装甲车辆武器设计
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1.3.2 装甲车辆武器的发展现状

(1)坦克炮

坦克炮是坦克用来同敌方战斗的主要武器装备,也是坦克火力的象征,因此,它既受到坦克发展的制约,又成为推动坦克性能改进和提高的重要动力。

随着坦克性能和装甲防护能力的改进,坦克炮也经历了一个火炮口径由小到大、火炮技术由简单到复杂先进、火炮弹药由单一品种到多品种多功能的不断发展过程。尽管反坦克导弹在现代战争中发挥了较大威力,但并不能因此削弱坦克炮作为坦克互相抗衡的重要手段的作用,这一点已为实战所证实。

几十年来,现代科学技术的进步,促使火炮技术有了新的飞跃,坦克炮的威力已显著提高,新型坦克炮和新概念火炮如雨后春笋般迅猛发展。无疑,高新技术的发展和应用将会使坦克炮在未来地面战斗中的作用大大加强和扩大。

第二次世界大战后,坦克炮的发展由以线膛炮为主变为以滑膛炮为主,由地炮或高射炮移植改进发展到设计专门坦克炮;反坦克弹药由普通穿甲弹、破甲弹转变为尾翼稳定脱壳穿甲弹为主。一部分主战坦克还装有自动装弹机。坦克炮穿甲弹的初速甚至高达1900m/s;直射距离提高到2200m;装甲侵彻厚度提高到700mm;行进间对运动目标的首发命中率提高到65%~85%;反应时间缩短到4s。装备炮射导弹,使其具备在5000m距离上打击敌装甲目标的能力。坦克炮的一系列发展变化是装甲目标性能提高和各种新技术渗透应用的结果。

(2)炮塔

炮塔作为大多数装甲战车容纳武器、保护乘员的重要部分,历来都是装甲装备升级和革新的主要部分。近年来随着新技术的不断发展,特别是控制理论、系统理论、信息理论在武器装备研发中的普遍结合和应用,在炮塔设计和改造领域内出现了很多新的变化。例如,随着自动装弹技术的应用,炮塔内乘员减少,火炮射速提高;伴随着火控技术、观瞄技术的发展,特别是可视化设计思想的出现,车炮长的战斗环境发生了变化,提高了首发命中率和射击精度;由于新型遥控武器站的出现,除火炮的各种装备,如各型轻重机枪、高射机枪、榴弹发射器等不用战斗人员出舱操作,提高了战场生存能力,改善了武器效能等。在这一系列的发展过程中,小型炮塔和无人炮塔或顶置火炮结构作为一种新的设计理念,由于结合了各种新结构,综合采用了多项新技术,集中实现了适应现代战场条件的要求,因而备受世界各国的青睐。

目前新炮塔研制的热点集中在供轻型及中型装甲战车使用的小型炮塔上,炮塔武器从轻机枪、30mm自动炮、40mm自动炮到自动炮加制导武器不等。

小型炮塔武器的配置主要有6种类型:机枪、多用途自动炮、高射炮、防空或反坦克导弹、自动炮加防空导弹或自动炮加反坦克导弹。其中,配备自动炮和导弹的炮塔还能够安装并列或外装式机枪。

目前,同时装备火炮和导弹的小型炮塔倍受关注。意大利奥托·布雷达公司与法国地面武器工业集团共同生产和销售的“重拳”双人炮塔及俄罗斯的“克利维尔”炮塔均属这一类型,两者都同时装有自动炮和反坦克导弹。

美国通用动力公司地面系统分部的“火焰”防空炮塔,为弹炮一体防空武器的典范。这种双人炮塔装有一门25mmGAU-12/U“加特林”自动炮及2个四联装“针刺”导弹发射箱。这种炮塔已被美国海军陆战队选中用作LAV-AD轻型防空系统。

大多数火炮和防空导弹一体化的炮塔,主要用作机动式防空武器,但波兰研制的一种装有双管23mm自动炮及2个双联装“霹雷”防空导弹的双人炮塔却是例外,这一小型炮塔用于改进其BMP-1步兵战车、提高其生存能力,而并非用于自行防空系统。

多数装备自动炮的小型炮塔都能够同时对付地面和空中目标,但也有一些国家强调对空攻击能力而设计了专门用作近程防空的小型炮塔。这些小型炮塔安装于轮式或履带式装甲战车上,与坦克、装甲人员输送车或其他机动平台协同作战,为其提供防空保护。如芬兰在T-54/55坦克底盘上安装的“神枪手”双联35mm小型炮塔、德国陆军的“阿斯莱德”低空防御系统,是小型炮塔武器仅配备防空武器的最典型代表。

随着各种高新技术的不断应用,现代主战坦克的系统构成日趋复杂,受车体外形尺寸的制约,主战坦克的内部空间越来越小,严重地影响了乘员的舒适性和持续作战能力。传统炮塔内设有炮长,有的还设有车长,主要武器安装在炮塔内,炮长、车长与武器都被塞在炮塔有限的空间内。在大多数情况下,炮塔内还安装有观瞄系统、潜望镜或其他观察装置,大尺寸炮塔内还需要安装通信系统。所以,主战坦克外形特征明显,容易被击中,特别是炮塔中弹比例高达60%以上。另外,反坦克火力与装甲防护之间的斗争日趋激烈,促使主战坦克的发展呈现出体积、质量不断增加的趋势。这也是国外一些专家认为,主战坦克接近甚至达到其性能“极限”的原因。从以人为本、发挥主战坦克的作战潜能来看,传统的设计理念不会使主战坦克的作战性能再有实质性的提高,必须突破传统设计思想,采取创新的设计理念。采用无人炮塔(火炮顶置结构),将火炮直接安装在主战坦克顶部,可显著减少车体外廓,降低被命中概率,并可减轻主战坦克的质量。这种新结构炮塔采用自动装填技术,乘员可对其遥控操作。

无人炮塔(火炮顶置结构)是区别于传统炮塔的新型结构,它内部仍然容纳火炮和机枪,以及相关的控制机构,依然通过座圈与车体结合,不同的是炮塔与车体乘员舱隔离,通过控制总线与车(炮)长的操作台相连。战斗人员可以离开炮塔,在车体内通过可视化瞄准仪进行观察,并对炮塔进行操作控制。

无人炮塔是大量采用了新型火控技术、观瞄技术、炮控技术及电控技术的新型炮塔。作为一种新型炮塔结构,较传统炮塔,它更能适应现代战场条件,在车载武器中占有相当重要的地位。在城市巷战中由于建筑物的阻挡,装甲车辆的优势被大大削减。使用无人炮塔后,由于高精度观瞄仪器和新型火控技术的使用,装甲车辆乘员在座舱内能够第一时间发现目标,并且不用出舱即可进行射击,大大提高了装甲车辆的火力突然性和火力机动性。无人炮塔由于其采用的新技术,乘员摆脱了炮塔的束缚,降至炮塔以下,大大降低了乘员的伤亡率。同时由于炮塔内部没有操作人员,炮塔内部更加紧凑,而且不再需要对炮塔进行专门的装甲防护,实现了炮塔的小型化和轻型化。炮塔尺寸的变化使得装甲车辆外形缩小、质量减轻,降低了车体高度,使整车被发现概率、识别概率、锁定及跟踪概率、中弹概率全面降低,炮塔的红外特征得到全面的降低,大大提高了车辆的生存机动能力,而在车体内的乘员的防护力则得到空前的提高,同时可以减少乘员数量。装备无人炮塔的坦克车内只需配备两名乘员。两名乘员将可能在相互关照的乘员位置并排就座,如情况需要,二人可互换职责。另外,无人炮塔采用模块化设计思想,提高了装备的兼容性和战场抢修能力。

在无人炮塔应用的多项新技术中,炮控技术和自动装弹技术提高了装甲车辆的自动化水平:由于采用了自动供弹和自动装弹技术,操作人员不但不用亲手完成弹药的装填,也不用暴露在敌人火力下操作武器。同时,在无人炮塔上使用全电控的高低机和方向机,进一步提高了车载武器的自动化水平。

新的观瞄技术和火控技术的运用,大大提高了整车的智能化水平。无人炮塔在观瞄技术上有别于以往的光学观瞄,特别是不同于以往直接通过目镜观察使用控制台校准分划的瞄准方式。在无人炮塔中,装在外部的图像采集设备将战场情况通过总线结构传输至车(炮)长的显示终端上,车(炮)长通过手柄在火控系统的辅助下,进行迅速瞄准,同时将指令传给炮控系统,迅速将目标锁定,确保先敌开火并保证较高的首发命中率。

未来随着新技术的出现,一系列更加前沿的智能化设计可能应用于无人炮塔的设计中,例如自动搜索、自动识别及车际甚至部队际间的通信和信息共享等。

20世纪90年代初,美国就开始了“未来地面作战系统”(FCS)的研究,实际上仍然是战斗功能有所扩大的坦克。它是美国陆军构筑的下一代“地面作战平台”,战斗全重为36~40t,乘员2人,具有先进的战斗管理系统和良好的战场观察能力,目前尚处于概念研究阶段。

俄罗斯的T-95新型坦克战斗全重约为50t,长、宽和T-72、T-80坦克基本相同,安装了口径为135mm的新型滑膛炮。与以往坦克不同的是,T-95采用了新的隔舱式设计布局,其火炮安装于尺寸较小的无人炮塔上。坦克乘员3人,乘员均位于由装甲隔板与自动装弹机和无人炮塔相隔离的战斗室内。T-95坦克装备了先进的武器控制系统,利用光学、热视和红外线等渠道获得有关目标信息,还将装备激光测距仪、小型雷达装置等。

约旦“猎鹰”炮塔,坦克乘员无法坐在炮塔内,只能在车体内操作。采用120mm紧凑型坦克炮,其身管长为50倍口径,装有炮口制退器,弹着散布状况较好。整个炮塔外形狭长低矮,正面轮廓很小。装有“猎鹰”炮塔的无人炮塔坦克与常规坦克相比,在装甲质量相同的情况下,其坦克乘员的生存能力显然大为提高。

德国陆军在研的未来坦克名为EGS坦克。试验型样车战斗全重为45~50t,乘员2人,采用120mm电热炮或140mm滑膛炮的无人炮塔。德国的一种2人操纵的EGS试验车已在进行试验,俄罗斯的一种类似车型也在库宾卡出现。美军提出的无人炮塔方案计划采用25mm/35mm电磁炮为主炮,在炮塔上装备2具白光/电视/热成像遥控瞄准具,另1具昼/夜直接瞄准具安装于电磁炮炮身根部。遥控瞄准具随动于坦克乘员的头盔显示器,武器随动于瞄准具。该方案的最大特点是:减少乘员人数,增大乘员的活动空间,自动化程度高,有利于提高乘员的持续作战能力。

(3)遥控武器站

现代主战坦克的高射机枪及除步兵战车以外的其他装甲车辆采用的主要武器,都是口径不一的轻、重武器以及各式榴弹发射器。它们都有两个共同特点:一是观察、瞄准和射击均采用原始的手动操作,反应时间长、射击精度低、对乘员的要求高、培训周期长、培训经费高;二是操作员在操作武器时必须将上身探出车外,完全抛弃了坦克装甲的防护,降低了装甲车辆固有的防护效能,操作员的战场生存能力很低,尤其在城市巷战中更是如此。如果能够实现自动化的目标观察、瞄准和射击,使操作员在车内就可完成操作,不仅可以缩短射击反应时间,提高射击精度,充分发挥装甲车辆固有的装甲防护能力和外置高射机枪大射界的优势,还能够有效保护操作员的安全。为此,最近推出的许多炮塔虽然仍保持了常规的结构形式,但已有采用外装式火炮的炮塔,炮长依然安排在炮塔内。这种类型的炮塔通常称为遥控炮塔或外装顶置式武器站,它是一种具有安装便捷、操作简单和使用范围广等优点的新型模块化武器系统。

遥控武器站是可配备多种武器和不同组合的火力控制系统,具备目标搜索、识别、跟踪、瞄准和行进间稳定射击的遥控操作功能,具有专门的操作员控制站和大型弹药箱,可安装在多种军用车辆或其他载体上的相对独立的模块化武器系统。配备的武器包括各种机枪、自动榴弹发射器、机关炮以及导弹等。配备的火力控制系统包括彩色摄像机、昼用光学瞄准具、红外仪、热像仪、激光测距仪及稳定系统等。

目前,世界许多国家如美国、以色列和一些欧洲国家也在研制适合本国军用车辆的遥控武器站,如XM101通用遥控武器站、RCWS-30遥控武器站、“强制者”武器站、“打击者”遥控武器站、德国新型综合武器站、比利时“箭”300系列武器站和“保护者”武器站等。

遥控武器的采用有助于获得尺寸较小和质量较轻的炮塔,这样的炮塔需要的驱动能量较小,便于采用全电驱动及稳定系统;而且当需要进行“三防”时易于密封。炮塔缩小所减轻的质量能够用来增加车体装甲。另外,由于武器安装在炮塔外部,故还能够简化武器的改进工作。采用遥控武器站可使操作手在车体内对武器进行控制、瞄准和射击。遥控武器的另一个应用就是可以使无人炮塔成为现实。从某种意义上说,遥控武器站也是小型无人炮塔。但遥控武器的应用也并非完美无缺,它对控制系统及观瞄系统的要求将大大提高。尽管如此,作为一种坦克装甲车辆武器的新成员,遥控武器站的发展势头方兴未艾,它必将在未来战场上发挥不可替代的作用。

(4)装甲车载炮

装甲车载炮是步兵战车、装甲运输车、侦察车、火力支援车及指挥、巡逻车的主要武器,可用来对付轻型装甲车、运输车、步兵阵地,也可对付强击机、武装直升机和运输直升机等空中目标。

在现代战争中,装甲车载炮作为陆军火力不可缺少的组成部分支援步兵和协同坦克作战,因此受到各国的普遍重视。特别是美国为了能在世界范围内对局部性冲突做出快速反应,需要用轻型装甲车载炮取代主战坦克,作为轻型部队执行特殊任务的主要武器,扩大了车载炮的战术使用范围。第三世界有些国家军队没有装备主战坦克,轻型装甲车载炮也就成为其作战不可少的主要火力。随着战场上硬目标与半硬目标的增多和目标防护性能的提高,装甲车载炮的应用范围还在进一步扩大。

各国要求侦察部队完成的任务不同,有的要求能直接参与战斗,具有反直升机和一定程度的反坦克能力,有的只要求在执行任务中具有自卫反击火力,因此,装甲侦察车配用的火炮差异很大,口径从20mm到105mm不等。如今德国的装甲侦察车则不倾向于采用重武器。相反,法国采用较大口径火炮。近年来新研制成功的装甲侦察车普遍使用90mm低膛压火炮,用于火力侦察以及对装甲目标作战。

现代装甲车载炮具有高精度、大威力、快速反应的特点。武器系统质量轻、尺寸小、后坐力低、有动力瞄准装置,对不同目标可以选择供弹,采用不同的射速,配用先进火控系统,可昼/夜使用,能在恶劣环境条件下作战。车载炮配用弹种甚多,有普通榴弹、燃烧榴弹、穿甲燃烧榴弹、预制破片弹、箭霰弹、破甲弹、碎甲弹、多用途破甲弹、普通脱壳穿甲弹、尾翼稳定脱壳穿甲弹、尾翼稳定破甲弹、火箭增程弹、发烟弹、照明弹等,因而能适应不同的作战需要。装甲车载炮的发展方向是增大口径、增加武器种类、提高武器效能、扩大使用范围、改进和提高弹药性能及增强火炮、弹药的适用性、灵活性、通用性和互换性。未来装甲车辆要能够承担对坦克作战、完成远距离侦察和为步兵提供强大火力支援的任务,这就必然要求其具有强大的火力,并通过加大武器口径、增加反坦克导弹等途径来实现这一目标。目前在研的新一代轮式车载炮均进一步扩大了口径,配备了更先进的弹药,并采取降低火炮后坐力等技术措施使火力进一步提高。

(5)自行火炮

自行火炮,是一种安装在各种车辆底盘上,无须外力牵引而能自行运动的火炮。这种火炮越野性能好,战场生存能力强,便于和坦克、步兵战车协同作战。自行火炮主要由武器系统、车辆底盘和防护装甲组成。现代自行火炮大多装有自动瞄准装置和射击指挥系统,有的自行榴弹炮还配有专门的弹药支援车。

自行高射炮,堪称是自行火炮中的贵族。1辆自行高射炮的价格,往往相当于2辆主战坦克的价格。世界上现装备的自行高射炮有一二十种,其中首屈一指的当属德国的“猎豹”自行高射炮。它不仅生产数量和装备数量最大,而且也开创了火力、火力指挥控制、电源供给这三大功能综合到一起的“三位一体”自行高射炮的新时代。“猎豹”自行高射炮采用“豹”1坦克底盘,便于实现底盘零部件的通用化和系列化。其战斗全重由“豹”1的41.5t提高到46.3t,乘员有车长、炮长和驾驶员3人。“猎豹”自行高射炮采用2门瑞士厄利孔公司的KDA型35mm机关炮。这种机关炮射速高、威力大、可靠性高,是一种成熟的产品。其火控系统包括搜索雷达、跟踪雷达、火控计算机、光学瞄准具、红外跟踪装置和激光测距仪等。

迫击炮,本来是步兵支援武器。近几十年来,由于中口径、大口径迫击炮的发展,它已经可以起到部分榴弹炮的功能。加上迫击炮结构简单,携行方便,中小口径的迫击炮发展极为迅速。不过,中口径迫击炮的机动已不能靠肩背人扛,需要牵引或车载。于是,一批车载式的中口径自行迫击炮应运而生。由于自行迫击炮结构相对较简单、造价较低廉,各国研制了十余种自行迫击炮。自行迫击炮从结构上分为履带式、轮式、炮塔式、后开式、单管式和双管式等各种类型。

瑞典“先进迫击炮系统”120mm双管履带式自行迫击炮采用瑞典CV90步兵战车的底盘,上半部分包括炮塔、双管120mm迫击炮和后装式车内装弹机。这种自行迫击炮的最大特点是采用了双管120mm迫击炮,能在15s内发射6发弹,最大射程可达10km,火力相当强大。

俄罗斯也相当重视自行迫击炮的发展,著名的2S31“维纳”120mm自行迫榴炮,采用BMP-3战车的底盘及全封闭式的炮塔。值得注意的是,它的炮管很长,被称为迫榴炮,从而可以完成迫击炮和榴弹炮的双重功用。迫击炮和榴弹炮的融合,可能代表着身管武器发展的一个新的方向。

在第二次世界大战期间,自行反坦克炮(坦克歼击车)是自行火炮的主流。虽然由于各种反坦克武器及主战坦克发展迅速,而对支援火力的需求,又使自行榴弹炮迅猛发展,使自行反坦克炮的发展受限。但是,一些国家仍然在发展一些以反坦克作战为主的自行反坦克炮,如德国的“美洲豹”反坦克炮等。自行反坦克炮穿甲威力强大,战斗全重较轻,机动性较好,装甲防护力一般,价格较低。综合这些优缺点,使得自行反坦克炮在装甲战车家族中也有其一定的生存空间。另外,在各国现装备的自行反坦克炮中,有的只是以反坦克作战为主,但兼有武装侦察和追击等作战任务。自行反坦克炮的弹种有尾翼稳定脱壳穿甲弹、脱壳穿甲弹、破甲弹等;兼有其他作战任务的还配有榴弹。

轮式自行火炮是以轮式车为底盘的自行火炮,又称为轮式突击炮或轮式坦克歼击车。

各种轮式主战装备,特别是155mm轮式自行火炮、120mm轮式自行迫击炮、装甲突击车(坦克歼击车)、轮式自行高炮和弹炮合一防空武器系统,以及多用途(中型)轮式装甲战车的发展势头非常强劲。

(6)车载机枪

车载机枪是指装甲车辆上安装的机枪。它是装甲车辆火力的组成部分,是对主要武器火力的补充和完善。坦克上的车载机枪一般包括并列机枪、航向机枪和高射机枪。装甲输送车上的车载机枪一般是高射机枪。

车载机枪在装甲车辆火力构成中处于相对次要地位,且就用途和基本原理、结构而言与同类步兵机枪基本一致,即装甲车载机枪本身并不构成独立的武器类别。因此,一般不专门研制、发展车载机枪,而是根据使用和安装的需要从同类机枪中进行选择并做适当改动。

目前,并列机枪和航向机枪的口径均为7.62mm,高射机枪口径多为12.7mm和14.5mm,亦有少数高射机枪的口径为7.62mm。目前多数坦克装备的高射机枪均采用人工操作,射击时乘员必须打开炮塔舱门,探出身体。装甲车辆装备的武器绝大多数是12.7mm机枪,保留了12.7mm高射机枪枪塔,射手上方、前方无防护,呈立姿射击,且均为出舱人工操作。有些国家坦克高射机枪由车长在车内遥控射击。例如,法国AMX“勒克莱尔”主战坦克7.62mm高射机枪,可在车内由车长和炮长遥控射击。

(7)车载反坦克导弹

车载反坦克导弹是指在装甲车辆上发射的反坦克导弹。它是一种效费比最佳的反坦克武器。运用它对坦克、机械化部队进行火力支援,消灭敌方坦克和其他装甲目标;安装在步战车上,使其具有反坦克能力;与坦克火力配合,形成较强的反坦克火力体系。

目前,反坦克导弹技术已经发展到了第三代。采用热成像、毫米波等先进制导技术,改用光纤导线,或取消这根“尾巴”,导弹射出去就不再需要射手控制,做到了“发射后不用管”,其典型产品有美国的“标枪”、以色列的“长钉”等。目前车载反坦克导弹的发展趋势是提高破甲威力、夜战能力、抗干扰能力,并注意发展远距离攻击集群坦克的反坦克导弹。

(8)炮射导弹

与常规炮弹相比,导弹具有射程远、命中精度高、杀伤威力大等优点。炮射导弹是精确制导技术与常规坦克炮和反坦克炮发射技术的有机结合。它保留了坦克炮原系统反应快、火力猛的特点,且不改变其成员建制和分工,不过多地增加系统的复杂性,但却拓宽了坦克炮和反坦克炮的远距离对抗能力(作战距离由2km提高到4km以上),使坦克可以在野战中攻击武装直升机、防御坦克歼击车,以及在隐蔽阵地上对敌坦克实施远距离射击。

目前,俄罗斯炮射导弹的发展水平处于世界领先地位。经过多年的试验研制,俄罗斯总共开发出了基于3种基本型号的12种以上的炮射导弹,十多种反坦克导弹武器系统,约20多个类别的反坦克导弹。射程最短的只有1~1.5km,最远达10km。导弹平均飞行速度最大已达800m/s。制导体制采用了毫米波、激光驾束、激光半主动等先进的制导方式。

俄罗斯研制的9M119“芦笛”(北约代号为AT-11“狙击手”)炮射导弹,分别装配于T-72和T-80坦克上,供2A46型125mm滑膛炮发射。“芦笛”质量为17.2kg,弹长450mm,最大射击距离为5km,平均飞行速度高达800m/s,破甲厚度为带反应装甲770mm。该导弹采用激光束驾制导。当射手使用这种导弹时,先用激光器发射出一束编码的激光束,并借助专用的瞄准镜校正它的方向。发射出的编码激光束在空中形成一个特殊的“光通道”,发射出的导弹就沿着这个“光通道”的中心向前飞行。激光束的频率在“光通道”的不同部位是不同的,当导弹在飞行中偏离激光束的中心位置时,弹上的制导系统就会发出修正指令,引导导弹回到“光通道”的中心位置,使它始终保持在近似固定直径的光束内飞行。

(9)自动榴弹发射器

值得注意的是原来主要是供步兵使用的自动榴弹发射器,目前已开始用于坦克或装甲车辆。自动榴弹发射器具有机枪和机关炮所没有的特点。首先,它是一种面杀伤武器,可以曲射,而机枪和机关炮都是点杀伤武器,只能直射。其次,它可以发射破甲弹,可以毁伤轻型装甲车辆。此外,它还可用以对付低空飞行目标。自动榴弹发射器是坦克装甲车辆武器的新成员,在未来战场上将发挥应有的作用。

从当前世界各国与地区研制和装备自动榴弹发射器的现状分析,这种多用途武器装备未来仍有广阔的发展前景。但是,为了适应未来战场上复杂多变形势的需要,自动榴弹发射器需要进一步减轻系统质量,提高机动能力,提高弹药威力,减轻弹药质量,开发新弹种,提高射速,增强火力,提高系统可靠性,减少故障。