细说无人炮塔

肖　茅　张　明

自二战结束以来，坦克设计师们对大量的战例进行了统计和研究，发现坦克被正面命中的概率最高。坦克正面60°夹角范围内命中概率约45％，而在这个范围里，又以炮塔和正面装甲的上部被命中的概率最高。显然，如果能够大幅度压缩坦克炮塔的体积，不仅可以大大降低坦克被命中的概率，还能够减轻坦克重量，并随之带来一系列的好处。但是，由于传统的炮塔内必须要有人员操纵战斗部分，受一般成人身高的限制，导致不能太低，例如苏式坦克限制人员身高不得超过1.75米，而西方坦克为了适应大部分的成年人身材，普遍比苏式坦克高0.2～0.3米。为了消除这些不利因素，设计师们很自然想到了一个办法，就是把炮塔里边的人移出去，这就是无人炮塔的由来。

无人炮塔(又称顶置武器炮塔)是指坦克和装甲车的武器安装在车体顶部，乘员则位于低矮的车体内。顶置武器可回转，有的甚至可以升降。无人炮塔体积小，正面投影面积减小，整车重量有所减轻，同时乘员位于车体内，乘员的战场生存能力得到提高。

根据武器不同的安装方式，无人炮塔可分为支座式无人炮塔、骨架式无人炮塔和遥控式无人炮塔三类。支座式无人炮塔，指将武器安装在低矮扁平炮塔顶部的支座上，射手位于炮塔下方，能够得到车体装甲的保护，但武器和供弹机构是无防护的。这种带武器支座的炮塔的重量可以比同类的普通炮塔减轻约20％。骨架式无人炮塔，指直接将武器安装在一个旋转架上，同时去掉武器、供弹机构和(在多数车辆上)待发弹药箱的装甲防护，武器的身管和炮尾机构完全暴露在外。射手的位置几乎可以安排在车体内任何地方，以遥控方式操纵武器和旋转支座。遥控式炮塔，指将武器、输弹机构、观瞄装置等安装在小型炮塔内，无人遥控炮塔的座圈直径比常规炮塔小，操纵人员几乎可以位于车内任何位置，同时炮塔具有一定的装甲防护。

发展简史

自20世纪60年代以来，一些国家在不断尝试研制新型车载武器系统，以取代传统的炮塔，并制造出了采用支座安装火炮的实验坦克。其中，最早出现的是英国1968年制造的COMRES 75实验车，该车在扁平炮塔顶部的支

座上安装了一门火炮。后来，德国于1978年研制出了VTS－1实验样车也采用了支座式火炮，瑞典也于1982年制造出铰接式的UDESXX20实验样车。然而，这些车辆都未能被军方所采纳。唯一的例外是美国通用动力公司研制的，“机动火炮系统”，该车的炮塔是在泰里达因公司XM-4“装甲火炮系统”(1985年制造)的基础上改进的，但该车至今仍未正式生产。

迄今为止，只有部分中口径自动武器采用了支座安装方式。其中最早的例子是瑞典博福斯公司1962年为本国Pbv301履带式装甲人员输送车制造的20毫米机关炮炮塔。20世纪70年代的代表包括德国“黄鼠狼”步兵战车采用的“库卡”20毫米炮炮塔和荷兰的装甲侦察车采用的“厄利肯”25毫米机关炮炮塔。与通用动力公司的“机动火炮系统”一样，以上三种炮塔都是通过火炮支座输送弹药，这个过程在炮塔内完成，安全性是有保障的。但是，后来的车辆再没有采用这种炮塔，唯一的例外是俄罗斯20世纪90年代在BTR-80A(8×8)轮式装甲人员输送车上采用的30毫米炮炮塔和为BTR-T中型装甲输送车实验样车制造的一种小型炮塔。

到了80年代，坦克炮塔的发展出现了一些新的变化，设计人员开始研制无人遥控炮塔。美国通用动力公司于1984年在M1坦克底盘制造的坦克试验台(TTB)上采用了这种炮塔，但结果不尽理想。另外一个采用无人遥控炮塔的例子是德国克劳斯·玛菲公司1994年制造的EGS实验样车。后来，无人遥控炮塔开始在重量更轻的装甲战车上得到应用。英国和美国于20世纪90年代曾为联合开发的TRACER／FSCS侦察车研制出了装有CTA40毫米炮的遥控炮塔，但该项计划于2002年被取消。美国研制的“未来战斗系统”的载人战斗系统和德国研制的装有30毫米炮的“美洲狮”步兵战车都采用了遥控炮塔的设计思想。法国也正在按照这种设计思路为其EBM(6×6)轮式战车(原为EBRC)研制“托塔迪斯”炮塔。

目前，除俄罗斯外，其他多数国家发展的车载自动武器已停止采用老式的支座结构，而改用“骨架”安装方式，即去掉了武器、供弹机构和待发弹药箱的装甲防护(在多数车辆上)，如法国的地面武器工业集团于20世纪70年代为装有20毫米机关炮的AMX-10P履带式装甲输送车制造的“巨嘴鸟”Ⅱ型炮塔。但是，这种采用暴露式供弹机构的火炮安装方式在后来的十年间并未得到更广泛的应用，直到90年代才又开始应用于车载12.7毫米机枪。例如美国陆军的“斯特瑞克”(8×8)轮式装甲车的“防御者”遥控武器站、英国泰利斯公司研制的“乌鸦座”炮塔和以色列拉菲尔公司研制的顶置式武器站。目前，一些25毫米和30毫米机关炮也采用了这种安装方式，包括以色列拉菲尔公司研制的装有25毫米炮的顶置式武器站和装有25或30毫米机关炮的“交战者”遥控武器站。新加坡和罗马尼亚分别采用了前一种武器站来改装各自的M113履带式装甲人员输送车和BMP-1步兵战车。

具备的优势

无人炮塔系统的结构非常独特，它采用低矮型结构设计，炮塔上安装1门带有炮架的坦克炮，即顶置炮。同时，由于车体高度降低，重量减轻，也适合未来作战武器空运部署的要求。

无人炮塔的优点很多，主要有三点：

改善乘员的战斗环境火炮与战斗室基本上是分离的，因此火炮发射的尾气完全与战斗室隔绝，不会影响乘员的工作。值得一提的是，无人炮塔坦克和装甲车辆的弹药都放在车内，而且经过隔仓放置后，基本上不会被引爆。炮弹被分放在多个地方，分别是炮塔吊篮的鼓形弹仓、车内的辅助弹仓和备用弹仓。另外，车长和炮长的座位基本平行，方便他们随时保持联系。另外，车长和炮长前面设置有一块控制面板，通过它不仅可以有效控制车内各部件的工况，还有利于车长／炮长之间作战意识的交流。坦克炮发射时会产生强烈的震动，这会对车内乘员造成很大的压力，降低他们的反应能力，然而在无人炮塔系统中，火炮可以采用膨胀波后坐技术，后坐力较小，车内乘员所承受的冲击相对小很多。

提高生存性在采用无人炮塔的车辆中，车体上只有身管和炮尾机构，乘员包括射手位于车体内，在炮塔座圈以下。而且炮塔的体积明显变小，受打击的概率显著降低，这都可以极大地提高战场生存率。从防护角度来说，炮塔体积较小，相应的装甲板也比较小，这样可以降低装甲车的重量，增强装甲车的机动性。虽然使用低矮型炮塔的顶置炮

装甲防护比较薄弱，但是它可以减少乘员、武器、弹药暴露在外面的可能性，从而避免人员伤亡和内部损坏。同时，由于无人炮塔战斗车辆可以在不牺牲火炮威力的前提下降低底盘重量，相对就提高了战斗车辆的机动性，从而也提高了战斗车辆的生存能力。

良好的维修性无人炮塔系统及其相关装置全部置于车体之外，可以非常简单地从车体上拆卸下来，而不需要像坦克那样作复杂的抽炮动作。这样就能够极大地提高火炮的维修性能。火炮系统在战场抢修中更多地是采用更换方式，无人炮塔中火炮的顶置结构方式有利于战场抢修的展开。

典型代表

世界各国目前推出了许多无人炮塔，根据安装武器口径的大小，可以分为安装小口径武器的无人炮塔，或称为轻型武器站：安装中口径武器的无人炮塔，或称为中型武器站：安装机关炮的无人炮塔，可称为机关炮武器站：安装大口径火炮的无人炮塔。

轻型武器站武器一般是5.56毫米和7.62毫米机枪，它们是非稳定的，区别在于是手动还是通过电动伺服机构瞄准，以及采用何种光学装置。例如，该级别中有克劳斯·玛菲一韦格曼公司的2350和FLW100型枪架，作为支援和输送车辆的自卫武器，也可作为战斗车辆的辅助武器。2350枪架安装在“水牛”装甲抢救车上，采用机械瞄准。FLW100型枪架为遥控式操纵观瞄设备，采用模块化光学和昼夜显示设计概念，可安装在车辆顶部，内部没有活动部件。奥托-梅莱拉公司的“蓝宝石”(高度集成的搜索和保护电子设备)是现代的轻型遥控装置，它最适合于“依维柯”和LMV这类轻型车辆使用。武器装备除了7.62毫米机枪外，也可安装5.56毫米机枪或自动榴弹发射装置。光学设备包括红外热像仪、电视摄像机和激光测距仪。

埃尔比特公司的7.62毫米ORCWS武器站同样适用于轻型车辆，它是全稳式，无需在车辆顶部开口即可安装。类似的武器站还有拉菲尔公司的7.62毫米RCWs遥控武器站，它连接一个声响传感器，可自动对付狙击手。

奥托·梅莱拉公司的“希特罗尔”也是典型的后装备的武器站，它通过一个操纵杆进行遥控。武器可从车外装填。

康斯堡公司的“防御者一轻型”(Protector Light)是这一级别的另一代表，它的重量很轻，可通过瞄准握把或操作平台进行操控。

中型武器站武器除了5.56／7.62毫米机枪外，还可安装12.7毫米机枪或40毫米自动榴弹发射装置。

德国的中型武器站有克劳斯·玛菲一韦格曼公司的2048、1865和1530型，后者安装在“非洲狐”装甲侦察车、“野犬”1型和2型防护车以及“拳击手”装甲输送车上。它们的机械式驱动装置可改装成电动式，能用热像仪补充光学装置。此外，还可选装附加弹道防护以及烟幕施放装置。IWS、AWS和FLW200型遥控武器站采用现代光学和观蹒显示设备以及操纵装置。“执行者”遥控武器站原是由拉菲尔公司研制的，后由英国航空航天系统公司根据英国要求进行了改进和特许生产。该武器站安装在英国的“黑豹”指挥和通信车上，可选装烟幕施放装置、弹道防护和稳定器等设备。泰利斯公司的SWARM遥控武器站主要由三大部分组成：火炮运算及接口单元GPIU、操作员控制台和武器与传感器平台。光学设备包括彩色白昼摄像机、人眼安全型激光测距仪、非制冷式热像仪或制冷式传感器。新加坡技术动力公司的LRWS地面遥控武器站也可提供类似装备，基本型中已经有了轻型并列机枪，即12.7毫米机枪或40毫米榴弹发射装置。博福斯公司的“狐猴”是一种模块化监视、效能系统，它可选装轻型导弹发射装置增强火力。

康斯堡公司提供的“防御者”已达1000件以上，实属最为成功的产品。目前，它已成为步兵班用车和美军“斯特瑞克”车族中的主要武器系统。由于8×8型车可用c-130直升机空运，为此必须将武器从“防御者”上卸下，并将武器站向前放倒，以降低车高。通过这种方式，也可在有防护情况下更换武器、烟幕施放装置和补充弹药。“防御者”可与发射后不管的“标枪”型导弹系统配合使用。

“箭”武器站是由加拿大的厄利孔一康特拉维斯公司和比利时FN公司联合研制的。除了标准的M2QCB型12.7毫米机枪外，还可安装M3型机枪，也适用于轻型车辆。用户还可根据需求选装以下设备：稳定器、弹道防护、激光测距仪、综合检测系统、综合训练程序、便携式遥控设备(距离30米)和网络设备。

机关炮武器站奥托一梅莱拉公司的“希特菲斯特”炮塔可安装厄利孔公司的25毫米机关炮或麦克唐纳一道格拉斯公司的“大毒蛇”Ⅱ型30毫米机关炮，以及1挺7.62毫米并列机枪。炮塔左侧和右侧可各安装1具“陶”式反坦克导弹发射装置。

莱茵金属公司的E4和E8两种炮塔均可根据用户需求进行安装，它们适用于15吨以上的车辆，希腊“利奥尼达斯”步兵战车采用了这两种炮塔。炮塔上可安装“长钉”反坦克导弹系统。E4是双人炮塔，E8是单人炮塔。

法国地面武器工业集团同样提供了一种带27毫米机关炮的TMC－25“德拉加”单人炮塔。这种炮塔可装备在8×8型VBCI轮式装甲车上。

拉斐尔公司生产的名为“壮士”的RCWS遥控武器站，亦即机关炮武器站，可安装30毫米ATK MK44型机关炮。该武器的特殊之处在于它的炮架可以折叠，以便于空运和地面运输。武器站是稳定的，可从外部或车内的任意位置进行操控。传感器可自动跟踪目标。该系统内装有一个检测程序。武器站可安装2套“长钉”式导弹发射装置。到目前为止，已有1500部RCWS装备部队，在欧洲，比利时和捷克决定以RCWS 30作为部分“皮兰哈”Ⅲ和8x8型“潘德”Ⅱ轮式装甲车的武器装备。

埃尔比特公司提供的ORCWS顶置遥控武器站，是稳定式遥控武器站，可安装25和30毫米机关炮及导弹系统。它无需在车辆顶部开口即可安装，因此该武器站适于后安装。

大口径火炮无人炮塔美国机动火炮系统的无人炮塔是通用动力地面系统公司研制的105毫米小轮廓炮塔，安装有M68A1E4型105毫米低后坐力坦克炮。

105毫米低后坐力坦克炮能够发射所有北约标准的105毫米炮弹，其中高速穿甲弹足以击穿第二代主战坦克的装甲。例如M83贫铀高速穿甲弹在2000米外，就可击穿420毫米防弹钢板。火炮采用自动装弹机，共搭载18发炮弹，其中8发为待用弹。火炮的理论射速为每分钟10发，由于待用弹只有8发，因此其实际射速为每分钟8发。比较而言，机动火炮系统的炮弹搭载量稍显不足，因为LAV-105突击炮系统的车体更小，但却可以搭载30发炮弹。炮长的观瞄装置位于火炮的

右侧，包括热象仪和人眼安全眼型激光测距仪。为了确保精确射击，火炮采用双向稳定，并安装了与M1坦克同一系列的火控系统。

约旦于2003年推出了安装在“侯赛因”坦克底盘上的“猎鹰”无人炮塔。该炮塔由约旦国王阿卜杜拉二世武器设计与开发局与南非机械设计局等合作研制，安装了瑞士鲁阿格地面系统公司研制的120毫米紧凑型坦克炮。在火炮下方的车体内，车长在炮的右侧，炮长在左侧。车长配备有1具周视瞄准镜(位于炮塔顶部)，其高低和方向均采用了独立稳定。炮长则配备了1具安装于炮塔舱口一侧的独立稳定瞄准具。

炮塔的方向转动和火炮的俯仰都采用双向稳定，便于在行进中射击。为了将射击误差减至最低，该火炮系统除了采用高低和方向陀螺仪外，还采用了前馈陀螺仪。火炮的俯仰和炮塔的转动均采用电操作。

自动装弹系统位于炮塔尾部，由一个6发炮弹的弹盘和一个4发炮弹的弧形弹架构成。该自动装弹系统仅宽1.4米。“猎鹰”炮塔的炮弹装填是通过一个圆筒形传送管完成的，该传送管围绕着自动装弹机底部旋转，然后根据需要从弹盘或弧形弹架上取出1发炮弹。在炮弹装进炮膛之前，该弹将与其高低传动装置解脱并被带至高低向的大约0°位置以便与传送管对正。

关键技术

无人炮塔技术设计自诞生以来就一直有一些技术难题阻碍其走上战场。第一个技术难题是遥控操作火炮的上下俯仰和水平旋转，第二个难题是如何将炮弹从弹仓自动送到炮尾，第三是采用合适的辅助技术保证战斗系统的战技指标。

经过多年的开发和试验，并随着电子技术和弹道技术的迅猛发展，这些难题已经得到部分解决。

遥控火炮旋转和俯仰动作由于炮塔内没有乘员的空间，射手位于车体之内，必须在潜望观瞄系统的配合下对火炮进行遥控操作。

火炮的旋转和俯仰都是采用电操作的，通过各类传感器采集目标位置和运动信息，汇集到火控计算机解算，控制火炮的旋转和俯仰。旋转和俯仰机构都采用陀螺仪稳定装置，以保证行进间射击的精度。

自动输弹技术在无人炮塔战斗系统中，弹药储存在车体内的鼓形弹仓内，火炮轴线在车体外，需要设计合适可靠的输弹设备将炮弹由弹仓输送到火炮炮尾位置，并使炮弹轴线与火炮身管轴线平行，以便于自动装弹。炮弹由弹鼓至传送带和传送带至托盘两个过程后，只需要推弹人膛机构始终与身管在一条直线上，在火炮高低射界内，自动装填系统便可以以任意角完成装填。

后坐控制技术在无人炮塔战斗车辆中，火炮可以采用长距离后坐的方式减小后坐力对车体的影响，但是后坐距离大也意味着火炮射速将降低，影响其战技指标。采用低后坐技术一方面减小火炮发射对车体的冲击，另一方面也可以将火炮的射速完全由自动装弹速度来决定，从而达到提高射速的目的，同时后坐对车体振动的影响减小也可以加快次一发弹的瞄准时间。膨胀波低后坐火炮技术便是目前较先进的低后坐技术。

膨胀波低后坐炮是一种新型火炮，其工作原理为当发射药在炮膛内推进弹丸时，如果火炮药室的炮尾突然打开，火药气体就会向后方突然喷出，药室内的压力即随之下降，这种现象被称为膨胀波或“火药气体稀释”现象。药室内压力下降现象在炮膛内的扩展速度和声波传播速度是一样相同的，因此这种压力下降现象传递到弹丸的底部会有一个时间上的滞后。膨胀波火炮就是利用这一滞后现象，精确控制炮尾开口的时机和速度，使弹丸在炮尾开口时感觉不到压力的降低，仍然像在密闭的炮膛内飞行，以原来的初速飞离炮口。如果能尽量推迟炮尾开口的时间，使膨胀波恰好在弹丸刚刚脱离炮口的瞬间追赶上弹丸底部，则实现了所谓的“定时同步”。

在火炮尾部装有一个扩张喷嘴，从炮尾释放出来的火药气体通过该喷嘴高速向后排出。此时扩张喷嘴对火药气体起到降温降压作用，火炮的内部热能转变成了后喷气流的动能，并在喷嘴处形成作用于火炮的反向压力，大大抵消了火炮的后坐能量。可以说，膨胀波火炮在炮尾开口之前是按传统火炮的原理工作，而在炮尾开口之后即按低后坐火炮的原理工作。

该型火炮弹丸的外弹道将不受影响，炮口初速和弹道曲线与传统火炮发射的弹丸相同，但是却能减少后坐距离以及身管发热量。当然该火炮技术也存在不足——炮尾焰。但是由于膨胀波火炮应用在无人炮塔战斗车辆上，火炮是顶置的，在车体之外，火炮发射产生的炮尾焰作用在车体之外，将不会伤害到乘员和射手。

未来展望

经过多年的试验和发展，随着新一代装甲战车趋向于自动化、无人化，无人炮塔开始成为一种常见的战车构型。美国“未来战斗系统”计划中的突击炮和榴弹炮，都采用了无人炮塔技术，车内所有成员都处于一个安全、封闭的空间中，大大降低了车辆动力、武器系统对成员的不良影响，同时也节省了人力。但是，无人炮塔技术对于自动化技术的要求较高，特别是火力部分，要求在高强度持续作战情况下，保持足够高的可靠性，这对于整个相关的科研机构都是一个严峻的考验。随着科技的不断发展，相信在不久的将来，会有更多的战车使用无人炮塔技术。