射程至上，从枣核弹到滑翔增程弹，浅谈形形色色的现代增程炮弹
作为“战争之神” ， 火炮已经是现代战争中不可或缺的一型重要装备 ， 而火炮射程 ， 则是衡量现代火炮性能的重要因素之一 ， 如何进一步提升现代火炮的射程 ， 也就成为了世界各国军工部门研究的重点方向之一 。 此前 ， 要想进一步提升现代火炮的射程 ， 要么是加长火炮的身管长度 ， 要么是增加火炮的药室容积 ， 北约三次155毫米火炮改革 ， 正是基于以上两个方向进行的 。
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M198榴弹炮就是155毫米火炮改革的产物
但是受到材料、加工工艺等因素的影响 ， 无论是火炮身管还是火炮的药室容积 ， 其对火炮射程的增幅均有上限 ， 并未能够将现代火炮的射程提升到令人满意的地步 。 在这种情况下 ， 人们开始将目光转到了火炮炮弹身上 ， 希望能够通过优化炮弹设计 ， 来进一步提升现代火炮的射程 。
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几款国产155毫米增程炮弹
这些为了增加火炮射程而特地设计的炮弹 ， 就是我们现在俗称的“增程炮弹” 。 为了方便读者朋友们的阅读和理解 ， 本文将针对目前国际上主流的几款增程炮弹分别进行介绍 ， 以便读者朋友对这些特殊的增程炮弹有更深的理解 。
【射程至上，从枣核弹到滑翔增程弹，浅谈形形色色的现代增程炮弹】枣核弹——通过优化炮弹外形设计的增程炮弹
早前 ， 世界各国陆军使用的炮弹大多数是常规的圆柱形炮弹 。 传统的圆柱形炮弹在大气中飞行时会因为大气层的摩擦阻力而导致实际射程远远小于理论射程 。 在冷战初期 ， 美国和比利时进行了测算 ， 一枚85毫米的圆柱形炮弹实际射程仅有理论射程的30%左右 。 因此 ， 美国和比利时决定通过优化炮弹外形来提升火炮的射程 。
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传统的圆柱形炮弹
美国和比利时联合研制成功的新型炮弹就是枣核弹 ， 枣核弹属于低阻外形增程炮弹 ， 炮弹外形较之圆柱形炮弹更加圆滑 ， 同时长径比较大 ， 由普通炮弹的4倍长径比提升到5.5倍-6倍水平 。
因为枣核弹外形更为圆滑 ， 为了让枣核弹能够在火炮炮管内部仍然能像圆柱形炮弹那样保持稳定的旋转状态 ， 枣核弹除了设计有传统的弹带之外 ， 还在弹体上设计有定心块 ， 让枣核弹尽量沿着炮管轴心旋转飞行 。
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枣核弹的结构图
虽然枣核弹在射程方面较之传统的圆柱形炮弹有了较大的进步 ， 但是因为其弹体外形设计的原因 ， 导致枣核弹在精度方面较之传统的圆柱形炮弹稍有下降 ， 射程越远 ， 精度下降得越明显 。
底凹弹——降低炮弹底部阻力的增程炮弹
传统的圆柱形炮弹在飞行时 ， 受到的阻力分别为头部阻力、摩擦阻力、尾部阻力、底部阻力等阻力 。 传统的圆柱形炮弹在飞行时底部会形成一个低压区 ， 形成底部阻力 。 而底凹弹的弹体底部是凹陷进去的 ， 可以减少这部分底部阻力 。
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底凹弹结构图
当然 ， 并不是在传统的圆柱形炮弹底部采用凹陷设计就是底凹弹 。 除了弹体底部采用凹陷设计之外 ， 底凹弹的弹体外形更为细长、炮弹的整体重心相较于传统圆柱形炮弹更为靠前 ， 弹头弧形部也更加的细长 。
底凹弹根据凹陷程度的不同 ， 射程增幅也各不相同 ， 主流的底凹弹弹体底部的凹陷程度在0.5倍弹径左右 ， 也有凹陷深度更大的底凹弹存在 。
火箭增程弹——使用火箭发动机推动的增程炮弹
火箭增程弹顾名思义 ， 就是通过在炮弹底部安装火箭发动机增加炮弹射程的一种炮弹 。 火箭增程弹相比常规圆柱形炮弹 ， 主要增加了火箭发动机、发射药和炮弹稳定装置 。 火箭发动机在炮弹出膛前不工作 ， 在炮弹出膛后一段时间才开机工作 ， 推动炮弹飞行 。
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火箭增程弹的结构示意图
根据稳定方式的不同 ， 火箭增程弹还可以分为旋转式火箭增程弹和尾翼式火箭增程弹 。 旋转式火箭增程弹主要依靠炮弹自旋效应来稳定飞行状态 ， 而尾翼式火箭增程弹则依靠尾翼来稳定飞行状态 。 前者的火箭发动机较短 ， 所以在射程方面不如后者 。
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国产火箭增程弹
无论是旋转式火箭增程弹还是尾翼式火箭增程弹 ， 因为弹体本身有一部分被火箭发动机、发射药和稳定装置所占据 ， 导致主装药量相比常规圆柱形炮弹小 ， 威力也比较低 。 再加上火箭发动机是在炮弹出膛后二次点火的 ， 推力偏心会让炮弹的自旋轴心和火箭发动机开机前相比出现一定的偏差 ， 最终导致火箭增程炮弹的实际精度降低 。
底排弹——通过底部排气减阻的增程炮弹
底排弹就是常说的底部排气弹 ， 和底凹弹相比 ， 底排弹在炮弹尾部增加了底部排气装置 ， 进一步降低了炮弹飞行中的底部阻力 ， 其射程比底凹弹更远 ， 一般能够让常规传统炮弹增加25%-30%的射程 。 在此需要特别说明的是 ， 虽然都是底部排气 ， 但是底排弹和火箭增程弹在基本原理上并不相同 。 火箭增程弹是为炮弹增加推力 ， 而底排弹是让炮弹底部形成高压区 ， 降低炮弹的底部涡流 ， 进而降低炮弹底部阻力 ， 最终达到增加炮弹射程的目的 。
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底排弹结构图
底排弹在精度方面同样存在一些问题 ， 因为加工精度的原因 ， 底排弹的底部排气装置工作时间长度和排气量各不相同 ， 距离散布比较大 。 不过和火箭增程弹相比 ， 底排弹不会出现推力偏心的情况 ， 对炮弹精度的影响比其他增程手段要小一些 ， 经常和其他增程手段搭配使用 ， 发展前景良好 。
冲压喷气增程弹——使用冲压喷气发动机的炮弹
冲压喷气增程弹和火箭增程弹一样 ， 都是通过在炮弹上安装推进装置来提升炮弹的飞行速度 ， 最终增加炮弹的射程 ， 只不过冲压喷气增程弹使用的是冲压喷气发动机 ， 而不是火箭增程弹上的火箭发动机 。
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冲压喷气发动机工作原理
冲压喷气增程弹的弹体上布置有进气口 ， 用于压缩空气 。 冲压喷气增程弹在发射之后 ， 空气会以高音速状态由进气口先进入喷射器 ， 然后在减速进入燃料室 ， 与炮弹本身携带的燃料混合燃烧之后形成喷射推力 ， 推动炮弹进行高速飞行 。
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挪威研制的一款冲压喷气增程弹
冲压喷气增程弹因为将空气进行压缩 ， 提升了燃料的燃烧效率 ， 所以综合推进效率很高 。 不过因为冲压喷气增程弹结构复杂且推进设备占用了较大的弹体空间 ， 导致炮弹的主装药量降低 ， 威力不如常规的圆柱形炮弹大 。 而且冲压喷气增程弹的造价昂贵 ， 也不便于大规模推广使用 。
滑翔增程弹——带有滑翔翼面的增程炮弹
滑翔增程炮弹的设计思路来源于滑翔飞机 ， 滑翔增程炮弹的基本思想就是炮弹以一定攻角、一定速度进行飞行时依靠炮弹上的弹翼产生的升力 ， 让炮弹像滑翔机那样在空中继续滑行 ， 增加炮弹的射程 。 因为炮弹在不同飞行速度、不同攻角的情况下所获得的升力不同 ， 为了让滑翔增程炮弹具备一定的精度 ， 都会为其加装制导模块 。
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美国的滑翔增程制导迫击炮弹
滑翔增程炮弹因为不需要在弹体中加入额外的推进燃料 ， 加上滑翔增程效果明显 ， 因此目前也是各国增程弹药的主要研究方向之一 。 但是因为滑翔增程炮弹需要与制导技术相结合才能够获得较好的打击效果 ， 导致整体结构复杂、生产难度高、造价也偏昂贵 ， 在大规模推广使用方面存在一定的障碍 。
复合增程炮弹——采用两种以上增程技术的增程炮弹
复合增程炮弹并不是特制某一种增程炮弹 ， 而是指采用了两种以上增程技术的增程炮弹 。 比如上文提到的国产火箭助推滑翔增程制导炮弹 ， 就采用了火箭助推增程和滑翔增程两种增程技术 ， 这类增程炮弹就属于复合增程炮弹 。
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火箭滑翔增程制导炮弹的结构图
目前世界各国主流的复合增程炮弹主要为底排增程与火箭助推增程组合模式 ， 底排增程和火箭助推增程都属于提升炮弹初速的增程思路 。 当然 ， 即使是底排增程与火箭助推组合模式 ， 根据具体设计的不同 ， 也还能够再细分出三种方案 。
第一种是火箭发动机本身就是底排装置的一部分 ， 炮弹出膛后火箭发动机先低速燃烧 ， 降低炮弹底部阻力 ， 等到炮弹飞行到一定高度后再开启火箭发动机进行助推飞行 。 第二种则是底排装置和火箭助推装置串联布置 ， 底排装置工作完之后 ， 火箭发动机再进行工作 。 第三种则是火箭发动机部署在炮弹弹体顶部 ， 底排装置部署在炮弹弹体底部 ， 两者之间相互独立 ， 工作时互相之间不会有太大的影响 。
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底排装置与火箭发动机串联布置方案
一般来说 ， 因为复合增程炮弹的射程都比较远 ， 为了保证精度 ， 无论是采用哪种复合增程方案 ， 最终都会与制导技术相结合 。 这也是为什么目前世界上主流的大口径超远型增程炮弹 ， 基本上都是制导型炮弹的原因 。
结语——发展前景广阔的增程炮弹
高倍径的火炮身管和大容积药室的制造技术 ， 即使是现在也仅有少数几个国家掌握 。 但是提升火炮打击距离 ， 却是各国陆军都切切实实存在的现实需求 。 在这种情况下 ， 增程炮弹就成为一种技术手段较低的提升火炮打击距离的方法 。
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发展前景广阔的增程炮弹
因为各种增程手段或多或少都会对炮弹的精度造成一定的影响 ， 在这种情况下 ， 要想让增程炮弹发挥出更大的战斗力 ， 就需要依赖惯性制导、GPS制导和北斗制导等制导手段 。 随着军用制导手段的逐渐发展 ， 增程炮弹在未来还将获得更为广阔的发展前景 。
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