的一次集中展示,对后来轻型火炮的发展产生了深远地影响,预示了未来炮兵武器装备必将由数量规模型向质量效能型的转变。同时,竞标过程中出现的私方研制、竞争发展、广泛试验、择优采购、低速生产、少量装备的发展模式也引起世界军事强国火炮专家的关注。

    一、 风云起兮

    从105轻型榴弹炮说起

    从二战后到上世纪60年代,西方国家普遍把105毫米口径的火炮作为了师级炮兵的主炮竞相发展。由于发射时后坐动能相对较小,通过一些优化设计,炮架可以制造地较轻,因此口径为105毫米的牵引榴弹炮可以作为轻型火炮使用。这类火炮共同特点是体积小、重量轻、操作简单、可空吊空运,战略机动性好,特别适于山地、沙滩、丛林、海岛等地域作战,大量装备于有高机动性要求的轻装部队。那时,美军为轻型步兵师、空降师和空中机动师提供直接火力支援的主要是M102式105毫米榴弹炮,这种榴弹炮于1965年开始装备。由于采用了将上架、下架和大架融为一体的“鸟胸骨”型轻型炮架结构,其中有八个部件为铝合金等轻型材料,因此大幅度减轻了全炮重量,全炮重只有1.5吨(换用镁合金大架还会更轻),非常适合于空中机动部队的直升机吊运和空降。该炮使用制式的105毫米弹药,最大射程为11.5公里。虽然重量是减轻了,但美军装备后不久就发现该炮有射击时稳定性差,炮口冲击波大和故障率高等问题,遂打算再选择一种新炮将其取代。

 

  

美M102式105毫米榴弹炮

 

 

    随后,美国的岩岛兵工厂(Rock Island Arsenal)与美国其他几个兵工厂合作,研制出105毫米的前冲原理火炮(后文会予解析)和配用弹药,1978年美国陆军将其正式定型为M204式105毫米榴弹炮,是用于替代M102式105毫米榴弹炮方案中的一种。该兵工厂曾对新原理的软后坐技术火炮(即前冲炮)作了详细研究,得出了采用前冲原理,是减轻火炮重量、提高机动性和射速的有效途径的结论。这种前冲原理的M204式榴弹炮,后坐力仅为一般火炮的30%,火炮的射击稳定性和机动性都有提高。并且前冲机后坐能缩短火炮后坐循环时间,使最大射速达到了18发/分,最大射程为14.7公里,比M102式榴弹炮都有所提高,全炮重稍有增加,为2.1吨。虽然M204式榴弹炮为现代火炮设计提供了一种新概念和新方法,但另一种英国的105毫米轻型榴弹炮却比其更具竞争力。

 

 

    

 

    图为L118式105毫米榴弹炮

 

 

    美军的4种备选方案中有一种装备于英国军队的L118式105毫米榴弹炮,由英国皇家武器研究与发展院(Royal Armament Research and Development Establishnent)于1973年研制成功。该炮的炮身长37倍口径,身管材料为高强度钢薄壁,能在保证强度的同时减轻重量。为进一步减轻全炮重量,上架采用了高强度轻型铝合金材料,大架形状类似于美国M102式轻型榴弹炮的“鸟胸骨”型轻型炮架结构,但大架为空心管状结构,这种大架会比普通开脚式大架轻90~130公斤。L118式榴弹炮的材料运用和总体设计均比较出色,全炮仅为1.86吨,却有17公里的最大射程,而且射击精度相当的高,算是同口径火炮中最优秀的一种。该炮在1982年的英阿马岛之战的几次关键性战斗中起到了决定性的作用,因而名声大振。正因为L118式榴弹炮的出色表现,让美军眼前一亮,1985年美军选择了L118榴弹炮,将其改进成30倍炮身后定型为M119式105毫米榴弹炮,由美国特许生产,专用于装备轻型作战部队和特种部队。用该炮发射美国制式105毫米弹药,最大射程为14.2公里。而美国M204式榴弹炮及弹药时运不济,因射程更近和可靠性不佳整个项目已经被全部取消。以上几种轻型105毫米牵引榴弹炮可以看做是对火炮轻量化技术的最初尝试,相对来说门槛低,较容易实现。

    主炮口径的转变

    依托于装甲技术的发展,战场上面临的坦克和装甲目标日益增多。担任主要支援任务的105毫米榴弹炮的弹丸重量相对较轻,其威力只有155毫米榴弹的三分之一,已经难以有效对付各种装甲目标(特别是重型装甲目标)。对于人员杀伤而言,如果要达到与155毫米炮弹同样的杀伤效果,从理论上讲就必须发射3发弹。但炮击一开始,目标会快速处于防护状态,实际上的3发弹仍然达不到效果。另外,一些特种弹药(如子母弹、布雷弹、化学弹、中子弹等)只能装备于155口径的火炮,不适用于较小口径的火炮。除此之外,射程也是决定性因素,105毫米火炮不但对敌方纵深区域的覆盖面小,而且射程近,明显限制了火力支援,持续发展潜力不大。

    因此,1963年北约组织规定将陆军师炮兵的主炮口径由105毫米改为155毫米,并逐步将原装备的一些105毫米榴弹炮替换成155毫米榴弹炮,着重发展155毫米口径的火炮武器。这个时期,美、苏冷战局面愈演愈烈,面对苏联咄咄逼人的装甲攻势的威胁,美陆军迅速予以应对:一方面加紧发展M1式主战坦克,一方面提出发展一种能替代陈旧落后的M114A1式155毫米榴弹炮的新一代155毫米口径的牵引榴弹炮,要求这种火炮发射火箭增程弹的射程应能达到30公里,并至少要在保持原有可靠性、稳定性及性能的条件下可用大型CH—47运输直升机吊运、具有战略机动性。以便于在华约军队发起进攻时,这种155毫米榴弹炮能快速空运抵达战区附近,而后利用直升机吊运至华约国部队进攻第一梯队侧后迅速建立阵地,等待与敌第二梯队作战,这就要求火炮不能过重。

    经过11年的研制,在1976年能够满足指标的火炮问世,定型为M198式155毫米榴弹。为了能够用运输机和直升机空运,该炮没有与其他西方国家同时期发展的155毫米牵引榴弹炮那样配置短途辅助动力装置和辅助装填系统,而是大量采用轻金属,上架、大架和座盘都用铝合金制造,使全炮重量减轻,全炮仅重7.2吨,比性能相同的FH70式同口径炮轻了近1吨多。该炮发射普通榴弹最大射程18公里,发射火箭增程弹能够达到30公里。1979 年开始该炮正式装备轻型步兵师、空降师、空中机动师和海军陆战队,用以全面取代原有的M101式和M102式105毫米榴弹炮以及沿用近20多年的M114A1式155毫米榴弹炮,但陆军仍继续采购M119式105毫米榴弹炮作为过渡型火炮。

 

    

 

    

 

    美军装备的BAE公司L119榴弹炮直接改称M119,它短小轻便,可直接由悍马拖带

 

 

    与同类型的其它国家155毫米牵引榴弹炮比较,M198式155毫米榴弹炮已属于较轻型的榴弹炮。其可用两种方式运输,一种是使用轮式越野牵引车拖曳,另一种则是利用大型直升机吊运。在牵引或吊运的时,炮身可以向后旋转180°固定在并拢的两条大架上,明显缩短了全炮长度。虽然M198式榴弹炮的重量相对较轻,但作为一门大口径火炮,吊运它仍至少要动用美军的CH-47或CH-53运输直升机,为该炮配备的M809、M939型6×6轮式载重车也不能完全胜任在任何地形都能快速运送该炮的任务。由于未采用辅助动力装置,M198榴弹炮的阵地操作均由人力手动完成,需要多达11名的炮手,在该炮吊运着地后或转换阵地时仍不是很方便,这只能是为满足减重目的的折衷考虑。

 

 

英国BAE推出的L119现代化改进型,进一步减轻了重量

 

    需求超轻155榴弹炮

    冷战结束后,中低强度的局部战争成为现代战争的主要形式,美军调整全球军事战略,用“兵力投送”替代了过去的“前沿部署”,发生战争时从本土向世界各地运送兵力,建立以空运为战略机动方式的“早期进入”和快速部署部队。重视提高轻型师的快速部署能力和作战能力,装备性能更好、重量更轻的火炮是其陆军为21世纪轻型师制定的主要目标之一。

    按照需求,这样的火炮需要比105毫米火炮性能更好并能空运,而美军轻型部队装备的M198式榴弹炮还是太重,已不能满足空降师、空中机动师和轻型步兵师对火炮重量及运输性能的苛刻要求。为此,在1985年由美国陆军首先提出了发展一种先进155毫米轻型牵引火炮系统(Advanced Towed Cannon System,简称ATCAS)的初步设计指标,要求重量不超过4082公斤,性能优于M198式榴弹炮,并在各种作战条件下具有良好的射击稳定性。而当时美国海军陆战队也希望用新式榴弹炮取代所有现役105毫米和155毫米牵引榴弹炮。因此,这一建议立即得到美国海军陆战队的积极支持。至此,轻型155毫米榴弹炮浪潮拉开了帷幕,为以后风起云涌的竞标埋下了伏笔。

 

 

    

 

    重达7吨多的M198型155毫米榴弹炮,美军只有陆军的CH-47和海军陆战队的CH-53能勉强吊运一门

 

    美国陆军武器研究、发展与工程中心(Armament Re

 

search, Development and Engineering Center,简称ARDEC)进一步对超轻型155毫米榴弹炮概念提出了较明确的战术技术要求,主要包括:

    1.火炮重量不得超过4082公斤,以保证能够使用“黑鹰”直升机吊运;

    2.配用美军155毫米制式弹药和正在研制的改进型弹药系列,包括弹丸、信、装药和正在研制的模块化发射药;

    3.性能相当于M198式155毫米榴弹炮或者比其更好,膛压不得超过规定限度,发射制式弹的最大射程要能达到24公里,发射火箭增程弹的最大射程能达30公里;

    4.外型尺寸,尤其火炮总高、总宽不得超过M198,以保证运输机空运,高低射界为-5°~+72°;

    5.发射时的后坐冲量不得超过每秒5670公斤;

    6.4名炮手就能够操作,3分钟内必须保证火炮阵地放列或完成360°的火力转移;

    7.用美陆军现役的战术车辆即可牵引;

    8.射击稳定性和越野稳定性相当于M198式榴弹炮或比其更好;

    9.研制阶段的效费比和研制时间要使有关部门能够接受。

    根据这些战技指标,美国陆军武器研究、发展与工程中心与美国国内的鲍恩·麦克洛林·约克(BowenM·claughlin·York Co ,简称BMY)公司、食品机械化学公司(FMC Corporation,简称FMC)北方军械部和AAI(AAI Corporation)公司三家公司签订了概念发展合同。这三家公司分别进行了细致的技术论证,于1986年正式开始各自研制155毫米超轻型榴弹炮演示样炮(LTHD)的技术方案。

    在论证过程中,三家公司针对一些技术问题提出了很多解决办法,例如:在155毫米口径火炮发射时炮口动能一定的情况下,全炮重越轻,射击时的稳定性就越差。关于减轻火炮重量后保持稳定性的问题,就曾考虑过减小火炮后坐力、降低耳轴高度和加长炮架等途径。对于减小后坐力后保持稳定性的问题,曾对无坐力炮、软后坐炮、装有高效率炮口制退器的M198榴弹炮、长后坐火炮进行了全面的评估。但很快明确:无坐力炮难以满足射程和威力要求;软后坐原理的火炮自燃和瞎火问题处理比较复杂;采用长后坐原理,技术风险比较小等等。经过论证后一致认为,LTHD演示炮必须采用新原理和新材料,优化反后坐装置的设计,方能有效减轻火炮重量。这些论证结果已经较明确的提出了大口径火炮轻量化技术的若干概念,为后续研制提供了理论依据。

    到1987年4月,BMY公司的方案被军方选中,由其继续进行第三阶段研制工作,该公司为主承包商,与英国皇家军械公司(Royal Ordnance)联合研制。

    当LTHD演示样炮已经有突破性的进展时,天有不测风云,该项目却于1987年被迫突然中止,主要原因是由于美国国内经济不景气,财政紧缩消减了陆军预算,停止对该项目的拨款,同时也因为一些技术方案难以工程实现,因而无法继续研制下去。轻型155毫米牵引榴弹炮发展的第一个阶段宣告结束。

    二、 四强博弈

    不甘心放弃

    ——皇家军械公司

    虽然项目告停,但作为LTHD演示样炮合作一方的英国皇家军械公司并没有放弃。他们看到了两项市场需求前景:一是快速展开部队对高性能空运武器的需求,二是地面部队对机动性更好的155毫米榴弹炮的需求。该厂曾预计世界市场对轻型火炮的总需求约为4200门,美国陆军和美国海军陆战队将会是第一批大买主,总需求约为1910门,英国陆军也可能是买主。

    对于这宗大买卖,皇家军械公司决定赌一把,于是私方冒险投资继续发展。1989年该公司宣布,自行发展这种155mm 轻型榴弹炮,继续研制的火炮被命名为155毫米轻型牵引榴弹炮(155mm Light Towed Howitzer,简称LTH),这实际上是在LTHD演示炮基础上发展的。该炮反后坐装置采用了一种称之为“曲线后坐系统”的新概念,以达到射击稳定性要求。由于前期与BMY公司的合作研究,已经具有一定的技术基础,该公司首先利用台架进行了曲线反后坐装置的原理演示验证表演试验,美国陆军代表应邀参加后要求提供其两门样炮到美国境内的进行测试。

    轻型155毫米榴弹炮项目需要多家制造厂商予以协助完成,皇家军械公司的火炮战车部担任主承包商,另外还有四个子承包商承担部件生产任务,分别为FMC公司的海军系统部(负责协助运到美国的样炮的安装和试验)、Hercule宇航产品集团(负责生产合成材料大架、金属大架和部件)、国际汽车设计公司(负责生产传动装置)和Phoenix工程公司(除了该公司从华特弗利特兵工厂采购炮管外,其他主要火炮部件均有皇家生产)。

    继续完成设计部分之后,几个制造厂家合作生产出了两门样炮中的一门(PT01号),在1991年将这门样炮运到了美国亚利桑那州的尤马试验场开始进行试验,试验测评由ARDEC与美国陆军/海军陆战队联合小组共同完成。第一门样炮试验的情况被详细记录下来用于后续改进。当年6月,LTH在尤马试验场一次试验中出现较大事故。当火炮采用大号装药以60°射角发射时,其左侧复合材料大架突然破裂,从而导致试验中断,在此之前,该炮已用各种型号的发射药成功进行了试验。破裂的大架运回到负责为LTH设计和制造管型复合材料大架的Hercule宇航产品集团。为了尽快恢复试验,皇家军械公司设计、制造、安装了一种新型合金钢材料的大架作为临时措施,以后还考虑用新型钛合金大架替代钢制大架。这次试验的目的主要是检验曲线反后坐装置的可靠性。第一门PT01号样炮于1992年完成了射击试验,分别在美国陆军野战炮兵学校进行了部队试验和美国阿伯丁试验场进行不同气候条件实弹射击,并进行战术技术动作试验和机动性试验,最后在小克里克进行了水陆两栖试验。试验后对PT01号样炮进行了一些改进。

    第二门试验样炮代号为PT02,在英国进行了三个阶段的试射,先期发射了211发炮弹之后运抵尤马试验场。PT02是对PT01的改进,全炮重量更轻,改进了高低射界系统,驻锄跟大架连接在一起,原来暴露的液压管线隐藏在了架体结构内部。

    1996年2月,PT02完成在美国的试验,共发射了939发炮弹,牵引行驶另外1000英里,由多种直升机吊挂空运几个小时,除了能够间接射击外,还可以极有效的对付500米、1000米、1500米和2000米的直接瞄准目标。美陆军对试验比较满意,并提出建议如:改进高低机和方向机手轮的位置,增加自动开闩机构,但没有提出动力输弹和装弹辅助推板的要求。

    皇家军械公司为兼顾重量和射程,满足美、英、中东、远东、欧洲国家和其他地区用户的不同需要,着实下了一番功夫,还打算将LTH榴弹炮项目发展为一个系列的模块组合式火炮系统,整个系列包括:

    1.23倍口径火炮,采用折叠式炮架,火炮重量为3311公斤,运输状态4.5米,最大射程为19公里。

    2.35倍口径火炮,与前面所述一样的炮架,炮重3312公斤,最大射程22公里,配用动力输弹机,突击射速15秒3发,运输状态长5.6米,宽2.2米,C130、C141、C15飞机可以运输多门。

    3.39倍口径火炮,为标准型,采用23倍口径火炮的折叠式炮架(该炮架可与30倍口径以内的火炮炮架互换),火炮重量约为3900公斤,运输状态为6.8米。最大射程为:助推弹30公里,非助推弹24公里,最小间接射程为3公里。在美国接受试验的就是这种型号。

    4.45倍口径火炮,配有与39倍口径通用的高技术水平的零部件,最大重量为4260公斤,运输状态长为9.3米,最大射程为38公里。

    5.52倍口径火炮,类似于上面的45倍火炮,最大重量为4540公斤,最大射程为40公里。

    所有这些型号的榴弹炮不论行军状态还是战斗状态,都能用轻型直升机单个吊运,若用更轻型直升机运送,火炮部件可快速分解分别运送。LTH火炮系统可实施15秒3发弹的突击射速,火控为带非放射性照明装置的数字式系统,它装有倾斜补偿装置、激光保护装置和被动光学测距机,因而两名炮手便可瞄准。现有部件可供各种155毫米轻型牵引榴弹炮选择,例如:动力驱动的输弹机、辅助装弹机构和能提高精度和快速反应能力的火控系统。多种配置的身管选择范围大,这就可使配短身管的LTH放在16英寸的集装托板上空运空投,进行直接火力支援,还可选择地更换身管,这过程要用4-6小时,但可以提供更远射程的身管。

    在LTH项目试验期间,美国食品机械化学公司(FMC)海军系统部与英国皇家军械公司签订了一项合同,规定FMC公司作为美国制造155毫米轻型牵引榴弹炮的主承包商,将负责总体计划管理、系统总装和测试、构件生产、维护等事务,此时的英国皇家军械公司已并入英国航空航天公司(BAE),成为其子公司。皇家军械公司已投资1300万英镑,是该公司有史以来在火炮方面的最大投资。

 

    把握住了机会

    ——维氏公司

    英国皇家军械公司研制轻型155毫米牵引榴弹炮并不是单干,同在英国的另一家公司,英国维克斯造船与工程公司(Vickers Shipbuilding and Engineering Ltd,简称VSEL)同样敏锐地洞察到轻型155毫米榴弹炮的巨大市场,也开始有所行动。

    维氏公司在70年代末生产FH70式牵引榴弹炮时就与德国莱茵金属公司(Rheinmetall)和意大利奥托-米拉拉公司(OTO Melara)广泛合作过,有较强的技术实力。在80年代初开始突击设计105毫米轻型炮,用于竞标美国陆军替代M102式105毫米榴弹炮的方案。当时,它们根据美国陆军的战术要求准备了临时方案,但是最终美陆军选择了托架式的105毫米火炮,即英国L118式榴弹炮的改进型——M119式105毫米榴弹炮。80年代中期,当美国陆军武器研究、发展与工程中心提出研制155毫米轻型榴弹炮试验样炮(LTHD)时,维氏公司又被责成研制完成他们的自行榴弹炮而未能响应,那次轻型牵引样炮的合同最终还是拱手让给了BMY公司。

    在研制成功AS-90自行榴弹炮被英国陆军采用后,该公司不愿再次放弃机会,也希望在轻型牵引榴弹炮研制中发挥自己的优势,进一步巩固其在火炮研制中的地位。

    维氏公司于1987年5月向美国陆军武器研究、发展与工程中心(ARDEC)和美国陆军野战炮中心主动提出请求,建议他们公司也制造一门可供选择的轻型榴弹炮以便在美国试验,这个建议得到了采纳,之后,1987年9月,维氏公司单方投资,扩充了设计队伍,开始超轻型野战榴弹炮(Ultra light weight Field Howitzer,简称UFH)的研制工作。维氏公司的打算是:研制该项目花费的成本不应大于FH-70式榴弹炮,对于买不起自行榴弹炮或中型运输直升机、路面又比较粗糙的第三世界国家还应具有较大的吸引力。

    1988年3月该公司建立了一个模型,加工图纸也就绪。设计的方案采用了长后坐装置和独特的低耳轴炮架结构,降低了重心,并大量使用了钛合金、铝合金等轻金属。该公司罗列出了这种火炮系统的五项基本要求,即:1.火炮重量不超过4000公斤;2.最大射程达到24000米;3.在所有射角条件下射击均能稳定;4.可由一架UH60直升机运载;5.火炮可分为两部分,由轻型直升机运载。

    随后,维氏公司与伯明翰的钛金属加工厂签订了一份摇架结构的合同,其余的部件,包括大架与菲尔德的钛加工厂签订了合同,传动齿轮和车轮与爱尔格厂签订了合同,就这样,一门样炮的起落部分被组装起来,于6月在维氏公司自己设计的试验台上进行了试验。到9月份该起落部分才与大架配合,于是立即将样炮(UFH001)运到美国尤马试验场测试。第二门样炮(UFH002)在1990年制造完成并同样运抵美国测试,UFH的这两门样炮在各种条件下发射了700余发弹药,其中一半采用7号或更大号装药,1/4采用M203-8S号装药,1990年成功完成了美国陆军规定的试验。

    按照维氏公司的设计,火炮自身结构对于适于持久服役的武器和可能升级为新颖装填系统具有极大的潜力。虽然该炮已减到4064公斤,但维氏仍在努力。试验时,由于UH-60L黑鹰直升机成功吊运了一门UFH及7名炮班成员,因此美国陆军对UFH兴趣大增。试验后,美国陆军根据试验结果建议增加一些装置:包括热报警器、双人瞄准具座、两用高低手轮、初速测量装置座、火炮显示装置座、方向运动换向装置、自动开闩装置及组合式气动/液压装置。

    美国国防部比较看好UFH,与该公司签订了一份特许生产协议,如果UFH被美国陆军和海军陆战对选中,第一批火炮由英国厂商生产,然后移交美国特许生产,弹药采用美国华特弗利特兵工厂生产的改进型M284式155毫米弹药(用于M109A6式自行榴弹炮)。维氏与美国达信公司(Textron Marine)地面系统部也签订了一项协议备忘录,规定达信公司地面系统部是维氏轻型榴弹炮的主承包商,如果UFH被选中,将在新奥尔良市的达信地面系统部生产。

    除了在美国测试外,1991年UFH在中东阿曼进行了3周的鉴定试验,英国皇家军械委员会已为155毫米超轻型榴弹炮在进行试验国家的常规条件下进行人员操作射击发放了合格证,维氏公司将此举作为与皇家军械公司LTH唯一可能进行竞争的一个里程碑。有巴林、阿曼、卡塔尔、沙特、泰国、马来西亚等国家对该炮表示兴趣。

    维氏根据试验的改进意见,继UFH001和UFH002两门样炮试验五年之后,又推出了最终改进型UFH003样炮,在各种射程上共发射了 300多发155毫米炮弹,其中有RO L15榴弹和ROL17训练弹。UFH003样炮改进注重人机功效,使炮手易于操作,射速也有所提高,特别是急促射速。火炮射击后自动开闩,闩体配有底火盒,底火盒内装有8枚底火。装填时采用了辅助装填装置,当弹丸装到输弹槽上时,该装置向前推动弹丸至炮闩,装弹仍为人工装填。

 

    另外两个对手

    ——洛马和刘易斯公司

    最初,在两种英国轻型155毫米牵引榴弹炮样炮试验之前,美国陆军和海军陆战队原打算根据试验结果考虑选择一种方案,然后签订一项全尺寸工程发展研制合同,生产厂家再生产9门样炮用于进行广泛的装备定型试验。按说待试验完毕就应该有个明确的结果了,但美国的陆军和海军陆战队却因为到底选用哪种榴弹炮争论不休而僵持下去。两个军种争论的要点主要是对榴弹炮系统总重量的要求不同,不能达成一致意见,很大程度是由直升机所能吊运的重量引起的。

    美国陆军的UH-60黑鹰运输直升机在各种温度和高度条件下只可运载重量最大为3285公斤的物资,而海军陆战队装备有CH-46直升机却可运载4536公斤以上。美国海军陆战队要求火炮最大重量不超过4082公斤即可,而美国陆军提出了两条重量要求,一是轻型师火炮能够用黑鹰直升机吊运和中型通用车牵引,二是重型师火炮重量可以稍重但必须要保证远射程。

    由于迟迟未有结论,美国会开始干预,要求双方必须同意同一种火炮设计方案,并需拟定一份联合需求文件,表明双方是携手合作。1995年3月,陆军和海军陆战队公布了轻型155毫米榴弹炮联合任务需求文件(JL◆),成立项目办公室,由海军陆战队司令部负责。当年4月10日,陆军野战炮中心批准了陆军与海军陆战队联合发展155毫米轻型榴弹炮的共同作战需求文件草案。

    美国陆/海军陆战队联合的要求是:采用39倍口径身管,发射非增程弹时最大射程24000米,发射增程弹最大射程3000米,并希望火炮具有直射能力、炮班人数最大9人,采用半自动炮闩和辅助输弹机,不挖后坐坑和不采用自动底火输弹机。另外,就最低限度要求达成了折中协议,产品的改进将包括采用数字式火控系统、具有夜视能力的先进直瞄射击瞄准装置、半自动装填系统、火炮电动高低与方向装置。

    国会批准的10亿美元资金使联合轻型155毫米榴弹炮计划得以顺利实施下去。美军方高层官员希望增加竞争的项目,使两个军种有更多的选择。为了响应这一号召,美国洛克希德·马丁防御系统公司(Lockheed Martin)推出了一种新的火炮,参与竞争,成为进入这项一直由英国系统占主导的争战中的第一家美国厂商。洛马公司试验系统的介入,使参与竞争的厂家变成了3家。

    洛马公司决定参加于1995年3月起进行的评估。用了一年的时间论证项目要求,并与陆军和海军陆战队进行交流。同年,洛马公司展出了其参与轻型牵引榴弹炮竞争的1/8模型,称为L◆榴弹炮。洛马L◆从概念到蓝图阶段仅用了10个月,借鉴了美国高级动力技术公司的经验。在高级动力技术公司帮助下完成样炮的设计,洛马公司制成供试验鉴定用的样炮。这种火炮系统其实是一种迫击炮与榴弹炮的混合体,主要用炮钢和铝合金等普通金属材料制成,全炮重量低于4100公斤,射程在30公里和40公里之间,可由重型军用运输机空运,射速为5 发/分。

    1996年3月,洛马公司将私方投资的L◆轻型牵引榴弹炮样炮运往了尤马试验场,于3月11日开始试验。1号试验炮在7天内发射了美国M203/8s装药,但试射时就有损坏现象,受损的都是一些固定夹和焊缝,以及一个用来装配现役火炮瞄准具的支座,后坐防护盖也断裂过。洛马利用计算机工程设计,在计算机上组合、分解和调整,对于一些设计缺陷,立即在第二门样炮上改进修正,大大缩短了研制周期。第二门样炮制造出来后用于进行了4个月的射击与机动性试验。同时,洛马公司还极力寻求英国合作伙伴,联合研制和生产L◆轻型牵引榴弹炮。

    美海军陆战队司令部决定对几种竞争的火炮做出决定性试验,包括演示和验证在内的比较评优过程,以便选出一种供未来发展和评估。各厂家必须于1996年5月1日前将自己的火炮系统运送到尤马靶场。而4月25日在尤马靶场,第四种竞争产品突然登场,这就是刘易斯仪器与机械公司(Lewis)研制的Viper(毒蛇)155毫米轻型榴弹炮,加入了其他三种火炮的竞争行列。该炮采用了混合软后坐装置,是混合软后坐试验台的“武器化”变形,与其他三种产品一样,采用了39倍口径身管,重量仅为7000磅(3175公斤)。该试验台最初由岩岛兵工厂生产,作为美国陆军技术基础项目的一部分,用来演示前冲技术,目的是将后者最终与电—流变流体技术相结合。

    刘易斯仪器与机械公司公司 Viper155的参与,立刻将本已白热化的JL◆竞争推向了一个前所未有的高潮。这几个厂家用于竞争的产品,各有各的高招,都为了协调火炮威力、机动性和精度三者之间矛盾运用了低后坐力技术。与其说是几个产品整体性能的较量,不如说是几个厂家研发队伍对火炮轻量化技术运用程度的一次竞赛。

 

   三、技术解析

    曲线反后坐的践行者

    英国皇家军械公司的LTH 155毫米轻型榴弹炮采用了常见的开脚式大架布局,外型与M198式155毫米榴弹炮类似,主要部件包括炮身、曲线导轨和导轨支架、反后坐装置、摇架、上架、组合式高低平衡机、下架、传动装置、射击炮盘、架腿和架尾轮。炮架部分构件采用了钛、铝合金两种轻金属,并广泛使用了石墨/环氧复合材料。

    该炮选用的39倍口径身管由美国华特弗利特兵工厂制造,它是美国M109A6自行榴弹炮的改进的M284型炮管。早期装有与M198榴弹炮相同的标准M199炮口制退器(效率为30%)和改进型M284炮闩,后期炮口制退器改为钛合金制造。闩体向下开闩,带有自动开闩机构,利用一个弹簧元件实现闭锁或开闩。

    LTH轻型榴弹炮的反后坐装置采用了独特的“曲线后坐系统”原理来解决减轻重量后的射击稳定性问题。一般传统火炮在发射后,后坐系统始终沿着炮膛轴线(或沿着与炮膛轴线平行的直线)运动。而曲线后坐系统后坐部分则沿着曲型导轨运动,其轨迹是一条曲线。曲线后坐式火炮在射击时,炮身向后运动的同时,还在曲线型反后坐机构的作用下稍微向上绕导轨转动,带动整个后坐部分一起向上运动,并产生一个向下的稳定力,因此很大一部分后坐能量向下传到地面,而没有作用到大架上,这样就人为的增加了火炮重量,弥补了后坐稳定性的不足。这种后坐原理能确保任何射角射击时的稳定性。

    LTH的曲线后坐系统的一对曲线型导轨借助支架安装到炮身上,导轨由装在炮管周围的三个结构件来支撑,炮身借助导轨/后坐支架连接反后坐系统。摇架是一种钛合金焊接结构,上面有前后两组单轨滚柱组,后坐部分的导轨在其上面滑动,导轨滚轮装在炮耳轴端部附近,用于支撑后坐部分的后坐并吸收后坐曲线型扭矩载荷。摇架前部还配有一个前中心轴承,炮管可在摇架内摆动。

    该炮的反后坐系统包括安装在炮管上方的单筒制退器及其配用的液量补偿器、炮管下方的复进机及其配用的整体式贮液箱。炮身最大后坐长度(最大装药号)为1828毫米。

    上架为铝合金传统结构,并为组合式高低平衡机、方向和高低机手轮和摇架提供了装配点。高低平衡机系统包括分别设在上架两侧的两个液压气动缸体及其气、液系统。气、液系统提供一个平衡力以支撑起落部分并被补偿火炮在不同高低角时的不平衡力矩。高平机上支点固定在槽型摇架上面,供高平机使用的氮气瓶安装在槽型摇架前段内部。

    下架为钛合金材料,用来承受上架载荷、安装传动装置和连接大架构件。传动装置包括液气支柱铰接悬挂系统、钛合金回转臂、液压升降系统。炮轮为自动充放气轮胎。

    管型大架采用碳纤维合成材料,架头大,架尾小,为矩形截面,整个框腿呈锥形,大架通过铰接件与下架前部连接,架尾装有驻锄,用螺钉固定到各大架端部的架尾机构包括炮管行军固定器、牵引钩、电气和气动连接装置。

    钛合金炮盘通过一个万向接头架连接到下架上,炮盘有两个固定位置,一个是行军牵引状态的固定位置,可以回转射击,二是战斗状态的固定位置,可进行各种射角射击。

    火炮展开成战斗状态时,开脚式大架向外展开并锁定在55°,这样,火炮就支撑在射击炮盘和两个驻锄三个支点上,火炮的高低射界为-5°~+72°,方向射界45°。当火炮牵引时,开脚大架并拢并锁定,驻锄收回到大架上,借助快速解脱销将方向机解脱,使火炮回转部分手动旋转180°,通过架腿行军固定器固定。

    LTH轻型榴弹炮采用的“曲线后坐系统”技术,能在相同全炮重、火线高和相近后坐长的情况下,其稳定性比直线后坐火炮提高50%左右,是火炮减重的有效措施之一。其缺点也很明显,例如:不能有效地减小后坐阻力,使曲线导轨和滚柱磨损严重;虽然能保证后坐稳定性,但出现后坐复进时后坐系统机件冲撞引发炮架震动;炮身加速转动所产生的惯性力矩加剧了火炮翻倒的可能等。同时,曲线后坐系统中炮身作平面运动,占用空间大,火炮摇架的结构比较复杂,不易加工。

    蛤蟆腿炮架

    英国维克斯造船与工程公司UFH超轻型榴弹炮的基本构件(大架和摇架、前部的稳定器及后部的驻锄和车轮)均由挤压的钛合金制成(前期曾考虑使用金属基本的玻璃钢),其余部件由铝合金制成,而钢仅在支承面上采用。钛比较昂贵,但在每一门炮上只使用了1吨,因而在整个UFH榴弹炮的成本中并不是主要花费项。

    炮身由M284式39倍口径身管改进而来,其结构由华特弗利特兵工厂按照维氏公司的技术规格设计,主要是改进了外型,以便沿身管中部的一个较长平滑面,使身管沿摇架前部的圆锥部滑动,另一个改进是炮身旋转了90°,炮闩向上打开。这些局部改进都是为适应其独特的炮架结构。

    该炮高低起落部分框架由四根高压容器管子和连接板组成,容器管子兼用作炮管导轨和定向件,还是复进机贮气筒的一部分。反后坐装置的两个驻退机筒各位于左右两侧支架管子中间,储能式复进机安装在摇架上方。后坐时,炮身带动驻退机筒向后运动挤压驻退液,驻退液随之沿管道推动复进机贮气筒内游动活塞压缩储能气体储能;后坐终了后,气体释放能量推动复进活塞和驻退机筒完成复进。该炮后坐距离较长,最大后坐达到了1.38米,长后坐能明显降低火炮后坐力。

    炮架采用了非常规的四脚大架结构,整体呈“H”型,。由于没有上架部分,因而火线高很低,摇架耳轴离地只有650毫米,起落部分重心位于前方。后大架很短,配有液压密封缓冲器的两个驻锄连接到大架的尾部,并为驻锄配装了整体式钛合金驻锄钣以增加与地面的贴合面。前部有两个稳定器支撑摇架重量。两个后大架在行军状态可向上折起来,而炮架前部的两个稳定装置可向两侧折合,以缩小外型尺寸。

    在行军状态火炮支撑在两个轮子上,两个轮子对主要射击方向变化起中心支承作用。两个车轮配有爱尔格厂生产的液压支撑悬挂件,悬挂件上有手摇泵式液压驱动器,这种航空里程计气液悬挂系统可同时起一个液压缸的作用,可用于火炮行军战斗转换、方向改变时升起或降低大架。

    炮手或瞄准手的座位在火炮的左边,火炮配有手动时高低手轮和方向手轮。高低机为螺杆式,方向机为齿轮齿盘式,结构都比较简单。

    从总体设计上可以看出,该炮注重于利用减小射击时架体的受力来提高稳定性,采用了低耳轴、长后坐、减小后坐力传递路线等措施。

    其主要特点为:取消了座盘,下架落地,并在下架上安装承载的浅驻锄,不但可以大幅度降低火线高,而且下架支撑在地面上,可以承受大部分的垂直载荷和部分水平载荷;摇架加长,炮尾后端相对于耳轴前移,以适应低火线高和长后坐的结构要求;增加前置大架,以满足因炮身前移带来的火炮发射稳定性和复进稳定性的要求;在下架与后大架之间设置液压缓冲装置,改善了炮架的受力;在满足火炮固定和后坐稳定性的前提下,减小了后大架,减轻了大架的质量。

    由于采用这种结构的UFH榴弹炮在作战状态时形似一只坐姿状态的蛤蟆,所以人们形象的把此结构称之为“蛤蟆腿”炮架,非常适于大口径地面火炮。

    迫击炮异种

    洛马公司L◆榴弹炮实际上就是放大版的以色列M66式160毫米迫击炮,其火炮的末端为耳轴,耳轴几乎直接固定在炮床上,耳轴底地面高仅380毫米(比UFH榴弹炮还要矮近一半),因而火炮可以不用大架,利用炮床(相当于迫击炮的座钣)将后坐力垂直传入地面,炮床上有两个驻锄,低射角发射时转动力矩很小,因而无需后架腿。

    与前面两种轻型榴弹炮一样,L◆榴弹炮也采用了改进型M284炮身,但炮口改为多孔反冲式炮口制退器,比标准的M284炮口制退器更轻。

    炮闩向上打开,闩体内装有10发底火,能够利用储存的部分后坐能量驱动开闩和动力输弹机,将弹丸送入弹膛。由于托架后面的空间装有驻退机,弹丸和发射药只能由侧面装填。

    L◆采用传统的驻退机,但复进机为非传统的单筒、大直径活塞结构,它装在后坐部分的正后方而不是上面或下部。驻退机内的大直径活塞,使其炮身总后坐长仅为300毫米,这样炮管与摇架之间的接触面长度可以相应缩短,从而能够减轻身管重量。2个安装在炮架前部的组合式高低/平衡机从下面支点处支撑着起落部分,高平机为液压动作式。

    两个炮轮支撑着炮架的前段,炮架与炮轮以铰链连接,当火炮进入发射阵地时。炮轮可以向侧面展开以保证侧向稳定性。若发射需要或这地形允许,还可以驱动炮轮,使火炮绕其座钣360°快速转动。

    火炮可以一个人放列,火炮左侧装有单人瞄准系统,右侧装有辅助高低控制系统,位于炮架前部的手动泵可以驱动液压传动机构,抬起炮轮,一旦炮轮离开地面,便向前向外摆动,进入战斗状态,然后落到地面。瞄准手转动方向机手轮,通过液压泵驱动炮轮,这样炮轮可以左右移动,并可绕射击座盘转动,实现方向瞄准。同样,高低机手轮可以给驱动马达加压,使与其相连的两个高低平衡机传动装置工作,实现起落部分俯仰。战斗行军转换时,可将炮轮提起,沿炮架两侧折叠,然后再落下,这有助于射击座盘的抬起和炮管端的下降,使火炮牵引环能挂在牵引车上。

    L◆榴弹炮主要使用了炮钢和铝合金等普通材料,避免采用诸如复合材料或者钛合金之类的稀有轻型材料。

    Viper前冲炮

    刘易斯仪器与机械公司研制的Viper155毫米轻型榴弹炮与UFH的炮架有些类似,但却采用了软后坐式反后坐装置。其炮身同样也由M284式39倍口径身管改进而来。

    火炮软后坐即前冲技术,曾在早期美国M204式105毫米榴弹炮上得到了应用,其主要优点是,能产生低的耳轴力,武器结构可采用廉价的、可焊接或机加工的材料,明显减少火炮部件数量,火炮系统重量较轻。Viper155是在M204前冲炮基础上的进一步完善。

    从习惯上来说,人们将采用前冲原理技术的火炮称为前冲炮,传统后坐系统的火炮称为后坐炮,两者在发射时后坐部分运动循环上有很大不同。

    在发射前,前冲炮的后坐部分被卡锁卡在后方位置。射击时首先解脱卡锁,后坐部分在前冲机的作用下向前运动。在达到一定前冲位置或前冲速度时,击发机点燃发射药底火。火药气体对后坐部分作用,使前冲运动停止,然后再后坐,直到超过卡锁一定距离后后坐停止。在前冲机的作用下,经过很短的复进过程,使后坐部分被卡锁可靠卡住,完成一次前冲后坐循环。

    从理论上来说,在同一口径、同一弹道参数和同一后坐长的条件下,前冲炮比后坐炮使炮架受力减小3/4。采用前冲技术最大优点是大幅度减小炮架受力,使火炮设计得更轻。前冲技术用于地面火炮,不光需要解决弹药迟发火和瞎火以及操作失误等安全措施,还要解决直接瞄准时射击精度差于后坐炮的问题。不同发射装药的错误配置变换引起的射击误差被视为难题之一。

    轻量化三原则

    由上文可以看出,这几种155毫米轻型榴弹炮为了在减轻火炮重量后保持稳定性都采用了不同的技术措施。虽然这些技术方案各有不同,但它们都遵循着一些大口径榴弹炮轻量化的基本技术原则,即:采用独特的结构、高效反后坐装置和轻型材料。目前的155毫米超轻型榴弹炮已是这三条原则的完美实例。

    这些轻型火炮都具有独特的结构特征,并采用一件多用,多件合一的设计,就样能简化部件结构,火炮部件数量较少,全炮重会明显降低。UFH榴弹炮项目负责人认为,为更好地利用昂贵的钛合金,每个火炮部件都至少具有两种功能。比如 摇架上的4根管组件还可用作高压容器,成为平衡机和反后座装置的一部分;摇架组件既可用作炮身定向件,又可用作后坐缓冲和复进控制件;液压支撑悬挂件既是悬挂装置有是千斤顶。LTH和L◆的高低机平衡机合二为一,L◆的方向机由炮轮来完成。轻量化一个十分重要的途径就是独特的结构。

    火炮重量减低后,对后坐系统提出更高要求,要实现火炮发射时更小的炮架受力、更平稳的后坐复进运动、更短的后坐复进循环时间就必须采用非常规的后坐原理和装置。如,LTH通过曲线后坐原理达到减重指标,弥补由于火炮重量减少而造成的重力不足,保障火炮低射角射击的稳定性;UFH采用了长后坐原理,改进了反后坐系统,减小了后坐力,减轻了炮重;洛马L◆采用迫击炮原理,利用座钣承受绝大部分后坐力;Viper155则采用了前冲软后坐技术。由于采取了这些措施,才能够使榴弹炮在射程、威力与同口径火炮相同的情况下,炮重大幅度下降,弹炮重量比、炮身炮架比、起落部分与其余部分重量比发生了重大变化。减小后坐力是轻量化技术的一个重要方面。

    大口径火炮减重离不开轻型材料,轻型材料的运用能在减轻全炮重的情况下保证炮架强度需要。铝合金易加工,刚性好,抗腐蚀,用其减轻炮重是一项比较成熟的技术。LTH上架采用了铝合金,UFH的很多部件也采用这种材料。钛合金重量轻,强度好。 UFH的炮架、摇架、前固定器、后驻锄、射击座盘、炮轮等构件由钛合金挤压而成(后期改为精确融模铸造),只有炮管、轴承表面等一些关键件和关键部件才用钢。LTH火炮上架、下架、大架、摇架、架尾、射击座盘采用钛合金,除炮管外,其它部件均为铝合金材料。 美FMC公司早期的的LTHD样炮部件也大量采用了铝合金和钛合金,摇架采用了碳纤维合成材料,炮尾内环为钢,外环为铝合金。轻量化的举足轻重的一项就是轻型材料。

    四、王者之路

    最终定论

    由于刘易斯仪器与机械公司研制的Viper155毫米轻型榴弹炮采用了岩岛兵工厂的火炮设计原理,真正的承包商是陆军下属的岩岛兵工厂,这就违背了竞争原则,即根据政府规定,不允许政府资助的火炮项目参与竞争,于是Viper便很快退出了竞争行列。

    1996年9月,正在尤马靶场试验的洛克希德·马丁防御系统公司撤回了样炮。因为试验进度表安排的相当紧凑,他们根本没有足够时间来改进火炮,不能适应试验时的不同装药和射角变化的试验,另外还存在许多必须解决的技术问题。就这样,他们不得不退出正在进行的射击试验。

    到了紧要关头,又回到原点,还是只有英国的皇家军械厂和维氏公司两家竞争。靶场鉴定试验结束之后,挑选工作在1997年2月进行。此后,将进入第二阶段,即采购审查阶段,工程与生产发展阶段将生产8门榴弹炮。

    1997年3月,终于有了定论:美国达信海陆系统公司与英国维克斯有限公司合作的项目——UFH超轻型榴弹炮,赢得了为美国陆军和海军陆战队提供新式155毫米轻型榴弹炮系统的竞争。对比试验表明,两种轻型榴弹炮中UFH更轻、技术更可靠、适应性更强一些。

    UFH能够获胜,依仗于维氏公司科学的论证和优良的设计,还在于该公司迅捷的运作模式,通过试验结果迅速提出改进措施,最大程度满足用户需要。UFH的改进是最完善和最人性化的,最受美国人青睐。至此,UFH已毫无争议的确定了其在155毫米轻型牵引火炮领域的霸主地位,成为全球最轻的155mm榴弹炮。

    获胜的公司从美国陆军坦克机动车辆与军械司令部获得了工程与生产发展合同,规定1998年到1999年,交付8门UFH进一步试验。在工程与生产发展阶段结束后,将开始首批190多门的大规模生产,并从2000年起交付使用,该项目型号被定位XM777式155毫米轻型牵引榴弹炮。工程与发展阶段时的XM777榴弹炮行军全重为3745公斤,比M198式火炮轻47.8%(M198式火炮行军重7163公斤)。据美军试验,该火炮适于各种飞机空运,一架C5B和C17型大型运输机可分别空运12门和6门,一架C141和C130型运输机可分别空运4门和3门,一架C160型运输机可空运1门;可用新型MV-22型运输机和CH-53D、CH-47D、AS532、UH60L等直升机实施空中吊运,还可分解成两大部分用轻型直升机分别吊运。在陆上,可用2.5~5吨卡车长途牵引行军,也可用吉普和“悍马”越野车短途牵引行进。

 

 

    

 

    M777以155毫米火炮的重量,可由战术级旋翼飞行器直接吊运,这是一个了不起的突破

    后续发展

    第一

    第一批5门XM777榴弹炮的原型炮在2000年6月准时交付,2002年5月至6月通过了严格的测试,总计在测试期间发射了超过10000发炮弹。美国陆军正式赋予其M777的编号。

    美国海军陆战队总共购买377门M777榴弹炮来全面替换现役M198榴弹炮,而美国陆军则采购273门来换装若干轻装部队,包括第82空降师、第101空中突击师、陆军第10山地师等老牌快速反应部队以及若干需要执行海外派遣任务的作战单位。在2002年11月,美国陆军与英国宇航系统公司(BAE Systems ,由英国宇航公司与马可尼电子系统公司于1999年底合并)签署价值1.35亿美元的初期低量生产合约,此阶段共生产94门,在2004年8月由美国陆军与海军陆战队展开作战验证与评估。在2005年,M777榴弹炮正式进入美国海军陆战队服役(率先装备于第十一炮兵旅第三营,并达成初始作战能力),而此阶段时仅配备传统的光学瞄准装置。

    除了美国装备之外,加拿大在2005年12月通过美国海外军售渠道也购买了6门M777榴弹炮,交付后立刻配属于加拿大派驻于阿富汗的军队。外销方面,英国订购了65门L◆,意大利陆军则采购70门。在2008年6月,美国国防安全批准出售37门M777榴弹炮给加拿大,全部项目总值1.14亿美元。此外,阿拉伯联合酋长国、约旦、阿曼、印度、韩国、巴林等国也对此种火炮产生浓厚兴趣。除了一般的测试之外,早期生产型的M777榴弹炮在阿富汗与伊拉克战场接受了考验,实战证实该炮不仅能在丛林、山地或城镇提供有效的支持火力,而且射击精确度很高。

    尔后,美国陆军对M777榴弹炮进行了数字化改造,推出了经过改良的M777E1榴弹炮。M777E最主要的改进就是是加装牵引火炮数字化系统 (Towed Artillery Digitisation,简称TAD),这种系统由M109A6自行榴弹炮的火控系统发展而来,整合有定向定位、弹道计算、导航、数据显示、瞄准等功能的火控系统,包括采用激光陀螺仪的惯性导航装置并搭配GPS全球定位系统,并以数字数据链能够与美国陆军的AFATDS炮兵战术数据系统结合。

    配备TAD的M777E1榴弹炮能根据射击指挥所传来的指令与射击诸元迅速调整方位与仰角,或者直接根据从炮兵前进观测所传来的目标信息直接计算射击诸元向目标开火(通常为单炮独立作战状态)。这样一来,该炮可在脱离牵引车不到4分钟的时间内发射第一发炮弹,火炮的射击精确度、操作效率、目标转换速度以及炮兵单位整体作战效率都有显著提升。

    M777E1榴弹炮在2004年8月展开多军种任务测试,通过测试后被赋予了M777A1的正式编号,并在2005年进入全速量产阶段,平均每月产量为20门。除了前述94门初期低速量产的M777榴弹炮外,美国陆军/海军陆战队后续的289门订单都采用M777A1榴弹炮的规格,而94门早期型随后也已经提升至M777A1榴弹炮的标准。首批M777A1榴弹炮于2006年8月开始服役,列装到第25步兵师第2旅第11野战炮兵团的第二营。2007年起,美国陆军又开始对M777A1榴弹炮的TAD系统软、硬件进行升级,使其能够发射精确制导炮弹,升级之后新的规格被称为M777A2式,已装备M777A1榴弹炮的部队已接收升级软件, 使之达到A2标准。与M777A1相比,M777A2榴弹炮的作战能力进一步提升,具有更高的自主性和打击力,装备与人员也具有更高的生存能力。

    良弓搭箭

    与当前各国主力火炮流行的长身管(如52倍口径)和高射速相比,M777系列榴弹炮39倍口径和低射速所具备的打击能力似乎处于恶劣,而这正反映了美国人观点的不同:处于机动性考虑不再发展长身管、高射速火炮,提高打击效果注重在弹药上下功夫,以炮弹精准来弥补射程和射速的不足。

    M777系列榴弹炮服役后,其最具威力的弹药,当属美国雷声(Raytheon)与瑞典博福斯(Bofors)合作研发的XM982神剑(Excalibur)增程制导炮弹,这种炮弹采用GPS/惯性导航,并与模块化装药系统(MACS)配合,最大射程约40公里。

    神剑炮弹的导引段与引信位于炮弹头,导引段内拥有具抗干扰能力的GPS接收机以及惯性导航装置,此外还有负责控制炮弹翼面操纵航向的控制制动系统(CAS)。神剑炮弹在飞行过程中可连续不断地接收GPS卫星提供的定位数据来更新导航装置的参数,如果GPS信号遭到干扰,便依照惯性导航装置的已有参数来决定航向。

    神剑炮弹的导引系统具有程序化能力,在发射前先输入预先编写的群射瞄准点;为了能攻击障碍物后方或反斜面上的目标,并避免反炮兵雷达的弹道追踪,神剑炮弹的导引系统采用非弹道飞行模式,必要时甚至可选择偏离火炮轴线90°的飞行方向,这是传统炮弹绝对办不到的能力。神剑炮弹的终端弹道近乎于垂直,使榴弹炮以大角度射击时,炮弹可垂直向下直接攻破目标顶部,并穿透100~200mm厚的混凝土。

    神剑炮弹十分适合于城镇战,因为传统弹药只能以单纯拋物线飞行,很难在障碍物林立、空间狭小的都市环境中准确攻击位于某栋建筑物的特定目标;而神剑炮弹则能凭借制导功能以及非拋物线/终端垂直向下弹道来精确摧毁特定目标,在城镇战中赋予地面部队前所未有的超越障碍精准打击能力。

    在2003年中至2004年底,雷声及博福斯公司与美国陆军、海军陆战队以155毫米榴弹炮进行一系列发射神剑炮弹的实验。在此项测试中,一半的神剑炮弹落在直径10米的范围内,其余一半也只落在直径10米范围外的几米处。实验结果显示,每次只需发射16枚左右的神剑炮弹,便能摧毁一个标准的自行榴弹炮连。

    厂商宣称神剑炮弹进入服役后,射击精确度将进一步提高。M777超轻型榴弹炮搭配神剑炮弹以及新一代的网络化指挥系统,将构成新一代美军炮兵的高机动、高精确度打击力量。

    在2006年,M777榴弹炮与神剑增程制导炮弹首先部署于美国陆军的炮兵部队,这些首批服役的神剑炮弹只配备MACS-4装药模块,射程只与传统的弹底增程炮弹相当(约30公里),当然射击精确度高得多;等到MACS-5装药使用后,M777搭配神剑炮弹将展现超过40km的射程。在2007年11月,雷声获得总值4840万美元的神剑炮弹生产合约,在2008年11月又获得另一笔8530万美元的生产合约,累积至2011年的生产合约总额估计可超过3.5亿美元。

    在2008年10月初,美国陆军与雷声公司和ATK签署神剑炮弹的1B改进型的初期发展合约,不仅将提高射程,并着重于简化设计、减少零组件数量,以增加其可靠性, 同时还希望将每发炮弹的单价降至三万至四万美元左右。在这笔合约中,雷声与ATK分别获得约1000万美元的资金,进行为期18个月的初期研发,并在合约到期时送到测试场进行实弹射击评比,随后由陆军选择其中一家厂商为获胜者,并进入为期30个月的系统工程发展与验证阶段,如一切顺利则将签署为时三年的初期生产合约。

    五、各有得失

    美国“超轻型155毫米牵引榴弹炮”的竞争尘埃落定,虽说美国人选中了UFH,但在最后参与竞争的另外公司并没有就此作罢,他们竞标的轻型榴弹炮也有可圈可点之处,还可以寻求其他市场。对于私方投资项目的公司来说,如果没有找到新买主,就意味着巨额的投资将打水漂。

    新加坡“飞马”

    1996年洛马公司L◆榴弹炮由于时间仓促,没有完成试验就退出竞争,但该公司没有终止项目。他们认为,L◆系统在美国以外还有很大的潜在市场。他们将测试时损坏的样炮重新修复,继续射击试验。试验的样炮还配备了各种测试仪器,可以准确的测定受力数据,为设计和制造第三门样炮提供了依据。该公司还将样炮技术拓展,不但能使用155毫米的39倍身管,还可以采用155毫米45倍或52倍的口径身管,就连传统使用俄式152毫米弹药的国家也可以将同口径的火力部分移植到L◆火炮系统上。

    此时,东南亚小国新加坡也正在加强快速反应部队的建设,也希望采购一批轻型155毫米榴弹炮,用于取代原装备的LG1 MK1型105毫米牵引榴弹炮。他们曾对英国皇家军械厂的LTH和维克斯公司的UFH报价进行了评估,并提出被选中的155毫米轻型火炮将获得许可由本国兵器研究与工程公司生产。经过新加坡军方的一番比较论证,他们认为自己需要的是一种39倍口径的轻型榴弹炮;重量可以稍重,只要能够使用CH-47D直升机吊运即可(新加坡购买过一批CH-47D直升机),但必须达到高射速和具有快速变换阵地的能力,而UFH和LTH尚不能满足这些要求。

    新加坡军方将目光投向了洛马公司L◆榴弹炮系统,很快就和洛马公司签订了共同发展的协议。同年,新加坡科技动力公司签订了榴弹炮的主承包合同,开始基于L◆的新系统的研制。该项目在L◆基础上有较大改进,比如:借鉴了M777榴弹炮的技术重新设计了反后坐装置;用柴油机驱动的液压泵代替了原来的手摇液压泵,该动力装置还能实现火炮的短途行军和自动装填弹药。新研制的项目于2005年定型,并开始装备新加坡作战部队,称为“飞马”(Pegasus)高机动轻型榴弹炮。由于系出名门,“飞马”榴弹炮性能不俗,全炮虽重5.4吨,最大射程30公里,却有3发/24秒的爆发射速和时速12公里的单炮短途行驶能力,使用新加坡本国生产的弹药。

    昙花一现的FDSWS计划

    值得一提的是,美国陆军开始对获胜的XM777其实并不满意。加装数字化系统后M777的重量接近于4090公斤,对于陆军改编后的轻型师来说还是太重。当海军陆战队采购XM777时,美陆军并没有采纳。在1998年提出了“未来直接支援武器系统”(FDSWS)方案,曾计划从2009年开始取代M119式105毫米轻型榴弹炮。FDSWS的基本重量要求是2300公斤,只相当于XM777重量的一半多一点。为了验证FDSWS的可行性,美国陆军军械研究、发展与工程中心建造了TB1和TB2两门试验样炮。

    TB1采用与曾参与竞标的Viper前冲炮的39倍口径软后坐榴弹炮的上架,其余部件重新设计。采用33倍口径身管时重3200公斤,发射M107式炮弹的射程为19公里,发射 M483A1式炮弹的射程为17.9公里,发射XM982式的射程为27.6公里;采用26倍口径身管时,重量减至3000公斤,但发射M107式的射程也减至14.5公里。

    TB2重量仅为2620公斤,采用26倍口径身管,用类似于俄罗斯D-30式榴弹炮的三腿大架代替四腿大架。TB2最显著的技术变化是在前冲式反后坐装置中融入了电流变流体,并重新设计了控制机构。

    电流变流体技术是利用了电流变流体中含有的金属微粒,其粘度可通过电流改变的原理。经过试验验证,在数毫秒内电流变流体从液态变为固态,然后再返回液态。此技术应用在火炮后坐系统中时,可通过直接的电激励对其进行灵活的反馈控制,其目的是对不同装药号火炮发射获得小的更加平稳合理的炮架受力。

    而电流变流体软后坐技术,可以设计一套自适压控制系统,自动地调节电流变流体的热变化,以及装药号和环境射击条件等。控制算法采用实时输人,结合数字化火控技术,使操作方便省时,缩短火炮系统反压时间。

    应该说TB1和TB2两门试验样炮的技术前景是非常好的,陆军最初计划采购628门FDSWS榴弹炮部署到第10山地师(轻型步兵师)、第25轻型步兵师、第82空降师、第101空中突击师和第2装甲骑兵团。然而,由于陆军参谋长更重视FCS的研制,FDSWS项目被重新确定为与FCS的多用途装备及弹药系统相关技术的研发,并在2003年初被终止。陆军转为向XM777的改进项目投资并采购,主要是采用数字化定位系统和火控设备,这就促使了M777A1的诞生。

    失落者

    在这场波澜壮阔的“超轻型155毫米牵引榴弹炮”的浪潮中,多雄争霸必然有得有失,写到本文将终了时,只能为皇家军械公司的LTH感到惋惜。该炮研制历时时间最长、投资最多、种类最全,但终无建树。在此钦佩皇家军械公司对于新技术、新原理的摸索中敢于冒险的精神。

    2008年4月,作为印度陆军火炮换装项目的一部分,BAE系统公司和新加坡技术动力公司分别向印度陆军递交竞标书,为其提供140门39倍口径155毫米超轻型榴弹炮。BAE系统公司的竞标产品包括M777和LTH榴弹炮方案(维克斯公司与皇家军械部都已归入BAE系统公司麾下);新加坡技术动力公司的竞标产品是“飞马”(Pegasus)榴弹炮。按计划,这两家公司提供的轻型榴弹炮将从2009年开始进行试验,最终将部署到两个新组建的山地师。不知道这一次,结果又会如何?

    ——全文曾刊发于《全球防务》第二卷

 

 

南非迪奈尔公司的Leo 105毫米样炮试射

 

 

 

 

新加坡国产柏伽索斯155毫米轻型榴弹炮

 

 

    

 

    以色列索尔塔姆公司的ATHOS火炮试射,它也参加了印度陆军以久拖不决而著称的轻型155毫米火炮选型,图中的军人貌似印军

 

 

    传说中的中国国产155毫米大口径轻型榴弹炮样炮,