米糧川，高樹滋

（1.齊齊哈爾大學(xué)，黑龍江齊齊哈爾 161006；2.南京理工大學(xué)，江蘇南京 210094）

某外貿(mào)155 mm車載火炮總體設(shè)計

米糧川1，高樹滋2

（1.齊齊哈爾大學(xué)，黑龍江齊齊哈爾 161006；2.南京理工大學(xué)，江蘇南京 210094）

總體設(shè)計包括頂層的規(guī)劃和系統(tǒng)參數(shù)的擬定，決定武器性能的優(yōu)劣，關(guān)系到軍隊(duì)在戰(zhàn)場上的勝敗。需求、技術(shù)和威脅是武器系統(tǒng)發(fā)展過程中相互促進(jìn)、相互制約的3個因素。根據(jù)三者之間的邏輯關(guān)系，進(jìn)行了大口徑榴彈炮發(fā)展戰(zhàn)略的探討。借鑒國外同類型火炮的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù)，基于火炮武器發(fā)展的技術(shù)積累水平和戰(zhàn)場的當(dāng)前需求以及未來發(fā)展態(tài)勢，結(jié)合武器裝備發(fā)展系統(tǒng)論證方法，對某外貿(mào)155mm口徑車載火炮進(jìn)行了總體方案設(shè)計，確定了總體指標(biāo)、總體結(jié)構(gòu)組成和主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能參數(shù)。該設(shè)計可為工程實(shí)踐提供參考。

火炮；車載火炮；系統(tǒng)方案；總體設(shè)計

需求、技術(shù)和威脅，是武器系統(tǒng)發(fā)展過程中相互促進(jìn)、相互制約的三個因素。威脅激發(fā)需求，需求牽引技術(shù)，技術(shù)進(jìn)步滿足需求，有了必要的武器則能有效地對抗威脅或消除威脅。技術(shù)的不成熟或滯后也會導(dǎo)致需求短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的武器系統(tǒng)是根據(jù)未來戰(zhàn)場態(tài)勢，很剛性地定義武器的屬性和指標(biāo)，這一做法會使武器系統(tǒng)的發(fā)展建立在不成熟的技術(shù)基礎(chǔ)上，具有非確定性。若以現(xiàn)有的武器、成熟的技術(shù)和當(dāng)前的戰(zhàn)場態(tài)勢為基礎(chǔ)，尋求武器、技術(shù)和戰(zhàn)場內(nèi)在的發(fā)展?jié)摿?，武器系統(tǒng)的發(fā)展則有了比較可靠的現(xiàn)實(shí)依據(jù)。當(dāng)觀念、技術(shù)和威脅發(fā)生變化時，系統(tǒng)能夠根據(jù)需求進(jìn)化，這一方式能夠解決需求的牽引作用和技術(shù)的拖后作用之間的矛盾。某外貿(mào)155 mm口徑車載火炮系統(tǒng)方案的頂層論證與總體設(shè)計也應(yīng)該遵循這個基本原則。

1 大口徑榴彈炮發(fā)展的思考

鑒于現(xiàn)代戰(zhàn)爭的特點(diǎn)，提高武器系統(tǒng)的機(jī)動性和快速反應(yīng)能力，使其能快速進(jìn)入發(fā)射陣地、快速解算諸元并瞄準(zhǔn)、發(fā)射彈丸和快速撤離發(fā)射陣地，并不斷實(shí)施機(jī)動，是提高未來火炮武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的最有效方法之一。提高武器系統(tǒng)的機(jī)動性最主要的措施是以自行化提高戰(zhàn)術(shù)機(jī)動性和以輕量化提高戰(zhàn)略機(jī)動性。總的態(tài)勢是美國陸軍師屬炮兵的自行化程度最高，機(jī)械化師和坦克師的壓制武器系統(tǒng)已全部實(shí)現(xiàn)自行化；前蘇聯(lián)從20世紀(jì)70年就重視火炮自行化的發(fā)展，俄羅斯現(xiàn)已裝備了10多種型號的自行火炮。1990年以來，世界格局發(fā)生了重大變化，各種中、低強(qiáng)度的局部戰(zhàn)爭和武裝沖突不斷發(fā)生，具有突發(fā)性強(qiáng)、作戰(zhàn)行動快、高新技術(shù)武器多的特點(diǎn)。這就要求武器系統(tǒng)具有較高的戰(zhàn)術(shù)機(jī)動性和戰(zhàn)略機(jī)動性，以應(yīng)付本土和境外的各種作戰(zhàn)任務(wù)。汽車工業(yè)的成熟、各種運(yùn)輸工具能力的提升和各種等級公路的飛速發(fā)展也為輪式自行火炮的發(fā)展創(chuàng)造了條件。第一，由于輪式自行火炮重量比履帶式自行火炮輕很多，可用運(yùn)輸機(jī)空運(yùn)或直升機(jī)吊運(yùn)，戰(zhàn)略機(jī)動性好；第二，輪式自行火炮具有快速啟動、出發(fā)、到達(dá)、投入戰(zhàn)斗、完成任務(wù)并快速撤離陣地等特點(diǎn)；第三，輪式自行火炮具有較強(qiáng)的火力打擊能力，配備信息化彈藥，具備猛烈的面壓制和點(diǎn)精確打擊能力；第四，輪式汽車底盤造價低廉，維護(hù)保養(yǎng)方便，自行火炮具有很高的性價比。為此，近年來國外開始重視輪式自行火炮的發(fā)展，尤其是輪式自行榴彈炮和自行迫擊炮，輪式火炮成了時代的新寵［1］。

國外輪式自行火炮發(fā)展趨勢的主要特征是：

1）型號和類型增多。近些年來，國外在投入巨資專門研制先進(jìn)自行火炮的同時，法國、瑞典、意大利、美國、英國、以色列、荷蘭等國開始一種新的探索，將現(xiàn)有牽引火炮與輪式底盤巧妙地結(jié)合，組成一種新型“無炮塔”自行火炮，從而大大減輕了火炮重量，為部隊(duì)快速反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)，也給自行火炮的發(fā)展帶來新的沖擊和契機(jī)。另外，捷克、瑞士和瑞典等國也在利用現(xiàn)有牽引高炮和輪式裝甲車底盤結(jié)合組成新的輪式自行高炮系統(tǒng)，大大提高了機(jī)動性。

2）口徑增大，火力增強(qiáng)?，F(xiàn)在的輪式自行火炮，其口徑已從25 mm口徑到155 mm口徑形成系列。同時，輪式自行155 mm榴彈炮的身管長也由39倍口徑增大到52倍口徑，從而提高了射程。

3）一種炮塔可安裝不同火炮，同一炮塔也可安裝在多種底盤上。現(xiàn)裝備和在研的輪式自行火炮炮塔，特別是裝甲突擊炮炮塔一般可安裝同口徑的多種火炮，而一種炮塔又可采用多種底盤，其中也包括履帶式底盤。如法國GIAT研制的TGG105炮塔可安裝法國G2和F2式105 mm口徑火炮及德國RH105- 11 SLR式105 mm口徑火炮，炮塔可配裝在vextal 8×8輪式裝甲車、AMX- 10RC 6×6輪式偵察車和輕型履帶式裝甲車等車輛底盤上。

4）信息化水平進(jìn)一步提高?；鹋谧鳛閿?shù)字化戰(zhàn)場的火力執(zhí)行終端，通過網(wǎng)絡(luò)通信與戰(zhàn)場上的各種作戰(zhàn)力量聯(lián)結(jié)成統(tǒng)一整體，以實(shí)施有效的信息采集、處理和傳遞，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場偵察實(shí)時化、打擊目標(biāo)精確化等戰(zhàn)技指標(biāo)。

國外發(fā)展輪式自行火炮的途徑可以歸納為：

1）專門研制，如南非G6式155 mm口徑自行榴彈炮、斯洛伐克“祖扎娜”155 mm口徑自行榴彈炮。

2）在現(xiàn)有履帶式自行火炮基礎(chǔ)上改進(jìn)，如俄羅斯“鎧甲”彈炮一體防空系統(tǒng)就是著名的“通古斯卡”彈炮一體防空系統(tǒng)的輕型改進(jìn)型。

3）利用現(xiàn)有牽引火炮和輪式卡車底盤組合，如法國“凱撒”155 mm口徑自行榴彈炮、美國／英國LW SP式155 mm口徑自行火炮等。

任何一個國家武器裝備的發(fā)展都不能脫離本國的國情，不能背離本國的整體戰(zhàn)略方針。針對國際軍備市場的需要，研發(fā)工作也應(yīng)該做相應(yīng)調(diào)整。對于中東等第三世界國家，武器裝備研制的投資強(qiáng)度不可能很高。而以輪式底盤作載體的輕型輪式自行火炮與以履帶式底盤作載體的自行火炮相比，在特定的作戰(zhàn)環(huán)境條件下，更具有優(yōu)越性。輪式自行火炮的優(yōu)點(diǎn)概括為以下幾點(diǎn)：具有良好的機(jī)動能力，公路行駛速度高；輪式底盤造價低，壽命長，效費(fèi)比高；充分利用現(xiàn)有卡車，其投資小，研制周期短，易于大量裝備部隊(duì)；可靠性、維修性和耐久性均比履帶車好得多；噪聲小，在車內(nèi)比履帶車低20%～30%，在車外則低120%～164%；車內(nèi)乘坐條件比履帶車好，有利于提高和保持乘員的體力；易于空運(yùn)和空投，戰(zhàn)略機(jī)動性高；油耗低，僅為履帶車的1／2～1／3［2］。

2 某車載155mm口徑自行榴彈炮作戰(zhàn)流程

車載155 mm口徑自行榴彈炮在炮兵裝備體制中應(yīng)主要編配于輕型機(jī)械化步兵師，與輪式火箭炮共同構(gòu)成基本壓制火力。根據(jù)需要還可編配于摩托化集團(tuán)軍，與遠(yuǎn)程多管火箭炮共同構(gòu)成基本壓制火力。同樣可以獨(dú)立作戰(zhàn)，完成穿插性的作戰(zhàn)任務(wù)。

行軍過程炮班全體成員位于駕乘艙，炮長位于副駕駛位置，監(jiān)控車輛導(dǎo)航并利用電臺隨時收發(fā)指揮車指令（含氣象通報），各炮手后排就座。進(jìn)入陣地后各炮手迅速下車，炮長協(xié)助駕駛員完成陣地找點(diǎn)擺位，保證車體縱軸與基準(zhǔn)射向基本一致。在駕駛員放落駐鋤過程中，炮長給連指揮中心上報陣地位置后，下車指揮各炮手進(jìn)行射擊準(zhǔn)備工作。完成行軍／戰(zhàn)斗轉(zhuǎn)換后，炮長兼瞄準(zhǔn)手負(fù)責(zé)電臺及火控計算機(jī)的操作（火控故障時人工操瞄），駕駛員負(fù)責(zé)輸彈輸藥的操作。1炮手負(fù)責(zé)向托彈盤供彈供藥，2炮手負(fù)責(zé)從炮后向1炮手傳遞彈藥，3炮手負(fù)責(zé)從彈丸架取彈、裝定引信后送至炮后，4炮手負(fù)責(zé)從藥筒架取藥、變換裝藥后送至炮后。作戰(zhàn)時火控計算機(jī)自動接收各項(xiàng)射擊準(zhǔn)備參數(shù)及數(shù)據(jù)資料，必要時也可通過操作面板人工干預(yù)。定位定向?qū)Ш较到y(tǒng)在行軍／戰(zhàn)斗轉(zhuǎn)換過程中完成測地，其后火控系統(tǒng)可按以下3種方式工作：

1）直接接收連指揮中心計算好的單炮射擊開始諸元并調(diào)炮到位。

2）接收連指揮中心分配好的目標(biāo)坐標(biāo)后，結(jié)合氣象通報自主決定射擊諸元并調(diào)炮到位。

3）將上級下達(dá)的基準(zhǔn)炮射擊開始諸元換算為本炮射擊裝定諸元并調(diào)炮到位。要求射擊過程對于連指揮中心轉(zhuǎn)發(fā)的修正指令可自動執(zhí)行并予以記錄?；鹆τ媱澲杏嘘P(guān)彈種、引信和裝藥的信息應(yīng)同時顯示在供彈車（3炮手）、供藥車（4炮手）相應(yīng)的顯示面板上。車輛內(nèi)部具備數(shù)／話同傳功能，在炮班成員之間進(jìn)行無線通信；單炮與指揮車、單炮與單炮之間應(yīng)具備陣地通信手段，射擊過程要求一次射彈8～10發(fā)，射擊后1min內(nèi)完成戰(zhàn)斗／行軍轉(zhuǎn)換并撤離陣地［3］。

3 某車載155 mm口徑火炮總體設(shè)計

火炮總體設(shè)計應(yīng)包含的內(nèi)容為：

1）立項(xiàng)論證和戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)論證。

2）根據(jù)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，進(jìn)行總體方案論證。論證一般從多方案展開，決策出最優(yōu)方案。論證的內(nèi)容主要是概念研究和理論分析，形成原理方案。

3）分解總體方案，擬定總體和各個分系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，對分系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。在分系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，修改、完善總體參數(shù)體系，同時，進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計。

4）在技術(shù)設(shè)計階段中，重點(diǎn)考慮總體布置、結(jié)構(gòu)模式、人機(jī)工程、可靠性、維修性和保障性，以及安全、檢測、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化等方面的實(shí)施和協(xié)調(diào)問題。

5）研制過程中，解決試制、試驗(yàn)中出現(xiàn)的技術(shù)關(guān)鍵問題，按著實(shí)際情況進(jìn)行系統(tǒng)的綜合評價。

上述幾項(xiàng)工作可概括為系統(tǒng)分析技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)和系統(tǒng)綜合評價技術(shù)。在產(chǎn)品設(shè)計的全過程運(yùn)用這些技術(shù)，形成一個反復(fù)權(quán)衡和優(yōu)化選擇的總體設(shè)計過程。

火炮總體設(shè)計方法，通常采用統(tǒng)計方法和經(jīng)驗(yàn)方法（把已定型的同類型武器作為參考，統(tǒng)計這些武器的各種參數(shù)作為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)分析比較，確定新設(shè)計武器的總體指標(biāo)）、系統(tǒng)工程方法（運(yùn)用數(shù)學(xué)和物理手段構(gòu)造系統(tǒng)模型，采用最優(yōu)化方法，求得系統(tǒng)的總體最佳效果）?；鹋诳傮w設(shè)計的目的在于確定總體指標(biāo)（口徑、彈重、初速）、主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能、總體結(jié)構(gòu)組成和主要發(fā)展趨勢（火力、防護(hù)、機(jī)動性）。另外，火力控制數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化方面做好功能規(guī)劃和儀器設(shè)備的選型工作。筆者從火炮特性、技術(shù)諸元和火力系統(tǒng)、火控系統(tǒng)基本要求幾個方面給出總體方案的描述。

3.1 火炮特性

機(jī)動性：中等重量、可以快速部署（包括空運(yùn)）。

全重：20～22 t。

離地間隙：410 mm。

涉水深度：1 400 mm。

車體平臺：6×6越野卡車底盤。

發(fā)動機(jī)：235 k W／2 200 r·min－1。

輔助動力裝置：25 HP。

道路行駛速度：80 km／h。

道路行駛距離：1 000 km。

燃料量：2×230 L。

模塊化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：炮身系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)、裝填系統(tǒng)、彈道解算系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、炮口初速雷達(dá)、6×6越野卡車底盤、輪胎自動沖放氣系統(tǒng)等。

駕駛艙：可以乘坐6名乘員。安裝了三防系統(tǒng)，它的基本型裝甲可以防御7.62 mm口徑機(jī)槍子彈和155 mm口徑火炮炮彈的碎片，防護(hù)能力的設(shè)置受到機(jī)動性（系統(tǒng)總重量）的限制。

3.2 火炮技術(shù)諸元

身管：52／45／39倍155 mm口徑身管。

乘員：4～6人。

戰(zhàn)斗全重：22 t。

高地射界：0～1 240 mil。

方向射界：±444 mil。

起落／身管質(zhì)量：52倍口徑為4 340／2 120 kg，45倍口徑為4 160／1 940 kg，39倍口徑為3 980／1 760 kg。

炮口制退器效率：32%。

行軍戰(zhàn)斗／戰(zhàn)斗行軍轉(zhuǎn)換時間：90 s。

最大射程：

3.3 火力系統(tǒng)基本要求

身管：采用39倍口徑（18.8 L藥室）155身管／45倍口徑（23 L藥室）155身管／52倍口徑（23 L藥室）155身管，均采用北約標(biāo)準(zhǔn)，兼容《聯(lián)合彈道諒解備忘錄》。

身管技術(shù)參數(shù)：48條等齊膛線、1∶20纏度。

炮口制退器：雙氣室沖擊式炮口制退器。

身管壽命：52倍口徑全裝藥等效磨損壽命（EFC）2 200發(fā)。

炮尾炮閂：采用楔式金屬閉氣環(huán)結(jié)構(gòu)。

彈丸：ERFB- HE／ERFB- BB／ERFB- VAL。

裝藥：采用北約標(biāo)準(zhǔn)模塊裝藥，兼容藥包裝藥。

射角范圍：車體中心左25°和右25°，可以0°高低角射擊。

輸彈機(jī)協(xié)調(diào)器：可以有效減小裝填高度。

彈藥裝填：彈丸由人工供彈，輸彈機(jī)輸彈；發(fā)射藥由人工裝填；底火裝填機(jī)自動裝填底火。

駐鋤：在車體的尾部安裝液壓駐鋤。炮膛清潔：清水加化學(xué)試劑除銅去渣。

3.4 火控系統(tǒng)基本要求

配備定位定向?qū)Ш较到y(tǒng)、炮口測速雷達(dá)、火控計算（人機(jī)界面／彈道解算）、隨動系統(tǒng)、通信設(shè)備等。

調(diào)炮精度，方向±0.5 mil，高低±0.5 mil；車體傾斜修正范圍≤±6°；最大調(diào)炮速度，高低≤5（°）／s，方向≤±4（°）／s；連續(xù)工作時間12 h；定位精度15 m（GPS定位）；定位時間5 min；定向時間，靜態(tài)5 min，動態(tài)10 min；解算精度，高低0.5 mil，方向1 mil［4］。

按一下行戰(zhàn)轉(zhuǎn)換按鍵，火炮會自動展開駐鋤，并自動響應(yīng)火控計算提供的瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)，自動瞄準(zhǔn)到位。戰(zhàn)術(shù)計算機(jī)共兩臺，一臺在駕駛艙，一臺在車體后部指揮站。另外增加一臺遙控顯示器，供裝填手準(zhǔn)備彈藥使用。

輔助動力裝置（APU）驅(qū)動液壓泵，輸出功率為27馬力，起降液壓駐鋤，驅(qū)動火控執(zhí)行機(jī)構(gòu)［5-6］。

4 結(jié)束語

火炮總體方設(shè)計是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，設(shè)計與分析不斷交替進(jìn)行，總體指標(biāo)和總體參數(shù)確定之后，還要研究火炮各個分系統(tǒng)的指標(biāo)要求。選擇最佳的總體結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行合理的布局，協(xié)調(diào)部件間的接口關(guān)系、接口指標(biāo)，保證關(guān)鍵零部件的剛、強(qiáng)度等。此外，還要對可靠性、可維修性、保障性、人機(jī)環(huán)等進(jìn)行檢驗(yàn)。最終結(jié)果應(yīng)該是在各部件功能有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上，使火炮總體性能達(dá)到最優(yōu)，其內(nèi)在各子系統(tǒng)和諧統(tǒng)一。

（References）

［1］李明，劉澎.武器裝備發(fā)展系統(tǒng)論證方法與應(yīng)用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2000.LI Ming，LIU Peng.Theory and practice of an integrated and systematic demonstration method for development of weapon and equipment［M］.Beijing：National Defense Industry Press，2000.（in Chinese）

［2］王兆勝.遠(yuǎn)程炮武器系統(tǒng)射擊精度研究與射擊精度戰(zhàn)技指標(biāo)論證［D］.南京：南京理工大學(xué)，2003.WANG Zhaosheng.The study of firing accuracy and firing accuracy tactical＆technical requirement reaso-ning for long range gunnery system［D］.Nanjing：Nanjing University of Science＆Technology，2003.（in Chinese）

［3］楊伯忠.射擊精度模型及其在火炮仿真中的應(yīng)用［D］.南京：南京理工大學(xué)，2001.YANG Bozhong.Analysis models of gun firing accuracy and its application in simulation［D］.Nanjing：Nanjing University of Science＆Technology，2001.（in Chinese）

［4］米糧川.以射擊精度為目標(biāo)的155 mm口徑車載火炮系統(tǒng)分析［D］.南京：南京理工大學(xué)，2009.MI Liangchuan.General design and system analysis to improve firing accuracy of a 155 mm caliber truck mounted howitzer［D］.Nanjing：Nanjing University of Science＆Technology，2009.（in Chinese）

［5］郭錫福.遠(yuǎn)程火炮武器系統(tǒng)射擊精度分析［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2004.GUO Xifu.Firing accuracy analysis for long range gun weapon systems［M］.Beijing：National Defence Industry Press，2004.（in Chinese）

［6］錢林方.火炮彈道學(xué)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.QIAN Linfang.Gun ballistics［M］.Beijing：Beijing Institute of Technology Press，2010.（in Chinese）

A Systematie Demonstration for a Truek Mounted 155 mm Calibre Howitzer

MI Liangchuan1，GAO Shuzi2
（1.Qiqihar University，Qiqihar 161006，Heilongjiang，China；2.Nanjing University of Science＆Technology，Nanjing 210094，Jiangsu，China）

gun；truck mounted howitzer；systematic demonstration；general design

TJ06

A

1673-6524（2015）04-0091-05

2014- 08- 29；

2015- 03- 30

黑龍江省教育廳項(xiàng)目（12511598）；齊齊哈爾市科技局項(xiàng)目（GYGG- 201309）；齊齊哈爾大學(xué)教研項(xiàng)目（2010176）

米糧川（1966－），男，高級工程師，博士，主要從事大口徑火炮總體設(shè)計和系統(tǒng)分析研究。E-mail：njmiliangchuan＠sohu.com

Abstraet：A systematic demonstration，including planning of general development and drafting of overall parameters，determines weapon's performance and even victory or defeat of troops in battle field.Necessity，technology and threats are not independence，but closely connected.According to the logic relations among the three concepts，it was discussed the development strategy of large caliber howitzers.Then，referenced to the same type howitzers of other countries and the level of artillery weapon's technology accumulation in our country，based on the requirement of present battle field，and future development tendency，with the guidance of an integrated and systematic method for development of weapon and equipment，a truck mounted 155mm caliber howitzer for international market was designed systematically in overall.It was given out general performance，overall components and system parameters，which is hoped to give some suggestion to practical engineering.