美國陸軍炮兵裝備現(xiàn)狀及增程彈藥研發(fā)動(dòng)態(tài)

庫宗波 楊宇慶

美軍十分重視火力相關(guān)能力的建設(shè)與發(fā)展，在2018年10月發(fā)布的《美國陸軍戰(zhàn)略》所明確的六大現(xiàn)代化優(yōu)先事項(xiàng)中，居于首位的就是遠(yuǎn)程精確火力。美軍最新的“聯(lián)合作戰(zhàn)概念”于2021年3月31日由參聯(lián)會(huì)主席馬克·米利簽署后，很快也得到了國防部長勞埃德·奧斯汀的簽署。這一概念未發(fā)布公開版本，但從相關(guān)報(bào)道中可以得知，其四大核心要素為聯(lián)合火力、聯(lián)合全域指揮控制、對(duì)抗環(huán)境后勤和信息優(yōu)勢。

鑒于火力在美國陸軍能力建設(shè)及作戰(zhàn)理論中的突出地位，本文重點(diǎn)關(guān)注美國陸軍炮兵裝備現(xiàn)狀及增程彈藥研發(fā)動(dòng)態(tài)。

一、美國陸軍炮兵裝備現(xiàn)狀

美國陸軍現(xiàn)役和后備部隊(duì)使用了多種火炮系統(tǒng)。2019年蘭德公司的一份報(bào)告總結(jié)了陸軍主要火炮裝備和相關(guān)兵力編成。

（一）身管火炮系統(tǒng)

榴彈炮（身管火炮）系統(tǒng)，無論是牽引式還是自行式，都是陸軍主要的旅級(jí)火力支援裝備。與迫擊炮相比，榴彈炮要大得多，也重得多，能在更遠(yuǎn)的距離上發(fā)射更大的炮彈，但射速較低。陸軍庫存的155毫米身管火炮還能夠發(fā)射M982“神劍”GPS制導(dǎo)炮彈，以39倍口徑的榴彈炮發(fā)射時(shí)，最大射程接近40千米（陸軍目前列裝的155毫米牽引榴彈炮和自行榴彈炮均為39倍口徑的身管）。還可以發(fā)射一種較為老舊的M712“銅斑蛇”激光制導(dǎo)炮彈，不過其射程更為有限（16千米）。值得注意的是，陸軍還投資于M1156“精確制導(dǎo)套件”（PGK）引信，從2016年起開始進(jìn)入量產(chǎn)。該引信可提供性價(jià)比更高的精確打擊能力，因?yàn)樗艹浞掷矛F(xiàn)有彈藥，只不過這些彈藥的射程要低于“神劍”制導(dǎo)炮彈。

美國陸軍每個(gè)旅戰(zhàn)斗隊(duì)都有一個(gè)建制內(nèi)野戰(zhàn)炮兵營，下轄3個(gè)炮兵連，每連6門火炮，共配備榴彈炮18門。其中：

步兵旅戰(zhàn)斗隊(duì)的野戰(zhàn)炮兵營下轄兩個(gè)M119型105毫米榴彈炮兵連和一個(gè)M777型155毫米榴彈炮兵連；

斯特瑞克旅戰(zhàn)斗隊(duì)的野戰(zhàn)炮兵營下轄3個(gè)M777型155毫米榴彈炮兵連；

裝甲旅戰(zhàn)斗隊(duì)的野戰(zhàn)炮兵營下轄3個(gè)M109A6型帕拉丁自行榴彈炮兵連。

目前，只有步兵旅戰(zhàn)斗隊(duì)仍在使用105毫米榴彈炮，雖然其性能較差，但比155毫米榴彈炮輕得多，并可使用悍馬越野車進(jìn)行牽引。盡管數(shù)量有限，步兵旅戰(zhàn)斗隊(duì)直屬的唯一一個(gè)155毫米榴彈炮兵連同樣具有遠(yuǎn)程精確打擊能力。

美國陸軍目前使用的自行榴彈炮只有M109A6帕拉丁榴彈炮。M109系列榴彈炮已服役半個(gè)多世紀(jì)，并多次進(jìn)行現(xiàn)代化改造。最新型號(hào)是M109A7，目前處于低速初始生產(chǎn)階段。列裝后，M109A7榴彈炮與最初的M109榴彈炮可以說幾乎是兩種截然不同的裝備。該炮與配套的M992A3彈藥補(bǔ)給車，均圍繞著一個(gè)全新車體進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，該車體與布雷德利步戰(zhàn)車之間存在很大的共性。盡管新式M109榴彈炮的武器系統(tǒng)也得到了一定改進(jìn)，但主要的改進(jìn)之處體現(xiàn)在車輛的可靠性和機(jī)動(dòng)性上。

（二）火箭炮和導(dǎo)彈系統(tǒng)

美國陸軍現(xiàn)有兩種火箭炮：履帶式M270A1火箭炮和輪式M142海馬斯高機(jī)動(dòng)火箭炮。這兩種火箭炮都發(fā)射相同系列的227毫米火箭彈，以及一種戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈——陸軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈（ATACMS）。陸軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈是一種全天候、地對(duì)地、慣性制導(dǎo)導(dǎo)彈，用于打擊軍或集團(tuán)軍影響地域內(nèi)的目標(biāo)。在1991年的“沙漠風(fēng)暴行動(dòng)”以及2003年的“伊拉克自由行動(dòng)”等地面戰(zhàn)爭中，陸軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈系統(tǒng)曾被廣泛使用，被聯(lián)合部隊(duì)、聯(lián)合特種作戰(zhàn)部隊(duì)和陸軍陸地部隊(duì)司令部用于在戰(zhàn)役層面影響作戰(zhàn)形勢。每個(gè)發(fā)射裝置配有一發(fā)導(dǎo)彈，每輛M270/M270A1多管火箭炮可以裝載兩發(fā)導(dǎo)彈，每輛M142高機(jī)動(dòng)火箭炮可裝載一發(fā)。兩者都裝備野戰(zhàn)炮兵旅，在某些情況下還會(huì)裝備師一級(jí)。與身管火炮和迫擊炮相比，美國陸軍的火箭彈射程更遠(yuǎn)，攜帶的殺傷彈頭也更重。盡管最初設(shè)計(jì)時(shí)，火箭彈上準(zhǔn)備配備的是一種重量更大的“兩用改進(jìn)型常規(guī)彈藥”（DPICM）（兩用改進(jìn)型常規(guī)彈藥包含數(shù)百個(gè)小型“集束炸彈”，這些炸彈經(jīng)常未能成功引爆，被遺棄在整個(gè)戰(zhàn)場上，給平民造成危險(xiǎn)。目前，美國軍方正在努力開發(fā)具有類似作戰(zhàn)效果，但不存在未爆炸彈藥殘余危險(xiǎn)的新型彈藥。）彈頭，但當(dāng)前主要使用GPS制導(dǎo)的M31制導(dǎo)多管火箭彈。制導(dǎo)多管火箭彈是一種地對(duì)地系統(tǒng)，用于間接精確射擊攻擊、壓制、和摧毀目標(biāo)，射程可達(dá)70多千米。制導(dǎo)多管火箭彈的精度比彈道火箭彈更高，具有更高的殺傷概率，并減輕了后勤負(fù)擔(dān)。目前的制導(dǎo)多管火箭彈系列彈藥包括3種已列裝的型號(hào)：分別配備兩用改進(jìn)型常規(guī)彈藥彈頭和“替代彈頭”（AW）的兩種型號(hào)，用于打擊區(qū)域性目標(biāo)；以及配備單體彈頭的型號(hào)，內(nèi)裝200磅級(jí)的高爆炸藥，附帶傷害小，用于打擊點(diǎn)狀目標(biāo)。制導(dǎo)多管火箭彈用于M270A1火箭炮和M142高機(jī)動(dòng)火箭炮”。其配備的是一個(gè)單體高爆彈頭。該型火箭彈以六聯(lián)裝發(fā)射箱的形式裝填于發(fā)射車上；M270多管火箭炮的發(fā)射車上可裝填兩個(gè)發(fā)射箱，而海馬斯火箭炮只能裝填一個(gè)。

除了火箭彈外，兩臺(tái)發(fā)射器都可以發(fā)射MGM-140陸軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈。與M270多管火箭炮的火箭彈一樣，陸軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈最初設(shè)計(jì)時(shí)原本也準(zhǔn)備采用配有子彈藥的彈頭，但目前主要使用Block 1A單體高爆彈頭。陸軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈是一種610毫米導(dǎo)彈，最大射程約為300千米。

制導(dǎo)多管火箭彈和陸軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈都曾在伊拉克被廣泛使用；制導(dǎo)多管火箭彈使用200磅單體彈頭時(shí)精度相當(dāng)高，相對(duì)于空投彈藥大大降低了附帶傷害，廣受部隊(duì)贊譽(yù)，曾用于打擊靠近己方部隊(duì)的目標(biāo)。這對(duì)于火箭彈來說屬于一種非典型使用方式，歷史上火箭彈常被用來以高量炸藥或大量子彈藥對(duì)廣大區(qū)域進(jìn)行飽和攻擊。

二、研制沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)炮彈以期大幅提升火炮射程

美國陸軍的增程主動(dòng)導(dǎo)彈項(xiàng)目不久將發(fā)布100千米以上射程榴彈炮的研制合同。

美國陸軍即將簽署新型炮彈研制合同，新型炮彈在設(shè)計(jì)上將越來越接近于導(dǎo)彈，有精確制導(dǎo)和尾翼，甚至還有沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。這項(xiàng)研發(fā)工作是美國大力改進(jìn)導(dǎo)彈和身管火炮計(jì)劃的一部分，旨在提高射程和精度，且提升幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出單純改進(jìn)火藥所能達(dá)到的水平。其目的是使目前在數(shù)量和射程上均處于劣勢的美國炮兵部隊(duì)能夠與更先進(jìn)的俄羅斯和中國炮兵相競爭。

長期以來，美軍一直使用火箭增程榴彈。冷戰(zhàn)時(shí)期使用的M549A1型火箭增程彈射程約為30千米。新的XM1113型火箭增程彈射程有較大幅度的提升，可在現(xiàn)役M109型帕拉丁火炮上打出70千米或更遠(yuǎn)的射程，如果使用尚在研制之中的XM1299型增程火炮（ERCA）發(fā)射，則可達(dá)70千米。但是射程要突破三位數(shù)——100千米甚至更多，就無法再繼續(xù)依賴火箭增程技術(shù)，而是需要更強(qiáng)大的方式，比如沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。

負(fù)責(zé)增程主動(dòng)導(dǎo)彈研制的項(xiàng)目經(jīng)理尼克·伯格在一次采訪中指出，增加火炮彈藥射程主要依靠三種方式，陸軍的增程火炮彈藥套件正在為未來的XM1155型彈藥探索能夠融合所有三種方法的組合：

方式一：提高初速。在阻力和重力將其帶至地面之前，炮彈從身管中射出的速度越快，就能飛得越遠(yuǎn)。更高的初速是XM1299型增程榴彈炮的重點(diǎn)，與現(xiàn)役的帕拉丁火炮相比，XM1299型增程榴彈炮擁有更長的身管和更強(qiáng)大的推進(jìn)劑。

方式二：增大升力受力面?；旧?，這意味著要在炮彈外殼上增加彈翼和尾翼——像導(dǎo)彈或微型飛機(jī)一樣——使其更符合空氣動(dòng)力學(xué)要求。產(chǎn)生的升力越大，彈丸飛行的時(shí)間就越長。當(dāng)然，彈翼、尾翼和電子設(shè)備都必須能夠承受住火炮發(fā)射時(shí)的猛烈沖擊。

方式三：增加“發(fā)射后推進(jìn)裝置”。這就是火箭和沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的用武之地：二者在彈丸沖出身管（因此稱為“發(fā)射后”）后啟動(dòng)，給彈丸一個(gè)額外的爆發(fā)推力。同樣，發(fā)動(dòng)機(jī)首先必須經(jīng)受住發(fā)射時(shí)的沖擊。

“我們實(shí)際上已經(jīng)研究了所有三種增程路徑，”伯格介紹說，“我們確實(shí)把重點(diǎn)放在增加升力有效受力面以增加滑翔距離，但同時(shí)我們也將固體燃料沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)作為一種發(fā)射后推進(jìn)機(jī)制，將彈丸推進(jìn)至更遠(yuǎn)的距離?！?/p>

為什么采用沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)來代替火箭？基本的區(qū)別在于火箭本身含有氧化劑來使燃料燃燒，而沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪風(fēng)扇等各種形式的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)都從大氣中獲取氧氣（因此得名“空氣呼吸發(fā)動(dòng)機(jī)”）。其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在三個(gè)方面：可以減輕自重，因?yàn)椴辉傩枰獢y帶氧化劑；提高了安全性，因?yàn)槿剂喜蝗菀兹紵?；可以延長續(xù)航時(shí)間，因?yàn)橹灰锌諝夂腿剂?，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)就可以繼續(xù)推進(jìn)（燃燒時(shí)間越長，燃燒越溫和，空氣動(dòng)力學(xué)效率也越高，阻力也越?。?jù)伯格介紹，一枚火箭推進(jìn)的炮彈可能只燃燒10秒鐘，而噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)助推的炮彈燃燒的時(shí)間則要長得多。

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)與其他類型的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)有何不同？所有的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)都是在前端吸入空氣，壓縮空氣，將其與燃料混合，然后點(diǎn)燃，最后從后端噴出（即吸、壓、燃、噴）。在亞音速條件下，需要用某種風(fēng)扇式設(shè)計(jì)的機(jī)械部件壓縮空氣，就像飛機(jī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)前部的風(fēng)扇一樣。但是在超音速條件下，空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)前部的速度如此之快，以至于無需機(jī)械輔助即可實(shí)現(xiàn)自身壓縮。這就是沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理。

事實(shí)上，沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)簡單，因?yàn)榍罢卟恍枰獕嚎s機(jī)——壓縮機(jī)在從火炮射出時(shí)可能會(huì)損壞。從歷史上看，沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)最麻煩的一點(diǎn)是其不能在低于2馬赫的速度下工作，但是彈丸從火炮中射出時(shí)往往達(dá)到這一速度。

從某種意義上說，沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)很適合用于推進(jìn)彈丸，但其建造并非易事。事實(shí)上，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的建造面臨頗大的技術(shù)挑戰(zhàn)，因?yàn)楸仨毎褟?fù)雜的、抗沖擊的電子設(shè)備連同（為沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)提供空氣的）進(jìn)氣口一起裝進(jìn)一個(gè)狹小的空間。

在沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的測試中，一些技術(shù)相當(dāng)精巧，甚至充滿科幻色彩。一家小型科技公司的首席執(zhí)行官鮑勃·巴科斯說：“彈藥的控制系統(tǒng)需要感應(yīng)氣流、壓力、高溫，及其他低速時(shí)不會(huì)出現(xiàn)的特征?！边@里所講的高溫高達(dá)數(shù)千度，基本上是空氣摩擦產(chǎn)生的。要想在這種極端條件下飛行，炮彈需要傳統(tǒng)的襟翼和尾翼，但也有可能使用微小的風(fēng)道、電磁體，甚至等離子來影響氣流和校正航向。

XM1155型彈藥一旦研制成功，未來的“貨艙”變型還可以用來運(yùn)送除爆炸物以外的其他有效載荷，如傳感器和干擾器吊艙。

美國陸軍已經(jīng)在波音公司、通用動(dòng)力公司、諾斯羅普格魯曼公司和雷聲公司等企業(yè)的參與下開展了增程主動(dòng)導(dǎo)彈項(xiàng)目的第一階段研發(fā)工作。目前，陸軍正在為第二階段的兩份合同進(jìn)行相關(guān)準(zhǔn)備，預(yù)計(jì)會(huì)很快簽訂合同。雷聲公司發(fā)言人證實(shí)不再參與該項(xiàng)目，而波音公司證實(shí)正在為競標(biāo)做準(zhǔn)備。

（編輯：尹禮順）

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