某外贸155 mm车载火炮总体设计

米粮川，高树滋

（1.齐齐哈尔大学，黑龙江齐齐哈尔 161006；2.南京理工大学，江苏南京 210094）

某外贸155 mm车载火炮总体设计

米粮川1，高树滋2

（1.齐齐哈尔大学，黑龙江齐齐哈尔 161006；2.南京理工大学，江苏南京 210094）

总体设计包括顶层的规划和系统参数的拟定，决定武器性能的优劣，关系到军队在战场上的胜败。需求、技术和威胁是武器系统发展过程中相互促进、相互制约的3个因素。根据三者之间的逻辑关系，进行了大口径榴弹炮发展战略的探讨。借鉴国外同类型火炮的战术技术指标和系统参数，基于火炮武器发展的技术积累水平和战场的当前需求以及未来发展态势，结合武器装备发展系统论证方法，对某外贸155mm口径车载火炮进行了总体方案设计，确定了总体指标、总体结构组成和主要战术技术性能参数。该设计可为工程实践提供参考。

火炮；车载火炮；系统方案；总体设计

需求、技术和威胁，是武器系统发展过程中相互促进、相互制约的三个因素。威胁激发需求，需求牵引技术，技术进步满足需求，有了必要的武器则能有效地对抗威胁或消除威胁。技术的不成熟或滞后也会导致需求短期内难以实现。传统的武器系统是根据未来战场态势，很刚性地定义武器的属性和指标，这一做法会使武器系统的发展建立在不成熟的技术基础上，具有非确定性。若以现有的武器、成熟的技术和当前的战场态势为基础，寻求武器、技术和战场内在的发展潜力，武器系统的发展则有了比较可靠的现实依据。当观念、技术和威胁发生变化时，系统能够根据需求进化，这一方式能够解决需求的牵引作用和技术的拖后作用之间的矛盾。某外贸155 mm口径车载火炮系统方案的顶层论证与总体设计也应该遵循这个基本原则。

1 大口径榴弹炮发展的思考

鉴于现代战争的特点，提高武器系统的机动性和快速反应能力，使其能快速进入发射阵地、快速解算诸元并瞄准、发射弹丸和快速撤离发射阵地，并不断实施机动，是提高未来火炮武器系统作战效能的最有效方法之一。提高武器系统的机动性最主要的措施是以自行化提高战术机动性和以轻量化提高战略机动性。总的态势是美国陆军师属炮兵的自行化程度最高，机械化师和坦克师的压制武器系统已全部实现自行化；前苏联从20世纪70年就重视火炮自行化的发展，俄罗斯现已装备了10多种型号的自行火炮。1990年以来，世界格局发生了重大变化，各种中、低强度的局部战争和武装冲突不断发生，具有突发性强、作战行动快、高新技术武器多的特点。这就要求武器系统具有较高的战术机动性和战略机动性，以应付本土和境外的各种作战任务。汽车工业的成熟、各种运输工具能力的提升和各种等级公路的飞速发展也为轮式自行火炮的发展创造了条件。第一，由于轮式自行火炮重量比履带式自行火炮轻很多，可用运输机空运或直升机吊运，战略机动性好；第二，轮式自行火炮具有快速启动、出发、到达、投入战斗、完成任务并快速撤离阵地等特点；第三，轮式自行火炮具有较强的火力打击能力，配备信息化弹药，具备猛烈的面压制和点精确打击能力；第四，轮式汽车底盘造价低廉，维护保养方便，自行火炮具有很高的性价比。为此，近年来国外开始重视轮式自行火炮的发展，尤其是轮式自行榴弹炮和自行迫击炮，轮式火炮成了时代的新宠［1］。

国外轮式自行火炮发展趋势的主要特征是：

1）型号和类型增多。近些年来，国外在投入巨资专门研制先进自行火炮的同时，法国、瑞典、意大利、美国、英国、以色列、荷兰等国开始一种新的探索，将现有牵引火炮与轮式底盘巧妙地结合，组成一种新型“无炮塔”自行火炮，从而大大减轻了火炮重量，为部队快速反应奠定了基础，也给自行火炮的发展带来新的冲击和契机。另外，捷克、瑞士和瑞典等国也在利用现有牵引高炮和轮式装甲车底盘结合组成新的轮式自行高炮系统，大大提高了机动性。

2）口径增大，火力增强。现在的轮式自行火炮，其口径已从25 mm口径到155 mm口径形成系列。同时，轮式自行155 mm榴弹炮的身管长也由39倍口径增大到52倍口径，从而提高了射程。

3）一种炮塔可安装不同火炮，同一炮塔也可安装在多种底盘上。现装备和在研的轮式自行火炮炮塔，特别是装甲突击炮炮塔一般可安装同口径的多种火炮，而一种炮塔又可采用多种底盘，其中也包括履带式底盘。如法国GIAT研制的TGG105炮塔可安装法国G2和F2式105 mm口径火炮及德国RH105- 11 SLR式105 mm口径火炮，炮塔可配装在vextal 8×8轮式装甲车、AMX- 10RC 6×6轮式侦察车和轻型履带式装甲车等车辆底盘上。

4）信息化水平进一步提高。火炮作为数字化战场的火力执行终端，通过网络通信与战场上的各种作战力量联结成统一整体，以实施有效的信息采集、处理和传递，实现战场侦察实时化、打击目标精确化等战技指标。

国外发展轮式自行火炮的途径可以归纳为：

1）专门研制，如南非G6式155 mm口径自行榴弹炮、斯洛伐克“祖扎娜”155 mm口径自行榴弹炮。

2）在现有履带式自行火炮基础上改进，如俄罗斯“铠甲”弹炮一体防空系统就是著名的“通古斯卡”弹炮一体防空系统的轻型改进型。

3）利用现有牵引火炮和轮式卡车底盘组合，如法国“凯撒”155 mm口径自行榴弹炮、美国／英国LW SP式155 mm口径自行火炮等。

任何一个国家武器装备的发展都不能脱离本国的国情，不能背离本国的整体战略方针。针对国际军备市场的需要，研发工作也应该做相应调整。对于中东等第三世界国家，武器装备研制的投资强度不可能很高。而以轮式底盘作载体的轻型轮式自行火炮与以履带式底盘作载体的自行火炮相比，在特定的作战环境条件下，更具有优越性。轮式自行火炮的优点概括为以下几点：具有良好的机动能力，公路行驶速度高；轮式底盘造价低，寿命长，效费比高；充分利用现有卡车，其投资小，研制周期短，易于大量装备部队；可靠性、维修性和耐久性均比履带车好得多；噪声小，在车内比履带车低20%～30%，在车外则低120%～164%；车内乘坐条件比履带车好，有利于提高和保持乘员的体力；易于空运和空投，战略机动性高；油耗低，仅为履带车的1／2～1／3［2］。

2 某车载155mm口径自行榴弹炮作战流程

车载155 mm口径自行榴弹炮在炮兵装备体制中应主要编配于轻型机械化步兵师，与轮式火箭炮共同构成基本压制火力。根据需要还可编配于摩托化集团军，与远程多管火箭炮共同构成基本压制火力。同样可以独立作战，完成穿插性的作战任务。

行军过程炮班全体成员位于驾乘舱，炮长位于副驾驶位置，监控车辆导航并利用电台随时收发指挥车指令（含气象通报），各炮手后排就座。进入阵地后各炮手迅速下车，炮长协助驾驶员完成阵地找点摆位，保证车体纵轴与基准射向基本一致。在驾驶员放落驻锄过程中，炮长给连指挥中心上报阵地位置后，下车指挥各炮手进行射击准备工作。完成行军／战斗转换后，炮长兼瞄准手负责电台及火控计算机的操作（火控故障时人工操瞄），驾驶员负责输弹输药的操作。1炮手负责向托弹盘供弹供药，2炮手负责从炮后向1炮手传递弹药，3炮手负责从弹丸架取弹、装定引信后送至炮后，4炮手负责从药筒架取药、变换装药后送至炮后。作战时火控计算机自动接收各项射击准备参数及数据资料，必要时也可通过操作面板人工干预。定位定向导航系统在行军／战斗转换过程中完成测地，其后火控系统可按以下3种方式工作：

1）直接接收连指挥中心计算好的单炮射击开始诸元并调炮到位。

2）接收连指挥中心分配好的目标坐标后，结合气象通报自主决定射击诸元并调炮到位。

3）将上级下达的基准炮射击开始诸元换算为本炮射击装定诸元并调炮到位。要求射击过程对于连指挥中心转发的修正指令可自动执行并予以记录。火力计划中有关弹种、引信和装药的信息应同时显示在供弹车（3炮手）、供药车（4炮手）相应的显示面板上。车辆内部具备数／话同传功能，在炮班成员之间进行无线通信；单炮与指挥车、单炮与单炮之间应具备阵地通信手段，射击过程要求一次射弹8～10发，射击后1min内完成战斗／行军转换并撤离阵地［3］。

3 某车载155 mm口径火炮总体设计

火炮总体设计应包含的内容为：

1）立项论证和战术技术指标论证。

2）根据战术技术要求，进行总体方案论证。论证一般从多方案展开，决策出最优方案。论证的内容主要是概念研究和理论分析，形成原理方案。

3）分解总体方案，拟定总体和各个分系统的技术指标，对分系统进行设计。在分系统设计的基础上，修改、完善总体参数体系，同时，进行总体结构的初步设计。

4）在技术设计阶段中，重点考虑总体布置、结构模式、人机工程、可靠性、维修性和保障性，以及安全、检测、标准化、通用化和系列化等方面的实施和协调问题。

5）研制过程中，解决试制、试验中出现的技术关键问题，按着实际情况进行系统的综合评价。

上述几项工作可概括为系统分析技术、系统设计技术和系统综合评价技术。在产品设计的全过程运用这些技术，形成一个反复权衡和优化选择的总体设计过程。

火炮总体设计方法，通常采用统计方法和经验方法（把已定型的同类型武器作为参考，统计这些武器的各种参数作为经验数据，经分析比较，确定新设计武器的总体指标）、系统工程方法（运用数学和物理手段构造系统模型，采用最优化方法，求得系统的总体最佳效果）。火炮总体设计的目的在于确定总体指标（口径、弹重、初速）、主要战术技术性能、总体结构组成和主要发展趋势（火力、防护、机动性）。另外，火力控制数字化网络化方面做好功能规划和仪器设备的选型工作。笔者从火炮特性、技术诸元和火力系统、火控系统基本要求几个方面给出总体方案的描述。

3.1 火炮特性

机动性：中等重量、可以快速部署（包括空运）。

全重：20～22 t。

离地间隙：410 mm。

涉水深度：1 400 mm。

车体平台：6×6越野卡车底盘。

发动机：235 k W／2 200 r·min－1。

辅助动力装置：25 HP。

道路行驶速度：80 km／h。

道路行驶距离：1 000 km。

燃料量：2×230 L。

模块化系统结构：炮身系统、随动系统、装填系统、弹道解算系统、惯性导航系统、炮口初速雷达、6×6越野卡车底盘、轮胎自动冲放气系统等。

驾驶舱：可以乘坐6名乘员。安装了三防系统，它的基本型装甲可以防御7.62 mm口径机枪子弹和155 mm口径火炮炮弹的碎片，防护能力的设置受到机动性（系统总重量）的限制。

3.2 火炮技术诸元

身管：52／45／39倍155 mm口径身管。

乘员：4～6人。

战斗全重：22 t。

高地射界：0～1 240 mil。

方向射界：±444 mil。

起落／身管质量：52倍口径为4 340／2 120 kg，45倍口径为4 160／1 940 kg，39倍口径为3 980／1 760 kg。

炮口制退器效率：32%。

行军战斗／战斗行军转换时间：90 s。

最大射程：

3.3 火力系统基本要求

身管：采用39倍口径（18.8 L药室）155身管／45倍口径（23 L药室）155身管／52倍口径（23 L药室）155身管，均采用北约标准，兼容《联合弹道谅解备忘录》。

身管技术参数：48条等齐膛线、1∶20缠度。

炮口制退器：双气室冲击式炮口制退器。

身管寿命：52倍口径全装药等效磨损寿命（EFC）2 200发。

炮尾炮闩：采用楔式金属闭气环结构。

弹丸：ERFB- HE／ERFB- BB／ERFB- VAL。

装药：采用北约标准模块装药，兼容药包装药。

射角范围：车体中心左25°和右25°，可以0°高低角射击。

输弹机协调器：可以有效减小装填高度。

弹药装填：弹丸由人工供弹，输弹机输弹；发射药由人工装填；底火装填机自动装填底火。

驻锄：在车体的尾部安装液压驻锄。炮膛清洁：清水加化学试剂除铜去渣。

3.4 火控系统基本要求

配备定位定向导航系统、炮口测速雷达、火控计算（人机界面／弹道解算）、随动系统、通信设备等。

调炮精度，方向±0.5 mil，高低±0.5 mil；车体倾斜修正范围≤±6°；最大调炮速度，高低≤5（°）／s，方向≤±4（°）／s；连续工作时间12 h；定位精度15 m（GPS定位）；定位时间5 min；定向时间，静态5 min，动态10 min；解算精度，高低0.5 mil，方向1 mil［4］。

按一下行战转换按键，火炮会自动展开驻锄，并自动响应火控计算提供的瞄准数据，自动瞄准到位。战术计算机共两台，一台在驾驶舱，一台在车体后部指挥站。另外增加一台遥控显示器，供装填手准备弹药使用。

辅助动力装置（APU）驱动液压泵，输出功率为27马力，起降液压驻锄，驱动火控执行机构［5-6］。

4 结束语

火炮总体方设计是一个复杂的系统工程，设计与分析不断交替进行，总体指标和总体参数确定之后，还要研究火炮各个分系统的指标要求。选择最佳的总体结构方案，进行合理的布局，协调部件间的接口关系、接口指标，保证关键零部件的刚、强度等。此外，还要对可靠性、可维修性、保障性、人机环等进行检验。最终结果应该是在各部件功能有机结合的基础上，使火炮总体性能达到最优，其内在各子系统和谐统一。

（References）

［1］李明，刘澎.武器装备发展系统论证方法与应用［M］.北京：国防工业出版社，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］王兆胜.远程炮武器系统射击精度研究与射击精度战技指标论证［D］.南京：南京理工大学，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］杨伯忠.射击精度模型及其在火炮仿真中的应用［D］.南京：南京理工大学，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］米粮川.以射击精度为目标的155 mm口径车载火炮系统分析［D］.南京：南京理工大学，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］郭锡福.远程火炮武器系统射击精度分析［M］.北京：国防工业出版社，2004.GUO Xifu.Firing accuracy analysis for long range gun weapon systems［M］.Beijing：National Defence Industry Press，2004.（in Chinese）

［6］钱林方.火炮弹道学［M］.北京：北京理工大学出版社，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

黑龙江省教育厅项目（12511598）；齐齐哈尔市科技局项目（GYGG- 201309）；齐齐哈尔大学教研项目（2010176）

米粮川（1966－），男，高级工程师，博士，主要从事大口径火炮总体设计和系统分析研究。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.