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剑走偏锋的火箭之矛——美军MGM-166动能反坦克导弹

时间:2022-03-17 23:18:22

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剑走偏锋的火箭之矛——美军MGM-166动能反坦克导弹

本文为原创,作者:Sabot穿甲哥

一:山穷水尽疑无路——动能反坦克导弹诞生的背景

除去碎甲弹,在二战后主要的反坦克弹药仅有化学能破甲战斗部和动能穿甲战斗部两种选择。二者对坦克装甲的穿透原理存在非常大的差别,对弹丸发射器的性能要求也天差地别。

动能穿甲弹的穿甲和杀伤原理,简单来说便是利用高速高硬度的弹丸“撞”穿敌方坦克的装甲,并且通过撞击后带出的大量高速金属碎屑和高温杀伤车内人员和设备。这是目前来说最高效、最难拦截、最难反制的反坦克弹药类型,但也对弹丸发射器提出了很高的要求。

若要发射具有反坦克能力的动能弹药,也就意味着弹丸应具备一定的质量和极高的速度。以目前的科技来说,加速弹丸最简单的方法便是用长身管、大装药量的火炮将弹丸发射出去,从而赋予弹丸足够的动能,这也是今天所有坦克炮的最基本原理。

芬兰的L39型20mm反坦克枪,长达2.2m、重达57.7kg,但也几乎不可能击穿二战水平的中型坦克

但长身管、大发射药量也就意味着,动能弹丸的发射器的尺寸和质量都会很大。在二战时出现的14.5/20mm/25mm反坦克枪,基本上已经是单兵所能携行和操作的最大的动能反坦克武器了。但即便是这种两米多长的大枪,发射的弹丸也只能在300m距离上穿透30mm左右的垂直均质钢装甲,面对二战的大部分坦克已经显得非常疲软。

同样地,轻型车辆如卡车和吉普车也不可能携带过大的动能反坦克武器,这也使轻装甲和步兵单位在一段时间内缺乏有效的远程反坦克武器。

破甲弹通过积聚化学能“烧”穿装甲

破甲弹的杀伤原理则与动能弹截然不同。简单来说,破甲弹是通过炸药融化弹体内部的倒碗型空心金属药罩,从而形成一个尖锐的金属射流,通过高温金属射流的烧蚀和冲击作用熔穿装甲。也就是说,破甲弹的破甲原理并不依赖于弹药的速度,而只于装药量、药罩直径和弹药内部构型有关。换句话说,即便是一枚速度为0的反坦克地雷,也能使用破甲战斗部并对坦克构成相当威胁。

1-2人即可操作的反坦克火箭筒/导弹,在上世纪60、70年代就足以对坦克正面装甲构成致命威胁

而且,理论上只要不停增加药罩直径和装药量,破甲弹的破甲深度就可以近乎无上限地获得提升。上述这些特性使得破甲弹非常适合作为步兵或是轻型车辆的反坦克武器使用。无论是手榴弹、火箭弹还是导弹乃至是地雷,只要装上装药和药罩直径都足够的破甲战斗部,照样能够击穿厚重的装甲。

复合装甲、爆炸反应装甲能够有效地切割、偏移、扰乱破甲弹的金属射流,从而有效防护破甲弹

但上世纪70年代起,随着复合装甲、爆炸反应装甲的出现和发展,使得破甲弹的攻击效能面对了一次严峻的挑战。复合装甲、爆炸反应装甲多是通过分层、切割、偏离的办法防御来袭弹丸/射流,而这种防护模式对于非刚体的破甲弹射流来说尤其管用。能够抵御400-500mm动能弹穿深的复合装甲,对破甲弹的防护水平往往超过800mm。如果在复合装甲外再披挂一层爆炸反应装甲模块,那么坦克正面对破甲弹的防护水平将达到1000mm厚均质钢装甲以上的水平。

主动防御系统能够拦截弹速较低的破甲弹,更是使得反坦克导弹/火箭弹面对更严峻的挑战。

然而由步兵、轻型车辆携带并发射的反坦克导弹/火箭弹的直径和尺寸毕竟都是有限的,即便采用了串联弹头等新型弹药构型,在面对新锐防护手段时都倍显无力。更为致命的是在1980年代,坦克主动防御系统的概念已被提出,在1990年代末这一概念更是被付诸实践。绝大部分反坦克导弹/火箭弹的速度都在1马赫甚至0.8马赫以下,都是有可能被主动防御系统拦截的。无论破甲深度多大的破甲战斗部,只要被提前拦截便会武功尽失。

综上所述,由步兵或是轻型车辆携带携带并发射的反坦克导弹对坦克正面主装甲的杀伤效能在火控系统未取得突破性进步的1980年代中期,潜力基本上已经被挖掘殆尽。各种脑洞大开的改进方案也就在这个山穷水尽疑无路的时代涌现出来,本文的主角——MGM-166动能反坦克导弹就是其中之一。

二.柳暗花明又一村——“动能反坦克导弹”概念的提出和实践

根据研发团队最初的设想,动能反坦克导弹应当采用与坦克尾翼稳定脱壳穿甲弹类似的碳化钨或是贫铀制成的长杆状弹芯,由火箭或是冲压燃气发动机加速到1500m/s的高速撞穿敌方坦克的装甲,并且能够拥有远超当今任何坦克主炮的射程——7500m,并且不仅能够由坦克发射,还能够由轻型车辆乃至是步兵单位发射。若是这一构想最终能够被付诸实践,动能反坦克导弹将会成为战场上最灵活、最致命的反坦克武器。

LOAST像坦克的长杆穿甲弹一样,通过高速硬质弹丸撞击穿透敌方坦克的装甲

虽然理论上来说威力巨大,但动能反坦克导弹毕竟是一次前所未有的全新尝试。也正因如此,美国的动能反坦克导弹计划可谓命运多舛:

早在1989年,美国国防部下属的陆军航空和导弹指挥部(AMCOM,Army’s Aviation & Missile Command)便提出了一个名为被称为“直瞄反坦克武器/LOAST”(Line-of-Sight Antitank)的动能导弹项目,并陆军高层的监督下进行可行性研究。在1992年,该计划由正式装备项目被降级为技术验证项目。1994年5月,由于迟迟拿不出成果,众议院武装部队委员会指示陆军应尽早决定是否继续或迅速终止LOSAT计划。委员会认为,由于LOSAT计划在短期内拿不出任何实质性成果,因此可以通过提前终止原本计划在1996财年结束的LOAST计划,以节约成本。

很多时候,武器研发项目的最大敌人不是技术壁垒,而是抠门到家的国会老爷们

即便陆军百般不情不愿,国防部还是在1996年11月取消了LOSAT的预算。陆军随后提出上诉,提议将LOAST继续保留作为一个技术验证项目。在1997年11月17日,LOAST重新被计入了1997财年的先进概念技术演示(ACTD)项目之一。

1998年4月,洛克希德·马丁公司承接了LOAST动能反坦克导弹的研发任务,并获得了500万美元的首发研发经费。预计系统的开发计划将持续4-5年,此外还有2年左右的实地测试和改进环节,当时预计LOAST的总预算将达到214,239,685美元。

由M1114悍马底盘改装的LOAST发射车,带有一个四管导弹发射器和一套观瞄火控系统

在1999财年的第四季度,LOAST项目作为一个正式武器研发项目被批准通过。国防部要求洛马先采用美军中大量装备的M1114悍马多功能车底盘进行实验,在试验初步成功后再将发射系统逐步普及到M2“布莱德利”步兵战车、M3装甲侦察车,以及同样正处于试验阶段的M8“机动火炮系统”(实际上就是轻型坦克)上,并要求洛马公司在前向美国陆军交付14辆悍马发射车和144枚导弹。

三.LOAST/MGM-166动能反坦克导弹的性能

在悍马平台上试射的MGM-166动能反坦克导弹

在2002年,LOAST动能反坦克导弹被正式命名为MGM-166。由于该计划的时间距离现在较近,有许多核心资料尚处于高度保密状态。根据多方搜集到的资料,穿甲哥还是尽可能准确和全面地向各位读者老爷们介绍一下这款前无古人、短时间内也将是后无来者的动能导弹的性能:

1.MGM-166的基本参数和发射车辆

目前美军大量装备的“陶”式反坦克导弹,也可由悍马多功能车发射

正在由悍马平台发射的MGM-166动能反坦克导弹,可见其尺寸比“陶”式大了不少

MGM-166动能反坦克导弹长2.85m,弹径162mm,弹重80kg,采用一节占超过全弹长度一半的固体燃料火箭发动机。与之相比,美军至今仍大量装备的BGM-71“陶”式反坦克导弹长1.17m,弹径152mm,弹重28.1kg。换言之,MGM-166动能反坦克导弹的长度是“陶”式的2.4倍,重量更是后者的2.8倍。这么大的一枚导弹,是不适合步兵携带和操作的,仅能由车辆平台搭载并发射。

值得一提的是,改装为MGM-116发射车的悍马约重5.44吨,比普通版本的M1114重型悍马重了约45%,但仍可以由黑鹰直升机进行吊运。

在M8底盘上试射的MGM-116

除了在悍马多功能运输车底盘上进行过测试,MGM-116还在M8“AGS”装甲火炮系统的底盘上进行过测试。除此之外,有部分资料称MGM-116还曾在“布莱德利”步兵战车、V-220轮式装甲车底盘上进行过试射,但真实性有待考究。

2.MGM-116的火控和飞控系统

悍马MGM-166发射车内装配了一套改进自“布雷德利”步兵战车的火控系统,车顶还装有一具成像仪和激光发射器

MGM-166的悍马发射车上的火控系统改进自M2“布雷德利”步兵战车用于发射“陶”式导弹的火控系统 ,在车顶还配有一具电视摄像机/热成像仪一体式观瞄设备。这套系统由雷声公司研制,其中还包括一个由BAE公司研制的二氧化碳激光发射器。(这个激光发射器在后文中会起到至关重要的作用)

炮手可以通过火控系统同时捕获并跟踪最多两个目标,并指引两枚MGM-166动能反坦克导弹在2秒内先后发射并攻击这两个目标。在2001年5月23日进行的第1次降低风险测试中,MGM-166导弹第一次试射就取得了成功。导弹精确命中了距发射场约5.6公里的目标——这已经远远超过“陶”式反坦克导弹的射程了,也超过了现有所有坦克炮的直射射程。

正在发射的MGM-166,可见其弹头处显然没有安装光学导引头

但关于MGM-166的导引系统以及其具体工作原理,由于保密严格,我们知之甚少,只知道它是一种“半射后不管”的导弹。而且单从外表来看,MGM-166上也没有安装任何类似于光学导引头的部件。直到穿甲哥在洛克希德·马丁公司于9月解密的文档中,读到这么一句耐人寻味的话:

"Some of the subsystems involved in this test included the optical head assembly head mirror stabilization, a new guidance electronics package and the Inertial Measurement Unit."

(导弹的一些子系统在该次实验中得到了测试,其中包括图像稳定头部光学系统,新的制导电子系统和从内部测量导弹参数的系统)

【上面灰色底纹部分设置为“引用”】

那么从这句话中,我们至少能获得一个明确的信息点——MGM-166弹体内部安装有陀螺仪一类的稳定系统(Inertial Measurement Unit)。

后来,穿甲哥还是尽力获得了MGM-166的一段试射录像,并将其中的一个片段制成了超慢动作动图放在这里。这是12月18日的一次试射,目标是2400m外的一辆M60坦克。从视频中我们可以清晰地看见,MGM-166的飞行路线不是一条直线或是抛物线,而是先是呈规则的抛物线,突然由划出一道明显的S型曲线奔向目标——这样奇特的飞行路线,结合前面MGM-166弹体内装有陀螺仪、发射车上安装有激光发射器这一细节,一切便都说得通了。

半主动激光制导模式下,导弹追踪激光发射器照射在目标上的信号点飞行(这里放的是半主动雷达制导的图片)

根据穿甲哥的推测,MGM-166在大部分的飞行过程中都处于陀螺仪惯性制导飞行(即沿规律的抛物线飞行),在距离目标500m左右时导弹启动激光半主动制导,追踪发射车上激光发射器在目标车辆上打出的目标点并不断进行修正,直至命中目标。

上面视频中导弹突然做出的S型机动,便是导弹进入激光半主动制导模式后不断修正飞行姿态造成的。这种惯性制导+末端激光半主动制导的模式,确实也与洛克希德·马丁公司所宣传的“半射后不管”所吻合。

注:经过讨论,穿甲哥的这一猜测也获得了 大佬的肯定和支持,特此感谢!

3.最大的谜团——MGM-166的真实威力

由于前文解释过的原因,作为“动能反坦克导弹”这一全新武器概念至今以来唯一的实践者,MGM-166的真实威力至今仍处于高度保密状态,在穿甲哥能够找到的任何资料中都找不到关于MGM-166战斗部构型、靶板试射结果乃至是理论穿深数值的任何具体细节。

但是这么刺激的一个环节,穿甲哥怎么忍心让读者老爷们失望呢?接下来,穿甲哥将就已知的一些技术细节粗暴地推测一下MGM-166可能的战斗部构型,进而推测其真实威力。

罕见的MGM-166去除整流罩试射的照片,留意其尾翼构型会导致弹体高速自旋

从上图中,我们可以看到MGM-166使用的是类似坦克尾翼稳定脱壳穿甲弹的高硬度金属弹芯。那么接下来,穿甲哥将结合美军现有的长杆穿甲弹对MGM-166穿甲弹芯的性能进行估测。

图中M829系列的平头弹芯均为贫铀弹芯,其余的是碳化钨弹芯

对于MGM-166中的穿甲弹芯的直径,穿甲哥觉得已无太多悬念——24mm——这也是绝大多数美军105/120mm尾翼稳定脱壳穿甲弹的最佳弹芯直径,这个口径不会过大而导致穿甲威力过度衰减,也不会过小而导致弹芯过早碎裂。

从公开资料中我们也能知道,MGM-166采用的是碳化钨弹芯而不是性能更加优良的贫铀弹芯。这应该是由于MGM-116自身结构强度不足的缘故,为避免弹芯反向损坏弹体或是过早断裂而做出的妥协。

美军120mm坦克滑膛炮发射的M829系列尾翼稳定脱壳穿甲弹的贫铀弹芯质量分别为3.94kg(M829的C786弹芯)、4.64kg(M829A1的C380)、4.74kg(M829A2的C792)。根据MGM-116的研发时间我们不妨猜测,MGM-116动能反坦克导弹中的碳化钨穿甲弹芯长度应介乎于M829A1和M829A2的水平之间(由图片中也能看到,其长度确实约在500-550mm这个范围)。而贫铀与碳化钨的密度比约为19.10:15.63,也就是说在弹芯长度介乎于A1和A2之间的情况下,MGM-166的碳化钨弹芯的质量应约为3.84kg,比第一期M829贫铀穿甲弹还低2.5%。

注:关于MGM-166的弹芯质量,在洛马的文件中非常含糊地形容为“3kg KE warhead”,但穿甲哥认为这个数据过于含糊,最后还是决定自己推算。

北约重型三层靶板,能够有效模拟苏联T-80坦克首上部位的夹层复合装甲

根据美军拿采用贫铀弹芯的XM829穿甲弹以及采用碳化钨弹芯的XM829E1穿甲弹对北约重型三层靶板的射击实验,在2000m距离上碳化钨弹芯仅有等长等直径贫铀弹芯67.59%的穿甲能力。也就是说,在弹着速度相同的情况下,MGM-166的碳化钨合金弹芯的穿甲能力应当是不如同时间美军装备的M829系列贫铀穿甲弹的。

美军对M829弹速衰减的测试(虚线)

↑而根据洛克希德·马丁公司在10月解密的另一份资料中我们能够看到,MGM-166的弹着速度约为1520m/s。那么根据上面的表格,结合贫铀弹芯与碳化钨弹芯的性能差距,MGM-166恐怕要到2500m的距离外才能对美军坦克上大量使用的M829系列贫铀穿甲弹拥有威力优势。

4月20日,MGM-166在试射中击毁了一辆3820m外的满油满弹药的披挂了爆炸反应装甲的T-72坦克。但这应当只是辆早期型、防护水平欠佳的T-72M,穿甲哥对MGM-166的碳化钨弹芯能否击穿防护性能更佳的T-72B的炮塔正面,乃至是21世纪才出现的新型坦克(例如T72BV、T90和T-14阿玛塔),持较为悲观的态度。

四.新星的陨落——MGM-166计划的下马

2002年,洛克希德马丁公司获得了价值980万美元、共计108枚MGM-166导弹的订单,一枚导弹均价高达。所有导弹在7月前交付美军第82空降师,进行实地测试。

一切看上去都正有条不紊的进行着,但实际上在-间,MGM-166所属的LOAST项目的经费却被国防部一砍再砍。在MGM-166项目下马前,其仅获得了1.27亿美元的经费。要知道在文初我们就曾提到过,洛马公司在LOAST项目上获得了高达2.14亿美元的研发预算,实际拨款的经费却几乎只有这个数目的一半。

在7月,MGM-166项目在交付第一批也是唯一一批108枚导弹后被宣布中止。次年,其母项目LAOST也随之下马。人类历史上目前为止唯一一款动能反坦克导弹,就此陨落。

五.浅析MGM-166项目下马的原因及动能反坦克导弹的未来

从前面LOAST的故事中我们不难看出,国防部乃至是国会从一开始就对动能反坦克导弹这一新概念武器缺乏好感。那么,MGM-166项目为何最终下马?穿甲哥认为,主要原因有三:

1.穿甲性能不足

穿甲能力不足,这就是作为一款以穿甲能力为最大卖点的新概念武器的最致命缺点。陆军航空和导弹指挥部负责LOAST项目的研发人员曾在1997年项目濒临取消时宣称,这款武器将能够摧毁一切现有的坦克。但由于种种原因,计划的最终产物MGM-166导弹的穿甲性能一直没能达到一个理想的水平,甚至还不如美军坦克现有的M829系列贫铀穿甲弹。

换句话说,更大更笨重的MGM-166相对现有的“陶”式导弹,穿甲性能也不会有明显的提升。自然,美国陆军也不会有换装这样一款性能有硬伤的新概念武器的刚需。

2.泛用性低下

传统的破甲弹并不只能用于攻击装甲目标,其还能作为高爆弹或是杀伤弹用于攻击敌方建筑、碉堡、人员等目标。以美军现在仍大量装备的陶2型反坦克导弹为例,其弹径152mm的破甲战斗部中装有超过3kg的炸药。事实上,今天的反坦克导弹实际上还扮演了二战中步兵炮或是一些轻型野战炮的任务。

而显然,内部仅有动能撞击弹头的MGM-166并不能攻击建筑、人员等目标,只能攻击坦克装甲车辆。同时,速度极高、尺寸较大的MGM-166也非常不适合在巷战中使用,末端激光半主动制导也不适合在复杂地形或是复杂光学条件下使用,在实战中真正适合其大展身手的场景恐怕不多。

也就是说,即便换装了MGM-166这样的动能反坦克导弹,也不可能完全替代使用破甲战斗部的传统反坦克导弹。

MGM-166的长度比悍马车的车顶还略长一点,步兵很难携带和操作这种近三米长的大导弹

除此之外,2.85m长、80kg重的MGM-166是不可能由步兵携带和发射的。而如果开发一种适合步兵携带的轻量版动能反坦克导弹,则必然要牺牲固体火箭发动机体积或是弹芯长度。除非有重大技术进步,否则轻量版LOAST的射程和威力只会比MGM-166更差。

3.更好的替代品

标枪反坦克导弹攻击车辆顶部装甲

1989年6月,新一代反坦克导弹“标枪”开始研制。美军在1995年接收了第一批“标枪”导弹系统,并首先装备于第82空降师,1997年开始大规模生产和装备。“标枪”的火控系统相较于之前的反坦克导弹有了质的提升,其不仅能够做到真正的射后不管,更能向坦克最薄弱的顶部装甲发动俯冲灌顶攻击,成功地解决了此前破甲弹头对复合装甲、爆炸反应装甲应对能力不足的问题

以“长钉”为代表的下一代反坦克导弹,不仅威力比前代不减,体型更是越做越轻便

更重要的是,“标枪”的全套系统仅有不到30kg重、120cm长,适合步兵携带和操作。进入21世纪后,以“长钉”为代表的下一代便携反坦克导弹更是在威力不减的前提下把尺寸和重量一减再减,让MGM-166这类笨重而性能并不出众的动能反坦克导弹的换装更显得多余。

4.动能反坦克导弹何去何从?

安装MGM-166发射器的布雷德利步兵战车

穿甲哥认为,在可预见的未来,动能反坦克导弹将很难有出头之日。首先是其泛用性问题,只要动能反坦克导弹依旧以撞击为唯一的杀伤手段,就不可能替代传统反坦克导弹的攻坚功能。然而采用长杆弹芯作为穿甲战斗部的构型,反过来也就决定了其内部几乎不可能再安装爆炸战斗部。

其次是在可预见的未来,动能反坦克导弹依旧面临着许许多多短期内难以解决的技术壁垒。例如冲压燃气发动机的小型化和低速启动问题迟迟未能解决、现有固体火箭发动机药力不足和尺寸过大、弹体以及弹芯材料技术难以取得突破等问题,都处处限制着动能反坦克导弹穿甲能力的提升,也使得其综合性能难以与成熟的破甲反坦克导弹相竞争。

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