飞翔的小坦克:2024年5月30日,朝鲜进行了600毫米超大型火箭炮的齐射,火箭弹群打击了365千米外的岛屿目标。在公开发布的现场火箭弹齐射照片中,有几枚似乎偏离了众多的火箭弹发射初始弹道,这是不是意味着朝鲜的这种新型火箭炮的精度不好,也不可靠呢?
文胜:这得从火箭炮这种武器的瞄准机构设计谈起。 火箭弹是如何瞄准的?——火箭炮的瞄准系统 我们知道,火箭炮自诞生以来就是一种依靠数量在短时间内进行面覆盖的武器,所以相比于射击精度,火箭炮更看重的是射击密集度。火箭弹在发射时产生的后坐力几乎可以忽略不计,并列的数十管火箭弹以很快的速度发射出去,能在较短的时间内完成弹药的投放,压制力极强。通常一门火箭炮在同等时间内的投弹量能够媲美1~2个传统炮兵营。
▲ 苏联早期的BM-13“喀秋莎”火箭炮,采用导轨式发射系统。
▲ 采用管筒式发射系统的俄罗斯“旋风”火箭炮(12管) 虽然传统火箭炮追求的是面杀伤,但对打击方向和精度还是有一定的要求,因此通常采用管筒式和轨道式发射。这种导向装置只负责火箭弹点火,并赋予火箭弹一定的射角和射向,不提供任何飞行动力,因此并不能像火炮身管那样对炮弹起到极高的约束作用,所以发射时微小的扰动都有可能使火箭弹的落点散布偏离。为了减少这种扰动和对目标区有概略瞄准,通常火箭炮都为发射管筒和轨道设计了瞄准约束装置,这就是高低平衡机和方向机。这种装置都是通过液压和电传动装置控制,调整和固定发射管筒和轨道的高低角度以及横向的转动。
▲ 俄罗斯“旋风”多管火箭炮系统结构示意图 从朝鲜火箭弹齐射的图片可以看出,火箭炮发射管筒的高度和方向整齐划一,因此在瞄准方向出现问题的可能性较小,除非是在发射瞬间高低机松动或由于发射动作造成管筒平衡被破坏,使火箭弹出筒瞬间偏离。 火箭弹是如何纠偏的?——火箭弹的制导系统 出筒瞬间偏离弹道的火箭弹就无可救药了吗?实际上并不是,尤其是对于朝鲜这种射程达到300千米以上的远程火箭弹。其实,即使没有前面说的瞄准系统偏离,也会由于火箭发射瞬间在尾部产生的湍流和火箭弹加工装配时的不完全对称,造成火箭弹飞行的不稳定。除了采用弹体慢旋等方式外,火箭弹还设计有尾翼和涡轮控制部件,可在制导系统的控制下稳定弹体偏差。
▲ 俄罗斯“旋风”火箭炮采用的典型火箭弹结构剖视图 火箭弹和导弹最大的区别就是导弹有制导系统,而传统火箭弹没有,也就是所谓的无控火箭。但随着电子设备的廉价化,出现了各种各样的廉价导引头,于是很多国家开始给偏差较大的远程火箭弹加装导航和导引头,以及相应的控制组件。这些控制组件主要有尾翼和涡轮,可在导航和导引装置的控制下逐步控制火箭弹回到稳定的弹道上来,并引导火箭弹飞向目标。
▲ 美国M270火箭炮发射GMLRS制导火箭弹的场景,火箭弹头部的4片舵翼用来修正弹道。 制导火箭弹的制导控制系统安装在制导舱段,主要有导航与制导模块、控制模块、修正执行机构等部件,可控制火箭弹的飞行方向、姿态、高度和速度,引导火箭弹准确地飞向目标。常见的远程火箭弹中段制导方法包括惯性制导(INS)、卫星制导(GPS)和惯性/卫星复合制导。复合制导能够利用卫星导航信息修正惯性导航产生的时间累加误差,同时利用惯性导航信息弥补干扰环境中的卫星信息丢失,增强制导火箭弹的抗干扰能力。例如,俄罗斯的“旋风”火箭炮系统采用了多种末制导火箭弹,都采用初始段简易惯性制导,通过弹上的自动修正系统、陀螺定向仪和燃气控制系统配合提高射击精度。当火箭弹发射离开导向管后,尾端的弹翼自动张开,控制弹体围绕纵轴自旋,以减小风力对飞行弹道的影响。在飞行过程中,还可通过高压气瓶推动液压动作筒控制火箭弹,根据弹上传感器获得的姿态信息修正弹道。通过这些措施,可将误差控制在射程的0.21%之内。其密集度指标与传统火箭炮相比提高了3倍,接近普通身管火炮的精度。而使用制导系统的火箭弹在精度上几乎与导弹已经没有差别了。例如,在俄乌冲突中声名鹊起的美国“海玛斯”火箭炮,据称圆概率误差在10米以下。而当年很出名的“飞毛腿”导弹在射程300千米时误差也有上百米,这就远远不如制导火箭弹了。以此来看,射击精度已经不是区别制导火箭弹与导弹的显著指标了。
▲ 美国“海玛斯”火箭炮及其发射的GMLRS制导火箭弹出筒瞬间,可以看到火箭弹头部的4片舵翼。 所以,像朝鲜火箭弹齐射时的个别偏差,都会在制导系统的纠正下,逐步恢复正常弹道,回归到齐射队伍里,并仍能以较高精度命中目标。 为什么会跑偏?——朝鲜火箭弹偏离弹道的原因 那么,我们回到问题的原点,来看看朝鲜火箭弹为什么会跑偏。从以上介绍我们知道,影响火箭弹飞行外弹道的主要是火箭炮发射系统和火箭弹自身两个方面。朝鲜火箭炮齐射时个别火箭弹跑偏的原因,也大概率出在这两个方面。 首先,在火箭炮发射系统方面,负责发射管瞄准的高低机和方向机可能因为加工精度和材料的可靠性问题,导致发射瞬间齿轮移位偏差,使出筒火箭弹偏离齐射弹道。此外,为了消除发射时的扰动因素,通常火箭弹的发射管(或导轨)都会采用一种同时离轨技术,就是将轨道设计成直径不同的前后两节,防止出现火箭弹前半截离开轨道后,还在轨道内的后半截扰动弹体,出现倾斜的情况(因为火箭弹发射管和弹体之间存在较大间隙,在飞出半截后容易在间隙范围内倾斜)。这也可能是造成偏离的一个原因。
▲ 朝鲜600毫米超大型火箭炮有4个发射筒 其次,在火箭弹自身方面,无论是管筒式和导轨式设计,火箭弹点火后的推力偏心、发射时的扰动、气动外形以及像狂风这样的外界因素都会影响到火箭弹射击外弹道。不过这是一个随机过程,在使用中是无法避免的。也正因如此,远程火箭弹大多都设计有制导系统,在飞行中不断纠正弹道,不过这在发射阵地上是难以看到的了。 实际上,火箭弹出现外弹道偏差的情况并不少见。值得注意的是,朝鲜在公布照片时并未通过电脑图片处理技术修正这一情况,或在选片时回避这一场景,而是大大方方地公布于众,这充分显示了朝鲜对其火箭炮技术的自信。