美国陆军炮兵装备现状及增程弹药研发动态

库宗波 杨宇庆

美军十分重视火力相关能力的建设与发展，在2018年10月发布的《美国陆军战略》所明确的六大现代化优先事项中，居于首位的就是远程精确火力。美军最新的“联合作战概念”于2021年3月31日由参联会主席马克·米利签署后，很快也得到了国防部长劳埃德·奥斯汀的签署。这一概念未发布公开版本，但从相关报道中可以得知，其四大核心要素为联合火力、联合全域指挥控制、对抗环境后勤和信息优势。

鉴于火力在美国陆军能力建设及作战理论中的突出地位，本文重点关注美国陆军炮兵装备现状及增程弹药研发动态。

一、美国陆军炮兵装备现状

美国陆军现役和后备部队使用了多种火炮系统。2019年兰德公司的一份报告总结了陆军主要火炮装备和相关兵力编成。

（一）身管火炮系统

榴弹炮（身管火炮）系统，无论是牵引式还是自行式，都是陆军主要的旅级火力支援装备。与迫击炮相比，榴弹炮要大得多，也重得多，能在更远的距离上发射更大的炮弹，但射速较低。陆军库存的155毫米身管火炮还能够发射M982“神剑”GPS制导炮弹，以39倍口径的榴弹炮发射时，最大射程接近40千米（陆军目前列装的155毫米牵引榴弹炮和自行榴弹炮均为39倍口径的身管）。还可以发射一种较为老旧的M712“铜斑蛇”激光制导炮弹，不过其射程更为有限（16千米）。值得注意的是，陆军还投资于M1156“精确制导套件”（PGK）引信，从2016年起开始进入量产。该引信可提供性价比更高的精确打击能力，因为它能充分利用现有弹药，只不过这些弹药的射程要低于“神剑”制导炮弹。

美国陆军每个旅战斗队都有一个建制内野战炮兵营，下辖3个炮兵连，每连6门火炮，共配备榴弹炮18门。其中：

步兵旅战斗队的野战炮兵营下辖两个M119型105毫米榴弹炮兵连和一个M777型155毫米榴弹炮兵连；

斯特瑞克旅战斗队的野战炮兵营下辖3个M777型155毫米榴弹炮兵连；

装甲旅战斗队的野战炮兵营下辖3个M109A6型帕拉丁自行榴弹炮兵连。

目前，只有步兵旅战斗队仍在使用105毫米榴弹炮，虽然其性能较差，但比155毫米榴弹炮轻得多，并可使用悍马越野车进行牵引。尽管数量有限，步兵旅战斗队直属的唯一一个155毫米榴弹炮兵连同样具有远程精确打击能力。

美国陆军目前使用的自行榴弹炮只有M109A6帕拉丁榴弹炮。M109系列榴弹炮已服役半个多世纪，并多次进行现代化改造。最新型号是M109A7，目前处于低速初始生产阶段。列装后，M109A7榴弹炮与最初的M109榴弹炮可以说几乎是两种截然不同的装备。该炮与配套的M992A3弹药补给车，均围绕着一个全新车体进行了重新设计，该车体与布雷德利步战车之间存在很大的共性。尽管新式M109榴弹炮的武器系统也得到了一定改进，但主要的改进之处体现在车辆的可靠性和机动性上。

（二）火箭炮和导弹系统

美国陆军现有两种火箭炮：履带式M270A1火箭炮和轮式M142海马斯高机动火箭炮。这两种火箭炮都发射相同系列的227毫米火箭弹，以及一种战术弹道导弹——陆军战术导弹（ATACMS）。陆军战术导弹是一种全天候、地对地、惯性制导导弹，用于打击军或集团军影响地域内的目标。在1991年的“沙漠风暴行动”以及2003年的“伊拉克自由行动”等地面战争中，陆军战术导弹系统曾被广泛使用，被联合部队、联合特种作战部队和陆军陆地部队司令部用于在战役层面影响作战形势。每个发射装置配有一发导弹，每辆M270/M270A1多管火箭炮可以装载两发导弹，每辆M142高机动火箭炮可装载一发。两者都装备野战炮兵旅，在某些情况下还会装备师一级。与身管火炮和迫击炮相比，美国陆军的火箭弹射程更远，携带的杀伤弹头也更重。尽管最初设计时，火箭弹上准备配备的是一种重量更大的“两用改进型常规弹药”（DPICM）（两用改进型常规弹药包含数百个小型“集束炸弹”，这些炸弹经常未能成功引爆，被遗弃在整个战场上，给平民造成危险。目前，美国军方正在努力开发具有类似作战效果，但不存在未爆炸弹药残余危险的新型弹药。）弹头，但当前主要使用GPS制导的M31制导多管火箭弹。制导多管火箭弹是一种地对地系统，用于间接精确射击攻击、压制、和摧毁目标，射程可达70多千米。制导多管火箭弹的精度比弹道火箭弹更高，具有更高的杀伤概率，并减轻了后勤负担。目前的制导多管火箭弹系列弹药包括3种已列装的型号：分别配备两用改进型常规弹药弹头和“替代弹头”（AW）的两种型号，用于打击区域性目标；以及配备单体弹头的型号，内装200磅级的高爆炸药，附带伤害小，用于打击点状目标。制导多管火箭弹用于M270A1火箭炮和M142高机动火箭炮”。其配备的是一个单体高爆弹头。该型火箭弹以六联装发射箱的形式装填于发射车上；M270多管火箭炮的发射车上可装填两个发射箱，而海马斯火箭炮只能装填一个。

除了火箭弹外，两台发射器都可以发射MGM-140陆军战术导弹。与M270多管火箭炮的火箭弹一样，陆军战术导弹最初设计时原本也准备采用配有子弹药的弹头，但目前主要使用Block 1A单体高爆弹头。陆军战术导弹是一种610毫米导弹，最大射程约为300千米。

制導多管火箭弹和陆军战术导弹都曾在伊拉克被广泛使用；制导多管火箭弹使用200磅单体弹头时精度相当高，相对于空投弹药大大降低了附带伤害，广受部队赞誉，曾用于打击靠近己方部队的目标。这对于火箭弹来说属于一种非典型使用方式，历史上火箭弹常被用来以高量炸药或大量子弹药对广大区域进行饱和攻击。

二、研制冲压发动机炮弹以期大幅提升火炮射程

美国陆军的增程主动导弹项目不久将发布100千米以上射程榴弹炮的研制合同。

美国陆军即将签署新型炮弹研制合同，新型炮弹在设计上将越来越接近于导弹，有精确制导和尾翼，甚至还有冲压发动机。这项研发工作是美国大力改进导弹和身管火炮计划的一部分，旨在提高射程和精度，且提升幅度远远超出单纯改进火药所能达到的水平。其目的是使目前在数量和射程上均处于劣势的美国炮兵部队能够与更先进的俄罗斯和中国炮兵相竞争。

长期以来，美军一直使用火箭增程榴弹。冷战时期使用的M549A1型火箭增程弹射程约为30千米。新的XM1113型火箭增程弹射程有较大幅度的提升，可在现役M109型帕拉丁火炮上打出70千米或更远的射程，如果使用尚在研制之中的XM1299型增程火炮（ERCA）发射，则可达70千米。但是射程要突破三位数——100千米甚至更多，就无法再继续依赖火箭增程技术，而是需要更强大的方式，比如冲压发动机。

负责增程主动导弹研制的项目经理尼克·伯格在一次采访中指出，增加火炮弹药射程主要依靠三种方式，陆军的增程火炮弹药套件正在为未来的XM1155型弹药探索能够融合所有三种方法的组合：

方式一：提高初速。在阻力和重力将其带至地面之前，炮弹从身管中射出的速度越快，就能飞得越远。更高的初速是XM1299型增程榴弹炮的重点，与现役的帕拉丁火炮相比，XM1299型增程榴弹炮拥有更长的身管和更强大的推进剂。

方式二：增大升力受力面。基本上，这意味着要在炮弹外壳上增加弹翼和尾翼——像导弹或微型飞机一样——使其更符合空气动力学要求。产生的升力越大，弹丸飞行的时间就越长。当然，弹翼、尾翼和电子设备都必须能够承受住火炮发射时的猛烈冲击。

方式三：增加“发射后推进装置”。这就是火箭和冲压式喷气发动机的用武之地：二者在弹丸冲出身管（因此称为“发射后”）后启动，给弹丸一个额外的爆发推力。同样，发动机首先必须经受住发射时的冲击。

“我们实际上已经研究了所有三种增程路径，”伯格介绍说，“我们确实把重点放在增加升力有效受力面以增加滑翔距离，但同时我们也将固体燃料冲压式喷气发动机作为一种发射后推进机制，将弹丸推进至更远的距离。”

为什么采用冲压式喷气发动机来代替火箭？基本的区别在于火箭本身含有氧化剂来使燃料燃烧，而冲压发动机和涡轮风扇等各种形式的喷气式发动机都从大气中获取氧气（因此得名“空气呼吸发动机”）。其优点体现在三个方面：可以减轻自重，因为不再需要携带氧化剂；提高了安全性，因为燃料不容易燃烧；可以延长续航时间，因为只要有空气和燃料，喷气式发动机就可以继续推进（燃烧時间越长，燃烧越温和，空气动力学效率也越高，阻力也越小）。据伯格介绍，一枚火箭推进的炮弹可能只燃烧10秒钟，而喷气式发动机助推的炮弹燃烧的时间则要长得多。

冲压发动机与其他类型的喷气发动机有何不同？所有的喷气发动机都是在前端吸入空气，压缩空气，将其与燃料混合，然后点燃，最后从后端喷出（即吸、压、燃、喷）。在亚音速条件下，需要用某种风扇式设计的机械部件压缩空气，就像飞机涡轮风扇发动机前部的风扇一样。但是在超音速条件下，空气进入发动机前部的速度如此之快，以至于无需机械辅助即可实现自身压缩。这就是冲压发动机的工作原理。

事实上，冲压式喷气发动机的机械结构比传统的喷气发动机简单，因为前者不需要压缩机——压缩机在从火炮射出时可能会损坏。从历史上看，冲压式喷气发动机最麻烦的一点是其不能在低于2马赫的速度下工作，但是弹丸从火炮中射出时往往达到这一速度。

从某种意义上说，冲压式喷气发动机很适合用于推进弹丸，但其建造并非易事。事实上，冲压发动机的建造面临颇大的技术挑战，因为必须把复杂的、抗冲击的电子设备连同（为冲压发动机提供空气的）进气口一起装进一个狭小的空间。

在冲压发动机的测试中，一些技术相当精巧，甚至充满科幻色彩。一家小型科技公司的首席执行官鲍勃·巴科斯说：“弹药的控制系统需要感应气流、压力、高温，及其他低速时不会出现的特征。”这里所讲的高温高达数千度，基本上是空气摩擦产生的。要想在这种极端条件下飞行，炮弹需要传统的襟翼和尾翼，但也有可能使用微小的风道、电磁体，甚至等离子来影响气流和校正航向。

XM1155型弹药一旦研制成功，未来的“货舱”变型还可以用来运送除爆炸物以外的其他有效载荷，如传感器和干扰器吊舱。

美国陆军已经在波音公司、通用动力公司、诺斯罗普格鲁曼公司和雷声公司等企业的参与下开展了增程主动导弹项目的第一阶段研发工作。目前，陆军正在为第二阶段的两份合同进行相关准备，预计会很快签订合同。雷声公司发言人证实不再参与该项目，而波音公司证实正在为竞标做准备。

（编辑：尹礼顺）

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