未来武器系统的发展展望

装甲装备防护性能的提高，迫使坦克装甲车辆改进其武器系统性能。研究结果表明，使用现役坦克炮发射动能穿甲弹击穿未来主战坦克装甲的炮口动能需要达到18 MJ以上，而现装备坦克的120 mm火炮炮口动能在9～11 MJ，这意味着未来主战坦克的武器必须有大的改进。未来20年间，虽然坦克的主要武器仍将以滑膛坦克炮为主，但新概念火炮将会登场，其列装时间取决于资金的投入强度和技术的进展快慢，更新火控系统也是提高火力的一个重要方面。

1.坦克的主要武器

尽管传统坦克炮的发展受到各种因素的制约，但传统坦克炮仍有潜力可挖，于是形成改进现装备坦克炮和研发新型火炮并举的发展途径。

1）改进现装备坦克炮

在新型火炮问世之前，人们将致力于120mm坦克炮和125 mm坦克炮的改进。

挖掘现装备坦克炮潜能的措施包括提高初速、改进弹丸设计、改进火炮设计和改进火控系统。提高初速，主要依靠增大发射能量，其途径有三条：一是加长炮管，充分利用发射药能量，如德国使用55倍口径身管代替44倍口径身管；二是改进弹丸设计和装药结构，减少弹丸飞行阻力和多装发射药；三是使用可燃药筒，无形中增加一部分发射药量。采用更高强度的钢材制造炮管，为的是使其能够承受更大的膛压，这也是必须采取的措施。

2）发展新型大口径火炮

研制大口径火炮无须开发新原理。西方国家已研制成炮口动能为20 MJ的140 mm坦克炮及其使用的动能穿甲弹，而且在德国的“豹”Ⅱ坦克以及美国陆军的M1坦克“先进部件技术演示车”上进行过试验。冷战结束后，北约根据变化了的形势决定不再继续发展140 mm坦克炮，而是集中力量改进120 mm火炮和发展新概念火炮。

俄罗斯专家认为，140～155 mm坦克炮将大大提高动能穿甲弹的穿甲威力、破甲弹的破甲能力和榴弹的瞬时效应。这种火炮还能发射燃料空气弹，有效地对付掩体内人员和装甲目标。

然而，坦克炮口径增大会给坦克设计带来许多难以克服的问题。首先是坦克弹药携带量的减少会严重影响坦克的持续作战能力，其次是增大火炮口径带来的增重问题，严重影响坦克的机动性。为保持坦克机动性需要提高发动机的功率，然而，增大的发动机功率会被火炮口径增大和发动机体积增大引起的坦克增重以及发动机增重的负面效应所抵消。因此，增大火炮口径并非提高坦克武器威力的最佳途径。

3）开发新概念火炮

提高固体发射药火炮威力受到各种因素的制约。因此，开发新能源火炮便成为提高武器威力的主攻方向。虽然液体发射药火炮在坦克上应用具有巨大的潜能，然而国外在试验过程中发生了多起严重事故，其技术问题一时难以解决，研究计划被迫中止。

电炮的发射原理与常规火炮不同，弹丸初速仅与耗电量相关，可以大幅度提高，成为提高未来坦克火力的研究重点。电炮分为电磁炮和电热炮两大类。

（1）电磁炮。电磁炮利用电磁原理加速弹丸。电磁炮分为轨道炮和线圈炮两种类别。

轨道炮利用导轨加速器发射弹丸，需要把弹丸纵向设置在两个导电轨道之间。只有电流强度达到200 MA时，弹丸才有可能获得具有杀伤威力的终点弹道性能，如此强的电流很容易造成导轨的严重烧蚀。

线圈炮采用非接触方式加速弹丸，不存在磨损轨道问题，然而，发射弹丸所需的线圈结构以及控制设备十分复杂。当线圈炮的炮口动能达到20 MJ时就具备了穿透未来主战坦克装甲的能力，获取这种技术需要花费大量的资金。

研制电磁炮需要解决的关键技术是：研制大容量储能装置、瞬时提供脉冲电能、研制超强电流导线。因为发射9发弹需要消耗大约500 MJ的电能，发射弹丸所需的平均脉冲电流也需要达到30 GA，而MA级的超强电流就需要采用超导技术，其导线需要冷却到-273℃。

尽管美国未来战斗系统和英国机动直射武器装备需求希望采用电磁炮，而且英国国防评估与研究局已经成功地使用电磁炮做过发射试验，实用型尾翼稳定脱壳穿甲弹初速达到1 730 m/s，验证试验弹的初速曾达到2 340 m/s，然而，目前英国电磁炮的研制工作仍处在实验室研制阶段，距离实用还有很大距离。美国的电磁炮研究工作也遇到暂时无法解决的难题，研制工作被迫停止。开发电炮的主要问题是，储能电容器的储能密度太低，目前仅达到1.3 MJ/m3。虽然电容器的储能密度有可能提高到5～7 MJ/m3，即使如此，产生15 MJ炮口动能所需的电容器需储备50 MJ电能，其体积约7 m3，几乎是目前主战坦克车内空间的一半。

（2）电热炮。电热炮不同于常规化学能火炮，不是依靠化学反应产生的气体膨胀加速弹丸，而是通过高压状态下的等离子体电弧光产生的气体膨胀加速弹丸。电热炮采用的发射药呈惰性，摩尔质量较小，试验获得的弹丸初速达到2 500 m/s，大大高于固体发射药火炮。由于目前尚无理想的能源方案及其相应技术，更为棘手的问题是蓄能装置体积太大，因为每发射1发炮弹需消耗70 MJ以上的电能，所以发展纯电热炮困难极大。

（3）电热化学炮。电热化学炮综合了电热炮和化学能火炮的优点，实现起来也比较容易。(www.xing528.com)

美国早在1989年就着手进行电热化学炮的试验研究工作。陆军研究实验室估计，采用电热化学炮方案并对120 mm坦克炮进行改造，其炮口动能可以提高40%。德国计划研制的120 mm固体发射药电热化学炮，发射尾翼稳定脱壳穿甲弹的初速可以达到2 100 m/s，其炮口动能接近140 mm常规固体发射药火炮，诱惑力极强。然而，发展电热化学炮仍需解决电源以及超强电流产生的电磁兼容性问题。

（4）研制炮射导弹。使用火炮炮管发射导弹并非俄罗斯人的发明，但是俄罗斯人解决了利用坦克炮炮管发射反坦克导弹的难题，也解决了火炮不能对付远距离装甲目标的难题。俄罗斯的主战坦克，不管是过时的100 mm坦克炮，还是现代化的125 mm坦克炮，均配有炮射导弹。

美国也正在研制XM872式120 mm炮射导弹。该导弹采用火箭助推方式增大弹丸飞行速度，利用毫米波进行制导，弹芯使用贫铀材料制造，计划装备M1系列坦克。

2.战车武器

随着战车作战功能要求提高，武器发展多样化。

1）以新型中口径火炮对付近距离轻装甲目标

对步兵战车及其他战车来说，主要武器是车载炮，口径一般为40 mm，车重也容易得到控制。瑞典博福斯公司和美国麦道直升机公司正在合作开发“丛林之王”IV式40 mm链式自动炮，该炮是改进型“布雷德利”战车主要武器的有力竞争者，其射速为200发/min，配用博福斯公司新研制的曳光尾翼稳定脱壳穿甲弹，初速高达1 480 m/s，可击穿100 mm厚的钢装甲板；发射博福斯公司的3P弹时，可对付导弹、固定翼飞机、直升机、步兵和轻装甲等多种目标。博福斯公司还正在为该炮研制新型炮弹，据说新弹上装有传感器，能探测弹道飞行轨迹正面及两侧的目标。当目标从两侧掠过时，弹体上目标一侧的战斗部能立即引爆，爆炸破片呈扇形，能有效地毁伤导弹、固定翼飞机和直升机。

2）配用反坦克导弹对付远距离装甲目标

步兵战车有可能同主战坦克交战，需要配备反坦克导弹，以增强远距离反装甲能力，在敌坦克炮有效射程外先发制人。

反坦克导弹采用破甲机理损毁装甲，且不受射程远近影响，是理想的远距离反装甲武器，制导技术使反坦克导弹成为精确打击武器。然而，传统反坦克导弹只有击中要害部位时，破甲效果才明显，否则收效不大；复合装甲以及爆炸式反应装甲的出现，又使反坦克导弹的破甲穿深大打折扣，所以说传统反坦克导弹对付新型装甲的效果并不理想。

动能反坦克导弹保持了传统反坦克导弹的精确打击能力，它不仅依靠破甲原理毁伤装甲，而且依靠动能穿甲，所以后效特别明显，将成为对付远距离装甲武器的有效手段。

3.提高火控系统性能

新一代主战坦克的火控系统将有明显变化，它不再是孤立的火控系统部件形式，而是作为车辆综合电子系统的一个组成部分出现。坦克乘员可以借助车辆综合电子系统感知战场态势的各种信息，使坦克具备同视线外目标进行交战的能力，坦克火控系统性能将进一步提高。

1）发射控制增程炮弹

传统火炮的直射距离在2km左右，对付3 km以外目标效果不佳，目前正从两方面进行改进：一方面是研制灵巧弹药，另一方面是改进火控系统性能。美国陆军武器装备研究发展与工程中心开展的研究工作，分成两个方面：一是为提高M1坦克的120 mm坦克炮性能研制自主制导式增程炮弹。这种灵巧炮弹既能对付3 km以远目标，又能有效打击3 km视距以内目标。打击远距离目标时，乘员从车辆综合电子系统获取目标坐标信息，或由前方观察员指示目标，由火控系统计算射击诸元、指挥射击。弹丸出炮口后，先按预定弹道参数机动飞行，在距离目标500～5 000 m时，改由弹头上的寻的头自动寻找目标并发起攻击。二是利用XM291轻型120 mm坦克炮进行“灵巧炮管制动器”有源阻尼控制试验，试图使该炮在动态条件下对3 km目标的命中概率比M1A2坦克提高3倍。

2）广角监视与探测

为了减少探测目标和识别目标以及车长向炮长转交目标的时间，英国防御评估与研究局研制了一种新型广角监视与探测装置。该装置是全景热像仪和帧存储器的结合，能产生360°广角景象，并且不断地更新。目标自动探测系统能在显示器上标出目标可能出现的位置，乘员再通过另一个显示器观察可疑目标的放大图像，确定目标的真实位置。实验室的试验结果表明，“挑战者”坦克的乘员，使用热瞄具探测并确认目标的时间为53 s，而广角监视与探测装置只需23 s。

3）使用多频谱传感器快速准确捕捉目标

美国陆军通信与电子司令部夜视和电子传感器管理局，将包括多种频谱传感器在内的软、硬件组合在一起，制成一个目标捕获先期技术演示器，并进行过两次现场演示，试图通过验证探索广域搜索、捕获目标和识别目标技术，战术目标排序技术，增程弹射程内优选目标的自动指示/跟踪/交接技术，以便达到减轻乘员工作负担、提高反应速度和作战效能的目的。使用多频谱传感器进行演示试验取得的成果证实：第二代B组前视红外装置与先进的处理器插入件相匹配，能减少探测和识别目标的时间；毫米波地面雷达可探测20多个运动目标；多功能激光系统，可以快速重复地进行不损害人眼的测距、激光雷达目标轮廓成像和目标指示；以激光雷达方式工作时，能提供5 km远的、精度为±20 mm的俯仰角-方向角-距离三维信息；以目标指示方式工作时，可指示6 km远目标，输出能量达100 m J，束散角小于100 mrad。