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【軍事博評】William:鬼才、瘋子,還是騙子?美軍再建超級大砲疑雲

巴巴多斯大砲組圖。(網絡圖片)

 

外電報道,日前美國陸軍未來司令部的莫里上將向眾議院軍事委員會表示,陸軍希望研發更多長程戰術武器,以增加遠程攻擊能力。除比較正常、配備更長砲管及小型乘波體砲彈的M109A7改良方案,以及一種射程剛在中導條約下限的長程戰術飛彈外,他還提出一種射程達1,852公里的戰略長程大砲(Strategic Long-Range Cannon, SLRC)。由於他沒有說明相關技術,而且尚待實用化的電磁砲也遠沒能達到以上射程,這東西立即成為國際軍事界近日的重要話題之一。討論的重點除集中在涉及的技術外,當然還對美國陸軍「復古」的目的抱有很大疑問。

史上著名重砲,左為沙皇砲,中為古斯塔夫列車砲,右為2B1型超大型自走管式火箭砲。都是戰術砲兵武器。(網絡圖片)

 

提起超級大砲,軍迷通常想起古斯塔夫,但若作為長程戰略攻擊的砲兵武器 / 試驗砲 / 科研砲,一戰時德國的「巴黎砲」是第一家。巴黎砲是1917年德國總參指令下,由克魯伯工廠以海軍備用砲管修改而成,射程達至今未被打破的130公里,最大射高40公里。此砲定位是在戰線後方砲擊敵軍重要城市的武器,以瓦解城市居民的士氣。該砲造型特殊,使用戰艦用38CM主砲作為套筒及藥室,再插進兩枝焊接一起的211MM/ 238MM砲管(註1),並用支架加固,目的是用重砲的藥室發射211MM的砲彈,以突破藥室容量的限制並製造超高膛壓,令砲彈達到1.6公里/秒的砲口初速,其戰史可參考以下網站。此砲在1930年代還有發展型的兩門21 cm Kanone 12 列車砲,並保有最大射程120公里的高性能;然而,其效果比前輩更差,整個二戰只打了83發砲彈……(註2)

巴黎砲1號砲,由列車駄運後放在圓盤形軌道砲盤上,又以支架補強超長的砲管。(網絡圖片)

 

戰後超遠程大砲要算加拿大著名空氣動力學家傑拉德·布爾博士(Prof. Gerald Vincent Bull)的三大「名作」:巴巴多斯、嬰兒巴比倫及巴比倫超級大砲。由於二戰時及戰後已有更具效率的戰略轟炸機及長程彈道導彈出現,戰略攻擊大砲的意義已經喪失。故這些巨砲的主要用途不是戰略攻擊,而是作為太空發射載具。

現時仍停放在亞利桑那州尢馬市附近尤馬射擊場的巴巴多斯二號砲,保存良好。(網絡圖片)

巴巴多斯大砲源於1961年。當時已成為麥吉爾大學教授的布爾,在加拿大及美軍彈道研究所的金錢及物資資助下,開始HARP計劃,利用改裝重砲嘗試發射小載荷。這計劃最終發展成史無前例的巴巴多斯大砲:兩枝削去膛線的海軍MK-7 16吋砲管焊在一起,使用454公斤的M8M推進藥(而MK-7極限裝藥都不超過300公斤),加上以200MM直徑的砲彈裝上離開砲口後自行脫離的彈顎,令彈身的砲口初速達2.3公里/秒,最大射高達180公里(紀錄保持至今)。早期的試射很順利,但美國於1967年退出計劃,研究也就此終結。

350MM嬰兒巴比倫砲外觀。(網絡圖片)

 

巴比倫計劃則是布爾的最大、最後遺作,也是史上最大未完成火砲。1980年初,為在兩伊戰爭中加強砲兵及導彈上的優勢,撒達姆特意聘請當時已轉型成軍火商的布爾博士,前往伊拉克改良砲兵與導彈武器,還資助他的太空大砲計劃(被命名為巴比倫計劃),令伊拉克成為首個發射衛星的中東國家,同時借此技術對抗中東其他強權。布爾先造出一枝口徑350MM的嬰兒巴比倫試驗砲,布置於巴格達北方的山背上,預計射程750公里;至於1990年時剛開始籌建的兩枝巴比倫砲,則有1米口徑及165米砲身,估計應該有200公斤的低軌道載荷運力;若射擊600公斤砲彈,則可達1,000公里以上射程。然而巴比倫計劃剛進入工程階段時,布爾便於1990年在比利時寓所外遭到不明人士暗殺,整個計劃因而停止。波斯灣戰爭後,聯軍找到嬰兒巴比倫及更多巴比倫大砲的原件(1米粗的鋼管),最終被集中銷毀。

左為仍然保存的26節巴比倫砲砲管的其中兩節,右為完成版巴比倫砲。(網絡圖片)

 

回到戰略攻擊大砲的優劣,德國陸軍砲兵上將卡爾.托爾斯特(Karl Thoholte)曾批評K12型列車砲是一種好看的玩具。其實回看這些大砲的往績,往往會發現戰略攻擊大砲其實都有類似的毛病,總體來說就是「紙面一流,效用九流」,例如:

1. 重量太大:基本上是200噸起跳,頂多只能用列車砲部署,由運輸狀態變成可轉向及發射的砲架狀態,可能要耗用數天;大部分甚至是固定部署,靈活性低,亦容易受反制攻擊,生存性其實不高,例如V-3發射站早就被盟軍盯上了,就算沒有試射失敗,也很難不成為盟軍重點摧毀的目標。往後的巴比倫砲重量更達300至1,000噸,幾乎只能固定配置,在衛星下也無法掩藏,更難逃得過戰術飛機或飛彈的攻擊。

米摩耶克斯堡作為德軍V-3大砲的發射陣地,被盟軍狂轟濫炸,今天仍隨處可見損毀痕跡。(網絡圖片)

 

2. 射程遠,但射速極慢,校射時間太長,效率及準確度極低:這種超級大砲可說都是早期高初速砲的嘗試,也用典型的「大力出奇跡」方法,即用大量推進藥去推動較小的彈丸(巴黎砲用了250公斤推進藥,而211MM砲只需用1/7)。不過這方法並非沒有代價:由於能量巨大,發射後需要時間冷卻,巴黎砲的實際射速只有最多1天20發,當中除砲管散熱需時外,還需一段時間進行檢查,以及調整被巨大後座力推至移位的砲架。

紅點是巴黎砲著彈地點位置,可見散佈頗大。(網絡圖片)

 

準確度及次發準備時間長更進一步影響運用能力;由於要進入平流層,對砲彈彈道的影響是1950年代前未接觸過的課題。加上砲管太長,發射震動過大,對準確度存在明顯影響:有人計算過巴黎砲的95%必中範圍半徑達……2.8公里,這還是最樂觀的預計。另外,德國的砲兵觀測亦只能靠潛伏巴黎的間諜向瑞士人員發佈砲彈落點位置,再轉交參謀部然後送達砲位的官兵處。這過程最少1至2小時,期間大氣環境可以有大改變,可資校射的落點參考度也變得十分低,命中率及威懾力自然提不上來。

布爾的大砲也面對類似問題,它們的彈道都是衝出大氣層然後再入,對砲彈彈道學也是全新領域。加上發射藥更多(由巴巴多斯的454公斤到巴比倫的9噸),振動更大,冷卻時間更長,且巴比倫沒法以調校砲管俯仰作為校砲手段,若作為軍事武器,效果只會很「感人」;另外,組合式或多節式砲管亦會令推進藥燃氣的氣流不穩定,砲彈的穩定度減低並影響命中率,偏偏以上超級大砲需要倍徑超過100的砲管,採用組合式設計已是無可避免的事。

巴黎砲大比例情景模型以及砲身分解方式。無論設置陣地或換砲管,對操砲人員都是很大的負擔。(網絡圖片)

 

3. 砲管損耗與後勤負擔同樣驚人:類似的超級大砲需要更多推進藥,對砲管損耗極大,例如巴黎砲過高的熱力,會令膛線溶解一點,砲管也會向外膨脹一點,甚至噴出砲壁碎片;就算用作科研或試驗的巴巴多斯或者小巴比倫,每射一砲都要進行檢查,防止炸膛,最頻繁的射擊也只是一日四砲,只能滿足太空任務而已。

這種特性實亦大幅加劇後勤負擔,以巴黎砲為例,不但每20砲即要作詳細檢查,而且大約30-40砲左右就要換砲管,每射一砲,下枚砲彈更要造大一點,以咬合稍稍擴大的砲管。更換砲管的工作同樣耗時且嚴重浪費資源,且由於換上新砲管至少需時一天,亦影響其運作效率及連續作戰能力。一個很好的例子是,據統計3門巴黎砲5個月內只發動61日砲擊及射出351發砲彈,其餘時間都浪費在維修、裝拆砲管及等補給上。

超遠程大砲大概只能成為動畫中的超兵器,讓觀者更爽而已。圖為「叛逆之魯魯修‧亡國的阿基德」中出現的超遠程磁軌砲,照設定,射桯為700公里。(網絡圖片)

躍進還是騙局?

至於莫里上將口中的戰略長程大砲,又是什麼葫蘆什麼藥?必須指出,若繼續使用傳統超長程遠程火炮,而且需要足夠的破壞力作為戰略攻擊用(如ATACMS飛彈的160至500公斤彈頭),其重量至少會超過巴巴多斯(270噸砲身 + 500噸的千斤頂及砲架)。如果陸軍想以更大的藥室(及更厚的砲管)來將砲彈打到更高的彈道高點,以獲得更遠射程,整個系統重量隨時超過1,000噸,除非裝在列車砲,否則幾乎不可能在陸上機動,而陸軍對於不能移動部署的砲是肯定不會要的,就算裝在列車砲上,由於不少路軌的承受能力有限,也大幅限制其部署能力。

海燕2號系列,是巴巴多斯後期試射的主要載荷。(網絡圖片)

 

另一方面,雖然人類的冶金工藝進步不少,但這超級大砲能量、砲管熱力及後坐力可更為驚人,材料要求不單非常高,加上結構複雜,恐怕難以保證零件或砲管能「捱多少砲」而不會故障。可以說,過去「戰略攻擊大砲」的弱點可能「原封不動」重現在這門砲上。更重要的是,巴巴多斯砲在打250公斤載荷時,加速度已達13,000G,接近今天電子元件抗過載的極限(註3),而由於當年打的是180公斤載荷,結果加速度是25,000G,電子元件根本無法抵受!要是需要達到更高的彈道高度,加速度只會更高。由於大砲的誤差比火箭來得大,如果不能裝制導系統,恐怕最大射程時的誤差達到「公里」級別,幾乎不可用。更有甚者,落下來的砲彈和彈道導彈彈頭無異,亦非無法攔截的武器。

海燕4號多節式固體燃料火箭載荷。不過1967年時仍在圖板上。(網絡圖片)

 

現時有猜測指陸軍試圖利用這種重砲,發射布爾博爾曾規劃過的固體燃料導彈,從而達到設計射程。就技術而言,這是可行的,同時彈體因為質量更大,所承受的G力亦相應下降。然而,更脆弱固體火箭引擎及多節式火箭結構是否能承受加速度就是更大的問題了,事實上HARP計劃停止時,布爾博士仍然在設計這種載荷,也未有樣品。而且愈大的固體火箭,代表愈重的載荷,大砲的最大射高及砲口初速亦必然受影響,倒過頭來反而可能影響火砲的實際射程。

英國航太研發的32百萬焦電磁砲樣砲,現時測試進度大約仍在16-20MJ左右,周邊設施體積仍甚巨大。

 

使用電磁砲武器的技術又是否可行?現有電磁砲或線圈砲技術可達16-32MJ的砲口能量,能讓10公斤彈體加速到5-7馬赫與150公里射程。然而,由於儲能技術、電磁軌道壽命及線路承受電流的能力仍需改善,預計至少需10年時間才能完全實用化,況且若發展到接近2,000公里射程及推動100公斤以上的彈體,能量更需數十倍以上,如單單巴巴多斯的砲口動能接近720MJ。要達到更遠射程就要更大能量,2050年前的技術能否達到要求,以及所需體積、重量、軌道加速長度、線路可承受的電流強度以及射擊頻率,完全是未知數。

另方面,電磁砲的加速力及磁力同樣驚人,分別可達60,000G及1-10特斯拉,所有電子制導元件可說「無一倖免」,且也幾乎不可能發射結構更複雜並可調姿勢的多節式火箭,涉及彈道層面時,就難免出現不小的誤差。可以說,單以現時電磁砲武器科技而言,遠程精確砲擊幾不可行。

除技術外,現有兵種的攻擊效率及兵種資源競爭也令計劃變得很不可行:自從潘興系列導彈及陸射巡航導彈被裁減後,陸軍的戰略投射能力已被海空軍瓜分,而且他們擁有的武器也是更有效的攻擊手段。陸軍若不顧一切提出類似的計劃,對其他兵種任務及利益可能造成損害,海空軍更可能因而盡可能阻止計劃獲得撥款,在國防經費處於緊張之時,向來處於弱勢的陸軍似乎更沒勝算。

在劃時代兵器背後,可還有更多不實用的新式武器被遺忘,例如實際爆炸力只有其重量2/3TNT的動能武器”上帝之棍”(網絡圖片)

總結:

陸軍為何提出幾乎不可能實現的計劃?這點很難理解,有人會認為是國防部以此引誘中、俄跟隨,將寶貴國防經費用於無用項目上,以消耗國力。然而,今日不是德國末日兵器橫行的年代,稍為有點腦袋的各國軍事部門,都不會耗費寶貴的經費於這種效率成疑的超級武器上。實情是怎樣,外人非常難猜度,其中一個可能性,是陸軍部在面對海空軍提出的各種新戰術或新式武器系統時,為吸引特朗普團隊的眼球,並防止陸軍力量在新世代抵消戰略中變得沒有地位,也不得不提出相應的打擊戰術(即使難以在今天實現),以配合美軍的新戰略需求;再講,若計劃獲得國防部的前期研究經費,其實亦可有益於現時較為現實的國防計劃(例如乘波體彈頭或小型電磁砲項目等)。

 

 

註1:巴黎砲打了30-40發後,膛線基本磨光,故砲膛會再銑闊並加上新膛線,變成238MM砲繼續使用。

V3大砲設計草圖、實砲及米摩耶克斯堡多聯裝發射陣地示意圖。

註2:嚴格來說還有V-3大砲,不過這東西更失敗,原型砲炸膛前只試射25砲,最遠也不超過88公里,只有理論射程的一半。

註3:現時抗過載最高的制導砲彈是M982型神劍155MM砲彈,最大抗過載能力為15,000G。

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William Lam
現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者

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