会拐弯的子弹:这个真的有

发布日期:2016-04-28  来源:  作者:  浏览次数:

不少动作电影里有这样的夸张情节:某个超级杀手枪法超一流,通过击发时甩动手腕可以让出膛的子弹在飞行过程中剧烈拐弯,于是子弹像一枚导弹那样绕过障碍物,命中躲在其后的敌人。


这种幻想技能未来将成为现实。


20122月初,美国洛克希德·马丁公司桑迪亚国家实验室对外宣布研制了一种类似飞镖的激光制导子弹,长10.16厘米,适用于弹壳直径为12.7毫米的枪族武器。


研究人员称,该子弹在飞行过程中能自动调整方向,击中1.6公里以外的目标。



桑迪亚国家实验室制导子弹实弹射击试验中的子弹飞行轨迹


那么这种子弹到底神奇在哪儿呢?先要从射击的原理讲起。



游击队之歌里唱到我们都是飞行军,每一颗子弹都消灭一个敌人,而实战中要达到却非常难。


统计表明,实际战场中损伤大多数是由炮弹这种面杀伤武器造成的,真正被枪弹击杀的人员实际微乎其微。


这是由两个因素决定的。第一是随着射击距离的增加,子弹的弹道误差急剧增加。第二是枪弹本身的杀伤半径太小,往往不会大于弹头的最大直径。



子弹从枪口被射出后,可以被视为一个赋予初速度的自由落体运动的物体,速度矢量可以分解为垂直方向和水平方向。


假设射击手射击时枪身平行于水平面,则在垂直方向的速度是从0开始以每秒9.8米的加速度开始增加,直到触地。


按照一般步枪子弹初速度1000/秒左右计算,子弹在飞行1000米以后,其就要偏离瞄准点4.9米,对比1厘米直径的子弹,这个距离实在太大了。


虽然可以通过修正射击角度来减少这个误差,但由于人体对枪械操作并不非常精确,因此这个误差总是存在,且距离越大,误差就变得越不可接受。


此外子弹在空气中飞行还会和空气互相摩擦,子弹头是一个锥形,重心靠后,空气对其作用会直接作用在重心上导致子弹翻滚,特别是横向风速较大时,这种情况就会变得很严重。


虽然枪械可以使用膛线使子弹沿着轴线进行旋转平均作用力,但空气在不同高度、地域的速度和密度不同导致飞行弹道总是存在误差。


这两个误差累积起来,就成了子弹的射击误差。距离越远,误差越大,5000米外狙击敌人的命中概率甚至要小于百万分之一,而手枪因为初速慢,射击散布更大,100米外就比较难以击中敌人了。


战场可以利用大炮,导弹等面积杀伤来弥补枪弹的不足,但在对手使用分散队形或者城市游击战时,往往不能及时使用大炮和导弹支援或者不能进行无差别攻击,如果能对子弹进行弹道控制实现精确制导,那步兵分队的战斗力无疑会几何级数的增长。


可以制导的子弹学名叫制导枪弹,就是把导弹的部件缩小后装载一个子弹里,在飞行过程中实现控制,实际上就是一颗微型导弹。



桑迪亚国家实验室的制导子弹实弹尺寸和内部结构照片


要实现子弹拐弯,需要克服两个问题:


第一是子弹怎样找到目标?


要让小小的子弹实现击中一个隐藏在角落里的人需要极高的制导精度,目前能够达到这一精度的只有激光制导技术。


因此制导枪弹也普遍采取了这一技术,在枪械上装上激光器就可以对目标进行照射,而后枪械上的激光接收装置接收目标反射回来的激光编码,计算机进行弹道计算,而后子弹发射沿着激光射线的位置不断调整子弹飞行轨迹,直到击中敌人。


前面说到的美军拐弯子弹就是在子弹前端设计一个光学传感器以探测目标的激光束。传感器把信息传给制导和指挥元件,后者通过中央处理器指挥电磁传动装置。传动装置则引导微型弹尾,指引子弹击中目标。


制导子弹的结构示意图

 

但需要注意的是,子弹在这里虽然能拐弯,但激光却不能拐弯,因此制导枪弹只能实现了高精度射击,却不能说完全实现了视线外打击敌人。


当然采取士兵A照射激光,士兵B射击目标的方式可以实现这一目标,但士兵A为何不自己打击目标呢?


制导子弹射击高速机动目标示意图


第二是子弹怎样控制转弯?


和导弹一样使用矢量喷管是不行的,化学药品装药太小燃烧速率极难控制,因此就只能利用微型弹翼进行控制,但枪弹的出膛速度都是超音速,一般在3马赫左右。


在这样的高速下,实现大机动转弯,很可能让弹头进入不可控状态,于是制导枪弹要么降低出膛速度要么就不能进行大曲率的拐弯射击。


桑地亚实验室的子弹声称并不依赖惯性测量装置,而且每秒钟能够实现30次变向,但初速只有732/s,低于大多数子弹速度。实际上如果进行稍大一点曲率的射击,这个初速还会被迅速降低,直到对人体构不成有效杀伤。


此外在一个子弹一般大小的容积内集成几乎所有导弹的电子设备并实现大多数导弹的性能对于微型电子产品的制造工艺要求极高,且控制信号的精度也要大大优于导弹,世界上没有几个国家可以做到这点。


虽然存在这些问题,但制导枪弹可以大大增加射击精度这一特性无疑是十分诱人的,因此必然代表了未来单兵武器的发展方向。未来战场上,单兵生存率也会受到很大的考验,也许无人化战争的时代就要因此来临。

此外制导枪弹不一定只打击人体目标,还可以在加大口径之后对机械目标进行打击。



英国星光便携式防空导弹系统,可以看到其最上部装了三颗制导子弹,据称可以击穿装甲车和大多数飞机装甲


例如英国目前发明了一种叫星光的便携式防空导弹系统,将三个子弹头镶在火箭发动机前端,每枚子弹药长396毫米(15.6英寸),直径22毫米(0.87英寸),重900克(32盎司),在旋转的前部弹体有两块鸭翼,不旋转的后部弹体有四块弹翼。后部弹体也装有电子部件制导这枚子弹头。


子弹头由钨合金制造,装药450 克(16 oz),延期碰炸引信。利用激光制导飞向目标,可以达到3.5马赫的速度,据称目前可以实现击穿装甲车前装甲的作战效能,对直升机目标也非常有用,但无法击穿坦克装甲。

然而毫无疑问,这种单兵携带的防空武器,在今后对敢于进入人口密集区的飞行区和装甲目标将造成极大的威胁,那么再使用大型有人机作战可能就不再划算了。