AA82276761 2014-12-13 23:00
銅斑蛇雷射導引砲彈
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從人類戰爭進入熱兵器時代以後，火砲在戰爭中就起著決定性的作用。據國外軍事專家分析，戰場上傷亡的人員，其中幾乎有三分之二是由砲彈所殺傷的。火砲射程越遠, 命中精度也就越差。砲兵打得遠遠還不夠, 還必須要準。具有良好指揮系統支持的火砲在有效射程內打擊固定目標是很準確的，但現代戰爭中火砲對坦克、裝甲車輛等活動目標的命中率就大為遜色，大約只有百分之一的殺傷戰果。讓砲彈像長了眼睛一樣去追踪活動目標，一直是各國砲兵追求的目標。當代砲彈導引技術的發展始於美國，60 年代後期，美國陸軍著手為野戰砲兵研製一種能夠導引的遠程砲彈，它可以用常規的155 毫米榴彈砲發射，屬於非直接瞄準的精確導引武器。銅斑蛇的問世，給美國砲兵增加了一種摧毀遠距離運動中的坦克、裝甲車輛，或其他點狀目標的一種新式砲彈。由於銅斑蛇砲彈有著極高的命中準確度，使其僅用一枚或二枚便能摧毀一個運動的或靜止的裝甲目標，為北約國家面對鋼鐵洪流般的蘇聯坦克裝甲部隊的威脅時增加了一絲信心。
一、發展過程
“銅斑蛇”導引砲彈是為反裝甲目標而發展的，專門為對付蘇聯及華約部隊的裝甲優勢而設計的。其目的旨在把常規火砲變成能夠精確地完成反裝甲任務的遠程武器。1970 年，美國陸軍羅德曼實驗所的工程技術研究人員提出了雷射導引砲彈的設想方案。
1971 年由陸軍陸軍武器研究與發展局和陸軍火箭飛彈局撥款160 萬美元進行了導引砲彈的內部系統論證研究，委託碧加丁尼兵工廠和羅德曼實驗所等單位進行了可行性研究。1972 年2 月得克薩斯公司和馬丁·瑪麗埃塔公司獲得了樣彈研製合同，分別開始了競爭性研製，以便美軍確定由誰來主導該項目。
兩年後，兩家公司分別拿出了原型樣彈，1974 年，美軍在國家靶場分別對兩家公司的12 枚樣彈進行了打靶測試，測試成績相差懸殊，德克薩斯公司的12 枚樣彈僅命中1 枚，而馬丁·瑪麗埃塔公司則12 發8 中。1975 年6 月美國國防部武器系統科 研- 裝備審查委員會授權馬丁·瑪麗埃塔公同開始全面研製。1979 年12 月份，該彈進入試生產階段。1979 年11 月結束研製，“銅斑蛇”導引砲彈正式定型。到1981 年7 月，“銅斑蛇”砲彈初具使用能力。
M712 式“銅斑蛇”炮射導引砲彈在研製期間，在結構上做過多次改動。為使組件的生產成本降至最低，對導引系統全部重新裝配。全面研製期間，彈體中部增加了十字穩定翼，使砲彈具有低伸滑翔能力，即便在雲層低於900 米以下時也能達到最大射程，並能增大探測範圍，一般能使射程增大18 -20% ，即由16 公里增至20 公里。
研製期間，開始對導引系統某些陀螺部件採用模壓塑料，後來考慮關鍵的塑料零件: 其儲存壽命可能不到10 年，因此將塑料改為鈦。為保證在潮濕條件下長期保存，將塑料封裝的集成電路改為陶瓷封裝。還特別為“銅斑蛇”導引系統發展了新的混合微型電路。同時還在改進的電子部件上增加了AN/TAS-4 型夜間瞄準鏡以使該系統在夜間或有大量煙幕塵埃的條件下可供使用。
對“銅斑蛇”的邏輯系統進行了改進，使其性能大為提高。原來要求，“銅斑蛇”能在雲幕高914.4 米，能見度10 公里或10 公里以上的條件下跟踪目標，而現在能在304.8 米的雲幕高和3-4 公里能見度條件下跟踪目標。
在研製期間，“銅斑蛇”砲彈出現的主要問題是可靠性問題。美國國防部規定，該砲彈的可靠性要達到80% 美陸軍最終要求可靠性達到90% 。1982 年夏天，對多數生產型砲彈的批生產檢驗驗收試驗中可靠性才達67% ，遠遠沒有達到美國國防部和陸軍要求的標準. 因此，美國國會取消了美陸軍1983 財年申請1.83 億美元採購7629 發“銅斑蛇”的要求。後來，馬丁·瑪麗埃塔航太公司奧蘭多分公司採取了許多措施，使可靠性大為提高，實彈發射測試可靠性達到95% 。
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二、生產數量及造價
M712 式“銅斑蛇”炮射導引砲彈的研製週期大約10 年。美國陸軍用於研究、試制和1981 年以前三年試生產的費用大約為6 億3 千萬美元（其中可行性研究花費160 萬美元，試制經費為800 萬美元，全面研製經費為1.54 億美元） ，此後“銅斑蛇”的採購量逐年增加：1982 年1 交付2000 發，1983 年和1984 財年分別購買了2800 發，1985 財年購買了5250 發，1986 財年購買6900 發，第六個生產批次是1990 年，生產了7783 發。到1992 年，美國陸軍共耗費16 億6 千萬美元（包括研究和發展經費），採購了30642 發“銅斑蛇”砲彈，大約折合每發“銅斑蛇” 54000 美元。至2004 年伊拉克戰爭前夕，美國陸軍的彈藥庫裡仍保留著大約19000 枚“銅斑蛇”導引砲彈。
由於“銅斑蛇”砲彈總共有1116 個電部件，所以價格一直十分昂貴。美國陸軍1980 年訂購1114 發時，每發高達82400 美元，1982 財年每發單價為37632 美元。1983 年美國國會預算委員會對至1987 財年“銅斑蛇”砲彈採購單價的限制預算為：
83 財年 24060 美元
84 財年 26100 美元
85 財年 24700 美元
86 財年 25900 美元
87 財年 26900 美元
然而上述數字只是議員們的一廂情願，事實上“銅斑蛇”的採購單價從沒低於3 萬美元。為了改善“銅斑蛇”性能，降低成本，美軍採取了一系列改進，包括與美國海軍“神射手”雷射導引砲彈和和三軍通用“海爾法”飛彈使用通用關鍵部件等措施來降低成本。同時美國國防部指定多個廠家開展競爭生產，以便降低該彈的價格。按照1884 年美元值計算，“銅斑蛇”砲彈的全系統單價從1980 財年（採購的第一年）的每發82400 美元，降低到入全面生產階段1983 年和1984 財年（採購的第四年）的每發38900 美元。到1988 年，“銅斑蛇”砲彈採購單價已降低了10% ，即為每發32250 美元，該採購單價一直持續到1992 年採購結束。
三、技術結構
M712 式“銅斑蛇”炮射導引砲彈由三個獨立的部分組成，分別是彈頭部、火藥部、彈尾部。
彈頭部為圓錐形，分為尋標器和電子組件兩部分。尋的標器包括一窗口、帶腳架的蓋板、直撞傳感器和四象限探測器、前置放大器、濾光器、陀螺儀等。電子組件位於陀螺儀之後，由八塊插入面板的印刷電路板組成。電子組件被壓緊並牢固地固定以防發射時裂開，中央開有貫通孔，可使破甲火藥部的金屬射流順利通過、電子組件採用集成電路和大規模整體化，從而減輕重量、降低成本，減少了複雜性，提高了可靠性。
火藥部包括聚能裝藥和引信，由銅製藥型罩，裝有B 炸藥的聚能裝藥和有保險和解除保險機構的雙通道M740 式壓電引信組合件和六個起爆戰鬥部的衝擊波傳感器組成。一根帶狀導線穿過火藥部把來自導引部分的指令信息傳輸給控制部份並把引信的信號傳給火藥部起爆器。
彈尾部是穩定和控制部分，包括十字形穩定翼、尾部控制翼、控制驅動器和電源。由可展開的十字形穩定翼及該翼的解脫和延長裝置、控制系統( 包括兩塊熱電池、氦氣瓶，冷氣驅動器和啟動電子元件) 以及可展開的控制翼和控制翼室、滑動緊塞器和尾部擋板組成。控制翼室內有槽，在儲存和發射時，十字形穩定翼和控制翼折疊在彈體內。控制部分還有固定穩定翼和控制翼的止動鎖和使穩定翼展開的凸輪/ 活塞裝置。
M712 式" 銅斑蛇" 炮射導引砲彈採用微旋設計，彈體中部外套一個專用的旋轉閉氣彈帶。此彈帶為預刻膛線式，可在彈體上滑動，這種滑動的作用使彈體不受彈帶和膛線的影響，從而防止因彈丸高速度旋轉而降低空心裝藥的破甲效應。砲彈在出砲口後的無控飛行段，靠尾舵面的斜置產生6~18 轉/ 秒的自旋速率，保持彈的穩定性，進入末制導段後，要求砲彈不自旋，此時改用1 號和3 號兩片尾舵面差動，以控制滾動穩定。
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四、系統組成
一個完整的“銅斑蛇”導引砲彈作戰系統，由導引砲彈、雷射指示器、155 毫米榴彈砲，射擊指揮器材、通信指揮和控制器材組成。整個系統用於直接支援陸軍野戰部隊的砲兵營作戰。80 、90 年代的美國陸軍野戰砲兵營的武器通常裝備有MlO9 式或M198 式155 毫米榴彈砲、“法達克”或帶砲兵連計算機系統的“塔克法”射擊指揮系統及C3 系統。
“銅擱蛇”可配用多種雷射指示器。理論上該砲彈可用各種地面或機載雷射指示器為其指示目標。如美國地面車載雷射定位指示器(GLID) ，手持式雷射指示器 (LlD) 以及組合式通用雷射指示器(MULE) ；機載指示器包括搖控飛行器(RVP) 和陸軍武裝直升機目標探測和指示系統(TAOS) 以及英國弗蘭提雷射目標指示器和測距機。但實際上，美軍地面引導只依靠M-981 式裝甲火力支援車。
雷射定位指示器可由地面砲兵前進觀察小組( 或前進觀察員) 、直升機、陸軍飛機或無人駕駛飛機操縱器控制。地面雷射定位指示器的有效作用距離可達6 公里，但由於能見度和其它原因，大多數砲兵前進觀察員的接敵距離是5 公里。當彈丸飛行到最後10~15 秒時照射目標，直到完成攻擊目標為止。80 年代中期以後可使用遙控飛行器來照射目標，其作戰縱深可達15 公里。
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“銅斑蛇”的雷射指示器系統有許多戰術優點：
雷射光束和目標上的雷射斑，用肉眼看不見。雷射照射無菸、無焰和無聲，因此不會暴露指示器的位置。
火砲發射陣地不易暴露。發射" 銅斑蛇" 的火砲可在距前沿幾千米遠的後方實施間瞄射擊，因此敵裝甲部隊在進攻中無法發現對方砲兵分隊向其發射雷射導引砲彈。坦克炮也不能有效地對付遠距離的火砲，所以發射陣地不會被目標發現或遭受攻擊，除非敵人用反擊砲兵火力或空襲方式才能奏效。
“銅斑蛇”砲彈採取兩種飛行方式。“銅斑蛇”在獲得正確的雷射編碼前，既可作彈道飛行，又可作低伸滑翔式飛行。前者用於近距離飛行，後者用於遠距離或云層低於規定的900 米以下時飛行。一般射擊條件下，砲彈導引頭的搜索攻擊區為0.75 ～1 公里× 1.5 ～2 公里，也就是說任何裝甲目標在該彈發射瞄準點約1 ～1.5 公里半徑範圍內活動，均難以擺脫攻擊。
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五、主要技術指標
彈全重( 公斤) 62
彈全長( 毫米) 1372
長徑比 8.85:1
戰鬥部重( 公斤) 22.5
配用引信 M740 式壓電引信
制導方式 半主動雷射尋的，採用釔鋁石榴石激光器，
波長1.06 微米
制導原理 重力補償偏移比例導航尋標器；視場12.5 度；
CACS-27 式冷氣驅動控制系統
破甲厚度( 毫米) 266
命中精度( 米)( 圓誤差) 0.4~0.9
M4A2 式發射裝藥
5 號藥包 初速325 米/ 秒，加速度3218g
6 號藥包 初速393 米/ 秒，加速度3296g
Mll9 式發射裝藥 初速587 米/ 秒，加速度7185g
砲彈旋轉速度( 轉/ 秒) 2~10
耐衝擊性能(g)
彈前部 9000
彈後部 3000
射程( 米) 4000~16000
穩定方式 四個十字形穩定翼和控制翼
六、存在的問題
（一）射程有限。M712 式炮射導引彈丸的射程僅限於4000~16000 米。增加了中部的十字形穩定翼後射程才增加到20000 米。這種射程水平在80 年代或許是夠用的，但90 年代波斯灣戰爭後就不能滿足信息化作戰的美軍的需求了。
（二）易受干擾。“銅斑蛇”砲彈採用雷射半主動導引原理。容易受天氣，如雨、霧、煙的影響，降低導引效果。同時無線電同步也易受電子干擾，尤其在它的預設主戰場——北歐地區，更為嚴重，那裡的電子技術發達，電磁環境複雜，經常有“銅斑蛇”實彈演習被干擾的情況。
（三）系統複雜。“銅斑蛇”要求有前進觀察員( 或觀察小組) 。它主要靠地面前進觀察員用雷射指示器指示目標。該觀察員必須能清楚地看到目標並距目標較近處發出雷射，因此從照射器到目標的距離受到限制，而且前進觀察員易遭攻擊。雷射指示器與榴彈砲連之間如何協同比較複雜。在任何時間上能被摧毀的目標數目受到使用雷射指示器數目的限制。
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七、實戰使用
M712 “銅斑蛇”雷射導引砲彈首次實戰，是在1991 年1 月17 日，波斯灣戰爭的地面戰階段，美國第1 騎兵師第83 野戰砲兵團首次發射了“銅斑蛇”導引砲彈。不過令美國佬鬱悶的是，為了抵御前蘇聯裝甲集群而開發出來的“銅斑蛇”，首戰的打擊目標卻是一座大型碉堡——實際上，直到現在，雷射導引砲彈在實戰中打擊的大部分目標都是固定的堡壘工事，幾乎沒有在實戰中摧毀過活動的裝甲目標，這和當年研製這類武器的初衷是大相徑庭的。
上世紀90 年代，美軍師屬野戰砲兵營在以“銅斑蛇”為主戰彈藥實施砲擊任務時，通常採取以下戰術：
首先使用M712 “銅斑蛇”導引砲彈精確打擊敵方目標，然後其他火砲用非導引的M483 式榴彈打幾輪急速射，覆蓋整個敵軍陣地，M483 式榴彈是一種子母彈，內裝反人員和反裝甲改進型雙用途子彈藥（DPICM ），用於殺傷被雷射導引砲彈命中後逃出的敵有生力量。
火力前方觀察組乘坐M981 式火力支援車前進到離目標5000 左右米，開闢前線觀察所，M712 砲彈的雷射目標指示器也裝在車上。
為了防止敵軍的砲火反擊，師砲兵旅的AN/TPQ-36 砲兵偵察雷達在砲擊開始後立即開機，隨時準備使用火箭砲連的MLRS 遠程火箭炮進行反砲兵作戰。通常還會配屬一個陸航旅的直升機中隊進行空中掩護和支援。
作戰過程：火力支援營的測地小組抵達前沿開始測地，完成後M981 火力支援車出發佔領陣地。前觀組將雷射指示器對準預定目標，定位並測定目標方位距離，上報目標坐標信息。後方的M109 自行榴彈砲也同時做好射擊準備，這時前觀至後方的砲兵射擊鏈路上的所有環節均已聯通便備，只待上級下達開火命 令。射擊命令下達後，“銅斑蛇”被發射，砲兵營指揮系統使用無線電通知前沿觀察所砲彈彈道信息（包括射擊時間、彈道和預計抵達時間），砲彈經過幾十秒飛行，當抵達距離目標幾千米時，前沿觀察所通知照射組打開雷射器照射器，開始目標照射，10 至15 秒後，砲彈即可直接命中目標。目標被命中幾秒鐘後，後方砲兵陣地發射的M483 式155 毫米子母砲彈攜帶的數百個子彈藥覆蓋整個敵軍陣地。前觀組隨後進行戰果評估，進行第二輪射擊。任務完成之後，M981 火力支援車撤離前沿陣地。
整個波斯灣戰爭，美軍在每個砲兵連儲備了17 發“銅斑蛇”雷射導引砲彈，僅佔總彈藥量的0.41 ％。在一百小時地面戰過程中只發射了約90 枚，雖然大部分都準確命中了目標，但美軍對該彈的評價並不高，與常規子母彈相比，“銅斑蛇”發揮的作用極其有限，以至於戰後美軍取消了“銅斑蛇”的後續發展。
阿富汗戰爭和伊拉克戰爭，美軍野戰砲兵發揮了重大作用，其發射的“薩達姆”和“銅斑蛇”導引砲彈給了負隅頑抗的伊拉克軍隊以毀滅性打擊。但由於美軍相比阿富汗和伊拉克擁有巨大的技術優勢，加之美軍野戰砲兵系統完備、彈種豐富，常規彈藥仍可以取得較好的砲擊效果，“銅斑蛇”反而處於一個可有可無的尷尬地位，加之全部“銅斑蛇”都已經有十年以上的彈齡，接近壽終，基本被美軍當成消耗庫存的一種手段。
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八、黯然謝幕
為使“銅斑蛇”的最大射程進一步提高，美國在晚期生產批次的“銅斑蛇”做了一下氣動特性改進，使外部的形狀有些微小的變化，例如，使中部翼和控制翼的溝槽緊密連接，並對船尾部和氣動面作精細加工。早在1981 年就提出研製“銅斑蛇” II 型，計劃將射程由16 公里增至22 公里，並用被動紅外/ 毫米波導引代替半主動式雷射導引系統，以實現發射後不管，但該計劃無疾而終。90 年代以後，隨著精確導引技術的發展，GPS 、雙色紅外敏感器、毫米波等先進技術開始在砲兵領域大規模應用，系統龐大、造價高昂、易受干擾的“銅斑蛇”導引砲彈顯得有些雞肋，美國陸軍決定不再發展半主動雷射導引砲彈，轉而發展“神劍”等低成本高性能。
“銅斑蛇”最大的缺陷，其實是作戰流程太複雜，實戰應用效率太差。因為它不能像雷射導引炸彈、飛彈一樣，隨便由一架飛機、一輛車甚至一個步兵攜帶一個目標指示器就能引導。引導“銅斑蛇”雷射導引砲彈的是一套龐大的系統，除了指示器，還要攜帶全套砲兵前方觀測與通信器材，而且要與砲兵指揮控制部門密切聯繫和協調，也就是說，只有寶貴的砲兵火力前觀組能夠引導雷射導引砲彈。砲兵火力前觀組和空中火力控制組一樣，都是地面部隊最寶貴的資產，讓這麼重要的單位到火線上一對一的打坦克，顯然是不合算的。沒有砲兵前觀組，後方火砲的精度不足以把砲彈送到彈載末導引頭非常有限的作用範圍之內，而有了前觀組的引導，用末敏感彈藥，甚至乾脆用DPICM （雙用途改進常規彈藥）覆蓋，也足以摧毀敵人的裝甲集群。這才是“銅斑蛇”雷射導引砲彈發展坎坷，很少使用的主要原因。