坦克的好伴侣vs步兵的保护神:步战向何处去(二)
防空反导
传统步战设计以反坦克、反步兵为基本考虑,防空反导很少加以考虑。事实上,英国“武士”连双稳和火控都没有,炮手瞄准完全靠人工,实际上和操起机枪打没有什么差别,只是口径大一点,射手有装甲保护而已。
英国“武士”步战连火控都没有,全靠炮手手操,实际上等于超口径机枪
步战加装雷达而成为自行高炮并非不可思议,只是成本高了点。这是瑞典CV90
现代步战需要有先进火控,不仅有动对静和动对动的射击能力,还要有与车载和车外系统互联的能力。比如说,主动防御系统的毫米波雷达能全向探测来袭的导弹甚至炮弹,与火炮交联后,可以引导射击,增加主动防御系统的“射程”和弹药容量。适当增强后,不难增加对直射距离内树梢高度的直升机和无人机的探测能力,与步战火炮交联后,具有简易的防空能力。
在网络化、信息化的战场上,雷达不一定要装在本车上,野战防空系统的专业雷达实行数据分享也可达到同样效果
主动防御系统的毫米波雷达也可以整合进来,上为以色列“铁拳”,下为俄罗斯“竞技场”
在合成营防空指挥中心的协调下,步战还可以根据外部传来的目标信息与其他系统协调防空,极大增加合成营防空火力的密度和有效性。比如说,专用野战防空系统的雷达负责探测战斗地域里的空中威胁,各车的车载主动防御系统的毫米波雷达探测来袭和途经的敌人导弹和炸弹,在网络化的合作火控指挥下,可以判断正在射向友车,可以自动提示友车及时反应,在射程内的话,则直接开火拦截。
这样的步战火控系统很是“豪华”,但在现代战场上可能是必须的。这不是要取代专业野战防空系统,而是补充。现有野战防空系统(近程防空导弹、自行高炮)的主要对象是直升机和低空固定翼飞机。即使在未来,武直也不见得多如牛毛,临空攻击的固定翼飞机也越来越少,但无人机、反坦克导弹(空射、车射、单兵)和制导炸弹的密度则不必怀疑。单纯依靠专业但数量稀少的野战防空系统而大量现成的步战火力闲置是不可取的。这样的能力也是现代电子技术能够以适当的成本提供的,信息化和网络化本来就是现代主战装备的必备。
信息化
信息化和网络化还包括步战与无人战斗车的协调。无人战斗车的具体形式和应用方式现在还在发展中,但新一代步战必需考虑与无人战斗车协调作战的能力。另一方面,步战本身可能也需要遥控能力。在特别危险的战场,车载步兵和车组都下车作战,车组遥控步战开道或者掩护,徒步步兵跟进作战,所以步战本身也成为有人-无人作战系统的一部分。
新一代步战必须考虑与无人战斗车协同作战的问题,步战本身也应该可以遥控,成为有人-无人系统的一部分
信息化、网络化的另一个层面更接近现实。车载步兵已经不是四肢发达、头脑简单的大头兵了,他们有随身携带的单兵信息系统。在乘车期间,应该有接入车载信息系统的能力,保持对战场态势的感知,也有利于车上、车下作战的协调。这对取消射击孔的新型步战特别重要,射击孔本来也是车载步兵观察战场的窗口,取消后,必须从车载信息系统获得车外态势信息来弥补,以避免下车伊始两眼一抹黑的问题。
步兵信息化不一定是这个样子的,但信息化是大趋势
车内步兵与车载信息系统的联通非常重要,以避免下车时对周边敌情两眼一抹黑,也保持下车后与本车的联系和互相支援
另外,与单兵系统相比,车载观瞄系统受到重量和功率的限制较小,观察距离和一般性能更好。但下车步兵可以贴近目标,并可从步战难以接近的角度和距离观察。车载与单兵信息系统继续分享信息、协同作战至关重要。
除了信息插口外,步战还应该为每一个车载步兵提供电源插口。在技术上,两者合为一体不难做到的,这就是一个加料的USB插口。现代步兵的夜视眼镜、单兵电台、数字化突击步枪等都是用电大户,乘车期间正好充电。这个要求貌似简单,但不是现代主流步战能做到的,现有车载发电能力不够。美国M2“布莱德利”在增加了沉重的附加装甲后,发动机已经没有剩余功率提供额外电力了。在反恐战争期间,在开动反遥控爆炸装置的电磁压制系统时,连车载电台都要关掉,否则基本的行驶都要拖不动了。车载发电能力还需要考虑主动防御系统的用电,这也是现行主流步战难以直接加装主动防御系统的一个原因。顺便提一句,车上电源插口是美国新一代各种军车(包括作为M113换代的无炮塔“布莱德利”和下一代悍马)的必备要求,值得中国借鉴。
火炮
现代步战正在向重型化发展,步战火炮的威力需要随之升级。中国步战的30毫米火炮是由俄罗斯的2A72发展而来的,精度、穿深和可靠性都不理想。
86步战的30炮来自2A72,精度、穿深和可靠性都不理想
BMP-1的73毫米低压炮之际上是车载榴弹发射器,初速和穿深都很糟糕,反步兵没问题,反装甲就不合适了
第一代步战BMP-1的73毫米2A28炮的初速和穿深都很糟糕,与来源于航炮或者高炮的主流步战火炮相比,实际上是一个异类。但航炮和高炮实际上也不是步战火炮的理想选择。航炮要求重量轻,射速高,后座小,但初速和射程要求相对较低,反正这只是在贴身格斗的时候才用得上。航炮也不要求长时间连续射击,本来就没有多少用航炮格斗的机会,机载弹药也几个长点射就打完了。高炮的初速、射高、射速要求更高,但穿深和精度要求相对不高,主要靠弹幕杀伤,不管是20毫米“密集阵”那样直接用弹丸杀伤,还是35毫米“厄利空”、40毫米“博福斯”那样用破片杀伤。高炮对后座也比较宽容,
但步战火炮要求较高的射程、穿深,还要求很高的精度。反步兵用破片杀伤还行,反步战只能靠直接命中。步战火炮还要能长时间稳定射击,后座要小,但重量上相对宽松。
30毫米是流行的步战火炮口径,但反步兵的话,20-25毫米一样管用。德国“黄鼠狼”用的是20毫米,美国“布莱德利”是25毫米。英国“武士”用的“拉登”来自30毫米航炮,这也是英国的标准小口径炮,转用20-25毫米反而要专门研制,就不麻这个烦了。俄罗斯的2A42在步战和武直之间通用。
BMP-2改用30毫米炮
“武士”也是30毫米炮,但来自航炮,所以是短管、低后座
火力增强版“斯崔克”依然是30毫米炮
M2“布莱德利”采用25毫米链式炮
德国“黄鼠狼”则是20毫米炮
在很长时间里,30毫米炮的重量轻,后座低,精度和威力足够,在反步兵和反步战之间达到较好的平衡。西方新一代步战都统一到30毫米,比如德国“美洲豹”。美国“斯崔克”也在升级到30毫米。苏联在BMP-1的73毫米低压炮之后,迅速用同样的车体,换用30毫米的2A42,研制成BMP-2,同时保留反坦克导弹,作为主要的反坦克火力。
不过BMP-3再次走上一条奇怪的路,配备的100毫米2A70炮实际上不能当作100毫米坦克炮的简化、轻量、低后座版,而是BMP-1的73毫米2A28的大口径、长身管版,适合发射反步兵和反工事的高爆榴弹,不过可以发射炮射导弹,取代了专用的反坦克导弹发射系统。这门100毫米炮的弹道特性并不好,也不适合应付近距离、突发的反步兵作战,所以BMP-3还配备了2A72,这是2A42的简化、减重版,代价是精度、持续射击的可靠性。由于与100毫米炮配合使用,这个问题不大。独立使用时,还是回到更老、更重但也更可靠的2A42。
BMP-3的100毫米炮实际上是可以发射100毫米榴弹的反坦克导弹发射器,所以另配一门30毫米的2A72
中国在引进BMP-3的武器系统时,以2A72为基础,研发了自己的30毫米速射炮,精度和可靠性有所提高,但还是不尽人意。这门30毫米炮是86步战的主要武器,04步战像BMP-3一样,采用中国版的2A70和2A72组合,但这也不是理想的步战火炮。
曾经有说法认为,BMP-3的100毫米炮完美解决了步战火力问题,现在看来这是一条歧路,但步战火力不足的问题确实在越来越突出。随着步战装甲防护的加强,小口径速射炮的威力越来越不够用,不断有增大口径的呼声,日本89式步战采用35毫米炮,瑞典CV90和韩国K21采用40毫米炮,俄罗斯有意启用57毫米炮,欧洲也不断有启用45、50、60毫米炮的呼声。但更大口径不仅意味着重量、后座增加,也意味着载弹量的减少。美国M2“布莱德利”可携带900发25毫米弹,德国“美洲豹”降低到400发30毫米弹,韩国K-21只有80发40毫米弹。极大降低的载弹量对作战的可持续性是有很大影响的。
日本89式采用来自高炮的厄利空35毫米炮
厄利空现在被收并入莱茵金属,所以KF41“山猫”的35毫米炮也来自厄利空,但具有带隐身修形的放热护套,还有炮口线圈用于实时装定出膛的炮弹的定时引信,在最优时刻引爆,达到最优杀伤效果
韩国K21(上)和瑞典CV90(下)都采用40毫米炮,威力比35毫米更大
BMP-3有改装57毫米炮的方案,但这样基本上就不能运兵了,只能算轻坦,而不是步战了
T-15重步战也采用57毫米炮
增大口径只是一个方面,采用新概念火炮是另一个方面。电磁炮、能量束武器等太科幻了,但埋头弹在技术上没有了不起的难关,这是在可预见的将来最现实的新概念火炮。
埋头弹的体积明显小于同口径常规弹药
这是通过把弹头“埋”在弹壳里做到的
传统炮弹的弹头在前,弹壳在后,最尾端是底火。长度较长,形状不大规则。埋头弹的外观就是一截圆筒子,弹头缩进弹壳,实际上被发射药所包裹。
与同口径常规弹药相比,埋头弹明显缩短,外形规则,弹药直径稍大,但总体积明显缩小。传统弹药的弹头直径显著小于弹壳,弹匣内弹头与弹头之间实际上有不少浪费的空间,弹匣和枪机都相应增大,重量也增加。弹药缩短使得导气式自动机构的行程减小,降低能量要求,增大有效射程,也降低后座和振动,提高射击精度。
埋头弹的发射药为两级燃烧。底火导致辅助发射药首先燃烧,将弹头推出弹壳,推入弹膛;然后主发射药燃烧,驱动弹头在炮管内加速,直至出膛。由于弹头离开留下的空腔表面增加燃烧面积,主发射药的燃烧比传统弹药的工作环境有利得多,使用燃速较低的主发射药依然能在短时间里产生大量压力,燃烧效率较高,维持膛压时间较长,使得加速更加均匀,加速效率更高,最终出口初速更大,而后座减小。
埋头弹火炮的体积、重量和后座也大大小于同口径的常规弹药炮
规则的弹药外形使得装弹机构更加简洁、可靠。埋头弹在原则上可用弹链,或者无弹链;埋头弹还便于采用无壳(可燃壳)技术,当年德国G11无壳步枪也是用的埋头弹。弹药甚至不必是圆柱形,方柱形弹药的弹匣内填充密度更高,G11用的就是方柱形埋头弹。
埋头弹可以像传统弹药一样装弹,装弹路线和机构轻车熟路;还可以用左轮枪一样的转膛结构,增加射速,还降低持续射击后膛内过热引燃弹药的危险。但规整的柱形弹药外形也使得全新的装弹机制成为可能,比如像G11那样的垂直进弹、旋转闭锁原理。也就是说,弹膛在装弹时垂直于枪管轴线,装弹完毕后转动90度与枪管对齐,发射后再次转动90度,回到装弹状态,在下一发弹药顶进来时,自然把前发弹药顶出去,完成弹药更换。
规整的弹药外形有利于采用简单、可靠、高射速的旋转闭锁
这样的旋转闭锁看起来复杂,实际上简单、可靠,把常规导气式或者身管后退式自动机构的复杂的装弹、闭锁、退弹动作一气呵成。由于弹膛和弹药是简单的圆柱形(或者方柱形,对旋转闭锁没有实质性的差别),装弹、退弹正着、反着进行没有区别,所以旋转闭锁不需要来回转动,一直单方向转动90度就可以了,进一步简化了机构。反正都是圆筒,后弹可以把前弹倒着顶出。这也使得卡壳问题容易解决,用外力转动90度,然后用后弹把前弹顶出去就是了。要是采用外能源的话,就根本没有卡壳问题了,即使一匣弹药统统熄火,也不妨碍后续装弹。
旋转闭锁原来是为了解决无壳弹药的闭锁问题的,但也可用于埋头弹的自动装弹,大大提高射速。步战火炮的射速是一个微妙的问题。一方面,不管是反步兵还是反步战,步战火力不依靠弹幕,主要靠点射,并不需要很高的持续射速;另一方面,点射的射速越高越好,射弹分布越小,提高命中概率。用于防空反导射击时,高射速的优点进一步突出,尽管防空反导是步战火力的次要任务。所以步战火炮需要很高的爆发射速,但并不要求太高的持续射速。这使得埋头弹炮格外适合。
埋头弹使得弹药体积更小、威力更大,携弹量更大,系统重量也更轻。英法推出的40毫米埋头弹火炮与美国25毫米M242链式炮的体积相当,后坐力降低1/3,弹头威力则是十足的40毫米,与重量和体积大得多的博福斯40毫米炮等效。
英法已经研制成功40毫米埋头弹炮,并装备Ajax步战
中国也研制成功40毫米埋头弹炮,有望使得“山猫”变成袖珍自行反坦克炮,装上步战更无压力
可喜可贺的是,中国已经研制成功40毫米埋头弹系统,威力足以击穿T-55坦克。在2018年珠海航展上,装备40毫米埋头弹炮的“山猫”全地形车有图片展示,大量装备的话,可使空降步兵也具备轻便、强大的机动反装甲火力。这也是新一代步战的理想火力。
中国40毫米埋头弹炮的重量和尺寸数据还没有公布。已知中国步战装备了比23毫米炮更大、更重、后坐力更大的30毫米炮。但与搭载23毫米高炮的8轮“山猫”相比,搭载40毫米埋头弹炮的反而是轻量版的6轮“山猫",说明中国的40毫米埋头弹炮装上步战没有问题。应该考虑尽快研制可以直接替换现有30毫米炮塔的40毫米埋头弹炮塔,并大量换装。
40毫米埋头弹只是已经研制成功的,可能有与北约通用口径的考虑,便于外销。如果需要,研制50、57甚至其他口径对中国没有压力。更大口径的话,车上携弹量会有问题,但也便于采用先进弹药,如弹道修正弹药、3P弹药和AHEAD弹药,有望通过提高命中率和威力来补偿载弹量下降的问题。
埋头弹不是没有缺点的。由于发射时要首先由预发射药的燃烧气体把弹头推入弹膛,然后由主发射药的燃烧气体完成主要推进,两级燃烧控制难度很大,弹头难以像常规弹头一样可靠嵌入和对准弹膛,不易做到绝对同轴,可能在运动中与炮膛壁发生碰撞和擦挂,降低精度,增加磨损。这样的问题可以在技术进步中得到解决,滑膛炮在发展初期也是不被看好的,那时难以解决精度和炮膛磨损问题,但现在是无可争议的坦克炮主流。
另一个问题是驱动,传统上有外能源与内能源之分。外能源用电动机驱动,动作可靠,不怕卡壳,而且射速可调。美国M242 25毫米和Mk44 30毫米“丛林王”链式炮得到各国广泛采用,正是因为外能源的优点。内能源用火药气体的能量,不需要电源,但故障率高,卡壳时难以解决,射速也难以调节。对于车载电力相对充沛的未来步战来说,外能源更加有利。
炮塔
传统步战的炮塔相当于小号的坦克炮塔,需要穿透车顶安装,但乘员可以从车内接触到火炮和装弹机构。旋转的炮塔居高临下,也是观瞄的最好位置,通常作为车长和炮长战位。但炮塔也最暴露,容易首先遭到打击,为此需要最强的装甲。炮塔内需要足够的空间容纳车长和炮手,这使得炮塔又大又重,座圈下的吊篮也占用很大的空间,影响车内走动和空间利用。
传统步战的炮塔很大,这是瑞典CV90
这是内部空间,看起来不小,但这是照相镜头光学变形的缘故
实际上炮塔和吊篮占用了很大空间
这是法国VBCI-2,尽管是轮式的,同样可以看到,炮塔的占地不小
无人炮塔就小多了,这是德国“美洲豹”
另一个办法是遥控武器站,在某种程度上相当于无人炮塔,但不穿透安装,火炮、观瞄、弹药自成一体。车长和炮手坐在车内,不再直接从潜望镜观察,而是通过光电系统和屏幕遥控。取消了乘员空间后,遥控武器站的重量和体积显著减小,降低的装甲保护要求进一步降低重量。不必穿透安装在车体结构上也非常有利,车顶恢复完整的结构,而没有为座圈留出的大开口。
遥控武器战更小,这是德国“拳师”
遥控武器站不穿透安装,内部就宽敞多了,这是德国“拳师”的内部
不过遥控武器站的自带弹药数量有限,补充弹药需要乘员爬到车外或者通过打开的舱盖手工进行,危险性很大。穿透车顶的自动装弹系统是可能的,但这有重量和车内体积的代价,也抵消了遥控武器站不需要穿透安装的好处。
另一个问题是在转动的炮塔里直接观瞄,所见即所得,观瞄中的感受与现实是一致的。坐在车内固定位置而通过转动的武器站上的光电系统观瞄,但身体保持不动,容易引起空间错觉,几圈转下来就不知道现在到底看到的是什么方向了,甚至导致晕眩,不过这是可以通过训练和显示界面上的方位标志解决的。