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世界最先进、单价230美元:美国M734多用途迫击炮引信

发布时间:2019-06-10 20:30 来源:未知 编辑:admin

  ▲美军炮击炮手正在用M120迫击炮发射一枚M929白磷发烟弹,弹头上装的就是M734多用途引信。 对步兵分队来说,迫击炮因为轻便简单,能够方便地配属步兵战斗,弹道弯曲能对

  ▲美军炮击炮手正在用M120迫击炮发射一枚M929白磷发烟弹,弹头上装的就是M734多用途引信。

  对步兵分队来说,迫击炮因为轻便简单,能够方便地配属步兵战斗,弹道弯曲能对付各种目标,射击死角小,所以是种非常好用的轻型支援火器。虽然美军有强大的空中支援,虽然美国陆军被一些人称为“美国空军地面引导队”,但实际上因为指挥级别、反应速度、空地协同等多方面的原因,空中火力支援并不像好莱坞电影里描绘的那么简单及时,只要电台里一喊炸弹火箭弹燃烧弹就从天而降,大多数时候对美军步兵来说,最及时灵活的火力支援还是来自自己配属的迫击炮、标枪反坦克导弹、MK19自动榴弹发射器由于有强大科技实力的支撑,美国对迫击炮弹引信的研究也走在了世界前列,他们给几种口径的迫击炮弹配上了聪明的“大脑”,也就是本文砖家将要介绍的主角美国M734多用途引信。

  M734多用途引信的研发工作起始于上世纪70年代,到上世纪80年代正式装备美军部队,至今仍是美军三种口径迫击炮弹(60毫米、81毫米、120毫米)的主用引信。说其是世界顶尖水平,主要体现在这样几个方面:

  一、M734引信可以适用三种不同口径的迫击炮弹,能够适应三种口径弹药不同的初速、弹道特性,实现了不同弹药的引信通用化。

  二、M734引信的工作模式多样,有PRX(高空炸)、NSB(低空炸)、IMP(碰炸)和DLY(延迟)四种工作模式,PRX和NSB模式是利用多普勒原理的无线电近炸模式,当炮弹离地一定高度内置电路自动点燃电雷管引爆弹药,可以最大限度地发挥空炸榴弹破片杀伤范围,有效杀伤卧倒或躲在壕沟内的敌军;IMP模式既可以杀伤暴露的有生目标,也可以摧毁运输车辆等软目标;DLY模式提供了0.02秒的延迟,能够使炮弹穿入目标内部爆炸,摧毁隐蔽所、掩体、建筑物,杀伤内部人员。而且,四种工作模式的调节不需要专门工具,只需拧动引信头部的塑料帽即可,非常方便。

  三、M734引信的安全性能非常好,保险的冗余度很大。它采用的涡轮远解装置可以使炮弹在飞出炮口100米后才解除雷管隔离保险,发电机才产生足够的工作电压使无线电发射器开始工作,这就保护了炮手的安全避免膛炸和出炮口早炸。使用涡轮远解装置还使得M734引信不需要运输保险销等勤务保险,发射前也不需要拔出保险销等多余的动作,只要一发射,惯性加速度和飞行中的气流自动地逐道解除保险,引信进入战斗状态。此外,引信的四种工作模式依次备份,一旦空炸装置失灵,落地依然可以爆炸;即使落地不炸,还有延迟发火模式。纵使是最极端的情况,四种工作模式都没有启动,落地后0.5秒电雷管也会自动引爆,使弹药自毁,避免成为危险的未爆弹危害平民或者成为IED的来源。

  ▲一枚M734引信的剖视模型,麻雀虽小五脏俱全,结合一旁的尺,想像一下这小东西有多小,内部多么复杂精密。

  接下来,让我们从已知的剖视图入手,一探M734引信内部的奥秘:M734引信的头部为一个塑料帽,顶端有个圆孔进气道,进气道下方是一个塑料涡轮。炮弹在飞行时前方的空气流入进气道,推动塑料涡轮转动,再从塑料帽下的出气口流出。塑料涡轮的转动一方面是带动一个微型交流发电机产生供无线电发射器工作的电压,并且为引爆电雷管做准备;另一方面,塑料涡轮通过传动轴和一组齿轮蜗杆带动雷管座内的保险杆逐步抬起,使雷管座在扭簧的作用下回转180,进入战斗状态。

  ▲上图是M734引信头部进气口、塑料风帽四周排气口以及气流流向的示意图,气流推动涡轮转动带动微型交流发电机,同时使控制雷管座的保险杆逐步抬起。下图是风轮形状的线图。

  在涡轮和交流发电机组下面的是可回转的雷管座。平时雷管座扭过180装配,电雷管和传爆管互相错开,即便因为某些意外原因电雷管自行爆炸,也无法通过传爆管引爆扩爆药,保证引信平时的安全。把雷管座卡住的组件一个是之前提到的由一组齿轮蜗杆带动的保险杆,另一个是在保险杆对面带Z字槽的惯性套筒,平时保险套筒被弹簧顶起,卡在上方的凹槽里。平时运输过程中的震动、摔落虽然可能使惯性套筒后退,但由于Z字槽的作用,要使惯性套筒彻底后坐到位需要外部惯性力维持较长的时间让套筒一边左右扭转一边后坐,如果维持时间很短,那么惯性套筒短暂后坐后因为Z字槽的阻碍不能继续后退,在外部冲击消失后依旧被弹簧顶回原来的位置。即使是很极端的情况,Z字槽没有发挥作用,惯性套筒完全后坐到位了,那么还有另一侧齿轮蜗杆控制的保险杆支撑着,雷管座还是不能扭转,而保险杆要抬起必须靠空气涡轮持续转动一段时间,这只有发射出去后才可能实现。因此雷管座在发射之前是不可能扭转的,安全冗余度非常高。 此外,在雷管座上还有一个短路保险,雷管座在扭转以前短路保险接在起爆电路内,电雷管是被短路的,即便因为意外有外界产生的感应电流流过,电雷管也处在被短路状态,不会引爆。只有在雷管座回转后,短路保险才断开,电雷管被接入起爆电路,才有可能引爆电雷管。

  ▲M734引信雷管座安全状态和待发状态的转换:上图是安全状态,可以看到保险销没有抬起,保险销齿轮组的传动轴和涡轮轴连在一起,短路保险联通使电雷管被短路。下图是待发状态,涡轮的转动使传动轴逐渐下降脱离了涡轮轴,保险销被带动了逐步抬起,雷管座回转180%,短路保险断开,电雷管接入起爆电路。

  下面我们从一枚迫击炮弹被发射开始,研究下M734引信的内部动作,看看各道保险是如何一道道解开的。

  当炮弹被击发后,由于惯性加速度的作用,带有Z字槽的惯性套筒后坐,解脱对雷管座的控制,此时雷管座仅靠另一侧的保险杆固定。炮弹飞出炮口后,在迎面气流的作用下头部内的塑料涡轮开始转动,一方面带动微型交流发电机开始发电,另一方面涡轮下方的传动轴带动一组齿轮和蜗杆把此时卡住雷管座的保险杆一点点抬升起来。当炮弹飞出炮口100米左右的时候,微型发电机已经产生足够无线电发射器工作的电压,无线电发射器开始工作发出无线电波,而卡住雷管座的保险杆也被完全抬起,雷管座在扭簧的作用下回转180,电雷管接入起爆电路,并且和导爆管对正,引信进入战斗状态。

  ▲M734引信四种工作模式的示意图,图中展示的弹药是M224 60毫米迫击炮发射的M720高爆榴弹。

  如果引信模式设定在PRX或NSB,当炮弹下落到离地面规定的高度(PRX是3至13英尺,NSB是0-3英尺),因为多普勒原理,引信内的微电脑芯片能通过地面回波信号的频率判断到了起爆高度,随即引爆电雷管,电雷管直接通过导爆管引爆扩爆药和炮弹主装药,使炮弹在空中爆炸。如果引信模式设定在IMP,那么炮弹落地的瞬间引信内产生电信号引爆电雷管,也是直接通过导爆管扩爆药引爆主装药。如果是设定在DLY状态,那么炮弹落地后会延期约0.02秒爆炸,能够穿入工事掩体建筑物内部造成更大的破坏。

  ▲上述两张图是美军用M224 60毫米迫击炮以简便射击方式发射M720高爆榴弹的照片,图中的M720榴弹使用的也是M734引信。

  M734引信为代表的这类引信,属于涡轮式全保险型电子近炸引信,是目前为止世界上最可靠、最先进、最容易通用化和扩展功能最强的高性能引信,它不需要额外的运输保险销,发射前的准备动作少,不容易发生操作失误。解除远解保险和惯性保险需要两个以上的外界环境力共同持续作用,安全冗余度大。采用无线电近炸原理后能够实现近炸、触发、延期多重功能融合于一体,可实现不同的战术要求,对付不同种类的目标。而且这类引信可以实现不同口径、不同装药号数、不同弹种的引信通用。因此,说M734引信是引信技术的尖端产品丝毫不为过。

  当然了,高性能是需要高科技作为支撑的。迫击炮弹引信体积小,内部空间逼仄,为了实现多功能、多道保险,引信内部各种零件的尺寸都要做得非常小,还要有电子芯片和无线电设备,而迫击炮弹在发射时要承受很高的过载,这些极其小巧精密的机械和电子零件要在高过载条件下不损坏,正常工作,这对材料学、工程学、加工技术都是一个相当高的挑战,所以世界上装备这类高性能电子引信的国家很少,这类引信的价格也非常昂贵。以2005财年中的报价,每个M734A1引信(M734引信的改进型,提高了对不同口径弹药的适应能力)的价格为230美刀,如此高价大多数国家是支撑不起的。如今美国深陷阿富汗、伊拉克两个反恐战场,军费开支居高不下,国内经济又连续低迷,这轰隆一声几百美刀就灰飞烟灭(230美刀还是引信的价格,炮弹还要钱呢)的阔绰不知道还能坚持多久,别忘了,这还只是成本较低的迫击炮弹的价,那些精确制导的高性能弹药价格翻几倍几十倍都不止。

  ▲图中几名美军士兵正在用M224 60毫米迫击炮发射蓝色的M769训练弹,这种训练弹头部装的M775训练引信是M734引信的模拟训练器材,它也能装定四种工作模式,但并不产生任何实际的效果,仅用于模拟训练。训练弹落地后能发出声响和烟雾显示弹着点。

  话回到中国,其实我国研制无线电近炸引信的历史并不短,早在1959年就研制出了基于电子管技术的第一代无线电近炸引信,性能基本达到二战末期和战后初期美国同类引信的水平,但因为性能不突出,价格又贵,没有列装。到70-80年代,我国又集中攻关了晶体管技术和集成电路技术为核心的近炸引信,定型了供大口径火炮炮弹使用的电-11引信和供100毫米高炮使用的电-31引信,并投入量产,但由于价格因素,这类无线电近炸引信在我军地炮和高炮弹药上运用均非常少,地炮榴弹使用的主要还是榴-4、榴-5、榴-7机械式触发引信,100毫米高炮使用的还是时-5钟表时间引信,迫击炮弹用近炸引信则长期空白。这里有价格因素,也有背后涉及的一系列工业技术基础的制约。1997年,我军第一种采用涡轮保险装置的迫击炮弹引信迫-11涡轮全保险机械触发引信定型。这种引信也采用头部涡轮作为引信保险解除装置,发火方式为机械式,有瞬发和延期两种模式,并且实现了多口径弹药的通用,使我国迫击炮弹引信技术走向了世界最前列,而且在去年央视7套的《军事报道》中露了脸,不过因为迫-11引信是机械发火,没有M734引信这样的空炸能力,功能拓展上尚有差距。可喜的是,2009年我国已有一种全新的迫击炮用多功能无线电近炸引信通过质量审批,并已正式定型,该引信具有和M734一样的多道保险和远解装置,具备高炸高空炸、低炸高空炸、碰炸和延期四种工作模式,如果这种全新的引信能够大批量装备,那么我军迫击炮弹的杀伤力将大大增强,迫击炮弹引信技术将迈入世界顶端,和美国等少数发达国家并驾齐驱。

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