助力乌军反攻,迫使普京动员,抗俄神器“海马斯”到底有多神奇?

2022年9月21日,俄总统普京宣布在全国进行“部分动员”。这个行动在很多人眼里算是意料之中,毕竟目前俄乌战场上俄军的兵力短缺已经是肉眼可见的了。

■俄罗斯总统普京可能想不到,一种西方援助武器能让他如此为难。

纵观俄乌战局,特别是2022年7月以来的发展,可以说有一种武器对改变交战局势发挥了巨大作用,迫使普京做出“部分动员”的决定。

它先是轮番打击俄军纵深的指挥所、弹药库等关键节点,后又对乌南部战线重镇赫尔松背后第聂伯河上的两座安东诺夫斯基大桥,以及新卡霍夫卡水坝上的桥梁发动攻击,几乎使赫尔松变成一座孤城。

■2022年7月4日,乌军的“海马斯”在扎波罗热州发射火箭弹。

在这种铺垫之下,乌军才能施展出“声东击西”之计,出其不意地在北边的哈尔科夫一线展开反攻,取得显著战果。对,你没猜错,这种武器就是“海马斯”火箭炮。

■“海马斯”火箭炮正在发射,它目前是俄乌战场上风头最劲的武器了。

关于“海马斯”的介绍文章可谓铺天盖地,各路军迷早已耳熟能详,笔者也不打算赘述,本文准备为各位呈现的是对“海马斯”核心组件的细致解剖,希望从一个完全不同的角度解析现代尖端武器的构造和工作状况,加深对现代军事工业的了解。

基本情况

M142高机动性炮兵火箭系统(HIMARS,以下简称“海马斯”),是洛克希德-马丁公司的导弹与火控部门于1990年代开发的一种轻型火箭炮,安装在美国陆军中型战术车辆家族(FMTV)的5吨级标准卡车底盘上。这种底盘最早由BAE系统公司的移动和防护系统部门研发,目前包括底盘和发射系统在内的整车都由洛马公司自行生产。

■2022年5月24日,美国陆军的“海马斯”在丹麦参加军事演习。

“海马斯”的发射系统吊舱与M270型多管火箭炮兼容,可装载6枚227毫米火箭弹,或1枚ATACMS陆军战术导弹,后续还可以容纳2枚替换ATACMS的精确打击导弹(PrSM)。“海马斯”战斗全重16.25吨,长宽高分别为7米×2.4米×3.2米,可由C-130“大力神”战术运输机运输。乘员3人,分别是驾驶员、炮手和车长,安装一台290HP(216.25kW)卡特彼勒3115 ATAAC柴油发动机,排量6.6升,最高速度85千米/小时,最大行驶里程480千米。

■2017年6月1日,在韩国昆山空军基地,美国海军陆战队第3师第12团的“海马斯”正在驶入第353特战分队的美国空军特种作战司令部MC-130J“突击队Ⅱ”运输机。

高机动与吊装系统

“海马斯”的设计之初就以高机动性和快速后勤支持为重心,在车体上集成的吊杆和起重系统,可以在几分钟之内快速更换满载重量达到2吨的发射吊舱,而无需额外的设备支援,这一点在战斗中是至关重要的,平时收缩在发射吊舱前端的吊杆也成为“海马斯”的醒目特征。

■一辆“海马斯”的三名乘员就能完成重新装填作业,图中近处的士兵将吊杆上的吊钩连接到弹药吊舱上,远处的士兵手持吊杆控制器,车顶的第三名士兵正在准备配合装载。

■这张图可以更加清晰地看到吊杆上的绞盘如何与弹药吊舱连接。

■美国海军陆战队的士兵们正在操作“海马斯”。绞盘将弹药吊舱吊起,准备装到车上,三名车组乘员就可完成,无需外界协助。

所谓“高机动性”是指除了“海马斯”自身作为轮式平台的机动性之外,还包含能够被C-130运载所拓展的机动性。这意味着“海马斯”几乎可以被C-130运到任何地方,可以在公路上、土场上甚至是雪地里降落,与笨重的M270相比适应性极强。不过在使用C-130运输时,“海马斯”必须将后视镜进行折叠,并且将轮胎放气,才能勉强挤进C-130的货舱中。

■在美国科罗拉多州,一辆“海马斯”小心翼翼地从C-130运输机的货舱中驶出。

■从这张照片中可以看到,“海马斯”刚好能装入C-130的货舱,几乎已经没有什么余量了。

通用火控系统

“海马斯”的发射由通用火控系统控制,组成这个系统的各个子功能部件大部分都安装在发射吊舱两侧的隔舱中,相互之间通过网络连接。

■“海马斯”通用火控系统的各个组件及其安装位置。

“海马斯”通用发射器接口单元是火控系统的中枢,它负责管理内外部通信,并且控制和监测系统电源、液压油状况以及系统各部分的温度和压力等,在其内部包含一台通用的联网计算机。火箭弹/导弹的发射则通过安装在驾驶室里的炮手显示单元来控制。在不同时期生产的“海马斯”上,炮手显示单元的屏幕和键盘都有所区别。

■“海马斯”的炮手席在驾驶室右侧,其正面就是炮手显示单元,包括一台平板显示器和可伸缩薄膜键盘。平板显示器周围有很多可编程功能键,左边红色护盖下面是电源开关,右上红色护盖下面是“待发”开关,右下红色护盖下面是发射开关。

■炮手显示单元面板正面,正中央的液晶显示屏显示通用火力控制系统界面。注意在系统中显示了两个发射单元12枚火箭弹的图形,由此可见该系统和M270是通用的。

■这张示意图显示了发射火箭弹的操作步骤:打开“待发”开关后,抬起发射开关护盖,将发射开关向上抬起并保持2~3秒,然后释放开关,火箭弹将点火发射。

发射吊舱分系统

安装在“海马斯”后部左侧的通用武器接口单元是一个绿色的盒子,通过一系列电缆将武器与通用火力控制系统连接起来,以执行与武器相关的各种操作,并且通过“脐带”电缆将GPS信息输入火箭弹,以及将电力和数据信号传输到火箭弹舱。

■通用武器接口单元位于“海马斯”左后部。

当“海马斯”进行装填操作时,需要将来自通用武器接口单元的两条电缆连接至弹药吊舱的后下偏左位置,其中一条电缆负责获取火箭弹状态、传输点火发射信号等,另一条则负责提供GPS信息、为火箭弹战斗部编程及提供电源等。

■位于“海马斯”弹药吊舱后下部的电缆接口。

■这幅照片更清晰地显示了弹药吊舱电缆接口的连接状态。

■电缆接口处于非连接状态时用保护接头盖上。

在误操作时这些电缆很容易损坏,而且更换成本很高,例如W19电缆要1457美元,W420电缆更贵,需要6377美元。

■因为误操作而损坏的电缆,更换一根电缆需要上千美元。

■士兵在训练时将一条电缆从通用武器接口单元连接到M28A2减程训练火箭弹吊舱。

“海马斯”的弹药吊舱有四个电缆接口,发射火箭弹时只需要连接其中的两个,而发射更大的ATACMS时则需要再增加两条电缆,以便提供更多的电力和高速网络数据传输。

■“海马斯”使用四条电缆连接到弹药吊舱。发射火箭弹时只需要连接W519和W520电缆,发射ATACMS时则需要把全部四条电缆都连上。

多管火箭炮在发射时会向载具上喷出具有腐蚀性的高温燃气。乘员可由驾驶室风挡上的百叶窗和化学空气过滤装置来保护,但车身表面残留的物质必须在战斗结束后清洗掉,特别是电缆接头。

■“海马斯”驾驶室仪表板上的化学空气过滤装置开关。

■发射后要把车身上沾染的火箭弹燃气残留物擦拭干净。

■电缆接头尤其要用钢丝刷进行清理。

在装填弹药吊舱时,有一个至关重要的步骤,就是需要用通用武器接口单元来检查电缆中是否存在短路或杂散电压,必须经过检查才能将它们连接到弹药吊舱上,这是为了确保火箭弹不会被意外触发。

■通用武器接口单元上的电压测试(SNVT)面板。两组红绿灯对应两个弹药吊舱,因此也是与M270通用的。

■多管火箭系统的操作警告称:“不要将有问题或未经测试的电缆连接到弹药吊舱。火箭弹可能会点火并杀死你。如果有疑问请重新测试电缆。”

这个看起来好像有点多余的步骤其实是用生命和鲜血换来的:1967年7月29日,正是由于电缆中的杂散电压,导致位于越南海域的美国海军“福莱斯特”号航母上的飞机意外发射了一枚“祖尼”火箭,引发火灾和爆炸,事故造成134名水手死亡,161人受伤,伤者中包括后来美国著名参议员、总统竞选人约翰·麦凯恩。

■1967年7月29日,美国海军“福莱斯特”号航母(CVA-59)在越南海域发生爆炸和火灾,导致重大伤亡。

导航定位单元

“海马斯”的导航定位单元安装在车体后部右侧,它使用RL-34环形激光陀螺仪和加速度计来为车辆提供惯性导航和行驶里程表,这与粗糙的民用车辆测速、里程和导航设备截然不同。因为“海马斯”在战斗中需要时刻掌握自己的精确位置。

■“海马斯”上的导航定位单元由L3哈里斯公司制造。

■导航定位单元安装在车体后部右侧的隔舱内,通过电缆与其他设备连接。注意右边打开的隔舱门上就是手持式吊杆控制器。

■RL-34环形激光陀螺仪。很抱歉没能找到质量更好的图片,边上的两个小东西就是加速度计。

中央处理器

在2011年,“海马斯”将中央处理系统升级到通用电气的PowerXtreme PPC7EP单片机,使用主频为1GHz的摩托罗拉MPC7448 PowerPC处理器。每辆“海马斯”要使用3块单片机和1块PMCGA4C显卡。

■通用电气的PowerXtreme PPC7D单片机,PPC7EP是它的一个变种。左下角的银白色方块就是摩托罗拉MPC7448 PowerPC处理器。

■PMCGA4显卡,用于驱动“海马斯”上的平面显示器。

“海马斯”的中央处理系统使用防震加固内存单元作为存储系统,其实它就是一块1GB容量的闪存,使用专门的军事化包装。

■“海马斯”上使用的加固型存储器单元包装专利说明图。

通讯系统

作为高机动性的武器系统,及时畅通安全的通信就是生命。为此“海马斯”上安装了3套通信系统(以下为美军自用的通信系统,与乌军使用的不同)。

■AN/VRC-92车载无线电系统。

AN/VRC-92车载无线电系统是标准的军用VHF/FM无线电台,具有强大的加密功能。一个电台用于语音通信,另一个用于数字通信。

■AN/PRC-150无线电系统。

AN/PRC-150无线电系统是“海马斯”上安装的高频无线电通信系统,具有加密、数字语音、战术互联网、软件自定义等功能,由L3哈里斯公司制造,非常先进。

■注意驾驶室后面的哈里斯AS-4701/VRC(RF-3134)高频环形天线,用于长距离语音和数据通信。

第三个通信系统是联合战斗指挥平台。它是一个数字网络化态势感知系统,可以在地图上显示军事单位,同时还有战术聊天功能。

■联合战斗指挥平台可以在地图上显示自己、友军和敌人目标的位置。

这套系统可以在各种平台上运行,甚至可以由单兵手持,是美国陆军的一个基础战斗指挥系统,它的后继产品是基于安卓系统的车载任务指挥系统。

■联合战斗指挥平台可以在各种硬件系统上运行。

高机动性的“海马斯”当然少不了卫星通信。它使用安装在车顶的“蓝军追踪者”卫星收发器来实现这个功能,并通过KGV-72对卫星通信进行可编程实时加解密。

■安装在车顶的“蓝军追踪者”卫星收发器,上面是圆形的卫星天线。

■KGV-72数字安全通信设备。

制导火箭弹

接下来我们再看看“海马斯”所使用的火箭弹。尽管它可以发射普通的227毫米火箭弹,但其最佳搭档还是制导火箭弹。这是由于作为轮式平台,“海马斯”在发射火箭弹时车身晃动幅度非常大,难以保持恒定的发射角度,会严重影响到普通火箭弹的命中精度,这是它相对于M270的不足之处。

“海马斯”使用的M30/M31制导火箭弹,射程92千米,战斗部重91千克,使用GPS辅助惯性制导。美军没有公开透露它的精度,早期的测试报告有提到圆概率误差为2.1米,实际可能低于1米。M30和M31除战斗部之外其他都相同,M30使用404枚子弹药或182000片钨合金预制破片战斗部,而M31使用单一的高爆战斗部。

■制导火箭弹各部分组成结构示意图。

制导火箭弹的GPS辅助惯性制导装置大约有一个柚子大小,包括GPS接收器、惯性测量单元、中央处理器和电源,重4千克,耗电<25瓦。

■制导装置上面的圆形部分是惯性测量单元,右侧是GPS系统,中央处理器和电源位于下部。

它使用霍尼韦尔GG1308环形激光陀螺仪用于惯性测量。这个三角形的陀螺仪非常小,边长只有约2厘米。

■霍尼韦尔的7种环形激光陀螺仪。制导火箭弹使用的GG1308标注为“低成本的车辆、导弹和军事应用;偏差:1°/小时”。

■制导火箭弹使用的霍尼韦尔HG1700惯性测量单元拆开后的样子,包括陀螺仪/加速度计组件和三块圆形电路板。

■加速度计是霍尼韦尔RBA-500振动梁力传感器。

单纯惯性制导的最大问题在于微小的误差会逐渐积累起来,随着射程的增加误差会越来越大,直至无法接受。因此必须使用GPS辅助校正,才能获得令人满意的精度。

军事用途的GPS接收器比民用消费级GPS要先进得多,它可以非常迅速地获取位置,精度高,处理速度快,只有这样才能匹配各种武器的高速度,同时还具有军用加密和抗干扰能力。

■早期的制导火箭弹NavStrike GPS接收器。顶部的金色连接器是GPS天线的同轴接口。

■后来的NavStrike GPS接收器。可见集成度高了很多。

■NavStrike-M GPS接收器,支持GPS M代码,具备更强的抗干扰和抗欺骗能力。

制导系统由一个锂热电池作为电源。它的电解液是固体的,所以电池在储存时不会变质。在发射前,电池内的烟火剂将电解质融化,然后像普通电池一样提供电力。

■锂热电池的截面图,在其顶部有一个电热棒来融化电解质。

火箭弹的电子保险与起爆装置使用摩托罗拉MMA1201P模拟加速器,可以测量高达40G的加速度。它可以确保在脐带电缆断开后,导弹至少需要加速5.7秒。因此假如火箭弹未能发射成功,战斗部是不会被引爆的。

■制导火箭弹电子保险与起爆装置。

在火箭弹头部还安装有近炸引信,安装在热电池的前面,并由陶瓷天线罩保护。因此“海马斯”的制导火箭弹也具备空爆能力,可以由炮手在发射前进行设置。

■安装在火箭弹头部的近炸引信(白色圆柱状装置),后面的黑色圆柱体是热电池。

结语

好了,写到这里我们已经基本上把“海马斯”的核心组件全都拆解了一遍。由此,现代先进武器的精密和复杂程度,以及各学科各种技术的交叉综合程度可略见一斑。一种武器是否好用,能否达到它的战术目的,决定因素非常广泛,是工业能力的最直观说明。

■澳大利亚陆军装备的“海马斯”火箭炮。

当然,高度技术集成带来的高性能,需要付出的代价就是“贵”!

2020年,每辆“海马斯”(不含弹药)的成本已经达到380万美元,与很多国家的主战坦克相当,一枚制导火箭弹的价格约为16万美元。

也就是说,你花了接近20万美元(弹药再加上发射平台的成本平摊),只能将91千克的战斗部投射到92千米以内的目标上。当然,它很准,可是假如你有空中优势的话,还是用飞机来干这活儿更划算。

■2006年,美国路易斯安那州巴克斯代尔空军基地,美国空军第2轰炸机联队的一架B-52H“同温层堡垒”正在展示其武器载荷。

一架B-52轰炸机出击一次就能携带31.5吨的弹药,而且你想让它往哪儿扔都可以,区区92千米根本不在话下,最主要的是现在它们也都很准了,这下你明白为啥空军被称为“一等人”了吧?

只是,获得“制空权”也不便宜啊……

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