说明:
火炮的功能是将弹丸发射到预定的目标上。从生活实践中可知,要将一个物体抛出一定距离,必须给该物体一定的初始速度,并且要给该物体一个初始飞行方向。火炮工作也是这个道理,即火炮的主要作用是赋予弹丸一定的射向和初始速度。一般称火炮的整个工作过程(赋予弹丸射向和初始速度过程)为火炮的射击过程,而将火炮射击过程中赋予弹丸初始速度的过程称为火炮的发射过程,火炮射击过程中赋予弹丸初始射向的过程称为瞄准过程。
本篇知识框架:
一、火炮的射击过程
(一)火炮概念射击过程
火炮射击是用火炮将弹丸射向目标或预定位置的行动,它是射击指挥员和侦察、计算、通信、火炮各专业分队协调一致的行动。要求依据一定的射击规则以最小的损耗,取得最佳的射击效果。
火炮的射击过程,首先是确定火炮本身当前位置和方向,即定位定向,确定目标位置(当前位置及未来预定位置),即目标探测与跟踪;其次是根据火炮和目标位置计算弹丸发射到预定的目标位置火炮应赋予弹丸的参数(初速、射向等),即弹道解算、指挥与控制;第三是根据火控系统参数指令,赋予炮身轴线在空间一个正确位置,以保证射弹的平均弹道通过预定目标,即瞄准;第四是进行火炮装填和发射。
(二)火炮的射击循环
1.射击循环
从已装填入膛的弹药击发开始至次一发弹药击发止,这一过程称为射击循环。除了首发弹需要有人参与之外,其余所有动作均自动完成的,称为自动循环。
2.射击循环动作
在每一射击循环中有许多环节。通常射击循环包括以下各环节∶
(1)击发。通过机械的、电的、光学的方式引燃点火药,从而使发射药燃烧。(2)后坐。在火药燃气压力的作用下,火炮的后坐部分,按照与弹丸运动相反的方向运动。有的火炮还以后坐运动的主要构件为原动件,带动其他机构完成一定动作,以实现某种功能。
(3)复进。使后坐部分恢复到待发位置的运动。有的火炮也以复进运动的主要构件为基础动件,带动其他机构完成一定动作,以实现某种功能;有的火炮还利用复进时的动能,抵销部分后坐动能。
(4)开门。当发射过程完成后,打开闭锁机构,以便抽壳、排壳和进行下一发弹药的装填。
(5)抽壳与排壳。闭锁机构打开后,专门机构将弹壳或药筒从药室中抽离并抛出;但若用药包、全可燃药筒、无壳弹等弹药的身管发射武器,则无此环节。
(6)弹药输送。把弹药从存储位置转移到输送或装填位置;对整装式弹药,只需用一个通道;对分装式弹药,一般需要用两个通道,即弹丸和装药(包括药筒和药包)分别传输。
(7)弹药装填。把处于装填位置的弹药,输送入膛,使之处于待击发位置的过程;整装式和分装式弹药所需要的通道数与供弹同,也称输弹或进弹。
(8)关闩闭锁。使闩体到位并实现闩体与炮尾的暂时刚性联结,使药室可靠密封。
(9)待击发。解脱保险,完成击发准备。
这些环节,可以人工完成,也可以由专门的装置或机构来完成。
(三)火炮的运动
在燃气压力推动弹丸向管口方向加速运动的同时,根据作用与反作用原理,燃气压力对身管有向管口相反方向的作用,称燃气作用在身管上,沿身管轴线与管口相反方向的作用力的合力为炮膛合力。炮膛合力最终通过发射装置的架体(炮架)传到地基上,称炮身作用于炮架的力为后坐力。
由于发射时膛内燃气压力非常高,最大膛内压力高达250~700MPa,因此炮膛合力非常大,炮膛面积乘膛内压力。如果身管与发射装置的架体刚性连接,则后坐力就等于炮膛合力。为了保证正常射击,在射击时,发射装置既不能移动(称射击时发射装置保证不移动的性能为射击静止性),也不能翻转(称射击时发射装置保证不翻转的性能为射击稳定性),还应具有足够的刚度和强度。这样,发射装置就比较庞大和笨重,从而导致其机动性下降。
为了减小燃气压力对发射装置的直接作用,通常设置缓冲装置(称为反后坐装置),让身管沿其轴线向后运动(称为后坐)。这样,炮膛合力转化成两部分∶一部分是后坐运动惯性力;另一部分是通过缓冲装置作用于炮架的后坐力。由于后坐运动,作用于炮架的后坐力比炮膛合力小得多(1/20~1/40),从而,可以在保证射击静止性和稳定性,以及发射装置的刚度和强度的同时,减轻发射装置的质量,减小发射装置的结构尺寸,提高其机动性能。通过合理设计反后坐装置,可以控制后坐运动,以及后坐力。
在火药燃气作用完毕之后,身管依惯性在缓冲装置作用下继续后坐,直到后坐终了,然后又在缓冲装置作用下向前运动(称为复进),恢复发射前状态。
后坐部分的后坐运动能量约为弹丸动能的几十分之一,常用作开闩,供、输弹机构及后坐部分复进的动力源;对于采用液压式制退机的武器,大部分转化为制退机内制退液的温升,成为制退机设计中必须解决的问题。
二、不同炮兵兵种的射击过程
(一)地面炮兵射击
地面炮兵射击可分为射击准备和射击实施两个阶段。射击准备主要包括侦察目标、校正火炮、准备弹药、组织通信、进行气象探测和决定射击诸元等。射击实施就是对目标进行效力射。在情况许可时,可先进行试射,然后进行效力射。试射的目的是排除或缩小射击诸元误差,求取有利于毁伤目标的效力射诸元。效力射是以较精确的射击诸元,对目标进行有效的射击,以达到预期的战术目的。现代信息化火炮将不再试射。集团军对炮兵的要求是“首发命中,首群覆盖”,这也是火炮武器系统要努力实现的使命。
依据射击任务的不同,地面炮兵射击分为压制射击、歼灭射击、妨害射击和破坏射击等。压制射击是给目标以部分损伤,使其暂时或部分失去战斗力;歼灭射击是给目标以重大损伤,使其大部或全部丧失战斗力;破坏射击是摧毁工事、工程设施或建筑物,使其不能使用;妨害射击是指目的仅在于扰乱(妨碍、迟滞)敌人行动、削弱其战斗力或封锁交通要道的射击。毁伤是压制、歼灭、破坏等的总称。此外,还可发射特种炮弹,以完成照明、纵火、布雷、施放烟幕和散发宣传品等射击任务。对现代信息化作战,还可发射特种炮弹,以完成电子战和战场侦察、对目标毁伤评估的任务。
依据火炮能否直接通视目标,地面炮兵射击又分为直接瞄准射击和间接瞄准射击。直接瞄准射击是将火炮配置在距目标较近且能通视目标的阵地上,用火炮瞄准装置直接瞄准目标,决定射击诸元,观察炸点,指挥射击。射击的准备和实施较为简便,命中率高,能以少量弹药在短时间内完成射击任务。其弹道低伸,对坦克、碉堡等有一定高度的目标射击较为有利。但炮阵地暴露,容易遭到对方火力毁伤。间接瞄准射击指在不能从火炮阵地直接看到目标或需要对目标实施“顶攻”时采用的一种射击方式,它是将火炮配置在不能通视目标的阵地上,由专设的观察所或观察员侦察目标,决定对目标的射击诸元,并传输给火炮。炮手在火炮上装定射击诸元,赋予火炮射角,同时向瞄准点瞄准以赋予火炮射击方向,实施射击。观察炸点修正误差均由观察所或观察员进行。间接瞄准射击能充分发挥火炮射程远、落角大的性能,便于实施火力机动,有利于纵深梯次配置炮兵,是地面炮兵的主要射击方式,但在射击准备和实施阶段的侦察、测地、通信、气象和弹道等技术保障比较复杂,弹药消耗较多。
依据对炸点能否观察修正,间接瞄准射击还可分为对能观察目标射击和对不能观察目标射击。对能观察目标射击,可根据观察结果修正炸点偏差,直至完成射击任务。对不能观察目标射击,要使用最精确的方法决定目标位置和射击诸元,发射完规定的弹数就停止射击。也可派出前方观察员、敌后观察员实施抵近观察,或利用炮兵侦察校射飞机(目前多采用无人机)、电子侦察仪器等手段,使之转化为对能观察目标的射击。
20世纪60年代以来,以微型电子计算机为核心的地面炮兵射击指挥系统的使用,提高了决定射击诸元的速度,增强了射击反应能力,射击指挥程式也随之简化。近年来,随着测地、气象探测和测定初速等各种先进测量技术的广泛使用,进一步提高了射击精度,不经试射直接进行效力射的效果有了可靠保证。
(二)高射炮兵射击
1、射击目标
高射炮兵射击的主要目标是飞机,必要时也可射击地面目标和水面目标。现代战场高射炮兵需要对付的空中目标,除传统固定翼飞机外,主要是各类导弹,尤其是巡航导弹,以及低空和超低空的武装直升机。防空和反导是当今高射炮兵的两大任务,尤其是反导。高射炮反导比导弹反导有其特殊的优势,并且是最后一道屏障。
现代高射炮兵对空中目标射击,通常先以雷达、光学仪器、光电跟踪和测距装置搜索、发现和跟踪目标,连续测定目标坐标;通过高射炮射击指挥仪或瞄准具求出射击诸元,并连续传送到火炮;然后,火炮按射击诸元进行发射,使弹丸直接命中目标,或在目标附近爆炸以破片毁伤目标。
由于目标运动快速,火炮不能直接向目标现在点射击,而应向目标提前点射击。同时,由于弹丸受重力和空气阻力的影响,其弹道向下弯曲,火炮射击时身管还要抬高一个高角。目标提前点是根据目标在弹丸飞行时间内仍按火炮发射前的飞行状态做有规则运动的假定,用外推法确定的;高角是根据弹丸弹道下降量确定的。确定提前点和高角时,必须使弹道与目标航路相交,使弹丸从起点到提前点的弹丸飞行时间与目标从现在点到提前点的目标飞行时间相等。
2、射击步骤
高射炮兵射击也可分为射击准备和射击实施两个步骤。射击准备主要包括准备火炮、仪器、弹药,使之处于良好的战备状态;组织对空侦察,保证及时发现目标;根据任务、地形和飞机活动特点等制定射击预案;计算与修正气象、弹道等条件的偏差。射击实施主要包括∶搜捕与指示目标;判断情况;选择目标;决定火力运用的方法、射击方法和发射种类;确定开火时机,适时开始射击;进行射击观察;实施火力机动。
3、射击方法
射击方法通常分为指挥仪法射击和瞄准具法射击。指挥仪法射击,是利用指挥仪求取射击诸元的方法进行的射击,是高射炮兵的基本射击方法。指挥仪是比较完善的计算装置,其核心部分是计算机,对目标飞行状态假定接近实际,可修正气象和弹道条件等的偏差,计算诸元的准确性较好。瞄准具法射击,是利用火炮瞄准具求取射击诸元进行的射击。瞄准具对目标飞行状态的假定和计算装置较指挥仪简单,计算诸元的准确性低于指挥仪,通常是在不能用指挥仪法射击时采用的射击方法。有的自行高射炮系统有一部主计算机和一部简易计算机。用主计算机计算诸元射击是基本的方法,简易计算机是在紧急情况下不能用主计算机时使用。
小口径高射炮通常用点射,包括连续发射弹数较少的短点射和连续发射弹数较多的长点射;大、中口径高射炮通常用有一定发射间隔的齐射和以最大发射速度发射的急促射。20世纪70年代以来,许多国家大力发展的小口径高射炮系统,能同时进行搜索与跟踪,能在全天候和电子战条件下识别敌我飞机,探测和跟踪低空、超低空快速目标,并能同时跟踪多个目标。有的高射炮系统采用数字式火控计算机,能迅速、准确地同时计算多个目标的射击诸元和为获得最大毁伤概率所需的连续射击时间,并能同时控制数个火力单位对数个目标射击。有的高射炮系统在炮口装有测定初速、气压等的设备,能自动修正初速和气象条件变化所引起的弹道偏差;在仪器车和炮架上均装有自动调平装置,可在几秒钟内自动调整仪器车和炮架水平;在仪器车上装有视差测量装置,可自动测定和修正仪器与火炮之间的视差,缩短了射击准备时间,提高了射击精度。为了提高命中和毁伤概率,有的高射炮系统采用近炸引信和预制破片的榴弹射击。自行高射炮系统机动性好,自动化程度高,能自动修正车体偏向与摇摆所产生的偏差,保障行进中搜索、跟踪目标,计算射击诸元,实施行进间射击和短停射击。高射炮系统的反应时间一般为6~8s,有的只需2.5s。由于电子计算机和运筹学原理的广泛运用,高射炮兵射击将进一步向提高精度、速度和自动化程度的方向发展。
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