国外智能化小口径弹药技术

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：研究工作主要集中于12.7 mm 激光半主动制导枪弹和12.7 mm 指令制导枪弹两种。该计划于2010 年10 月正式对外公布, 在现有狙击步枪的基础上采用了先进瞄具、12.7 mm 指令制导子弹以及创新型制导和控制软件等。EXACTO 计划的第二阶段合同截至2012 年9 月, 主要包括详细设计加工制造和样机的实弹测试。2) 25X59 毫米反器材步枪弹药巴雷特公司研发的XM109 反器材步枪是迄今为止最大口径的步枪采用25 mm ×59 mm 弹药。LW25 系列弹药最初是为ATK 公司的轻型25 mm “巨

当前由于120 mm 迫击炮弹药和155/105 mm 榴弹炮弹药的精确化技术逐步向小型化武器发展使得广泛应用于机载、车载以及舰载武器系统的口径介于12.7 ~60 mm 的武器弹药通过采用简易弹道修正技术、新型弹药炸点控制技术、新型弹药结构设计简易末制导技术等, 不断提升精确性、杀伤力和使用灵活性, 并逐步填补了原有轻武器与火箭推进类武器之间的空白。

1.简易弹道修正技术成为小口径弹药精确化之路的发展亮点

1) 美国桑迪亚国家实验室的制导子弹

2012 年1 月31 日, 美国桑迪亚国家实验室披露了最新研制的12.7 mm 激光半主动制导枪弹, 仿真结果表明, 1 000 m 距离上的命中精度控制在0.2 m以内, 远高于传统12.7 mm 枪弹的9 m, 射击精度有了革命性提高; 特里蒂尼科学与成像公司12.7 mm 指令制导枪弹进入演示系统研制阶段, 射程和精度要求提高1 倍以上。

制导枪弹的研究可追溯到20 世纪90 年代初, 已申请多项专利, 目前仅美国发展, 2007 年后正式立项。研究工作主要集中于12.7 mm 激光半主动制导枪弹和12.7 mm 指令制导枪弹两种。12.7 mm 激光半主动制导枪弹由桑迪亚国家实验室自筹资金于2007 年开始研制, 关键部件包括光学传感器、制导与控制电子元件、电磁致动器和尾舵等。该制导枪弹用滑膛枪发射, 弹丸出膛后, 利用弹头上的传感器接收编码激光信号, 在飞行过程中根据激光信号的脉冲重复率修正弹道 (每秒可修正30 次), 以提高射击精度, 如图5 -8 所示。目前已完成计算机模拟和样弹试验, 重点攻克了气动稳定设计、“磅- 磅”控制等关键技术, 消除了横向过载、简化了控制系统, 能够精确命中2 000 m 距离内的运动和静止目标。12.7 mm 指令制导枪弹背景项目由美国国防高级研究计划局(DARPA) 投资, 特里蒂尼科学与成像公司于2008 年开始研制, 2012年12 月底交付首套完整的演示系统。该弹重点攻克了12.7 mm 枪弹用制导与控制装置、弹载电源及传感器的设计与集成、弹载部件抗高过载等关键技术,其性能要求比现有最先进狙击步枪的射程和精度提高1 倍以上。

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图5-8　激光半主动制导枪弹样弹

2) 美国EXACTO 计划

(DARPA) 也在进行类似研究, 其 “终极精确任务武器”计划 (The Extreme Accuracy Ordnance, EXACTO) 致力于革命性地提升狙击手远距离射击的精度, 使武器不受目标运动、重力加速度和横风等因素的影响。该计划于2010 年10 月正式对外公布, 在现有狙击步枪的基础上采用了先进瞄具、12.7 mm 指令制导子弹以及创新型制导和控制软件等。

DARPA 与泰利达因(Teledyne) 科学与成像公司在2010 年9 月签订该项合同之前完成了概念验证阶段的工作。EXACTO 计划的第二阶段合同截至2012 年9 月, 主要包括详细设计加工制造和样机的实弹测试。2012—2013 年的工作计划是完成制导和控制软件的开发和调试并集成到计算机和瞄具上, 以及交付首套完整的验证系统用于实弹测试直到战场试验。

3) 美国ALASA 计划

美国陆军完成了轻武器先进致命武器技术研究计划 (Advanced Lethal Armaments for Small Arms, ALASA)。主要目标是验证能够缩小轻武器技术差距的组件技术的技术成熟度 (TRL4 级)。在ALASA 计划中, 佐治亚技术研究所开展了40 mm 榴弹弹道修正技术研究, 旨在通过解决因发射初速差异引起的弹道偏差问题, 从而提高射击精度。这项研究的基础是DARPA 之前开展的步兵作战自修正弹药 (Self - Correcting Projectile for Infantry Operation, SCORPION)项目, 该项目验证了采用压电驱动器产生的舵机力能够控制弹丸飞行姿态, 从而修正因发射初速差异引起的弹道偏差。

2.炸点控制弹药

目前以ATK 公司、通用动力武器与战术系统公司、Nexter 公司和莱茵金属公司为代表的武器厂商已经开始研发可编程空炸弹药, 大部分用于高速榴弹发射器。由于较大口径弹药很难满足步兵武器的要求, 因此需要发展适应步兵武器使用的中小口径弹药, 提高对目标的破片杀伤率。

1) 25X40B 高爆空炸弹药(HEAB)

ATK 公司继续改进XM25 单兵半自动空炸武器系统 (SASS)。该系统可有效打击墙体或遮蔽物后方的人员目标, 发射低速25 mm 空爆榴弹与40 mm 单发榴弹发射器相比射程更远, 有效射程最远可达600 m。

XM25 的一体化目标获取与火控系统通过对弹药进行编程控制, 使其在目标正上方爆炸, 系统根据目标距离、环境因素和人工设置生成一个可调整瞄准点供士兵进行瞄准射击。目标获取与火控系统包括具有热成像功能的瞄具、激光测距仪、数字罗盘、引信装定装具、弹道计算机、激光指示器和照准器。

2) 25X59 毫米反器材步枪(AMR) 弹药

巴雷特公司研发的XM109 反器材步枪是迄今为止最大口径的步枪采用25 mm ×59 mm 弹药。5 发弹匣供弹具有较好的射击精度, 用于破门、破墙、反轻型装甲, 摧毁简易爆炸物 (IED) 和人员杀伤。该枪基于巴雷特M107 型12.7 mm 狙击步枪研制, 采用模块化设计, 通过更换枪机/枪管组件以及供弹具可以快速转换为M107。巴雷特公司正在与GD -OTS 公司合作基于LW25 系列弹药研发XM109 和XM1049 高爆双用途弹药及训练弹。

该弹药主要特点包括: 一是引信位于两个预制破片战斗部之间, 二是引信采用了源于ATK 30 mm PABM -T (可编程空爆弹) 的感应编程技术。作用模式为空炸、触发和延期触发。在每种模式下弹药的有效射程均可达2 000 m,触发模式下的灵敏度为弹药碰撞约1.6 mm 厚的铝板时即可引爆。

LW25 系列弹药最初是为ATK 公司的轻型25 mm “巨蝮”链式炮而研发,与威力更大的M792 和M7R9 弹药相比, 杀伤力在70% ~85%。主要弹种包括训练弹、高爆燃烧弹、高爆双用途弹、PABM 弹、非致命弹和训练标识弹等。

3) 美国陆军SAGM 40 mm 榴弹

40 mm 智能轻武器榴弹项目始于2012 年, 2015 年年底前结束。SAGM 智能榴弹项目的目标是在保持榴弹发射器各项性能不变的基础上, 增强40 mm榴弹的反遮蔽能力。SAGM 智能榴弹完全自主, 测定空爆时间无须用户进行输入, 也不需要对发射器进行改装或加装附件。SAGM 智能榴弹在引信上安装有传感器, 能够识别墙壁或障碍物。使用时, 士兵无须在发射前对榴弹编程, 只需要准确瞄准和发射即可。SAGM 智能榴弹不用测距机便可在飞行中探测到墙壁, 越过墙壁后将会自行在目标上方引爆。这种新研制的40 mm 智能榴弹可由美国现役M203 榴弹发射器或M320 枪挂榴弹发射器发射, 能够有效打击藏匿在障碍物后的目标, 其杀伤力超过现役40 mm 榴弹的2 倍, 同时士兵无须携带任何附件, 从而可以大大减轻士兵负重。SAGM 40 mm 榴弹具有3 种发射模式: 第一种是对付藏匿在障碍物后敌人的空爆模式; 第二种是击中目标后起爆(或称触发起爆) 模式; 第三种是自毁模式, 能够减小附带毁伤, 并避免在战场上遗留未爆弹药。

美国陆军研制的SAGM 40 mm 榴弹的尺寸、质量和射程均与制式M433 榴弹相当。美军正着重改善弹丸的气动力特性, 从而进一步增大射程。美国陆军尚未透露SAGM 智能榴弹的射击精度和部署至战场的具体时间进度。目前, 该榴弹已完成工程试验, 工程人员在第三阶段优化了传感器和空爆功能, 并对其他部件设计进行了改动。2013—2015 年, 美国陆军对SAGM 智能榴弹进行了一系列试验, 空爆成功率和可靠性逐步提高。在2013 年11 月的试验期间,SAGM 智能榴弹的空爆成功率不到30%, 2014 年为56%, 2015 年1 月达到76%。另外, 其可靠性在2013 年不到30%, 2014 年8 月则达到88%。SAGM智能榴弹的研发工程团队大约有10 人。美国陆军2015 年7—8 月继续进行试验, 目的是对SAGM 智能榴弹和制式M433 榴弹打击隐藏在混凝土墙、砖墙和土坡后目标的性能进行对比, 重点测试引信、战斗部、毁伤等方面的性能, 另外还将收集士兵使用后的反馈意见; 2015 年9 月30 日由弹药系统项目经理验收, 2015 年年底研发工作结束。

4) 欧洲国家智能化弹药概述

德国莱茵金属公司采用了具有专利技术的推进部件, 保证了40 mm 高速弹药膛口初速的稳定, 使武器达到较高的射击精度。该新型发射技术已经通过验证, 在稳定的初速下使用标准的40 mm 自动榴弹发射器发射该公司研制的高爆双用途弹,均能达到2 200 m 的最大射程。其中, 40 mm×53 mm 高爆双用途弹能够穿透80 mm轧制均质装甲钢板。火控系统的激光测距机指示目标后红外编程单元即发出一束携带起爆时间信息的红外光束。一旦弹药出膛红外光束对弹药进行编程, 设置起爆时间。编程完成后弹上接收装置将关闭。如果未能完成编程设置弹药将采用触发方式起爆。这种弹药适用于城市环境、开阔地域和非直瞄射击。

挪威纳莫公司是引信设计与组装的专业机构, 其 “可编程弹药技术”项目的研究工作始于2002 年。“可编程弹药技术”项目下研发的新技术已在纳莫公司多个产品中应用。纳莫公司鉴定并交付了配用可编程引信的40 mm 中口径榴弹。2014 年, 纳莫公司将鉴定该弹配用的新型可编程引信, 新引信可与发射器进行通信。纳莫公司的机械与电子系统设计能力较强, 代表产品有40 mm 低速榴弹配用的D652 式机械式弹底引信和 “丘比特”弹底引信, 其中, “丘比特”弹底引信应用了纳莫MTH 公司研发的 “电源辅助触发技术”;40 mm 高速榴弹配用的“水银”可编程电子时间引信; F930 式机械弹头引信,近期已对其安全性进行了改进; F487 式引信, 基于已大量装备瑞士陆军且可靠性较高的F477 式引信。此外, 纳莫公司还可提供M72 式轻型反坦克武器和M72 式反蛙人水雷配用的引信。

瑞典博福斯公司研制的40 mm GJC4P 高炮弹药, 利用弹体上的6 个气体脉冲推进器进行弹道修正。图5 -9 所示为瑞典 “崔尼提”40 mm 弹道修正弹。该弹全称为“喷气控制弹道修正近炸引信预制破片弹”。弹的前部装有钨球预制破片, 中间部分设有数个用于弹道修正的小喷孔, 气源由小型燃气发生器产生; 底部装有折叠式尾翼, 用来降低弹丸的转速, 弹体装有指令信号接收机。

发展制导炮弹弹药可从根本上解决命中精度问题。德国MBB 公司研制了35 mm 激光制导炮弹。美国也用中、小口径的制导炮弹, 以对付反辐射导弹、巡航导弹、直升机、无人机等空中目标。

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图5-9　瑞典“崔尼提”40mm弹道修正弹

1—引信; 2—预制破片; 3—小喷孔; 4—尾翼

国外智能化小口径弹药技术

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