舰炮制导炮弹发展趋势研究

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
由于制导炮弹的技术复杂性以及海军舰炮与陆军 火炮在使用条件和环境上的差异, 使得在大口径舰炮 弹药上移植制导炮弹技术并不是简单的引用, 必须对 相关技术进行适当改进、调整、适配设计。 3.2.1 小型化
由于“红土地”用于陆军152 mm火炮,其主要部分 及总体结构均是为152 mm火炮设计的,相对于130 mm 舰炮,其总体尺寸偏大,如果在130 mm 舰炮上移植制 导炮弹技术,其中引导头、自动驾驶仪、战斗部、尾翼、 助推发动机以及药筒均要进行适应性设计、改进,以满 足大口径舰炮系统的要求。 我国在制导控制组件的小 型化领域技术储备并不十分充足, 这将成为一个关键 问题。 3.2.2 抗高过载技术
从制导炮弹的技术发展途径和我国的技术发展水 平看,舰炮制导炮弹的发展也应遵循由简单到复杂的原 则,首先解决有无问题,短期内在大口径舰炮上移植激 光半主动末制导炮弹及相关技术,使大口径舰炮具备一 定距离内的精确打击能力,利用便携式 / 机载 / 舰载激光 照射器完成目标引导、照射,实现对点目标的精确打击, 解决作战的急需;在新的制导技术(双色红外 / 主动毫米 波或电视图像制导)成熟后,再采用新制导体制,利用增 程技术,增大舰炮射程,实现远距离精确打击。 3.2 关键技术分析
在早期设计中,EX - 171 增程制导炮弹 ( ERGM) ,每发ERGM 的战斗部装载72 枚EX -1子弹药,即陆军 的M-80子弹药,目前选用的是18 kg的单一战斗部,后
收 稿 日 期 :2009-07-27 作 者 简 介 :曾 国 强 (1979-),男 ,湖 南 衡 阳 人 ,助 理 工 程 师 ,硕 士 ,主 要 从 事 舰 炮 武 器 系 统 的 研 究 工 作 。
>20 000
>20 000
<75
<20
<1
<9
<4
<1
<131 cm3
<65. 5 cm3
<32. 8 cm3


<$1 200
系的上方位作为测量基准。 一般导弹上的滚转姿态陀
螺,在发射前定位启动,其零位指向地球坐标系的上方
位,发射后依靠陀螺的定轴性,可以自始至终标定出地
球坐标系的上方位。但对于制导炮弹,由于火炮发射时
第 24 卷第 6 期(总第 112 期) Vol.24 No.6 (SUM No.112)
机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
2009 年 12 月 Dec . 2009
舰炮制导炮弹发展趋势研究
曾国强
(郑州机电工程研究所,河南 郑州 450015) 【摘 要】 以舰炮制导炮弹为研究对象,简要介绍了国外海军舰炮制导炮弹的发展过程,总结出舰炮制导炮弹的发 展趋势;结合国内海军舰炮制导炮弹的发展现状,提出对发展我国舰炮制导炮弹的一些建议;并结合舰炮武器系统 的使用特点和使用环境,简要分析在我国大口径舰炮移植制导炮弹技术的关键问题。 【关键词】 制导炮弹;舰炮;发展趋势;关键技术 【中图分类号】 E924.91 【文献标识码】 A 【文章编号】 1003-773X(2009)06-0044-03
为了测量飞行器的姿态角, 必须标定出地球坐标
·45·
第 24 卷第 6 期(总第 112 期)
机械管理开发
2009 年 12 月
表1
各项指标 抗 过 载 /g 陀 螺 漂 移 /(°)/h 加 速 度 误 差 /mg
体积 成本
美 国 MEMS-IMU三 阶 段 的 指 标
阶段1
ห้องสมุดไป่ตู้阶段2
阶段3
>10 000
0引言 高技术条件下的局部战争中, 大口径舰炮使命任
务已经主要由对舰、 对空兼顾对岸作战改变为主要承 担对岸火力支援兼顾反舰防空。 大口径舰炮作为海上 水面火力支援的重要武器,在登陆部队登岸以后,在扩 大滩头阵地及向纵深挺进的同时, 能够提供持续的火 力支援, 以使登陆部队避免或减少损失; 在对海作战 中,大口径舰炮是打击小型导弹艇的理想武器;另外, 舰炮还是海上巡逻中必须的武力威慑与警告手段。
高新技术条件下的局部战争, 要求弹药在更远的 距离上歼灭敌人, 因此增大弹药的射程成为各国弹药 发展的首要目标。国外舰炮制导炮弹基本都是增程弹。 美国127mm舰炮使用传统弹药的射程仅为24 km,而远 程 精 确 制 导 炮 弹 的 最 大 射 程 可 达111 km (60海 里 )。 111 km 的 射 程 在 战 术 上 意 味 着 “44.5 +22.5 +41” — 44.5 km(24海里)是作战舰艇离岸的通常距离,22.5 km (14海 里 )是 海 岸 向 内 陆 延 伸 受 盟 军 部 队 保 护 区 域 的 宽 度,而41 km(22海里)是敌军陆地火炮的最大射程。 也 就是说, 舰炮制导弹药能够使海军舰艇在安全的离岸 距离上, 有效打击陆上对友军登陆部队构成威胁的敌 军支援火力。EX-171增程制导炮弹( ERGM)和ATK公司 的BTERM均采用火箭助推并滑翔增程; 意大利的127 mm“火山”采用了“次口径+尾翼稳定”的增程技术,最大 射程也达到100 km;此外,底部排气、气动升力面及冲 压喷气发动机等增程技术也得到了广泛应用。 1.4 借用为陆军研制的制导弹药
·44·
第 24 卷第 6 期(总第 112 期)
曾 国 强 ,等机:舰械炮管制 导理炮开弹 发发展 趋 势 研 究
2009 年 12 月
者在对付有一定防护能力的高价值目标时更高效; BTERM-Ⅱ的 战 斗 部 为 预 制 破 片 钨 质 壳 体 , 重 量 11kg, 不仅保留了炮弹原始的对战场上软目标的杀伤功能, 也可以实现对装甲等硬目标进行精确杀伤;意大利“火 山 -B” 型 精 确 制 导 弹 药 配 用 专 为 反 舰 设 计 的 半 穿 甲 战 斗部。 1.3 不断提高射程
陆用制导炮弹最大发射初速在550 m/s左右,其最大 抗过载为10 000 g,而大口径舰炮初速是850~950 m/s,发 射制导弹时的最大过载可达12 000 g。 弹上制导控制 组件要承受住发射时的高过载,是一项关键技术。 近年 来 飞 速 发 展 的 MEMS ( 微 机 电 ) 技 术 , 不 仅 成 本 低 、 体 积 小,而且具有抗高过载的特点,是解决抗高过载问题的 一个途径。表1为美国发展MEMS-IMU三个阶段的各项 指 标 [2]。 3.2.3 空间定向技术
目前, 国外在研的陆军增程制导弹药研制项目有 雷 声 与 博 福 斯 公 司 联 合 研 制 的 155 mm “ 神 剑 ”GPS/ IMU增程制导弹药,法国GIAT公司“鹈鹕”155 mm末制 导弹药等。 随着德国率先试验将陆军155 mm自行榴弹 炮安装在护卫舰上, 包括英国在内的多个国家制定有 155 mm舰炮发展计划。 借用为陆军研制的增程制导弹 作为海军炮射远程制导弹药, 为海军发展舰炮制导弹 提供了一个高效、低成本的新思路。 2 发展趋势
可以看出,舰炮制导炮弹的从无到有,不断发展和 改进, 都与其相关技术的发展密不可分。 正是制导技 术、 战斗部技术以及发动机技术等相关成果在炮弹上 的应用,才使得制导炮弹逐渐发展和完善。 在制导炮弹 发展和完善的过程中,对“远(射程)、准(精度)、狠(威 力)”的追求是永恒的主题[1]。 提高射程是发展舰炮制 导弹药的前提, 只有大幅度提高射程才能有效利用制 导技术提高命中精度; 命中精度是实现远距离精确打 击的关键;在追求射程和精度的同时,一定程度上势必 影响威力,所以研究新型高效毁伤技术成为必然。从经 济性、作战使用和可靠性角度考虑,低成本、模块化、
“发射后不管”、灵巧化、多用途将是舰炮制导炮弹遵循 的发展方向。 3 在我国大口径舰炮上移植制导炮弹技术的分析
我国海军舰艇尚未装备制导炮弹, 舰炮制导炮弹 的发展研究也正处于起步阶段, 对舰炮制导炮弹的战 术、技术需求研究已经展开。 随着对俄罗斯陆军“红土 地”激光半主动制导炮弹的仿制生产成功,正着力研制 技术性能更高、 更加优越的新型制导炮弹。 这为在我 国大口径舰炮上移植制导炮弹技术奠定了基础。 3.1 发展思路
式,具有“发射后不管”的能力。 1.1 制导系统的改进
1994年, 美国德州仪器公司以127 mm EX-171式 火箭 助 推 增 程 制 导 炮 弹 (ERGM)项 目 率 先 登 场 ,1996 年开始进行小型化全球定位系统/惯性导航系统(GPS / INS) 的 研 究 与 试 验 , 为 这 类 超 远 程 炮 弹 的 研 制 奠 定 了 技术基础。 1999年12月, 该制导弹药项目转至雷锡恩 系统公司亚利桑那州的塔克森工厂进行生产, 并在尤 玛靶场成功地进行了关键性的系列发射试验, 型号定 为EX-171。在此基础上,美国又开展了155mmERGM的 研制工作。 二者采用的主要技术均相同: 利用全球定 位/惯性导航系统(GPS/INS)制导控制技术,GPS接收机 在炮弹出炮口6 s内即可扑捉到GPS信号,依靠4颗GPS 卫星进行稳定测量, 确定炮弹的位置和速度;INS可以 测出弹体的角速率和角加速度。 利用这些信息, 可以 控制炮弹飞向目标。 在预筹产品的改进型中该弹还将 采用红外成像导引头, 进一步提高命中率。 2004年, ATK公 司 的 火 箭 助 推 远 程 制 导 弹 药 (BTERM)加 入 了 竞争,获美国 海 军 资 助 研 发 关 键 的 微 机 电 (MEMS)系 统 ,如 微 机 电 系 统 环 形 旋 转 传 感 器 (MARS), 导 弹 /炮 弹 加 固 精 度 传 感 器 (HPSFMP), 以 得 到 超 低 成 本 、 高 性 能 的制导和控制单元。
然而,大口径舰炮对抗的岸基残存高威胁火力点、 观察通讯所、 小型水面舰艇以及岸上机动目标等点目 标时, 采用普通弹药时需发射大量的炮弹来命中点目 标,不仅效率低,耗弹量大,并且用时较长。而制导炮弹 具有射程远、精度高、反应速度快等特点。 为填补舰炮 武器系统对岸、对海攻击能力不足的弱点,并使水面舰 艇拥有对岸上部队进行精确火力支援和精确打击水面 目标的能力, 发展舰炮制导炮弹是舰炮实现精确打击 的最终手段。 1 国外舰炮制导炮弹的发展过程
的高过载,陀螺不能在发射前启动,只能发射后在弹道
上某点解锁启动,因此定向问题成为一项关键技术。通
常利用陀螺内外环摆角与炮弹上方标志及重力方向间
的关系,来确定重力上方基准;对于采用捷联惯导系统
(SINS) 的制导炮弹, 可利用两个横向角速率陀螺的测
量值来计算初始滚转角,从而确定出重力上方基准[3]。
3.2.4 增程技术
英国155 mm弹道修正尾翼稳 定 增 程 制 导 弹 药 项 目是在155 mm/52倍口径的线膛火炮系统下,以945m/s 的最大速度来发射长为1 620 mm、 质量为45 kg的炮 弹,也采用GPS/INS末制导方式。 意大利127 mm舰炮增 程制导炮弹,采用次口径尾翼稳定和定装式结构,以及 GPS/INS末制导方式,还考虑采用红外成像或其他类型 的末制导导引头,用于反舰任务。 1.2 战斗部的多用途和高效化
自 20 世纪 70 年代起,欧美已经开始研制用于舰 炮的制导炮弹。 到 80 年代中期,美海军首先研制出了 “DEADEYE”127 mm激光半主动末制导炮弹, 该炮弹 由火箭增程,射程为 36 km,首发命中率为83 %。
舰炮所执行的任务和作战环境与陆炮有较大的差 别,而采用激光半主动末制导方式的炮弹,由于激光目 标指示器的作用距离有限, 且光束在海面环境中易散 发;在末制导阶段,激光指示器必须连续不断地照射目 标, 致使前方照射人员或无人驾驶机长时间暴露在敌 方阵地前沿,易受敌方的反击和烟雾干扰。 因此在欧美 各国大力发展射程超过100 km的超远程火炮的同时, 也开始了与其匹配的第二代制导炮弹的研制。 第二代 制导炮弹综合采用各种增程手段,采用毫米波、红外成 像以及全球定位/惯性导航系统 (GPS/INS) 等制导方
舰炮在对岸火力支援中, 特别是要在射程上满足
应召射击的要求, 要充分发挥舰炮制导炮弹精确打击
的威力,必须提高舰炮制导炮弹的射程。 制导炮弹提高
相关文档
最新文档