智能榴弹技术的现状与发展趋势

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：本章介绍的智能榴弹主要是指采用线膛火炮发射的旋转稳定榴弹。图2-2M982“神剑”制导炮弹常规榴弹的智能化改造是研制智能榴弹的另一重要途径, 主要采用引信弹道修正技术。图2-8AcuFuze精确炮兵引信图2-9以色列航空工业公司的TopGun当前, 采用二维弹道修正引信进行旋转稳定榴弹的弹道修正控制已经成为世界主流, 本章将主要针对二维弹道修正引信进行弹道修正控制的智能榴弹进行介绍。

本章介绍的智能榴弹主要是指采用线膛火炮发射的旋转稳定榴弹。

当前, 智能榴弹主要是指在常规线膛火炮发射平台不变, 甚至使用维护都不变的情况下, 在已有常规弹药之外增加的智能弹药, 其研发方式主要包括新研和智能化改造。

智能榴弹的新研即为现有火炮平台研制新型智能弹药, 其代表为美军装备的M982 “神剑”制导炮弹, 如图2 -2 所示。“神剑”制导炮弹采用卫星/惯性组合导航进行弹道探测, 采用鸭舵为执行机构, 进而进行弹道修正控制, 射击精度CEP 不大于3.8 m。“神剑”制导炮弹采用减旋技术降低了弹体转速,以达到鸭舵与弹体转速适配的目的, 该型弹药实质是线膛火炮发射的尾翼稳定弹。

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图2-2　M982“神剑”制导炮弹

常规榴弹的智能化改造是研制智能榴弹的另一重要途径, 主要采用引信弹道修正技术。引信弹道修正技术是指在引信常规安全与解除保险和发火控制功能的基础上, 增加弹道参数测量、控制和执行装置, 在遵循弹药原有射击操作过程且保证弹丸稳定飞行前提下对其飞行弹道进行适当调整, 从而减小弹丸落点散布, 提高弹丸射击精度的一项技术。通过引信实现弹道修正进而实现弹丸炸点三维控制, 是引信功能的自然延伸, 并称这种引信为弹道修正引信。从射击精度的角度可将弹道修正引信分为一维弹道修正引信和二维弹道修正引信。一维弹道修正引信指仅能降低弹丸射击纵向散布的弹道修正引信; 二维弹道修正引信指既能降低射击纵向散布, 又能降低射击横向散布的弹道修正引信。

1.一维弹道修正引信

一维弹道修正引信采用阻力环作为其执行机构。在弹丸飞行过程中, 通过展开阻力环, 增大弹丸与空气的接触面积, 进而增大弹丸的空气阻力。因此,一维弹道修正引信可以通过瞄远打近的方式对弹丸落点进行纵向修正, 达到提高射击精度的目的。主要代表为SPACDIO 引信和欧洲修正引信(ECF)。

SPACIDO 引信由德国和法国合资组建的荣汉斯微系统技术公司研制, 其是一个以炮口测速雷达 (MVR) 测得的炮弹初速为基础进行弹道估计, 并由MVR 将射程修正命令传送的引信。采用火控系统解算阻力器展开时间指令,通过遥控技术把指令由火控系统传输到炮弹, 从而使炮弹减速修正射程, 如图2 -3 所示。这种弹道修正系统由安装在弹头部的定高近炸引信及集成在其中的气动阻力器、可编程器件, 以及安装在武器平台上的初速雷达、指令发射装置组成。SPACIDO 在射程较远时, 能够使弹药的射击精度提高4 倍以上。

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图2-3　SPACIDO弹道修正引信

ECF 是德国和法国合资荣汉斯微系统技术公司联合英国BAE 系统公司及其瑞典分部(GCSW) 合作研制的, 是基于C/A 码GPS 接收机进行弹道估计。采用卫星测量弹道, 并据此预测炮弹射程, 与装定的目标射程进行对比, 计算出偏差量, 由此得到引信上的阻力装置展开的时间, 从而使炮弹减速修正射程, 如图2 -4 所示。其是一种炮兵通用近炸卫星定位射程修正引信, 用于提高105 ~155 mm 常规炮弹射击精度。其特点是打了不用管, 较雷达指令式精度高。

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图2-4　欧洲修正引信(ECF)

2.二维弹道修正引信

依据二维弹道修正引信执行结构可分为三种模式: CCF 模式、固定鸭舵模式和可动鸭舵模式。

1) CCF 模式

CCF 模式以BAE 系统公司提出的弹道修正引信 (Course Correcting Fuze,CCF) 为代表, 射程修正通过增阻减速法实现, 横向偏差修正通过弹丸减旋实现。其原理如图2 -5 所示, 由4 个旋转减速板和2 个阻力器组成。飞行试验结果表明, 在射程为45 km 左右时, 弹丸落点的圆概率误差 (CEP) 可以达到50 m 甚至更低。CCF 模式利用高旋弹道偏流的特点进行弹道修正, 而在纵向修正方面, 采用“瞄远打近”的控制策略。

2) 固定鸭舵模式

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图2-5　CCF及其二维弹道修正原理

固定鸭舵模式以美国阿联特技术公司研发的精确制导组件(Precision Guidance Kit, PGK) 为代表, 如图2 -6 所示。其头部引信通过旋转控制连接器连接到弹体上, 弹体部分和引信部分可以相对转动。引信上固定两对气动翼面,其中一对的安放方式使得炮弹飞行时引信部分相对弹体反方向旋转, 另一对的安放方式使炮弹头部旋转时对炮弹飞行没有实际影响, 但当头部在旋转控制连接器作用下减慢旋转速度并相对大地坐标系停留在某一确定转角位置时, 它们就会对头部产生一个力矩和一个侧向力, 从而实现对炮弹的二维弹道修正。

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图2-6　PGK示意图

1—传爆药; 2—GPS 天线; 3—舵片; 4—高度传感器

3) 可动鸭舵模式

可动鸭舵模式以以色列罗卡公司研制的 “银弹”(SILVER BULLET) 弹道修正引信为代表, 如图2 -7 所示。“银弹”适用于155 mm 炮弹, 采用双旋结构, 引信修正执行机构为位于引信头部的大小两对可动鸭舵, 其中一对为差动舵片, 产生导转力矩以保持引信头部处于低速旋转或停转状态; 另外一对为操纵舵片, 产生修正力矩以实现弹道修正。引信后部与弹体固连。“银弹”采用GPS/INS 制导, 无线感应装定, 能够实现触发、延时和近炸多种起爆功能。弹丸出炮口10 s 后开始修正, 最大修正能力为射程的2% ~4%。落点CEP 指标为20 m, 实测小于10 m。

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