SH-16輪式自行榴彈炮的獨特之處

DOI:10.19486/j.cnki.11-1936/tj.2024.07.002

龍年春節前夕，中國北方工業公司發佈了一段新春宣傳片。眼尖的軍迷發現片中出現了一款此前從未披露過的輪式自行榴彈炮，從身管與底盤的比例來看，該炮應該採用了52倍徑的155毫米口徑身管。有傳言稱此炮的外貿型號編號爲SH16。那麼，該炮有何獨特之處呢？ 

獨特之處

SH是國產外貿版輪式自行火炮的型號編號。該宣傳片的背景是向外國軍貿代表團集中展示北方工業公司近年來推出的外貿新品。而此前披露的外貿版輪式自行火炮的型號從SH-1排到了SH-15，因此坊間稱這款最新型輪式自行榴彈炮爲SH-16，具有很大的合理性，只是尚未得到北方工業公司官方證實罷了。

歷經多年發展，SH系列已經形成了一個涵蓋多種口徑，技術水準覆蓋高、中、低檔，配套裝備齊全，能適應不同客戶個性化需求的輪式自行火炮系列。SH-16和此前型號最大的區別，是其在6×6重型越野卡車底盤上集成了一個採用模塊化設計的無人炮塔，從而將炮班成員降至2人。作爲對比，2018年珠海航展上公開亮相的SH-11輪式自行榴彈炮採用有人炮塔設計，炮班成員爲4人，且採用了39倍徑身管。

實際上，此前北方工業公司曾在書面宣傳資料裏披露過，該公司已開發出一款全重小於14噸的52倍徑155毫米無人炮塔火力系統。只不過，其在這份書面宣傳資料裏，是集成在一個通用履帶式底盤上。如今，這種體積可觀的無人炮塔火力系統集成在6×6重型越野卡車底盤上，不僅說明該火力系統採用了模塊化設計，可以較爲方便地集成在各種底盤上，而且也證明了其沒有采用炮塔吊籃設計，彈丸和發射藥應該都存儲在無人炮塔尾艙中，並採用尾艙式自動裝填機構。

從理論上說，將採用52倍徑身管的155毫米榴彈炮集成在無人炮塔中，能極大緩解炮塔內空間可能不足以提供火炮最大後坐長度的矛盾，或者說可以在協調這一對矛盾時少付出點代價，並且能在滿足相應技戰術指標的前提下，儘可能縮小無人炮塔的體積，降低其全重，從而進一步提高其適配各種底盤的能力。

採用無人炮塔後，SH-16輪式自行榴彈炮炮班人員減至2人，即駕駛員和車長兼炮長。從SH-15所展示的“一鍵撤收”能力來看，SH-16在SH-15基礎上讓系統自動化程度“百尺竿頭，再進一步”，很可能是爲了滿足一些不缺資金，但人力資源相當緊張的海外客戶的個性化需求。不過，如此設計，對SH-16底盤的無故障間隔，以及無人炮塔火力系統的可靠性提出了極高的要求。畢竟戰場上一旦出現故障，僅憑2個炮班人員很難在短時間內排除故障。

對於無人炮塔火力系統而言，可靠性主要取決於當火炮處於不同仰角，尤其是高仰角時，彈藥自動裝填系統的表現。如果像蘇/俄系主戰坦克那樣，火炮自動裝彈機採用定角裝填，無疑會極大降低其故障率，但對提高自行火炮射速，尤其是爆發射速極爲不利。隨着戰場反炮兵火力技術的飛速發展，自行火炮只能在戰場機動過程中實施短停射擊，以爆發射速打出數枚炮彈後，趕在敵方反炮兵火力來襲前迅速撤離發射陣地。在這種戰場環境下，自行火炮採用定角裝填是不可取的。而要實現任意角度可靠裝填，這對火炮自動裝填系統提出了極高要求。

不過，在筆者看來，以中國當下的整體工業水平，解決彈藥自動裝填系統任意角裝填可靠性問題並沒有不可逾越的阻礙。只要肯投入資源，系統成熟只是時間早晚問題。真正制約SH-16無人炮塔火力系統成功與否的關鍵，是其發射藥必須適應自動裝填系統，並儘可能降低自動裝填系統的複雜程度。

藥包侷限

大口徑支援火炮的彈丸和裝藥重量均十分可觀，如果彈藥採用定裝式結構，則長度、重量均超過了人力持續裝填的生理極限。哪怕是採用自動裝填系統，定裝式彈藥的長度也會令裝填空間大到無法適配炮塔的程度，因此只能採用分裝式結構。

採用分裝式結構後，人們將一定分量的發射藥用絲、麻、布等易於燃燒且殘留物較少的編織物包裹起來，做成藥包。藥包的出現，使彈丸的炮口初速能在一個相當大的範圍內進行調整，火炮射擊近界大爲降低，火力覆蓋範圍大增，彈道選擇更加靈活。藥包出現後，其在大口徑身管火炮彈藥上的具體應用，有純藥包和藥筒盛裝藥包兩種類型。

純藥包是指直接將數個藥包塞入藥室，因爲炮尾結構閉氣要求極高，因此一般採用閉氣效果好的螺式炮閂。不過，螺式炮閂的開閂方向與彈丸、藥包裝填方向不一致，對提高射速不利。且連續發射數枚彈丸後，藥室溫度急劇升高，且有發射藥燃燒殘存物留膛，存在自然引燃藥包的可能性。因此需要炮手用帶有溼抹布的擦炮棍先行清潔藥室並給予降溫處理，方能繼續塞入藥包。純藥包的這些使用特點並不適宜自動裝填，而且其採用的編織物包裝結構，恐怕也很難經受得起自動裝填機構粗暴的動作而保持不破不散。

用藥筒盛裝藥包這種結構類型，因爲有藥筒起到閉氣隔熱作用，因此火炮連續射擊時引起發射藥自燃的可能性大爲降低，而且可以採用閉氣性稍差，但開閂後閂體自然成爲導彈槽，開閉閂體迅速，有利於提高射速的楔式炮閂。

大口徑身管火炮彈藥的分裝藥筒最初由延展性好、易於加工的黃銅製造。不過，銅是地球上蘊藏量較小的戰略資源，戰時需求量大，因此一些國家發展出了捲鋼焊接藥筒，在滿足技戰術性能要求的同時，極大降低了造價。但藥筒的存在，畢竟增大了彈藥自重及成本。一些看重藥筒結構強度好的國家最初發展出半可燃藥筒。這種藥筒的主體可視作發射藥的一部分，能在火炮擊發後在藥室內燃燒殆盡，只是在尾部保留了金屬筒底，用以密封發射藥燃氣及安裝底火。半可燃藥筒將彈藥的重量利用率提高了一截，射擊完畢後僅需抽出一個短小的金屬筒底，使得拋殼機構得以簡化，爲提高射速創造了條件。此後發展出的全可燃藥筒在這些方面更上一層樓，但卻無法密閉發射藥燃氣，所以需要在炮閂上增加專用的密封緊塞具。 

不過，即便是半可燃藥筒和全可燃藥筒，其本質上都是一種盛裝藥包的容器。出廠前，每個藥筒內都盛滿了藥包，即處於全裝藥狀態。鑑於身管支援火炮使用全裝藥的機會並不多，因此在大部分情況下，炮手要根據實際情況，從藥筒中取出相應數量的藥包。這個射擊準備步驟若是交給自動裝填機構完成，會變得很麻煩。降低自動裝填機構可靠性不說，由機械強行從藥筒中取的藥包不僅同樣面臨如何保證不破損的難題，還要解決如何妥善存放，存放在哪裏的諸多問題。

有鑑於此，大口徑身管火炮若要實現全自動裝填，就必須採用模塊化發射藥。

裝藥進步

所謂模塊化發射藥，又被稱作模塊化裝藥。它是一種由可燃的、便於組合的圓柱形容器內融裝發射藥以及裝藥元件，從而形成一種具有剛性的、便於組合的分裝發射藥。設計良好的模塊化發射藥兩端均具有類似於中國傳統建築常見的榫接結構，且無首尾之分，因而讓自動裝填機構得以簡化設計。數塊模塊化發射藥被推入藥室後，通過端面的榫接結構能聯結成一個整體，並令各模塊的中心傳火管也彼此相通。

模塊化發射藥的研製，涉及發射藥選擇，可燃容器組成成分及結構，易損性等級，模塊機械承載，彈道試驗，溼度係數，中間射程試驗，點火裝置，壓力波與作用時間，點火藥組成成分及性能，炮口壓力及炮口焰，點火延遲，燒蝕性能和彈道性能等方方面面。

和被包裹在藥包中的散裝發射藥相比，模塊化發射藥的形態雖與之不同，但成分是差不多一致的，而且也有單基、雙基和三基發射藥之分。所謂單基發射藥，其主要成分是硝化棉火藥，又稱無煙火藥。它是將棉纖維浸入濃硫酸和硝酸進行硝化，再將其溶解在乙醇或者乙醚中，加入穩定劑後進行乾燥硬化處理而成。這種單基發射藥在爆燃過程中幾乎不產生煙塵，很少有殘渣生成，故而在一段時間內曾一統發射藥的“江湖”。 

隨着人們對火炮技戰術指標的要求越來越高，硝化棉火藥慚慚又不能滿足火炮的“胃口”了，於是人們又想到了硝化甘油。和硝化棉火藥相比，硝化甘油的藥力大約要高50%左右，但爆燃溫度和膛壓也均會明顯提高，生成的燃氣量卻會有所減少。如果直接用硝化甘油當發射藥，那麼藥室、炮閂與身管均要付出相當大的代價才能承受得起急劇增高的膛壓及溫升。況且硝化甘油常溫下是液體。液體發射藥的日常存貯、戰時加註及藥室密封、防自燃等一系列問題時至今日仍未得到較好的解決。所以，人們退而求其次，利用硝化甘油可被硝化棉吸附這一特性，製造出二者混合在一起、相互取長補短的新型發射藥。這種新型發射藥因爲含有兩種主要成分，故而又稱爲雙基發射藥。

各國雙基發射藥配比各不相同。但一般而言，其中的硝化甘油含量一般不會高於20%～30%這個比例。再高的話，藥力固然猛烈，但由此帶來的燒蝕問題也會變得很嚴重，綜合算下來得不償失。隨着技術的進步，雙基發射藥雖然主要成分仍是硝化棉火藥，但次要成分已經從硝化甘油拓展到了其他硝酸酯。不過，其遵循的配比原則還是一樣的。

戰爭需求促進了高膛壓火炮的迅猛發展，這對發射藥的藥力提出了更高要求。於是人們在雙基發射藥基礎上，加入了比例不等的烈性硝基胍原料，促使硝化棉發射藥的爆燃更加充分快速，從而製成了三基發射藥。目前，性能先進的三基發射藥在藥力明顯高於雙基發射藥的前提下，將爆燃溫度和膛壓控制得不高於後者，性能上較爲理想。但是，三基發射藥因爲摻入了硝基胍，故而在生產過程中難以控制發射藥的晶形和粒度，機械強度很難控制得均勻一致，生產成本也居高不下。 

模塊化發射藥在提升藥力的同時，爲降低自身的機械感度，提高其貯運安全性，必須添加一定的鈍感劑；爲使發射藥長期貯存不變質，需要添加安定劑；彈丸上的紫銅彈帶與膛線摩擦，會在膛線上“掛銅”。殘銅在膛線上積攢過多，會對彈丸產生額外阻力，導致火炮初速下降，膛線磨損加劇，因此要在發射藥中添加除銅劑；發射藥燃氣在炮口和炮尾與空氣中的氧氣發生二次燃燒，產生的強烈炮口（炮尾）火焰不但會暴露火炮發射陣地，而且會對炮手造成傷害，所以要在發射藥中添加以硫酸鉀爲主要成分的消焰劑；“雙基發射藥”爆溫高、燒蝕大，因此要在發射藥中添加適量的阻燃劑，以控制其爆燃性能。

模塊難題

往身管火炮藥室內裝填不同數量的裝藥模塊，會獲得不同的炮口初速。其戰術使用要求相鄰兩個裝藥級別間的射程不能出現空檔，必須有所重疊，但重疊量還不能太大，必須在相應射程的8%以下。而且在不同外界溫度的情況下要求保證其實際性能基本穩定，這就給模塊化發射藥研製增加了難度。

人們在攻關過程中發現，實際上最難解決的麻煩還並不是以上這些，而是火炮的膛壓和初速與發射藥量並不呈非線性關係。往往會出現使用全號裝藥能滿足火炮的內彈道指標，但使用小號裝藥時發射藥在膛內燃燒不完全，導致彈丸初速達不到理論值、炮口焰及炮口噪聲嚴重超標，繼而影響射擊精度。如果優先保證最小號裝藥滿足內彈道指標，又往往會出現使用全號裝藥時膛壓超標的現象。於是，上世紀90年代，不少西方國家退而求其次，研發雙模塊裝藥技術來解決這個矛盾。

例如，美國爲155毫米榴彈炮研發的M231/M232模塊化裝藥由兩種模塊組成。前者爲綠色，外表光滑，上下方各有一條黑帶圈。後者爲淺棕色，無黑帶圈，但兩端各有4個擋板。這些模塊平時裝在塑料套筒內。其都由放置在中心部位的芯體點火裝置和密封在堅固可燃容器內的主裝藥粒狀火藥組成。使用1個M231模塊爲1號裝藥，使用2個M231模塊即爲2號裝藥，用於打擊3～12千米距離上的目標。若使用3個、4個、5個、6個M232模塊，則分別稱作3號、4號、5號、6號裝藥，用於打擊遠距離目標。

德制DM72/82/92系列模塊化裝藥，也區分基準模塊和標準模塊，也屬於雙模塊發射藥。法國“凱撒”系列卡車炮用的模塊化裝藥由2千克的小號裝藥模塊和2.6千克的大號裝藥模塊組成。南非M90系列雙模塊發射藥，由綠色的M91和白色的M92兩種模塊組成。前者端面邊緣有4個對稱凹陷，而後者表面光滑，以便裝填手在光照不足的情況下迅速加以區分。

這種雙模塊發射藥可以適用於自動裝填系統，但會極大增加自動裝填機構的複雜程度，降低其可靠性，並給後勤供應和戰術選擇帶來麻煩。簡單地說，自行火炮駛上戰場前，得根據預測往炮塔內混裝兩種發射藥模塊。自動裝填機構在裝填這些發射藥模塊前，還多了一道識別工序。相應的裝填機械動作和位移均有可能大大增加。而戰場形勢瞬息萬變，發生與戰前預估不一致的情況可謂再正常不過。因此在持續戰鬥中，可能會出現某種裝藥模塊不夠用，而另一種裝藥模塊根本派不上用場的尷尬局面。

所以，無論是從簡化後勤的角度，還是從提高自動裝填系統可靠性的角度，亦或是提高戰場使用靈活性的角度，最根本的解決之道還是研發全等發射藥模塊。即一種規格的發射藥模塊“包打天下”。

令人欣慰的是，經過多年艱苦努力，研發團隊成功攻克了這一世界性難題。當然，研究成果屬於國家核心機密，外界只能通過公開論文大致瞭解到其解決問題的技術路徑：在不改變火炮總體結構的基礎上，在不增加膛壓的前提下，通過裝藥的巧妙設計，來調節發射藥在藥室中的爆燃速率，從而獲得不同的炮口初速。這項技術還能通過有效提高發射藥能量的利用效率，達到明顯提升火炮射程的效果。

前景看好

鑑於早在幾年前，相關團隊就得到了相應的表彰，因而完全有理由相信，最新披露的SH-16輪式自行榴彈炮的無人炮塔火力系統應用了該團隊的科研成果，使用了全等模塊化發射藥。

如果這個猜測沒錯的話，那麼SH-16火炮的最大持續射速達到12發/分以上是完全有可能的。因爲根據2018年珠海航展上的公開資料，採用有人炮塔、半自動裝填機構的SH-11最大持續射速就已經達到了10發/分。SH-16輪式自行榴彈炮的該項指標“更上一層樓”，是完全合理的。

非但如此，使用了全等模塊化發射藥後，SH-16自動裝填系統的可靠性應該達到了一個相當高的水平。至於作爲一個火力支援系統必備的營/連指揮車、前觀偵察車、彈藥輸送車、偵校雷達車、氣象雷達車、裝甲搶救車等配套車輛，在早些年推出的SH輪式自行火炮家族其他型號上均已配套，相信SH-16輪式自行榴彈炮也不會例外。這對增強其在國際軍貿市場上的競爭力，無疑是大有益處的。

當然，自動化及技術先進程度如此之高的SH-16，其市場售價也必然水漲船高。從宣傳片披露的SH-16輪式自行榴彈炮樣品採用沙漠色塗裝來看，其明顯針對的是中東北非地區“不差錢”的客戶。至於SH-16會不會有相對應的內裝型號，這就得看軍方如何衡量其性價比了。