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“神剑”出鞘谁与争锋

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  “神剑”制导炮弹由美国雷声导弹系统公司和瑞典博福斯防务系统公司共同研制,是美国陆军第一种用身管火炮发射的“打了不用管”的制导弹药,它集尾翼稳定、增程、弹道修正、一弹配多种战斗部等先进技术于一身,射程远、精度高,可在各种气候及地形条件下打击高价值目标和危险目标以支援近距离作战,尤其适用于城区作战。
  
  项目概况
  
  随着非对称作战将重点转移到打击城市地域及其他复杂地形条件下更加多样的目标,美军的第一代“铜斑蛇”制导炮弹已无法再继续满足作战需求,因此需要研制能够提高战斗效能、增强灵活性、降低附带损伤、减轻后勤负担、可全天候使用的新一代制导炮弹。
  “神剑”项目始于1998年,主要目的是为陆军和海军陆战队研制一种155毫米远程精确制导炮弹,来替代老式的M864炮弹。当时雷声公司领导的一个小组被授予一份为期45个月的工程和生产研制合同,但由于技术与经费等方面的原因,项目进展并不顺利。
  2001年11月,在美国国会的推动下,“神剑”项目与瑞典,美国联合研制的弹道修正弹(TCM)项目合并。2002年2月,陆军领导层要求分阶段研制“神剑”Block1型、Block2型和Block3型三种炮弹。而Block1型已经获得了资金,正在采取“螺旋”推进的方式装备部队,其基本型号BlocklA-1型已于2007年初部署到伊拉克战场。
  
  结构与技术特点
  
  “神剑”是系列化、模块化的远程精确制导弹药,它结合了美国的制导技术和瑞典的弹体技术,采用GPS/IMU复合制导、自由旋转尾翼、四片鸭式翼、弹底排气技术和弹道滑翔技术来提高精度增加射程。
  炮弹可由美军现役及未来的155毫米火炮发射,携带多种有效载荷,并有三种引信模式,打击精度高,毁伤效果好,且射程超过现有的155毫米弹药,可攻击各种目标。它采用非弹道式飞行路线,在弹道终点进行近乎垂直的俯冲,战斗部重约23千克,可穿透102毫米厚的钢筋混凝土,能产生可预测的高度集中的破片散布,能使参谋人员在编制作战计划时就确定可能造成的附带损伤,因此适于在城区作战中使用。
  
  多种有效载荷,螺旋渐进发展
  
  “神剑”炮弹计划携带多种有效载荷,包括带整体式高爆战斗部的Block1型“神剑-U”,它可以通过增加射程、提高精度和降低附带损伤来增强传统的火力支援作战能力,主要用于打击人员、轻型目标和建筑物;带末敏弹药的Block2型“神剑-S”,它可搜索、探测、发现并打击开阔地上的运动目标;带具有识别能力战斗部的Block 3型“神剑-D”,它可以识别具体的目标特征,有选择地打击城区环境下的单个车辆目标,通过加装半主动激光导引头,其圆概率偏差(CEP)可减少到3米或更小。这三种炮弹将使用一些通用部件,包括;制导、导航与控制部件,博福斯公司的旋转尾翼(与整体式弹底排气装置相结合),鸭式控制翼等。
  为了加速装备部队,美国陆军决定“神剑”Block1采取渐进发展方式,即”螺旋”方式推进。第一种型号(Block1A-1)用4个MACS推进模块的最大发射药量进行发射试验,以期在没有GPS干扰的情况下使弹丸CEP达到10米或更小。为了减少第一生产阶段所需的试验,该弹没有在尾部加装弹底排气装置,这使其射程限制在7.1~23.6千米。自Block1A-2开始,以后各阶段的最大射程则为40千米(用155毫米39倍口径身管火炮发射)和60千米(用155毫米52倍口径身管火炮发射)。
  BIock1A-2型将可以使用5个MACS模块(5号装药),并将加装抗干扰GPS接收机(SAASM)。该型炮弹有望于2008年交付,2009年具备初始作战能力,预计将能在射程(30千米)、精度(CEP先期为20米,最终为10米)和可靠性(大于85%)方面完全满足陆军的作战需求。
  
  未来还计划装备一种价格更便宜的“神剑”Block1B整体战斗部炮弹,系统的研制工作于2005财年开始,设计和研制将持续5年时间,2007财年进入系统研制与验证阶段,第一批将于2011财年交付。2006年6月,美国出现了竞争研制Block1B炮弹的局面。美国阿连特技术系统公司推出“军刀”(Saber)精确制导炮弹的设计方案,旨在2008财年后参与“神剑Block1B”的竞标。该弹药成本将比雷声公司/BAE系统公司博福斯分公司所提供弹药的成本低25~40%。
  
  三种引信设置,攻击多种目标
  
  “神剑”引信设置有空爆(HOB),触发和延时三种模式,炮弹战斗部配合这些引爆模式可以攻击不同的目标,包括轮式和履带式轻型装甲车、有生力量以及钢筋混凝土结构建筑物。引信保险与解除保险装置(FSA)包括电子模块和机械模块两部分。弹头触发引信是在弹着瞬间通过加速度开关启动;而延时引信是在弹着后通过电子定时器来控制引爆时间,可保证战斗部在建筑物内爆炸以击毁如指挥所这样的目标;空爆功能则是通过L3公司KDl精密产品分公司生产的无线电炸高传感器来实现。一体化引信无需维护,保存期限为20年,其运输可靠性目标可达96%。
  
  GPS/IMU复合制导,实现“打了不用管”
  
  与“铜斑蛇”末制导炮弹不同,“神剑”采用GPS/IMU复合制导,无需使用激光指示器,是一种真正的“打了不用管”的制导弹药。发射前,在发射平台上使用便携式炮兵感应引信装定器将GPS信息输入弹丸。火炮采用高仰角发射“神剑”炮弹,以使弹载GPS接收机有充足的时间来锁定卫星信号,使制导系统有足够的时间来修正弹道,同时也可以使射弹达到最远的射程。一旦弹丸飞出炮口,就脱掉滑动闭气环,展开用于保持飞行稳定的4个尾翼。在弹道的初始阶段,弹丸一直沿弹道轨迹飞行,在接近弹道最高点时,前部的4片鸭翼展开。经过弹道最高点后,安装在弹丸鼻锥部的GPS接收机开始获取卫星信号,更新坐标数据,并将其与目标数据进行比对,对惯性测量装置进行必要的修正,促使飞行控制系统控制炮弹利用鸭式翼飞向目标,对所选择的目标进行垂直攻击。如果在快接近目标时,GPS信号受到干扰,炮弹以最后得到的数据为基准,单独由惯性测量装置控制弹丸飞向目标。如果GPS在最初的信号搜索阶段就受到干扰,炮弹就会在没有制导的情况下沿弹道飞行,而此时有可能会误伤弹着区附近的友军。因为“神剑”作为精确制导炮弹,所攻击的目标一般距友军很近,一旦目标定位数据不准确,或飞行过程中无法获取GPS信号,就无法确保炮弹在无制导情况下落在安全地带。因此,在使用“神剑”时,必须对目标精确定位。一 般来说,“神剑”所需的目标定位精度在攻击敌有生力量或轻型装备时约为30米,在需要以直接命中来毁伤建筑物时必须达到10米。
  
  采用“钝感”弹药,方便储存/运输
  
  运往伊拉克的每枚“神剑”炮弹都将装在一个填充海绵的钢制容器中,9个容器装在一个储运架上,这将满足陆军的“钝感”弹药需求。采用钝感弹药的目的是除了执行指定任务外,在任何情况下都不会引爆。弹药不需要定期维护,且具备技术更新能力,当出现可改进弹药性能的先进技术装置,如改进的GPS或惯性导航装置时,可以很方便地安装进弹体,替换掉原有装置。
  
  多种发射平台,满足当前与未来需求
  
  “神剑”炮弹可由美国陆军现在和未来的制式155毫米榴弹炮发射。它最初是为具有完整数字化系统的M777A2牵引式榴弹炮和M109A6“帕拉丁”自行榴弹炮研制,在“十字军战士”自行榴弹炮项目下马后,它还将用于装备未来战斗系统非直瞄火炮(NLOS-C)系统。另外,早期非数字化火炮也可发射该型炮弹,但需增配单独的部件,其中包括增强型便携式炮兵感应引信装定器(EPIAFS)、专用火控升级软件、前进观察员软件等。可以说,该弹不仅满足当前作战的紧急需求,也可供未来部队使用。
  Block1A-1炮弹将首先装备驻伊拉克的”帕拉丁”炮兵连,除此之外还将与BAE系统公司地面系统分公司的联合轻型155毫米榴弹炮配用,美国海军陆战队已于2005年开始装备这种火炮的M777基本型。2006年美国陆军还开始装备M777A1/A2数字化型(配备通用动力公司的TAD炮载火控系统),以支援第25步兵师的“斯特瑞克”旅战斗队。这两种火炮都配备39倍口径身管,药室容积为18升,可使用5号MACS装药发射“神剑Block 1A-2”型炮弹,射程可达40千米。
  
  “神剑”还将用于配备NLOS-C火炮,该炮预计2010年左右装备部队,该炮配备轻型38倍口径身管,药室容积减小,最多只能发射4号MACS装药,但其较高的药室压力仍然能使“神剑”炮弹的射程超过36千米。
  瑞典陆军打算将“神剑”炮弹配用于其未来卡车载“弓箭手”155毫米52倍口径榴弹炮,使用本国自行研制的新型模块装药系统和全自动化的弹药装填及引爆系统,炮弹将安装数据链,可以在飞行过程中更新目标信息。“弓箭手”将在2010年达到初始作战能力,届时,其发射“神剑Block 1A-2”炮弹的射程可达50千米。
  
  试验情况
  
  “神剑”炮弹最初计划于2008年列装。为了满足驻伊拉克和阿富汗美军的紧急需求,陆军与美军中央司令部一度将列装时间提前到2006年3月。然而,由于在试验中遇到了问题,加快装备部队的计划从2006年夏最终推迟到了2007年春天以后。
  2004年11月,项目小组成功试验了“世界上第1枚155毫米GPS制导炮弹”,在风速大于120千米/小时的情况下,“神剑”试验弹(不带战斗部)沿发射方向飞行了20千米,其弹着点距离目标3.4米。12月再次进行了试验,弹着点距目标不足6.9米,达到了“神剑”炮弹10米CEP的性能指标。
  “神剑”的首次“端对端”系统级发射试验于2005年9月15日在尤马靶场进行,1门“帕拉丁”火炮向15千米远的目标发射了一枚“神剑”Block 1A-1炮弹。在飞行过程中,炮弹成功完成了降低转速、展开鸭式前翼、获得GPS信号、计算出导航方案并自行向目标实施机动,之后摧毁目标的全过程。据称,此次炮弹引信被EPIAFS设置成空爆模式,其弹着点距目标小于7米。
  2006年7月17~19日,“神剑”进行极限温度试验未获成功,当时第3枚和第4枚炮弹在大约零下42.8℃的“极低”温度下进行发射,此时电池无法产生足够的电能来保证导航系统正常工作。当然,气温要求在伊拉克可能不成为问题,但在冬季非常寒冷的阿富汗某些地区却是个严重的问题。试验在发射了第4枚炮弹之后被中止。
  2007年8月10日,项目小组重新启动被中止的试验。试验使用M109A5榴弹炮成功试射了2枚”神剑”炮弹,射程达到22千米。经过了设计改进的炮弹已完成了极高(63℃)、极低(-42.8℃)温度试验,接受了冲击与震动测试以模拟战术运送过程中可能遇到的情况,还配用了便携式“神剑”火控系统(PEFCS)。2枚炮弹均以偏离目标方位5°的离轴角发射,以演示炮弹增强的机动性和作战灵活性。炮弹成功地捕获了GPS信号,且CEP小于10米。试验的成功完成标志着“制导炮火-B”(GG-B)系列试验的完成,从而验证了战术炮弹在多种条件下的系统性能。
  2006年9月,项目小组向美国陆军交付了首批生产型“神剑”炮弹,为其来年提前装备部队而必须进行的下一轮试验铺平了道路,标志着项目从研发测试转向产品测试和用户论证阶段。余下的大部分试验将由士兵完成,这些士兵将用指定的设备在模拟的战术环境中发射炮弹。
  2006年10月,项目小组成功试射了首批增程型“神剑”Block1A-2,它们加装了底排装置,这是一种固体燃料,在炮弹底部燃烧后产生的喷射气体可以减少飞行阻力,达到增程的目的。这一试验的目标是检验底排装置的性能并验证其燃烧时炮弹的导航性能。
  2007年2月,Block1A-1型炮弹通过了装备前的最后试验――有限用户试验。
  2007年4月10~17日,项目小组又进行了Block1A-2型的试验,主要目的是验证加装底排装置后,炮弹的导航性能和“帕拉丁”火炮用5号MACS装药发射“神剑”炮弹的最大射程。2枚炮弹飞向40.8千米远的目标,弹着点距目标分别为6.7米和2.2米;3枚炮弹射向35千米远的目标,弹着点距离目标2.8~6.1米,而其中1枚炮弹是以离轴5°的角度发射的。试验达到的射程和精度已经超出了Block 1型“神剑”炮弹的目标需求。
  
  采购情况
  
  陆军于2005年花费2210万美元订购了165枚“神剑”炮弹,2006年花费4270万美元订购了335枚,2007年则花费6490)5-美元订购了725枚。陆军官员曾称每枚炮弹的单价约为3万美元。而实际上,由于设计方案的不断修改,每枚“神剑”的价格达到8万美元之巨,其中一半为实际生产成本,另一半则分滩长达15年的研制费用。陆军已计划购买近3300枚Block 1及Block 1A-2炮弹。以后随着炮弹的批量生产,单枚炮弹的价格会有所下降。
  加拿大是“神剑”的第一个出口用户,它采购的一批“神剑”将部署在阿富汗坎大哈附近的M777榴弹炮连。
  澳大利亚也已于2007年底向美国提出购买约250枚Block1A-2型炮弹、28套便携式“神剑”火控系统及相关的训练与支援设备。这些炮弹将用于其现役M198型155毫米牵引榴弹炮,其中的18门炮目前正在进行改装,以便用来发射“神剑”。
  
  意义及影响
  
  多年来,由于美军野战炮兵精确打击武器系统未能充分发展,作战中的对地精确打击多数依赖于由空军发射的精确弹药。然而,战争实践表明,在使用灵活性、反应迅速性和全天候作战能力方面,陆军精确火力具有海、空军无法取代的优势。
  “神剑”作为第一种用身管火炮发射的GPS远程制导弹药,有着其他打击手段无法比拟的优点;与常规弹药相比,它精度高,能降低附带损伤,减少弹药消耗,减轻后勤负担;与“铜斑蛇”炮弹相比,它不再依赖半主动激光制导,是一种真正的“打了不用管”弹药;与空中火力相比,它是一种建制内的精确打击手段,反应迅速、持续力强。
  美国陆军提出,在以下几种情况下,“神剑”炮弹可以发挥不可替代的作用;需要克服附带损伤问题时;目标在城市中一座建筑的内部、顶部或相邻处时;天气条件或反应时间使其他精确打击手段不可行时;指挥官需要在非常接近友军、平民或受保护目标的地点毁伤目标时;需要精确打击,但间瞄武器系统或精确制导迫击炮弹射程达不到时;当一个目标超出常规炮兵弹药的射程时。
  “神剑”炮弹的研制成功是炮兵弹药发展史上一个重要里程碑,它的列装将大大提高炮兵部队火力打击的精确度和火力支援的有效性,使身管火炮的使用产生革命性的变化。同时,它在战场上的成功使用,也将进一步刺激美国陆军对精确制导弹药的需求。
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