说道炮弹增程技术,这个就是著名的底凹弹。炮弹飞行中,尾部会产生涡流,极大降低尾部气压强度,而前部则是一个大气压。前部一个大气压,后部气压假设0.2倍大气压,那就会造成很大的压差阻力,从而影响炮弹射程。底凹榴弹在弹体后部有凹槽,然后开有导气孔,就会破坏炮弹尾部的涡流,从而使得压差阻力减小,炮弹射程提升。国产DDB01底凹弹配合52倍火炮的最大射程可达32公里。
底凹弹技术比较简单,普通炮弹屁股上加个环就行了。更进一步的就是底排弹,底排弹在弹尾设置带有排气孔的燃烧室,内部填充缓燃火药药柱。发射后药柱被点燃并持续释放高温燃气,通过调节排气流量使弹底压力提升至弹头压力的80%,显著降低飞行阻力 。当弹体以超音速飞行时,底排装置工作期间可减少60%-70%的底部阻力。155毫米底排弹在海拔4500米高原环境下,尾部低压区压力值较海平面降低42%,此时底排装置燃气喷射效率提升19%,形成更显著的压力补偿效应 ,这种特性使其特别适用于高原作战场景。而且底凹弹和底排弹采用了通用化设计理念,通过更换不同功能的弹尾部件即可实现弹种的快速转换。
国内80年代就搞定了底排弹,之前说59式加农炮的时候说过,引进的比利时技术搞得130底排弹,后来国内给DDB01换个了屁股就是DDB02底排弹,而DDB02底排弹则能实现41公里的远程打击能力。
弹丸在空气中飞行时所受到的空气阻力与弹丸速度和空气密度是成正比的关系,弹丸在弹道的起始段初速和空气密度最大,因此空气阻力和底部阻力最大,此时采用底排技术能够有效地减少底阻对弹丸射程的影响;随着高度的上升,弹丸速度和空气密度逐渐减小,空气阻力和底部阻力也随之减小,采用底排减阻的方式来提高射程效果就不明显了,而且底部排气弹的增程效果只体现于弹道起始段。理论和试验都表明,当弹 丸过了弹道段时,即使再增加底排药剂,底排弹的增程效果也不太显著。此时采用火箭助推技术对弹丸进行加速,其效果是最佳的,此两种增程技术在不同时段、不同飞行高度的合理运用,从而可使炮弹获得相对理想的远射程,这就是底排火箭符合增程技术。
国内在90年代初就开始研究过这项技术、90年代末期,南非在底排火箭复合增程技术领域取得突破性进展,经过论证,国内DDB03型底排火箭复合增程杀爆弹的研制计划于1999年正式获得批准。
根据复合增程弹中底排装置和火箭助推装置在整个弹丸系统中位置的不同,目前,底排一火箭复合增程弹的结构形式主要有三种:并联式结构该种结构是底排装置和火箭助推装置为一个整体并设置在弹丸底部,火箭药在复合装置的外层,底排药在装置的内层,2种药剂燃烧后气体同走一个排火通道。该种结构形式设计简便,但是实验验证其增程效果不是很明显,而且该种方式只能达到先底排增程后火箭助推增程的异步增程方式。如图1所示。
串联结构,此结构形式是底排装置和火箭装置是相对独立的部件,其中底排装置设置在弹底,火箭助推装置在底排装置的前端错开排列,该结构既可实现底排与火箭同走一个排火通道,也可实现两种装置各自走自己的排火通道,即可实现底排与火箭的同步增程和异步增程,但是,由于火箭助推装置是一个相对独立的部件,占有弹丸有效的空间较大,因此降低了整个弹丸的命中威力。
分置式结构该结构形式是底排装置设置在弹底,火箭助推装置设置在弹丸前端的弧形段部分,该结构形式可以完全实现底排和火箭排火通道的独立性,即可实现底排和火箭的同步增程和异步增程,另外该结构有效利用了弹丸头部弧形段空间,使设计更为合理,不致于降低炮弹的命中威力。但是,此种结构的点火序列设计较繁琐,弹丸结构也相对复杂。
从外观设计来看,该型炮弹沿用了DDB01底凹杀爆弹的整体构型,但在弹体尾部进行了关键性改进,火箭发动机集成到底排装置前端,并实现了两种推进系统共享一个喷射口的巧妙设计。
在实弹测试中,该炮弹展现出独特的工作时序:首先底排装置会持续运转17至18秒,待其完成预定任务后自动关闭;随后火箭推进系统立即启动,将弹体飞行速度提升至每秒120米的水平。这种分段式推进方案带来了显著的战术优势,经过测算可使炮弹的有效射程延伸约20公里。2004年,DDB03型炮弹顺利完成定型验收。
但是这种动力装置会挤占弹体内部的有效载荷空间,从而直接影响战斗部的毁伤效能。此外,发动机工作时产生的推力偏心现象还会显著影响弹道的稳定性,导致射击精度出现明显波动。国内2014年推出了DDB04改进型号。公开的说法DDB04增程弹喷管仍装配在烟火药剂的中间,且烟火药剂与喷管壁装配后通过包覆剂无缝隙连接,在挡板上钻有8 个烟火药剂喷火孔。挡板挡住烟火药剂,后喷管口外端面要低于挡板外表面 0. 3 ~ 0. 8 mm。这样,火箭增程药剂和烟火药剂在工作时,是各走各自的点火通道和排火通道,互不干涉,互不干扰,彻底实现了底排减阻增程与火箭助推增程的异步工作形式。其增程工作时序为底排增程 - 火箭增程- 底排增程;

新型号通过重新设计火箭发动机内部结构,不仅提升了弹道性能的一致性,更将最大射程提升至60公里量级。
火箭发动机在高温时的燃速快、工作时间短、推力大;低温时的燃速慢、工作时间长、推力小。而推力总冲几乎相当,也就是说温度对推力总冲的影响非常小。说明在推力总冲相等的情况下长时间、小推力的发动机比短时间、大推力的发动机,其增程效果更好;在高温、低温的条件下,火箭发动机对射程的影响比发射装药(初速的变化)对射程的影响更大。印度人是不是有点瑟瑟发抖。
打得快的同时,还要打得远,火炮发射后,弹丸在飞离炮口后还要受到突然喷出膛内的高温高压火药燃气的作用,会逐渐加到最大速度,此后,在空气阻力和重力的影响下,弹丸速度逐渐降低,弹道会呈现为一条不对称的弧形曲线。传统的枣核弹、底排弹、底凹弹的增程手段都是在增加抛物线左端的射程,那么如果想进一步增加炮弹的射程,就要对抛物线右端想办法了。
在各类增程技术中,火箭助推滑翔增程方法是近年来国外出现的新技术,采用控制方法的滑翔增程以其增程效果明显而备受世界各国重视。滑翔增程一般是指在无动力飞行阶段,弹上探测系统不断地实时测量其实际弹道参数,控制系统将实测弹道参数与方案弹道参数比较形成弹道偏差,据此偏差的大小按照预先确定的控制规律形成舵控指令,控制舵面偏转,改变弹箭的飞行姿态,进而引起作用在弹上的升力发生变化,从而改变弹箭飞行轨迹,达到增加射程的目的
火箭助推滑翔增程制导炮弹发射后, 炮弹尾翼张开, 保持稳定飞行,火箭助推炮弹飞行到弹道上升到一定高度后, 弹上小型火箭发动机点火, 推进剂在发动机内迅速燃烧, 产生的高温高压气体朝弹尾方向高速喷出, 从而产生推力, 推动炮弹向前飞行, 并使其速度迅速增加, 直至推进剂燃烧完毕, 实现炮弹的助推爬高增程。由于火箭发动机启动时间是炮弹飞行到一定高度,空气较为稀薄,所以增程效果较好。
在弹道顶点附近, 弹头前端的鸭式舵展开, 弹上控制系统控制舵片偏转, 使全弹出现一攻角, 从而产生较理想的向上升力, 利用该升力克服炮弹自身重力对其飞行轨迹的影响。炮弹便能以较小的弹道倾角沿纵向滑翔较大距离, 从而达到大幅增加射程的目的。同时, 弹上探测系统不断地实时测量炮弹实际弹道参数, 控制系统将实测弹道参数与预定方案弹道参数比较, 形成弹道偏差, 根据此偏差调节舵偏角大小和舵作用力方向, 实现精度控制。
目前滑翔增程炮弹技术已经比较成熟,比较奇葩的就是朱姆沃尔特了。核心就是两门能发射火箭增程炮弹的155炮,为了这点醋包饺子。
目前西方国家对于滑翔增程弹的研发还是非常的上心。已知我国研制的射程100公里的130毫米超远程滑翔制导炮弹,采用鸭翼控制+滑翔弹翼+火箭增程,在炮弹飞过弹道顶点时展开。在不使用滑翔弹翼时,射程可达70公里,展开滑翔弹翼时的射程超过了100公里。可以使用多样化的末端制导体制,例如激光半主动末制导或卫星+惯性导航末制导,可携带多种战斗部,例如杀伤爆破战斗部,半穿甲爆破战斗部,双用途子母弹战斗部
海军是有这个技术,但是陆军似乎不多,从另一个角度看,在70公里这个射程上,解放军似乎更看重火箭炮。这个距离上无论是威力还是精度,火箭炮优势更大。
西方国家搞出了冲压发动机的增城炮弹。这玩意我想不明白了,直接用火箭弹不是更好吗。