世界最先進、單價230美元：美國M734多用途迫擊炮引信
原標題：世界最先進、單價230美元：美國M734多用途迫擊炮引信
▲美軍炮擊炮手正在用M120迫擊炮發射一枚M929白磷發煙彈，彈頭上裝的就是M734多用途引信。
對步兵分隊來說，迫擊炮因為輕便簡單，能夠方便地配屬步兵戰鬥，彈道彎曲能對付各種目標，射擊死角小，所以是種非常好用的輕型支援火器。雖然美軍有強大的空中支援，雖然美國陸軍被一些人稱為「美國空軍地面引導隊」，但實際上因為指揮級別、反應速度、空地協同等多方面的原因，空中火力支援並不像好萊塢電影里描繪的那麼簡單及時，只要電台里一喊炸彈火箭彈燃燒彈就從天而降，大多數時候對美軍步兵來說，最及時靈活的火力支援還是來自自己配屬的迫擊炮、標槍反坦克導彈、MK19自動榴彈發射器……由於有強大科技實力的支撐，美國對迫擊炮彈引信的研究也走在了世界前列，他們給幾種口徑的迫擊炮彈配上了聰明的「大腦」，也就是本文磚家將要介紹的主角——美國M734多用途引信。
M734多用途引信的研發工作起始於上世紀70年代，到上世紀80年代正式裝備美軍部隊，至今仍是美軍三種口徑迫擊炮彈（60毫米、81毫米、120毫米）的主用引信。說其是世界頂尖水平，主要體現在這樣幾個方面：
一、M734引信可以適用三種不同口徑的迫擊炮彈，能夠適應三種口徑彈藥不同的初速、彈道特性，實現了不同彈藥的引信通用化。
二、M734引信的工作模式多樣，有PRX（高空炸）、NSB（低空炸）、IMP（碰炸）和DLY（延遲）四種工作模式，PRX和NSB模式是利用多普勒原理的無線電近炸模式，當炮彈離地一定高度內置電路自動點燃電雷管引爆彈藥，可以最大限度地發揮空炸榴彈破片殺傷範圍，有效殺傷卧倒或躲在壕溝內的敵軍；IMP模式既可以殺傷暴露的有生目標，也可以摧毀運輸車輛等軟目標；DLY模式提供了0.02秒的延遲，能夠使炮彈穿入目標內部爆炸，摧毀隱蔽所、掩體、建築物，殺傷內部人員。而且，四種工作模式的調節不需要專門工具，只需擰動引信頭部的塑料帽即可，非常方便。
三、M734引信的安全性能非常好，保險的冗餘度很大。它採用的渦輪遠解裝置可以使炮彈在飛出炮口100米後才解除雷管隔離保險，發電機才產生足夠的工作電壓使無線電發射器開始工作，這就保護了炮手的安全避免膛炸和出炮口早炸。使用渦輪遠解裝置還使得M734引信不需要運輸保險銷等勤務保險，發射前也不需要拔出保險銷等多餘的動作，只要一發射，慣性加速度和飛行中的氣流自動地逐道解除保險，引信進入戰鬥狀態。此外，引信的四種工作模式依次備份，一旦空炸裝置失靈，落地依然可以爆炸；即使落地不炸，還有延遲發火模式。縱使是最極端的情況，四種工作模式都沒有啟動，落地後0.5秒電雷管也會自動引爆，使彈藥自毀，避免成為危險的未爆彈危害平民或者成為恐怖分子IED的來源。
▲一枚M734引信的剖視模型，麻雀雖小五臟俱全，結合一旁的尺，想像一下這小東西有多小，內部多麼複雜精密。
▲從wikipedia上找到的M734引信的內部結構剖視圖。
接下來，讓我們從已知的剖視圖入手，一探M734引信內部的奧秘：
M734引信的頭部為一個塑料帽，頂端有個圓孔進氣道，進氣道下方是一個塑料渦輪。炮彈在飛行時前方的空氣流入進氣道，推動塑料渦輪轉動，再從塑料帽下的出氣口流出。塑料渦輪的轉動一方面是帶動一個微型交流發電機產生供無線電發射器工作的電壓，並且為引爆電雷管做準備；另一方面，塑料渦輪通過傳動軸和一組齒輪蝸桿帶動雷管座內的保險桿逐步抬起，使雷管座在扭簧的作用下迴轉180°，進入戰鬥狀態。
▲上圖是M734引信頭部進氣口、塑料風帽四周排氣口以及氣流流向的示意圖，氣流推動渦輪轉動帶動微型交流發電機，同時使控制雷管座的保險桿逐步抬起。下圖是風輪形狀的線圖。
在渦輪和交流發電機組下面的是可迴轉的雷管座。平時雷管座扭過180°裝配，電雷管和傳爆管互相錯開，即便因為某些意外原因電雷管自行爆炸，也無法通過傳爆管引爆擴爆葯，保證引信平時的安全。把雷管座卡住的組件一個是之前提到的由一組齒輪蝸桿帶動的保險桿，另一個是在保險桿對面帶Z字槽的慣性套筒，平時保險套筒被彈簧頂起，卡在上方的凹槽里。平時運輸過程中的震動、摔落雖然可能使慣性套筒後退，但由於Z字槽的作用，要使慣性套筒徹底後坐到位需要外部慣性力維持較長的時間讓套筒一邊左右扭轉一邊後坐，如果維持時間很短，那麼慣性套筒短暫後坐後因為Z字槽的阻礙不能繼續後退，在外部衝擊消失後依舊被彈簧頂回原來的位置。即使是很極端的情況，Z字槽沒有發揮作用，慣性套筒完全後坐到位了，那麼還有另一側齒輪蝸桿控制的保險桿支撐著，雷管座還是不能扭轉，而保險桿要抬起必須靠空氣渦輪持續轉動一段時間，這隻有發射出去後才可能實現。因此雷管座在發射之前是不可能扭轉的，安全冗餘度非常高。 此外，在雷管座上還有一個短路保險，雷管座在扭轉以前短路保險接在起爆電路內，電雷管是被短路的，即便因為意外有外界產生的感應電流流過，電雷管也處在被短路狀態，不會引爆。只有在雷管座迴轉後，短路保險才斷開，電雷管被接入起爆電路，才有可能引爆電雷管。
▲M734引信雷管座安全狀態和待髮狀態的轉換：上圖是安全狀態，可以看到保險銷沒有抬起，保險銷齒輪組的傳動軸和渦輪軸連在一起，短路保險聯通使電雷管被短路。下圖是待髮狀態，渦輪的轉動使傳動軸逐漸下降脫離了渦輪軸，保險銷被帶動了逐步抬起，雷管座迴轉180%，短路保險斷開，電雷管接入起爆電路。
下面我們從一枚迫擊炮彈被發射開始，研究下M734引信的內部動作，看看各道保險是如何一道道解開的。
當炮彈被擊發後，由於慣性加速度的作用，帶有Z字槽的慣性套筒後坐，解脫對雷管座的控制，此時雷管座僅靠另一側的保險桿固定。炮彈飛出炮口後，在迎面氣流的作用下頭部內的塑料渦輪開始轉動，一方面帶動微型交流發電機開始發電，另一方面渦輪下方的傳動軸帶動一組齒輪和蝸桿把此時卡住雷管座的保險桿一點點抬升起來。當炮彈飛出炮口100米左右的時候，微型發電機已經產生足夠無線電發射器工作的電壓，無線電發射器開始工作發出無線電波，而卡住雷管座的保險桿也被完全抬起，雷管座在扭簧的作用下迴轉180°，電雷管接入起爆電路，並且和導爆管對正，引信進入戰鬥狀態。
▲M734引信四種工作模式的示意圖，圖中展示的彈藥是M224 60毫米迫擊炮發射的M720高爆榴彈。
如果引信模式設定在PRX或NSB，當炮彈下落到離地面規定的高度（PRX是3至13英尺，NSB是0-3英尺），因為多普勒原理，引信內的微電腦晶元能通過地面回波信號的頻率判斷到了起爆高度，隨即引爆電雷管，電雷管直接通過導爆管引爆擴爆葯和炮彈主裝葯，使炮彈在空中爆炸。如果引信模式設定在IMP，那麼炮彈落地的瞬間引信內產生電信號引爆電雷管，也是直接通過導爆管擴爆藥引爆主裝葯。如果是設定在DLY狀態，那麼炮彈落地後會延期約0.02秒爆炸，能夠穿入工事掩體建築物內部造成更大的破壞。
▲上述兩張圖是美軍用M224 60毫米迫擊炮以簡便射擊方式發射M720高爆榴彈的照片，圖中的M720榴彈使用的也是M734引信。
M734引信為代表的這類引信，屬於渦輪式全保險型電子近炸引信，是目前為止世界上最可靠、最先進、最容易通用化和擴展功能最強的高性能引信，它不需要額外的運輸保險銷，發射前的準備動作少，不容易發生操作失誤。解除遠解保險和慣性保險需要兩個以上的外界環境力共同持續作用，安全冗餘度大。採用無線電近炸原理後能夠實現近炸、觸發、延期多重功能融合於一體，可實現不同的戰術要求，對付不同種類的目標。而且這類引信可以實現不同口徑、不同裝葯號數、不同彈種的引信通用。因此，說M734引信是引信技術的尖端產品絲毫不為過。
當然了，高性能是需要高科技作為支撐的。迫擊炮彈引信體積小，內部空間逼仄，為了實現多功能、多道保險，引信內部各種零件的尺寸都要做得非常小，還要有電子晶元和無線電設備，而迫擊炮彈在發射時要承受很高的過載，這些極其小巧精密的機械和電子零件要在高過載條件下不損壞，正常工作，這對材料學、工程學、加工技術都是一個相當高的挑戰，所以世界上裝備這類高性能電子引信的國家很少，這類引信的價格也非常昂貴。以2005財年中的報價，每個M734A1引信（M734引信的改進型，提高了對不同口徑彈藥的適應能力）的價格為230美刀，如此高價大多數國家是支撐不起的。如今美國深陷阿富汗、伊拉克兩個反恐戰場，軍費開支居高不下，國內經濟又連續低迷，這轟隆一聲幾百美刀就灰飛煙滅（230美刀還是引信的價格，炮彈還要錢呢）的闊綽不知道還能堅持多久，別忘了，這還只是成本較低的迫擊炮彈的價，那些精確制導的高性能彈藥價格翻幾倍幾十倍都不止。
▲圖中幾名美軍士兵正在用M224 60毫米迫擊炮發射藍色的M769訓練彈，這種訓練彈頭部裝的M775訓練引信是M734引信的模擬訓練器材，它也能裝定四種工作模式，但並不產生任何實際的效果，僅用於模擬訓練。訓練彈落地後能發出聲響和煙霧顯示彈著點。
話回到中國，其實我國研製無線電近炸引信的歷史並不短，早在1959年就研製出了基於電子管技術的第一代無線電近炸引信，性能基本達到二戰末期和戰後初期美國同類引信的水平，但因為性能不突出，價格又貴，沒有列裝。到70-80年代，我國又集中攻關了晶體管技術和集成電路技術為核心的近炸引信，定型了供大口徑火炮炮彈使用的電-11引信和供100毫米高炮使用的電-31引信，並投入量產，但由於價格因素，這類無線電近炸引信在我軍地炮和高炮彈藥上運用均非常少，地炮榴彈使用的主要還是榴-4、榴-5、榴-7機械式觸發引信，100毫米高炮使用的還是時-5鐘錶時間引信，迫擊炮彈用近炸引信則長期空白。這裡有價格因素，也有背後涉及的一系列工業技術基礎的制約。1997年，我軍第一種採用渦輪保險裝置的迫擊炮彈引信——迫-11渦輪全保險機械觸發引信定型。這種引信也採用頭部渦輪作為引信保險解除裝置，發火方式為機械式，有瞬發和延期兩種模式，並且實現了多口徑彈藥的通用，使我國迫擊炮彈引信技術走向了世界最前列，而且在去年央視7套的《軍事報道》中露了臉，不過因為迫-11引信是機械發火，沒有M734引信這樣的空炸能力，功能拓展上尚有差距。可喜的是，2009年我國已有一種全新的迫擊炮用多功能無線電近炸引信通過質量審批，並已正式定型，該引信具有和M734一樣的多道保險和遠解裝置，具備高炸高空炸、低炸高空炸、碰炸和延期四種工作模式，如果這種全新的引信能夠大批量裝備，那麼我軍迫擊炮彈的殺傷力將大大增強，迫擊炮彈引信技術將邁入世界頂端，和美國等少數發達國家並駕齊驅。
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