美苏枪挂低速榴弹设计思路

文/振宇   2016-05-08 03:11:29


文/振宇


◎“米尼米”机枪右边的就是越战中常用的M79单兵榴弹发射器

越战中打开招牌的枪挂榴弹

在火药发明后不久,步兵投掷爆炸武器就在中国被应用于战场,欧洲则在18世纪开始建立专门的掷弹兵。步兵靠体力投掷爆炸武器的抛投距离小,掷弹兵作战时需要近距面对敌人,必须挑选身体健壮和勇敢的士兵,这就使掷弹兵成为勇敢者的代称。近代手榴弹开始成为步兵标准装备后,各国均不再编制掷弹兵这个专业兵种,但很多欧洲国家还是将精锐步兵称为掷弹兵。

近代早期手榴弹虽然很大程度上增强了步兵近距作战能力,但在使用上存在很多限制,直到日俄战争期间仍然与手投炸药包相似。真正的手榴弹在一战期间开始广泛使用,并很快成为步兵近距作战的重要武器,但在手榴弹投掷距离和步兵火炮最小射程之间存在爆炸杀伤武器空白。手榴弹投掷距离不足促进了枪榴弹的发展,二战前很多国家不仅开发了枪榴弹,还出现了专门改装的掷弹枪。枪榴弹的出现解决了步兵榴弹的射程问题,但实战使用中却并不方便,空包弹和适配器的需要使步枪的使用更为复杂,很难适应步兵于恶劣战场环境的作战需要。

美国在朝鲜战争期间面对山地攻防战,复杂地形限制了其重武器的使用效果,步兵近战中频繁出现手榴弹够不着,炮弹又打不到的两难局面。战场需要使美军开始设计可以伴随步兵活动在复杂地形,能够用爆破弹丸压制对手的单兵武器。美军在朝鲜的山地战中面对着顽强的对手和复杂的地形,步兵分队的火力要求更重视战术的灵活,枪射榴弹应对不同战场条件的优点是明确的,存在的问题也很清楚。随后的越战是战场环境更复杂的局部战争,坦克、重炮和轰炸机的威力虽然很大,但地面战争仍然要求步兵有很强的近距火力,使用灵活的大射程手榴弹开始成为战场需求。

手榴弹虽然投掷距离近,却很适合在复杂地形进行近距步兵战的火力压制,以及在房屋和战壕内近战。手榴弹结构简单,单兵榴弹武器则被看成是增程手榴弹,很多设计思想和使用要求均与手榴弹相似。

M79是美国在1960年开始装备的步兵武器,整体结构与使用霰弹的猎枪相似,通过翻转身管装填大口径低速榴弹。美国在为M79发展低速榴弹时,采用了带弹壳的常规结构,通过高低压原理发射小型爆炸榴弹,填补50~400米范围的面杀伤火力空白。

美国在研制单兵发射低速榴弹武器的同时,也研制了发射高速榴弹的班组操作发射器。弹丸原理相似却有更大射程的高速榴弹武器,因为其作战方式和编制特点,在很长时间里被称为榴弹机枪。其远射程的优点是明显的,但班组使用毕竟无法紧随步兵行动,只能作为步兵支援武器使用。班组和单兵两类榴弹武器均在越战期间装备,但与装备技术变化不大的班组榴弹发射器不同,M79虽然算是成功的单兵榴弹发射器,却很快就被更完善的枪挂榴弹取代。M79这类纯粹的单兵榴弹发射器,则发展成左轮式多发手持榴弹发射器。

美制低速40毫米榴弹采用40×46毫米弹壳,触发/延时双功能引信有14~ 30米的膛口保险距离,限制了掷弹兵面对近距敌人时的自卫能力。为了给装备M79的步兵提供近战能力,美军为M79装备了40毫米M576榴霰弹,只是这种弹药在实战中没什么价值,自卫效果和反应速度还不如榴弹射手携带的手枪。

M79装备后的实际使用效果确实不错,但需要占用一个榴弹手的编制,战斗过程中还需要得到步枪手的掩护。作为步兵支援武器发展的必然趋势,美国在1963年开始研制可与步枪组合的枪挂榴弹发射器,早期型在1967年投入越战测试,并在60年代末期开始装备真正满足战场需要的M203。M203可以通过挂套挂装在M16枪管护套下,与步枪组成一个完整的作战单元,使步枪手可随时发射近距榴弹。M203与M16的组合在越战中表现突出,很快成为步兵分队的标准装备,也被很多国家引进并仿制,成为西方标准化的步兵分队装备。


◎ 美军M203枪挂榴弹发射器,右图可见其装弹情景


◎ 苏联37毫米“工兵锹迫击炮”作战场景


◎ 苏联GP15枪挂榴弹发射器


◎ 阿富汗战争中的GP25枪挂榴弹发射器


阿富汗战场上露面的GP25小炮

越战中苏联也派出大量军事人员,对双方武器使用进行评估,枪挂榴弹的效果得到了苏军认同。苏联陆军通过美国在越战的经验,确认了步兵榴弹的战场价值,不仅开发了自己的枪挂低速榴弹武器,也开发了高速自动榴弹发射器,但苏制同类装备在使用手段上与美国差异很大。

苏联陆军很重视为步兵提供支援火力。苏联军队在二战中就很重视迫击炮的压制效果,并在战后维持着相当可观的迫击炮火力配置。苏联军队也很重视步兵支援用轻型迫击炮,不仅在二战时期装备过50毫米的小型迫击炮,还有过37毫米口径的超小型“工兵锹迫击炮”,只是这些迫击炮不是技术陈旧,就是缺乏实用价值。苏联陆军到70年代已经实现自行化,重武器和装甲车辆可以直接伴随步兵,坦克兵团的战略地位超过了山地、丛林和城市作战,直接支援步兵近战的武器发展相对滞后。美国在越南战场成功使用枪挂榴弹,使重视重武器机械化的苏联军队,找到了提高步兵分队火力的新途径,苏联陆军也跨越了M79的阶段,直接为AK系列步枪研制枪挂榴弹发射装置。

苏联在70年代早期开始研制枪挂榴弹,并在70年代中期装备GP15发射装置,80年代初期批量装备性能更完善的GP25,在阿富汗战争中首次投入战场使用。苏联步兵确实需要较大射程的榴弹武器,却没有将其作为远程手榴弹,而是把枪挂榴弹看成是小型化,可以由单兵携带并使用的小型迫击炮。GP25虽然与M203采用同样的口径,却选择了前装填的固态发射装置,结构特点确实也使GP25的使用更接近于迫击炮。



◎ 美制高速榴弹主要装备MK19这类榴弹发射器


◎ 苏联AGS17自动榴弹发射器,右图可见其30毫米榴弹及三脚架折叠状态


枪挂榴弹与手榴弹装药对比

美/苏制枪挂榴弹是为了填补手榴弹和步兵火炮的射程空白,提供50~400米范围面杀伤火力,引信保险设定的安全距离均在14~30米,都是通过弹体旋转的离心力解脱膛外距离保险,枪挂榴弹近距射程盲区就是用来保证安全性。曾经有过GP25出现误发射事故,榴弹打穿士兵手掌后仍然保持引信安全(榴弹未爆炸)的情况。

枪挂榴弹采用发射药增程,杀伤弹引信普遍带有触发和延时(14~20秒)双功能,引信的尺寸要比手榴弹引信大得多。美国和苏联的枪挂榴弹都采用40毫米口径,弹丸的体积与卵形手榴弹基本相当,但重量较轻。为了容纳多功能的触发引信,以及安装薄铝板制成的引信保护罩,榴弹中近一半的弹体空间都被引信占用,能够用于破片和装药的空间远小于手榴弹。

按照数据对比,美国M406低速榴弹的重量为228克,装药只有36克,内部空间较大的VOG25则装有48克炸药。中国的82-2卵形手榴弹重量270克,杀伤壳体重量就达到了148克,还可以装载62克TNT炸药。可以看出,体积差不多的手榴弹和M406榴弹,装药和杀伤体重量差距主要就是受引信影响。

冷战步兵榴弹发射器的技术特征

步兵榴弹武器主要作为压制火力,不同作战任务也形成了不同类型。美国的40毫米榴弹均采用类似的结构,却根据技术条件分为高速和低速两大类。低速榴弹适应单兵需要,能满足杀伤40~ 400米有生目标,100米轻装甲目标和火力点的要求。低速榴弹采用的40×46毫米铝弹壳,高压室的压力为240兆帕,低压室的压力为21兆帕,初速在100米/秒之内,是步兵可以采用抵肩方式发射的榴弹。高速榴弹装备自动/半自动榴弹发射器,是班组使用的中距压制武器。美制高速榴弹主要装备MK19这类榴弹发射器,由三脚架支撑,最大射程2 200米,能杀伤50~2000米有生目标、500~ 800米轻装甲目标和压制1000米距离的火力点。高速榴弹采用40×53毫米弹壳,发射药装药量达4.64克,高压室的压力为240兆帕,低压室的压力增加到80兆帕,初速可以达到244米/秒。苏联装备AGS17自动榴弹发射器的30毫米榴弹也采用了弹壳式结构,30×28毫米弹壳内装填2.7克发射药,虽然苏制自动榴弹的弹体长度很大,仍能实现1700米的最大射程。

步兵榴弹武器不属于炮兵武器,而是直接伴随机动步兵作战的直接火力支援装备,作战范围不仅要考虑步兵观察目标的条件,还要与其它步兵武器有良好的协调能力。自动榴弹发射器的有效射程在1500~1800米,与大口径机枪直射的射程相似,两种配属编制相似的武器作战范围相当,但榴弹发射器的单发杀伤范围更大,曲射弹道又能克服地形和战壕等一般隐蔽措施,精度不足也可以通过射速和落弹密度弥补。自动榴弹发射器弹丸的威力虽然不如迫击炮,战术灵活性和射击密度却更高,能与机枪构成点、面结合的火力压制体系。

冷战时期美国对步兵榴弹武器比较重视,装备了功能比较完善的系列化弹种。苏联则更重视炮兵武器的使用效果,枪挂榴弹被作为小型压制火炮使用,破片杀伤榴弹是枪挂榴弹武器的基本装备,自动榴弹发射器也没有发展反装甲弹种,还选择了30毫米这种只适合应用破片杀伤弹种的口径。

单兵榴弹的有效射程比手榴弹要远得多,与自动步枪的射程也大体相似,同样存在同射程范围点、面杀伤结合的意图,实战中也可以发挥出火力压制的作用。美国和苏联发展的枪挂榴弹武器,其榴弹的杀伤半径大致均在5~6米的标准。事实上,如果采取成本较高的预制破片结构,就能更好的利用装药为破片提供动能,或增加单个破片的重量(增加破片体积或采用大比重金属材料预制破片),使破片的杀伤半径达到10米。问题是,无论美国还是苏联,都将枪挂榴弹作为进攻性武器使用,强调为步兵作战直接提供近距火力支持。

单兵榴弹本身类似于增程手榴弹,同样也存在手榴弹使用上的技术要求。单兵枪挂榴弹是为填补手榴弹的射程不足,这就使它与进攻性手榴弹的作用相似,更侧重于依靠爆炸的冲击效果毁伤目标。控制杀伤半径可以减少爆炸点与冲击步兵的间距,改善火力支援作战时的压制效果,也能够部分弥补低速榴弹本来就不那么好的精度,降低复杂战场条件下误伤的危险性。假设单兵榴弹的杀伤半径提高到10米,考虑到正常射程条件下3~4米的瞄准误差,爆炸点与冲击步兵间的安全距离必须超过20米。如果杀伤半径达到了防御手榴弹的20米标准,安全距离要求对近战和混战显然是不利的。

美国和苏联冷战期间装备的枪挂榴弹,杀伤弹大都采用低成本的半预制破片结构,尤其是苏联式的弹体破片形成方式,不可避免的要出现连片的大重量破片,大破片的杀伤半径要超过设计标准重量的破片,增大了榴弹爆炸时的破片杀伤危险区。中国82-2卵形手榴弹采用刻槽的冲压钢板,破片的理论杀伤半径为7米,临界安全半径则是30米,采用预制钢珠的82-2杀伤半径增加不大,但可控破片的临界安全半径更加规律,破片杀伤范围可控性更高。基于成本和需求的因素,枪挂榴弹杀伤半径是个综合选择的结果,大与小更多的体现在平衡而不是单纯杀伤能力方面。


◎ 美军M406(左二)和M433(右二)单兵发射榴弹的外观及剖视,可见M406前段的M551触发引信


◎ 苏联GP25枪挂榴弹发射器采用前装填的固定发射装置


美国式的远程单兵榴弹

美国研制单兵榴弹武器针对的是二战和朝鲜战争的经验,要求是可伴随步兵分队行动,适应山地和从林复杂作战环境,用以压制对方步兵轻武器和增程手榴弹。榴弹结构的杀伤原理则按照进攻手榴弹标准设计。

M406是低压榴弹发射器装备的典型破片杀伤弹,采用与常规弹药类似的弹壳结构,高低压发射装置组合在弹壳内,弹头是个两端卵形的流线弹体。M406杀伤榴弹的优点是气动外形好,杀伤体破片覆盖范围大,无论弹体用什么角度接触爆炸,杀伤破片都可以做到爆炸区域近乎无空白。

M406弹头的前段安装有M551触发引信,引信外包裹0.5毫米厚铝板压制软壳,以避免飞行中被树枝擦碰造成误发火。M551引信采用靠旋转解脱的膛外保险装置,引信的火帽和击针安装时与雷管隔离,发射出膛的榴弹以3700转/分的速度旋转,靠离心力解脱保险后击针旋转180度,引信内的击针与雷管对正前的时间就是保险时间(安全时间大致可控制在0.2~0.4秒)。高速榴弹的保险装置与低速榴弹相同,只是高速榴弹的膛外转速可以达到12000转/分。

M406的引信后面则是个接近球形的爆炸杀伤体,引信的起爆药柱延伸到杀伤体内部。球形杀伤体内装有雷管和炸药,壳体采用内部滚槽,或由刻槽钢丝缠绕组成的半预制破片杀伤体,壳体在爆炸后可以形成超过300片较均匀的破片,球形杀伤体的破片可以覆盖除引信位置外的几乎全弹球体范围。

M406药筒内容纳有0.34克发射药,本来就不大的弹体部分的装填也不密实,弹头壳体与内部杀伤球体之间存在较大空隙。按照设计条件看,M406几乎就是小型进攻手榴弹的增程版本,只是用触发引信取代了翻板击针引信,并用轻金属外壳包裹以改善气动效果。M406(包括之后的杀伤型低速榴弹)的5米杀伤半径并不算大,但结构简单,杀伤区域比较完整,可以适应从近距离直射到远距离曲射方式,用任何角度触发都有比较理想的杀伤效果,死角很小。

苏联式现代化掷弹筒弹

苏联研制步兵装备时很重视低成本和大规模,以及在恶劣战场条件下的适应性和可靠性。苏联研制枪挂榴弹的动力与美国相似,但对于拥有大量炮兵火力,强调机械化大集群突击的苏联陆军,枪挂榴弹被当成步兵的近距支援火力,与二战时期的50毫米迫击炮功能相似。

GP25采用前装填的固定发射装置,除击发装置外几乎没有活动部件,消除了美式M203推拉发射管和闭锁的结构。其发射的VOG25榴弹在设计上也秉承了苏联式的简单直接,带铝防护壳的全口径引信,带全口径螺纹台的铝制发射药室之间是筒形的钢制弹体,这三部分均采用螺纹连接的方式组合。弹体采用钢板一体滚压成形工艺,中段突出较大的是制有膛线槽的弹带,弹带后方则是多道兼用于破片成型的闭气环。VOG25弹体内部没有M406那样的空腔,弹体内的整个空间都可以用于装药,钢筒内部可以容纳48克钝化黑索金炸药,相比同口径的M406炸药量增加了30%。VOG25为了改善破片的成形效果,在杀伤壳体和装药之间衬有硬纸壳板,通过在纸壳板上打孔提高弹体的破片成形效果,使闭气环部分弹体有较好的切断效果。VOG25用滚沟弹体和打孔纸板形成破片,几乎不需要任何专用的设备和特殊工艺,相比M406的内部刻槽或钢丝缠绕,VOG25弹体制造和装配都相当简单,成本很低,可形成的破片数量虽然要少得多,但破片杀伤半径却大体相当。


◎ 苏联VOG25枪挂榴弹采用简单化的整体结构,没有M406带高低压发射装置的弹壳,而是把高低压药室制成一个整体部件,用螺纹拧到弹体外壳的后段。其前段为引信,中段是筒形弹体,尾段是尺寸略细的发射装置,整体结构与迫击炮弹相似


◎ 苏联VOG25P跳炸型枪挂低速榴弹


◎ VOG25在门板上炸出一个直径25厘米的大洞


◎ 左图为日军在中国战场上进行89式掷弹筒发射的场景,摄于1942年;右侧两图为日军100式枪挂掷弹筒结构示意


苏式“单兵迫击炮”的优势与局限

美、苏枪挂榴弹的装备设计特点差异很大。如果按照设计特点去对比M406和VOG25,M406属于火药抛射的破片进攻手榴弹,VOG25则属于小型化的近程迫击炮弹。

GP25采用的VOG25整体榴弹的结构简单,预制弹带的弹体采用前装方式,理论射击速度确实比美式M203要快,但因为VOG25榴弹需要在装填时让弹带的预制槽贴合发射管的螺旋膛线,装填到发射管后必须实现准确定位,相比M203,GP25的实际装填速度并没有什么优势。考虑到枪挂榴弹的火力密度要求不高,士兵在战斗中对付的大都是中距离目标,实战中,采用前、后装的发射速度也没有什么大的差异。

VOG25的发射药室同样采用高低压原理,底火触发后发射药在高压室内燃烧,通过高压室的通孔进入低压室后排出,通过转化的低压发射能量将发射药室与弹体整体发射离筒。高低压发射装置可明显降低后坐力(自然也要降低初速和射程)。VOG25几乎就是现代化改进后的低后坐力日本89式掷弹筒弹。

日本的89式掷弹筒也是采用高低压发射原理,结构与VOG25基本相同,但因为掷弹筒弹的重量达到800克左右,射程也要求在机枪直射的600米左右,其发射药量达到了4.75克,后坐力甚至超过了美制高速榴弹,必须依托地面才能抵消发射时的后坐力。掷弹筒的大射程要求增加了结构重量。日军必须用专门的射手和弹药手使用掷弹筒,GP25则可以由步枪手单兵携带和使用。

VOG25的弹体与类似规格的半预制破片结构相比,杀伤体的工艺简单,成本相当低廉,生产性非常高,很适合全面战争中大规模生产,但相比M406存在杀伤范围有限的弱点。VOG25的头部是全弹径的引信,弹体尾后则是全口径的发射药室,只有中段的环形弹体可以形成破片,弹体内的装药量又比较有限,即使杀伤体的面积和装药量都较大,仍然存在比较大的破片杀伤死角。

VOG25在小角度命中目标时,头部和尾部基本没有杀伤破片,侧向分散角不大的环形破片杀伤带不宽,180片的破片数量远不如M406的325片,仅6米的杀伤半径也覆盖不了多少面积。想要增加杀伤效果,只能通过大落角触发的方式,使环形破片以接近水平的方式飞散。从苏军在阿富汗及近年来在苏联领土进行的局部战争的影像资料中,均可看到在使用GP25射击时,射手几乎都是采用接近迫击炮式的大仰角射击,就是为保证榴弹触地时尽可能接近垂直。

GP25的作战使用受限于VOG25的设计特点,对中、远距离目标的杀伤效果较好,但对小仰角射击近距目标,或在弹道高度受限的房屋、掩体和丛林地带使用时限制较多,杀伤效果不够理想。


◎ VOG25P跳炸示意,弹跳到空中后爆炸破片散布比触地炸理想很多


◎ 苏联侦察兵的全套装备,可见两排VOG25枪挂榴弹


改进VOG25杀伤效果的设想

VOG25的弹体空间不小,完全可以采用类似M406的卵形破片体,采用铝制薄板弹体包裹战斗单元,将杀伤体侧面由直线变成曲面,就可以形成比较好的杀伤效果。减小VOG25杀伤死角的技术难度并不大,却需要增加弹体的工艺难度和成本,也要增加生产工序和工作量。苏军为改善VOG25的杀伤效果,除了在使用中尽可能增大弹体落角外,还在保持VOG25高生产性的基础上,通过采用结构更复杂的带抛射药的触发引信,研制了VOG25P跳炸型低速榴弹。

VOG25P通过触发引信点燃抛射药,将战斗部抛起0.5~1.5米高度后爆炸,使破片杀伤范围更有利于对付有生目标,还能克服地形干扰所形成的破片遮蔽效果。

中国军队也很早认识到手榴弹投掷距离的问题,但因技术条件和国防工业水平的限制,并没有研制出枪挂榴弹这样的步兵武器,枪榴弹也是从81式步枪开始才计划成为基本装备,步兵榴弹装备进度明显晚于国外军事强国。中国军工为了提高手榴弹的投掷距离,在70年代曾研制过79式45毫米火箭手榴弹。79式火箭手榴弹结构类似小型火箭筒,火箭增程既可以增加发射距离,也能解决从低向高处投弹距离不远的问题。79式火箭手榴弹带拉发延时(手投)和触发(火箭发射)两套引信,作战距离和杀伤效果也与M406和VOG25相似。

79式火箭手榴弹的数据指标看起来不错,也不需要专门的发射装置,但这型弹的使用过程复杂、操作不方便,危险性高,实战效果并不好,没有批量装备。中国陆军较早装备了轻型自动榴弹发射器,也仿制过美、苏枪挂榴弹发射器与配套弹种,但直到QLG10才算真正确定了单兵榴弹的仿苏/俄装备体系。

GP25开发跳炸弹种是为了改善杀伤效果,但其破片少的问题是设计造成的。中国装备的QLG10枪挂榴弹发射器采用了35毫米口径,配套的榴弹的破片数和杀伤半径均比半预制的VOG25翻番,但破片杀伤盲区的问题也存在。QLG10配备的杀伤榴弹,弹体结构虽然主要模仿了VOG25,杀伤装置的结构却比美、苏同类低速榴弹更重视杀伤半径,可以感受到较强的防御性作战色彩。按照中国手榴弹由直线向曲面,由筒形向卵形,由半预制向全预制发展的过程,期间的经验和成果完全可以移植到QLG10配备的杀伤榴弹上来。该弹杀伤效果明显超过M406和VOG25,破片形状比较灵活,破片数量也较多。如能综合M406和VOG25的优点,利用发射药室直径小于弹体的特点,在铝壳体内容纳平滑曲面预制破片环,在技术难度和成本没有明显增加,战斗部装药量减少程度也不大的前提下,可以大幅度增加破片覆盖范围,明显改善榴弹小着角起爆的破片杀伤效果,增加步兵榴弹手应对复杂战场环境的能力。

[编辑/旭日]

上一篇回2015年9月第9期目录 下一篇 (方向键翻页,回车键返回目录)加入书签

© 2016 毕业论文网 > 美苏枪挂低速榴弹设计思路