欧阳龙|火炮革命：美军MAD-FIRES“狂火”多用途制导炮弹
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美国第一骑兵师的马头标志 ， 骑一师是美国陆军现役两个重型装甲师之一 ， 称得上是美国陆军中的“天之骄子”
美国陆军第1骑兵师 ， 组建于1921年 ， 曾先后参与第二次世界大战、朝鲜战争、越南战争、海湾战争和伊拉克战争 ， 现驻于德克萨斯州的胡德堡 。 在两次世界大战中战功显赫 ， 作战中总是充任开路先锋的角色 ， 享有“先驱师”和“常胜师”的美誉 。
【欧阳龙|火炮革命：美军MAD-FIRES“狂火”多用途制导炮弹】
演习中的美军第1骑兵师
美国第一骑兵师最初来源是1833年成立的美国龙骑兵团 ， 因此和美国建国毫无关系 。 而很多中文书籍（如《决战朝鲜》）却宣称美国人称该师为“开国元勋师”甚至有说华盛顿组建的该部队 。
1950年10月19日 ， 中国人民志愿军部队入朝参战 ， 10月25日在温井等地区重创美第8集团军所属的南朝鲜部队 。 沃克毫不犹豫地将第1骑兵师投入战斗 ， 在云山接替南朝鲜第l师继续向中朝边境攻击前进 ， 企图依靠这支王牌军杀开一条血路 ， 饮马鸭绿江 。
10月31日 ， 骑兵1师的先头部队骑8团进抵朝鲜北部的云山 ， 师主力则在云山以南的龙山洞 。
中美军队在朝鲜战场上的第一次较量以志愿军的胜利而告终 。
在两天零三夜的战斗中 ， 志愿军第39军歼敌2046名(其中美军1840名) ， 击落敌机3架 ， 击毁和缴获坦克28辆、汽车176辆、各种火炮190门 。 这是中美军队在朝鲜的首次交锋 。
据说是全体举白旗投降的黑哥哥们
志愿军不仅打破了美军不可战胜的神话 ， 而且使第1骑兵师遭遇了160多年来的首次失败 ， 也是美军第1骑兵师历史上最为惨重的一次失败 。
1991年1月17日 ， “沙漠风暴”空中打击行动开始后 ， “沙漠军刀”地面进攻行动也就紧锣密鼓的进行准备了 。
时间到了1991年 ， 作为被最早派遣到海湾的美国陆军重型师：第1骑兵师开赴伊沙边境瓦迪巴丁地区展开 ， 其下属第1骑兵旅位于该师左翼 ， 正面宽度为40公里 。
在第1骑兵旅正面 ， 有一个伊军前哨防御阵地 ， 阵地上有一处15米高的混凝土瞭望塔 ， 由于当地是光秃秃的沙漠 ， 这个塔可以俯瞰周围几十公里 ， 所以美军在发起攻击之前 ， 一定要拔除这个据点 。
AH-1攻击直升机
2月5日 ， 第1骑兵师航空旅侦察营（番号为第7骑兵团第1中队）的1架AH-1攻击直升机在对这个阵地侦察时 ， 遭到瞭望塔上的火力攻击 ， 直升机随即发射70mm火箭弹还击 ， 但显然是无法摧毁这个目标的 。
美制155毫米口径M109自行火炮 ， 1963年进入美国陆军服役 ， 提供师和旅级部队所需的非直射火力支援 。
第1旅火力支援军官与师炮兵团制定了打击计划：由师下属的野战炮兵第82团1营的M109实施炮击任务 ， 其中B连1排以M712制导炮弹精确打击瞭望塔和其附近一座房屋 ， 然后其他火炮用M483式子母炮弹射击几轮 ， 用兼具反人员和反装甲功能的改进型双用途子弹药（DPICM）覆盖整个伊军阵地 。
MLRS多管火箭系统
火力前方观察组乘坐M981火力支援车前进到离目标4200米的地方 ， M712炮弹的激光目标指示器也装在车上 。 第7骑兵团第1中队的直升机群也升空掩护 。
为了防止伊军的炮火反击 ， 师炮兵的AN/TPQ-36炮兵侦察雷达也部署到位 ， MLRS火箭炮随时准备进行反炮兵作战 。
2月7日清晨 ， 行动开始 ， 火力支援营的测地小组抵达前沿开始测地 ， 完成后M981火力支援车出发占领阵地 。 前观组的罗伊中士将激光指示器对准了预定目标 ， 1排的M109也做好了准备 。
12点20分 ， 炮兵射击链上的所有环节已经打通 ， 等待上级下达开火命令 。
13点38分 ， 射击许可令下达 。
13点40分 ， M712“铜斑蛇”式155毫米激光制导炮弹迎来了第一次实战发射 。
发射后30秒 ， 1排射击指挥中心通知罗伊中士打开激光器 ， 开始目标照射 。 13秒后 ， 炮弹直接命中目标 。 几秒钟后 ， 23发M483式155毫米子母炮弹携带的数百个子弹药覆盖了整个伊军阵地 ， 此后又进行了第二轮射击 。
任务完成之后 ， M981撤离前沿阵地 。
令美军惊讶的是 ， 炮击后伊军放弃了这个前哨阵地 ， 甚至没有再派人进入阵地寻找和救护可能的幸存者 。
在此后几天里 ， 第1骑兵旅用同样方法又拔除了2个前哨阵地 。
对二次大战时期的炮兵而言 ， 他一定难以想象装定5个开关后 ， 将一枚155毫米炮弹推入炮膛 ， 把它射出去 ， 就会有80％的机会摧毁一个活动目标 。
就历史看来 ， 野战炮兵只曾经摧毁过1％－5％的固定点目标 ， 诸如停止运动的坦克、装甲运兵车和掩体等等 ， 实在是乏善可陈 。 美国陆军的测试报告显示 ， 由于定位误差和弹着散布等困难 ， 炮兵摧毁一辆坦克平均需要1500发高爆弹 ， 若使用弹着较精确的改进型高爆弹 ， 则摧毁一辆坦克也要射击250发之多 。
精度不够 ， 数量来凑
传统炮弹最大缺点就是发射后不可控 ， 炮弹在飞行过程中各种不可控因素太多 ， 如在炮管内运动状态、出膛状态及飞行状态都可能对炮弹的飞行状态造成影响 ， 从而降低炮弹的命中精度 ， 特别是它的精度随着射程的增加而降低 ， 一般认为射程超过30公里 ， 传统炮弹的命中精度会下降到3%左右 。
这样传统火炮在射击点状目标或者移动目标的时候 ， 就需要采用大规模集火射击 ， 用弹群覆盖目标 ， 这样消灭一个目标可能就需要集中数十门火炮射击 。
这样精确制导炮弹应用而生 ， 它最大的特点就是配备了制导系统 ， 可以在飞行过程之中测量炮弹的航迹误差 ， 然后进行纠正 ， 这样就提高了炮弹的命中精度 ， 根据相关资料 ， 制导炮弹的命中概率可以达到70%以上 ， 这样在攻击点状目标的时候 ， 其弹药消耗量只有传统炮弹的1/50 ， 也就是过去可能需要数十门火炮集火射击 ， 现在只需要一门就可以了 。
当炮弹变得异常精准后 ， 带给炮兵可谓翻天覆地的变化 ， 过去需要大规模的炮兵部队和海量炮弹才能完成的任务 ， 现在只需要很少的火炮就能完成 。
同时开火时间急剧缩短 ， 效率百倍提升 ， 一门性能优良的火炮向目标打出五六发炮弹后 ， 炮弹还未落地 ， 火炮就已经转移阵地 ， 敌方根本无从还击 。
最初出现的制导炮弹是激光制导炮弹 ， 激光制导系统的优点就是结构简单、成本较低 ， 美国洛克希德·马丁公司研制的铜斑蛇炮弹 ， 是世界上最早的激光末制导炮弹 ， 该武器系统于60年代末期开始论证 ， 1972年进入试验样机研究 ， 1980 年完成批量生产 ， 1981 年开始交付部队使用 。
铜斑蛇激光制导炮弹的出现使得一门普通的榴弹炮能够一发即命中目标 。
铜斑蛇炮弹使得以间接射击为主的炮兵也可以担负反坦克任务 ， 使炮兵的威力大增 ， 就陆军发展史而言 ， 这是前所未有的大事 。
铜斑蛇是一枚155毫米口径的炮弹 ， 配备激光追踪器 ， 陀螺仪 ， 自动驾驶仪 ， 控制系统 ， 主翼和控制尾翼 ， 它拥有4000个以上的零件 ， 由制式155毫米榴弹炮发射 ， 发射瞬间的加速度达9000G ， 在飞行中 ， 它能追踪由激光密码照亮的目标（这工作由炮兵观测员 ， 侦察直升机或无人机携带的激光目标指示器来完成） ， 并自动向目标导航 ， 然后以锥形装药弹头摧毁目标 。
铜斑蛇系统操作流程
当观测员发现目标之后 ， 即使用激光目标指示器测定目标方位和距离 ， 随后向射击指挥所报告这些资料和目标的特性 ， 并请求发射铜斑蛇炮弹 ， 射击指挥所一面计算射击诸元 ， 一面裁定是否需要发射铜斑蛇 ， 如果决定发射 ， 则火炮阵地的操作并不困难 ， 瞄准手根据射击诸元调整高低方向机 ， 弹药兵即取出铜斑蛇炮弹 ， 弹上只有5个电钮需要设定 ， 其中2个电钮是用来设定弹道 ， 另3个用于设定激光密码 ， 铜斑蛇炮弹上膛后 ， 按命令装填抛射药 ， 就可发射 ， 炮弹射出去之后 ， 弹内的计时器即开始计时 ， 稳定翼和控制翼展开 ， 导向系统在预定时间启动 ， 在着陆前数秒钟 ， 前进观测官开动激光 ， 发出光学密码 ， 照亮目标 ， 炮弹鼻梢的寻标器则寻找从目标反射回来的激光光束 ， 然后产生操控指令 ， 引导铜斑蛇击毁目标 。
“随着‘铜斑蛇’的列装 ， 其他国家军队也陆续装备了不同种类的制导炮弹 ， 如俄军的‘红土地’系列制导炮弹、法军的‘鹈鹕’制导炮弹、意军的‘火山’制导炮弹等 。 ”
俄罗斯“红土地”152/155mm炮弹
美国的“铜斑蛇”制导炮弹也是激光制导 ， 同样需要对目标进行持续照射 。 射程相对较近 ， 最大射程不超过20公里 ， 引导人员最远不能超过目标5000米 ， 使用的局限性较大 ， 而且容易受天气状况影响 。
俄罗斯\"红土地\"激光制导炮弹与激光照射器.
“铜斑蛇”制导炮弹属于最早期的型号 ， 其使用相当不便 ， 前方观察员除了要携带激光指示器 ， 还必须带齐全套的炮兵观瞄器材和通讯设备 ， 要和后方的炮兵指挥部进行密切联系 。
能不能割掉激光导引这条“尾巴” ， 在前方无需引导呢？这也是如今制导炮弹的发展方向 。
早期的制导炮弹多数采用激光半主动的制导方式 。 随着制导技术、控制技术等现代技术的不断发展 ， 现役或正在研制的制导炮弹呈现出制导方式、增程技术、载荷能力多样化的特点 。
从制导方式看 ， 新型制导炮弹基本都选择了GPS/INS复合制导 。 GPS和INS分别指全球定位系统和惯性导航系统 ， 它们都可提供载体的位置、速度、时间等数据 。 GPS的优点是长航时定位精度高 ， 但易受电子干扰 ， 动态跟踪稳定性差 ， 且重量和体积较大 ， 而INS几乎正好相反 。 将二者组合使用 ， 可弥补各自的不足 ， 获得精度更高、抗电子干扰能力更强的定位效果 。
从工作过程看 ， 通常制导炮弹从炮口射出后不久 ， 其上的GPS接收机便可捕捉到卫星信号进行稳定测量 ， 以确定炮弹的位置和速度 。 INS负责测量炮弹的角速率和加速度 ， 并将测量结果传给GPS接收机 ， 协助完成定位过程 。 在导航过程中 ， GPS和INS相互比较、校准和调整 ， 控制炮弹准确飞向目标 。 如果途中遇到敌方电子干扰 ， INS可独立完成导航 。
新型制导炮弹的增程措施主要有火箭助推、次口径设计和滑翔设计 。 火箭助推是在炮弹底部增加一个有推进剂的火箭发动机 ， 炮弹发射后推进剂被点燃 ， 向后喷出高速气流 ， 推动炮弹加速飞行 。
次口径设计是指炮弹的直径小于舰炮 ， 通过在炮弹外部加装轻型衬套 ， 将炮弹装入火炮并完成发射 。 炮弹发射后衬套脱落 ， 以减小飞行过程中的阻力 ， 使射程增加 。 滑翔增程是通过设置气动力翼片 ， 使炮弹在飞行中产生向上的升力 ， 从而能在空中飞行较长时间 。 这三种增程措施虽然有效 ， 但也各有缺陷 ， 如火箭发动机会占去炮弹相当一部分内部空间 ， 导致炸药装填量减少；次口径设计将为有效载荷的设置带来困难；滑翔设计则会延长炮弹的飞行时间 ， 影响对那些稍纵即逝的机动目标的打击时机 。 因此 ， 新型制导炮弹往往组合使用不同的增程技术 ， 以实现最佳的增程效果
“神剑”是美军第一种全自主式制导炮弹 ， 弹径155mm、质量124kg 、射程37km（由M109A6、M198和XM777式榴弹炮发射）、子弹药数量64枚双用途改进型常规弹药子弹药／每发炮弹 ， 可在任何环境气候条件下打击高价值高风险目标 。 它通过精确制导提高了火炮杀伤力并大大降低附带伤亡可能性 。 可以使用单一战斗部 ， 也可以携带子弹药 。 它依靠卫星制导命中目标 ， 可由目前陆军和海军陆战队所有的榴弹炮发射 ， 包括M109A6“帕拉丁”自行火炮、M777轻型牵引火炮和未来战斗系统的非直瞄火炮 。
XM982“神剑”155毫米制导炮弹采用“GPS/INS”即“全球定位/惯性导航系统”复合制导技术 ， 这使其命中精度获得了极大提升 ， 是全自主式的制导炮弹 。
“神剑”最大优点就是瞄准目标后打完不用管 ， 炮弹会依靠GPS定位 ， 准确落到目标头上 。
作为一种具备发射后不管能力的GPS(全球定位系统)制导火炮弹药 ， “神剑”打击范围广泛 ， 包括加固工事和楼房 。 其CEP(圆周误差)从现役155毫米弹药的370米降低到10米 。
由于其致命的打击能力 ， 雷神和Bofors两家公司形象地将其称为“亚瑟王神剑(Excalibur)” 。
2005年在尤马靶场进行的一次演示射击中 ， 一发“神剑”炮弹击中了15公里距离上的目标 ， 其弹着点距目标不足7米 。 在这一精度下 ， “神剑”被认为将能够减少附带损伤 ， 提高友军的生存能力并更有效地完成任务 。
拥有打击移动目标的能力的“神剑S”制导炮弹
“神剑S”炮弹是在GPS制导的“神剑”炮弹基础上改进而来 ， 主要是增加了半主动激光引导头 ， 在炮弹飞行过程中可以对其终端落点不断进行调整 。 加上地面激光照射指引装置的引导 ， 就能实现用精确制导炮弹打击移动目标的能力 ， 这种打击精准度甚至能与导弹相媲美 。
使用激光对移动目标进行照射指引
一枚“神剑-s”命中靶板下方
在美国公布的测试视频和照片中 ， 可以看到一个2.3米见方的标准坦克靶板在快速横移 ， 一枚“神剑-s”命中靶板下方 ， 另外一枚命中靶板中心框附近位置 ， 直接把靶板掀翻 。
另外一枚命中靶板中心框附近位置 ， 直接把靶板掀翻
目前美国海军中采用155毫米口径炮弹的只有朱姆沃尔特级驱逐舰 ， 该型舰采用的“先进舰炮系统”（AGS）是由BAE系统公司主导研发的海军舰载155毫米垂直舰炮系统 ， 但目前仍处于“无弹可用”的窘境 。 朱姆沃尔特级驱逐舰原本计划使用“远程对陆攻击炮弹”（LRLAP） ， 但美国海军在2016年底取消了这一武器的购买计划 ， 原因是这种炮弹一枚的价格高达80万美元 ， 让一向财大气粗的美国海军也感觉到实在用不起 。
远程对地攻击弹
“远程对地攻击弹” (LRLAP) 。 研制工作由洛克希德一马丁公司承担 。 作为一种火箭助推的GPS制导炮弹 ， LRLAP弹长2.45米 ， 重118千克 ， 携有12千克重的破片杀伤战斗部 ， 预计最大射程可达154千米 ， 从而成为美军历史上射程最远的制导炮弹 。 在DD(x)驱逐舰上 ， 该弹将由155毫米62倍口径的“先进舰炮系统”(AGS)发射 ， 射速定为12发／分 。
在2005年6月的一次发射试验中 ， 一枚LRLAP成功地达到了制导炮弹有史以来的最远射程——111千米 。 在此之前 ， 洛克希德一马丁公司已先后完成了制导系统的坚固性(是否能经受火炮发射时的巨大加速度)、火箭发动机性能、鸭式舵展开、GPS信号捕获等测试 ， 并完成了GPS制导下的稳定飞行和机动飞行试验 。
“远程对陆攻击炮弹”（LRLAP）
尽管LRLAP计划进展顺利 ， 相关的“先进舰炮系统”和自动装填系统也都通过了试验 ， 但由于成本不断增加 ， 最终被取消 。
由此看来 ， “神剑S”155毫米精确制导炮弹可能是美国海军“先进舰炮系统”的替代或弥补方案之一 ， 使用这种炮弹来对付陆地固定目标、水上小型舰船目标时成本要低得多 。 另外 ， “神剑S”所采用的的“GPS制导+半主动激光引导”装置也可以安装在127毫米口径的炮弹上 。 这意味着例如阿利伯克级驱逐舰这样装备127毫米口径MK-45型舰炮的军舰 ， 也可以使用这种高精度炮弹对目标实施精确打击 。
某国军队的轰炸机从空中向美国军舰发动饱和打击 ， 发射密集导弹
美国军火巨头雷神公司最近在网上发布了一段视频 ， 其中某国军队从空中、海面、水下向美国军舰发动饱和打击 ， 发射密集导弹；然后美国军舰使用Mk110型57毫米舰炮 ， 发射雷神公司研发的特殊炮弹进行拦截 ， 炮弹命中空中的导弹 ， 将它们一一摧毁 。
视频中出现的疑似轰-6K的假想敌飞机 ， 以及“狂火”准确拦截中国舰机发射的导弹
这种炮弹名叫MAD-FIRES ， 翻译成中文就是“狂火” ， 它具备制导能力 ， 拦截时可以精确撞击来袭导弹 ， 将其摧毁 。 “狂火”炮射导弹自身带有发动机 ， 通过内部的制导和控制机构 ， 可以极大提高炮弹的命中率 。
“狂火”系统是雷声公司和DARPA联合为美国海军水面战舰研发的新型、低成本炮射导弹 ， 于2015年开始研发 ， 2016年2月签署了第一份研发合同 ， 雷声公司于2019年2月进行了模型试验 ， 5月成功进行了火箭发动机试验 。 其可适装于美国海军濒海战斗舰和未来护卫舰的57毫米主炮 ， 为其提供近程防空能力 ， 特别是反舰巡航导弹拦截能力 。
“狂火”炮弹上安装了火箭发动机 ， 这就让它在飞行时可以更快更灵活地调整弹道 ， 命中精度比“神剑”更高 。
“狂火”炮弹的外形很像雷神公司的另一款产品“神剑”制导炮弹 ， 同样在弹头附近有四片对称设置的弹翼 ， 炮弹尾部都有可旋转尾翼保证稳定 。
制导反导炮弹弹道
但是“狂火”与“神剑”相比 ， “神剑”制导炮弹没有动力 ， 它在发射后依靠弹翼调整方向和角度 ， 精度在4米左右 。 对于大口径炮弹来说 ， 这个命中精度已经相当高了 ， 但是要拦截导弹 ， 还是远远不够 。
“狂火”系统具有如下特点：一是极其精准且能够防御大量多样化攻击 ， 提升对不断发展的空中和海面威胁的实时防御能力 ， 美国海军需要新的微型导弹 ， 对付日益增加的“蜂群”攻击 ， 如无人机、导弹、小型飞机、快近海攻击舰船和其他平台的狼群攻击 。 这些都对海军舰艇造成了潜在的致命威胁 ， 一旦成功装备中口径炮射导弹 ， 舰艇的精确制导防御火力密度将提高数倍 。 二是使每次拦截成本降低10倍以上 ， 三是能够兼容集成到未来各类作战平台 。 一旦研制成功将大量装备到美国海军 。
中国GP系列精确制导炮弹
国产155mm制导炮弹
中国在精确制导炮弹研制方面近些年来进步很大 ， 典型代表就是GP系列精确制导炮弹 。 从公开的资料来看 ， 我国已经为155毫米自行火炮发展了一系列精确制导炮弹 ， 包括激光制导炮弹、GPS/INS制导炮弹、末敏炮、火箭-滑翔增程制导炮弹 ， 是当今少有能够提供如此齐全精确制导弹药的国家 。
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