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俄烏戰場的攻擊主力兵種:
永不停止追求打得更遠、
更準確的砲兵

10 Jun, 2022 全球防衛雜誌 

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圖為盧干斯克人民共和國民兵向波帕斯納鎮方向發射了一枚D-20 152mm榴彈砲。 圖/美聯社

俄烏戰爭破百天,烏克蘭東部地區的俄軍改採傳統大砲兵主義陸軍的作戰方式,先用傳統火砲火力覆蓋一輪敵方的陣地以及防禦工事後再進攻,進度緩慢卻有效,打得烏克蘭一時無法反擊。傳統火炮(不管是自走型或是拖曳型火炮)在戰場上扮演的角色,藉由高爆彈(High Explosive, HE)對敵方部隊投射壓制型火力,另外當然有些特殊需求,例如:投射煙霧彈、長時照明彈、攻頂彈藥等。

現代砲兵的改進

從俄烏戰爭可以發現,今日的野戰砲兵面對的戰場環境與過去大不同,反砲兵雷達的使用,使得砲兵的存活性大為降低,近日烏克蘭流出的影片顯示,砲兵發射第一發砲彈後約三十秒,第一發反擊的砲兵火力便到達。

為了增加砲兵的生存性,除了自走化之外,延長火砲射程,提高發射速率以及火砲的準確度變成各國競相改進的要點,最近在俄烏戰場上烏軍的精準彈藥(Precision Guided Munitions, PGM)使用影片流出,更是讓未來戰爭中砲兵的樣貌與以往不同。

https://youtu.be/gQ_rga-0XMo
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以自走型火砲平台來說,安裝自動化彈藥處理系統(Ammunition Handing System, AHS))可以獲得更高的射速例如:德國的Krauss-Maffei Wegmann克勞斯、馬菲、韋格曼155mm/52,也就是新聞上荷蘭援助烏克蘭的PzH2000自走砲,具有半自動AHS系統,其中電腦自動設定引信模式及火藥裝量,最後才由人工送彈入膛來發射。未來因應預算隨時可以換成全自動彈藥處理系統,再次增加射速同時將組員降低為兩名。

長久以來,155mm/39是西方國家通用的火砲彈藥口徑,普遍使用在像M109系列自走砲上,部屬包括美國、北約等許多國家。它可以發射標準的155mm M107 HE彈,最大射程可超過十八公里(十一英里),但是按照今天的標準,這是非常短的。影響火砲的射程因素除了包括發射地的環境位置(海拔高度)、砲彈的種類、火藥裝量與彈頭的組合等等。

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M109A7自走榴彈砲車。 圖/維基共享

在不使用火箭增程彈藥的情況下,提高火砲的倍徑可以些微的提升火砲射擊距離,同樣以國的Krauss-Maffei Wegmann克勞斯、馬菲、韋格曼155mm/52倍徑的PzH2000自走砲為例,使用萊茵金屬的DM111/DM121砲彈,可以將射程一舉提升到約四十公里,同時保有足夠的準確度,改良的PBX-4塑膠炸藥將使破片的速度提高三倍,增加打擊威力。

除了提高火砲的倍徑(也就是增加炮管的長度)之外,另一種則是所謂的Base-Bleed彈藥,由於一般砲彈由於以超音速將前方的空氣劃開,因此主要的阻力(約50%至60%)來自於砲彈的前端,另外的阻力來源(約30%)則來自於砲彈底端,砲彈底端通常為平面鈍型,因此在飛行過程中會在後方形成一個低壓區域,大幅拉扯並降低砲彈飛行的速率,從而減少飛行的距離。

Base-Bleed彈藥的原理是瑞典國防研究所(FOA)及瑞典國防物資管理局(FMV)在1960年代中期為了增加岸防火砲射程而開始研究,並於1966年就有了初步的成果。1971年正式獲得專利後,在西方開始廣泛使用,在不加大原本彈藥外殼的情況下,於彈藥內部底部加裝小型的氣體發生器。氣體發生器幾乎不提供推力,但會用流入的氣體填充外殼後面區域的真空,從而顯著降低阻力。將目前的155mm/39火砲射程提高到約三十公里,155mm/52火砲的射程提高到約五十公里。

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PzH2000自走砲。 圖/維基共享

火炮精確射擊的需求

在砲彈的射程便遠增加了之後,再來就朝向高精確度的方向邁進,以荷蘭的PzH2000NL在阿富汗服役的經驗,射擊22公里的目標可已經達到非常精準的程度了不過,儘管22至32公里符合標準,但是當距離拉到32公里以上時,誤差就開始無法接受,落彈有可能相差到一公里以上,還有甚至連觀測員都沒看到落彈位置的情形發生,表示誤差已經大於可觀測範圍。

傳統非導引的M549A1 155公釐炮彈在其最大射程以內的圓概率誤差(CEP)為267公尺(291.99碼,875.98英尺),這意味著可以預期其中一半的炮彈會落在其預定目標的267公尺範圍以內。因此無法做到精準攻擊或火力支援,只能以大面積覆蓋祈求運氣好命中或不要有太大的附帶損傷(Collateral damage)。

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在阿富汗坎大哈省對塔利班發動攻擊的荷蘭皇家陸軍PzH2000。 圖/維基共享

舉近期的例子來說,俄烏戰爭初期,烏軍在一小鎮道路上準確抓到俄軍戰甲車的集結地,但卻因為火砲的準確度不足且火力不夠強大,目標有幾十輛戰甲車卻只取得不到五輛的摧毀戰果。

為了解決準確度問題,砲彈開始進行飛彈化,但又得想辦法減少成本,也就是說,最好是有飛彈的導引準度跟砲彈的低成本,最初發展的是在砲彈本身加上雷射導引模組的M712銅斑蛇雷射導引砲彈,1980年開始量產,台灣也採購部分該型砲彈。

波灣戰爭中美軍總共發射約九十發該型砲彈,命中率約90%。雖然成效良好,該型砲彈卻有著根本的問題,就是需要持續雷射標定目標,以現行一線主戰車都有雷射感測器來說,反而讓敵方提早預知砲擊來臨,同時也無法一次標定大量目標。

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發射後的M712 Copperhead接近作為目標的舊M47 Patton坦克。 圖/維基共享

新一代精確導引砲彈

因此美國陸軍委託Northrop Grumman公司研發出砲彈用的M1156精確導引套件(Precision Guidance Kit, PGK),簡單來說,就是將砲彈上加上GPS導引的彈翼,調整彈翼改變角度,利用氣動的原理達到導引的目的,其GPS接收器可將PGK的飛行軌跡與它應當命中的坐標進行比對,然後翼片會微調其軌道以匹配炮彈實際撞擊的位置。此種導引方式解決了雷射導引砲彈無法同時大量攻擊敵方目標的缺點,同時降低導引砲彈的製造成本。

M1156精確導引套件的GPS套件與彈翼與砲彈前端的引信模組結合,引信重量達到1.36公斤,比標準引信加重0.4公斤。由於內部的小型發電機會在飛行途中產生電力,因此無需另外安裝電池。PGK引信的生產成本不僅比整枚專門製造的導引炮彈更為便宜,它的目的是將標準炮彈轉變成為更為精確的炮彈,只須將標準引信替換成M1156精確導引套件引信,就可以將現有庫存內數百萬枚炮彈得以升級。

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美國陸軍練習設置引信。 圖/維基共享

砲兵的未來發展

陸軍砲兵單位永遠都會追求更大的火力跟更遠的射程,目前美國視距外加農砲(None-Line-Of-Sight Cannon)開始研發155mm/58倍徑,提供網絡化、遠程目標定位以及點和區域目標的長程精確攻擊能力,同時自動化彈藥處理系統具有多發同時撞擊(MRSI)的攻擊能力,用以全面替換目前的M109A7系列,而德國萊茵金屬也基於PzH2000的基礎上研製155mm/60倍徑長射程火砲,射程更遠達七十公里,可安裝在新一代HX3 10X10輪型車輛上。

當陸軍手上的炮火打擊距離越來越遠,如何利用UAV有效遠距偵測並回傳資訊又是另一個需要解決的問題,以目前俄烏戰爭前段烏軍利用火砲的整合度,或許可以期待美軍援助的M777榴彈砲及遠程火砲到達時烏軍的砲兵表現。

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圖為視距外加農砲(None-Line-Of-Sight Cannon)。 圖/維基共享

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