作為“戰(zhàn)爭之神”，火炮已經(jīng)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中不可或缺的一型重要裝備，而火炮射程，則是衡量現(xiàn)代火炮性能的重要因素之一，如何進(jìn)一步提升現(xiàn)代火炮的射程，也就成為了世界各國軍工部門研究的重點方向之一。此前，要想進(jìn)一步提升現(xiàn)代火炮的射程，要么是加長火炮的身管長度，要么是增加火炮的藥室容積，北約三次155毫米火炮改革，正是基于以上兩個方向進(jìn)行的。
M198榴彈炮就是155毫米火炮改革的產(chǎn)物
但是受到材料、加工工藝等因素的影響，無論是火炮身管還是火炮的藥室容積，其對火炮射程的增幅均有上限，并未能夠?qū)F(xiàn)代火炮的射程提升到令人滿意的地步。在這種情況下，人們開始將目光轉(zhuǎn)到了火炮炮彈身上，希望能夠通過優(yōu)化炮彈設(shè)計，來進(jìn)一步提升現(xiàn)代火炮的射程。
幾款國產(chǎn)155毫米增程炮彈
這些為了增加火炮射程而特地設(shè)計的炮彈，就是我們現(xiàn)在俗稱的“增程炮彈”。為了方便讀者朋友們的閱讀和理解，本文將針對目前國際上主流的幾款增程炮彈分別進(jìn)行介紹，以便讀者朋友對這些特殊的增程炮彈有更深的理解。
早前，世界各國陸軍使用的炮彈大多數(shù)是常規(guī)的圓柱形炮彈。傳統(tǒng)的圓柱形炮彈在大氣中飛行時會因為大氣層的摩擦阻力而導(dǎo)致實際射程遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論射程。在冷戰(zhàn)初期，美國和比利時進(jìn)行了測算，一枚85毫米的圓柱形炮彈實際射程僅有理論射程的30%左右。因此，美國和比利時決定通過優(yōu)化炮彈外形來提升火炮的射程。
傳統(tǒng)的圓柱形炮彈
美國和比利時聯(lián)合研制成功的新型炮彈就是棗核彈，棗核彈屬于低阻外形增程炮彈，炮彈外形較之圓柱形炮彈更加圓滑，同時長徑比較大，由普通炮彈的4倍長徑比提升到5.5倍-6倍水平。
因為棗核彈外形更為圓滑，為了讓棗核彈能夠在火炮炮管內(nèi)部仍然能像圓柱形炮彈那樣保持穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，棗核彈除了設(shè)計有傳統(tǒng)的彈帶之外，還在彈體上設(shè)計有定心塊，讓棗核彈盡量沿著炮管軸心旋轉(zhuǎn)飛行。
棗核彈的結(jié)構(gòu)圖
雖然棗核彈在射程方面較之傳統(tǒng)的圓柱形炮彈有了較大的進(jìn)步，但是因為其彈體外形設(shè)計的原因，導(dǎo)致棗核彈在精度方面較之傳統(tǒng)的圓柱形炮彈稍有下降，射程越遠(yuǎn)，精度下降得越明顯。
傳統(tǒng)的圓柱形炮彈在飛行時，受到的阻力分別為頭部阻力、摩擦阻力、尾部阻力、底部阻力等阻力。傳統(tǒng)的圓柱形炮彈在飛行時底部會形成一個低壓區(qū)，形成底部阻力。而底凹彈的彈體底部是凹陷進(jìn)去的，可以減少這部分底部阻力。
底凹彈結(jié)構(gòu)圖
當(dāng)然，并不是在傳統(tǒng)的圓柱形炮彈底部采用凹陷設(shè)計就是底凹彈。除了彈體底部采用凹陷設(shè)計之外，底凹彈的彈體外形更為細(xì)長、炮彈的整體重心相較于傳統(tǒng)圓柱形炮彈更為靠前，彈頭弧形部也更加的細(xì)長。
底凹彈根據(jù)凹陷程度的不同，射程增幅也各不相同，主流的底凹彈彈體底部的凹陷程度在0.5倍彈徑左右，也有凹陷深度更大的底凹彈存在。
火箭增程彈顧名思義，就是通過在炮彈底部安裝火箭發(fā)動機(jī)增加炮彈射程的一種炮彈?；鸺龀虖椣啾瘸Ｒ?guī)圓柱形炮彈，主要增加了火箭發(fā)動機(jī)、發(fā)射藥和炮彈穩(wěn)定裝置?；鸺l(fā)動機(jī)在炮彈出膛前不工作，在炮彈出膛后一段時間才開機(jī)工作，推動炮彈飛行。
火箭增程彈的結(jié)構(gòu)示意圖
根據(jù)穩(wěn)定方式的不同，火箭增程彈還可以分為旋轉(zhuǎn)式火箭增程彈和尾翼式火箭增程彈。旋轉(zhuǎn)式火箭增程彈主要依靠炮彈自旋效應(yīng)來穩(wěn)定飛行狀態(tài)，而尾翼式火箭增程彈則依靠尾翼來穩(wěn)定飛行狀態(tài)。前者的火箭發(fā)動機(jī)較短，所以在射程方面不如后者。
國產(chǎn)火箭增程彈
無論是旋轉(zhuǎn)式火箭增程彈還是尾翼式火箭增程彈，因為彈體本身有一部分被火箭發(fā)動機(jī)、發(fā)射藥和穩(wěn)定裝置所占據(jù)，導(dǎo)致主裝藥量相比常規(guī)圓柱形炮彈小，威力也比較低。再加上火箭發(fā)動機(jī)是在炮彈出膛后二次點火的，推力偏心會讓炮彈的自旋軸心和火箭發(fā)動機(jī)開機(jī)前相比出現(xiàn)一定的偏差，最終導(dǎo)致火箭增程炮彈的實際精度降低。
底排彈就是常說的底部排氣彈，和底凹彈相比，底排彈在炮彈尾部增加了底部排氣裝置，進(jìn)一步降低了炮彈飛行中的底部阻力，其射程比底凹彈更遠(yuǎn)，一般能夠讓常規(guī)傳統(tǒng)炮彈增加25%-30%的射程。在此需要特別說明的是，雖然都是底部排氣，但是底排彈和火箭增程彈在基本原理上并不相同。火箭增程彈是為炮彈增加推力，而底排彈是讓炮彈底部形成高壓區(qū)，降低炮彈的底部渦流，進(jìn)而降低炮彈底部阻力，最終達(dá)到增加炮彈射程的目的。
底排彈結(jié)構(gòu)圖
底排彈在精度方面同樣存在一些問題，因為加工精度的原因，底排彈的底部排氣裝置工作時間長度和排氣量各不相同，距離散布比較大。不過和火箭增程彈相比，底排彈不會出現(xiàn)推力偏心的情況，對炮彈精度的影響比其他增程手段要小一些，經(jīng)常和其他增程手段搭配使用，發(fā)展前景良好。
沖壓噴氣增程彈和火箭增程彈一樣，都是通過在炮彈上安裝推進(jìn)裝置來提升炮彈的飛行速度，最終增加炮彈的射程，只不過沖壓噴氣增程彈使用的是沖壓噴氣發(fā)動機(jī)，而不是火箭增程彈上的火箭發(fā)動機(jī)。
沖壓噴氣發(fā)動機(jī)工作原理
沖壓噴氣增程彈的彈體上布置有進(jìn)氣口，用于壓縮空氣。沖壓噴氣增程彈在發(fā)射之后，空氣會以高音速狀態(tài)由進(jìn)氣口先進(jìn)入噴射器，然后在減速進(jìn)入燃料室，與炮彈本身攜帶的燃料混合燃燒之后形成噴射推力，推動炮彈進(jìn)行高速飛行。
挪威研制的一款沖壓噴氣增程彈
沖壓噴氣增程彈因為將空氣進(jìn)行壓縮，提升了燃料的燃燒效率，所以綜合推進(jìn)效率很高。不過因為沖壓噴氣增程彈結(jié)構(gòu)復(fù)雜且推進(jìn)設(shè)備占用了較大的彈體空間，導(dǎo)致炮彈的主裝藥量降低，威力不如常規(guī)的圓柱形炮彈大。而且沖壓噴氣增程彈的造價昂貴，也不便于大規(guī)模推廣使用。
滑翔增程炮彈的設(shè)計思路來源于滑翔飛機(jī)，滑翔增程炮彈的基本思想就是炮彈以一定攻角、一定速度進(jìn)行飛行時依靠炮彈上的彈翼產(chǎn)生的升力，讓炮彈像滑翔機(jī)那樣在空中繼續(xù)滑行，增加炮彈的射程。因為炮彈在不同飛行速度、不同攻角的情況下所獲得的升力不同，為了讓滑翔增程炮彈具備一定的精度，都會為其加裝制導(dǎo)模塊。
美國的滑翔增程制導(dǎo)迫擊炮彈
滑翔增程炮彈因為不需要在彈體中加入額外的推進(jìn)燃料，加上滑翔增程效果明顯，因此目前也是各國增程彈藥的主要研究方向之一。但是因為滑翔增程炮彈需要與制導(dǎo)技術(shù)相結(jié)合才能夠獲得較好的打擊效果，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)難度高、造價也偏昂貴，在大規(guī)模推廣使用方面存在一定的障礙。
復(fù)合增程炮彈并不是特制某一種增程炮彈，而是指采用了兩種以上增程技術(shù)的增程炮彈。比如上文提到的國產(chǎn)火箭助推滑翔增程制導(dǎo)炮彈，就采用了火箭助推增程和滑翔增程兩種增程技術(shù)，這類增程炮彈就屬于復(fù)合增程炮彈。
火箭滑翔增程制導(dǎo)炮彈的結(jié)構(gòu)圖
目前世界各國主流的復(fù)合增程炮彈主要為底排增程與火箭助推增程組合模式，底排增程和火箭助推增程都屬于提升炮彈初速的增程思路。當(dāng)然，即使是底排增程與火箭助推組合模式，根據(jù)具體設(shè)計的不同，也還能夠再細(xì)分出三種方案。
第一種是火箭發(fā)動機(jī)本身就是底排裝置的一部分，炮彈出膛后火箭發(fā)動機(jī)先低速燃燒，降低炮彈底部阻力，等到炮彈飛行到一定高度后再開啟火箭發(fā)動機(jī)進(jìn)行助推飛行。第二種則是底排裝置和火箭助推裝置串聯(lián)布置，底排裝置工作完之后，火箭發(fā)動機(jī)再進(jìn)行工作。第三種則是火箭發(fā)動機(jī)部署在炮彈彈體頂部，底排裝置部署在炮彈彈體底部，兩者之間相互獨(dú)立，工作時互相之間不會有太大的影響。
底排裝置與火箭發(fā)動機(jī)串聯(lián)布置方案
一般來說，因為復(fù)合增程炮彈的射程都比較遠(yuǎn)，為了保證精度，無論是采用哪種復(fù)合增程方案，最終都會與制導(dǎo)技術(shù)相結(jié)合。這也是為什么目前世界上主流的大口徑超遠(yuǎn)型增程炮彈，基本上都是制導(dǎo)型炮彈的原因。
高倍徑的火炮身管和大容積藥室的制造技術(shù)，即使是現(xiàn)在也僅有少數(shù)幾個國家掌握。但是提升火炮打擊距離，卻是各國陸軍都切切實實存在的現(xiàn)實需求。在這種情況下，增程炮彈就成為一種技術(shù)手段較低的提升火炮打擊距離的方法。
發(fā)展前景廣闊的增程炮彈
因為各種增程手段或多或少都會對炮彈的精度造成一定的影響，在這種情況下，要想讓增程炮彈發(fā)揮出更大的戰(zhàn)斗力，就需要依賴慣性制導(dǎo)、GPS制導(dǎo)和北斗制導(dǎo)等制導(dǎo)手段。隨著軍用制導(dǎo)手段的逐漸發(fā)展，增程炮彈在未來還將獲得更為廣闊的發(fā)展前景。
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