DOI:10.19486/j.cnki.11-1936/tj.2020.09.002
3月7日，美国陆军在亚利桑那州尤马试验场，向媒体公开展示了XM1299型自行火炮的实弹射击试验。当天，一门XM1299原型炮向65千米外的1辆小汽车发射了2枚采用弹道修正引信的XM1113型火箭增程简易制导炮弹和2枚M982“神剑”GPS精确制导增程炮弹。其中，XM1113炮弹偏离目标约610米，“神剑”制导炮弹则成功命中目标。
美国陆军宣称，若无意外，这款采用了诸多“革命性设计”的新型自行火炮，将于2024年正式装备陆军炮兵部队。届时，美军将在陆军身管支援武器领域重执世界牛耳。作为当今世界上唯一的超级大国，美国装备曾长期被他国视为技术标杆和追赶目标。那么，XM1299型自行火炮是否又将引领火炮发展新潮流呢？
技术架构
XM1299原名M109A8项目，是美国陆军打着对现役M109A6进行改进的旗号，“瞒天过海”搞的新一代陆军身管支援火炮。只是由于美国陆军发现该炮改进幅度过大，研发费用远超预期，为继续得到国会预算委员会的资金支持，才不得不于2019年正本清源，改称其为XM1299，正式承认了它实际上是一款全新的身管支援火炮。
作为一款自行火炮，XM1299沿用了M109A7的底盘。而后者又是用M2A3“布雷德利”步兵战车底盘的相关部件，对M109A6底盘进行替换升级，以达到尽可能简化陆军机械化部队后勤保障难度的产品。
XM1299未来正式定型时，还会不会对底盘进行相关技术调整，目前尚不清楚。就现在的状态而言，XM1299底盘的行走部分采用扭杆式悬挂装置，两侧各有6对直径640毫米的双轮缘挂胶负重轮，无托带轮。主动轮在前，诱导轮在后，第1和第6对负重轮配有液压减震器。锻钢单销式履带宽535毫米，装有可卸式橡胶垫。履带拉紧液压调节器与诱导轮杠杆相连接。驾驶室位于底盘前部左边。驾驶员座椅高度可调。驾驶员舱盖向左打开，舱口前方装有3具潜望镜。动力室位于底盘前部右边，里面容纳有发动机、油箱、调速器、涡轮增压调节器、火焰加热油泵、冷却液泵以及通风、进气和排气设备等。 发动机为441千瓦V8康明斯VTA903T八缸四冲程涡轮增压V型水冷柴油发动机。与发动机匹配的是通用电气公司的HMPT-500型液压机械传动装置。该装置利用径向球形活塞和独特的齿轮排列，保证所需转向比和传动比。HMPT-500有3个速度范围，在每个速度范围内能实现无级变速。
此外，XM1299底盘后部下方每侧各有一个折叠式大驻锄，以保证射击稳定性。底盘上还有9个浮渡气囊，两侧各4个，前部还有1个。气囊可在2分钟内由车载鼓风机吹满。充气气囊被枪弹或炮弹破片击穿后，在2分钟内尚能保证自封功能。
XM1299底盘的发电能力目前为70千瓦，不排除未来进一步提升的可能性，以满足该全新火炮在采用新型全自动装弹机和数字化火控系统后对电力供应的巨大需求。其安装的数字化火控系统包括GPS与数字导航系统、战术数据链，以及具自我诊断功能的检测计算机。
XM1299最具革命性的设计，是引入了全新的火炮及炮塔设计。它采用的是58倍径的XM907型155毫米口径身管和XM208型制退机，炮管长度达8.99米。炮口装有一个硕大的双室冲击式炮口制退器，其制退效率相当可观。由于这是一门自行火炮，炮班成员、火控系统及大部分观瞄仪器都有炮塔提供保护，因此高效炮口制退器向侧后方排出的高温高压燃气形成的炮口冲击波及噪音，对上述人员和设备可能造成的损害程度可以降至最低。但是，对于高倍径火炮来说，炮口制退器对射击精度有明显的负面影响。制退器效率越高，影响就越大。
令人瞩目的是，XM907型155毫米口径身管上取消了炮管抽烟装置。本来，这个装置的出现，是以增加炮管制造难度为代价，换取自行火炮封闭炮塔内更好的工作环境，以提高车组人员的持续作战能力。因为火炮发射药在高速燃烧、将炮弹推出炮口后，还会有大量烟雾残留在药室和炮管里。在打开炮闩实现再装填时，这些呛人的高温烟雾不可避免地会进入炮塔内部，既遮挡车组人员视线，也影响他们的身体健康。炮管抽烟装置本质上是环绕在炮管中部的一个空腔。炮弹在发射药燃气推动下，在炮膛内向前运动越过抽烟装置时，会有一小部分高温高压的发射药燃气进入环形空腔，形成腔内高压。当炮弹离膛后，炮口压力骤减，环形空腔内的高温高压燃气便迅速向炮口冲出，在抽烟装置后方形成了低压区。在气压前推后送的作用下，不仅能将炮管里残存的发射药燃气悉数从炮口抽出，甚至还将抽出炮塔内的部分气体，进一步降低炮塔内的一氧化碳浓度。
如今XM1299的炮管上取消了抽烟装置，很可能是考虑到58倍径的155毫米身管制造困难，额外在身管中部开孔，不可避免地会降低身管刚度和强度。而要为此作出补偿的话，势必要加厚炮管，增加炮管重量。但这又会给炮身平衡，整车平衡带来一系列的问题，形成恶性循环。因此研发部门经过权衡，决定舍弃炮管抽烟装置，靠加大炮塔内换气风扇功率来解决火炮发射后炮塔内烟雾残留的问题。
为了在XM1299这样一款未采用新的发射原理，仍沿用传统结构的大口径身管支援火炮上实现10发/分的持续射速，XM1299放弃了美军火炮习惯沿用的旋转开启螺式炮闩，换用了装填迅速的楔式炮闩。令人费解的是，如果为XM1299的楔式炮闩设计一个闭气环的话，是可以使用现役105毫米、155毫米火炮通用的M231/M232模块化发射药的。但目前XM1299样炮上却并没有这么做，而是采用了尺寸很大的XM654“超级发射药”半可燃发射药筒，以及XM659半可燃发射药筒。前者用于远射程射击，后者用于对付较近距离目标。其药室容积高达27升。
XM1299设计了一个体积硕大的炮塔尾部弹舱，M654/M659半可燃发射药筒和弹丸分层存放，由移植自XM2001“十字军战士”自行火炮上的全自动装弹机实施装填，不仅大大降低了炮班成员工作强度，省去了装填手，而且保证了火炮的高强度持续射击能力。
XM1299是可以兼容美军现役155毫米弹丸的。但该炮为追求极限射程，以及在极限射程上的射击精度，专门配套研发了两款特殊炮弹。其中一款是弹头安装M1156型弹道修正引信、最大射程70千米的XM1113火箭增程简易制导炮弹，另一款是具有末端成像能力、最大射程超过100千米的XM1155火箭增程滑翔制导炮弹。
激进设计
通过分析XM1299的主要设计特点，我们不难发现，其基本构型、总体布局其实并无新意。两款新型远射程炮弹也非XM1299独有或首创的设计。真正与众不同的，是该炮采用了58倍径身管和27升炮室容积这一前所未有的参数组合。
身管倍径与药室容积匹配，是一个对火炮综合性能有着重要影响的问题。火炮要想提高射程，无外乎有三种技术途径：降低弹丸飞行阻力、为弹丸引入各种增程手段以及提高炮口初速。身管支援火炮作为陆军主要火力支柱，不仅装备数量庞大，而且为满足战时巨大的弹药消耗量，平时就必须持续生产并维系可观的储备。为了不让这些耗费巨资建立起来的炮弹储备因为火炮升级而作废，各国设计新型火炮时都要求尽可能兼容上一代炮弹。如果实在难以做到时，也会退而求其次，要求能兼容上一代弹丸。换句话说，除非是新设计的炮弹可以应用最新减阻设计，库存炮弹是无法再降低弹丸飞行阻力的。因此，除了新设计各种增程炮弹外，身管支援火炮提高射程的主要措施，就是提高炮口初速。
提高炮口初速，既可以通过提高发射药装药密度或提高药室容积，提高发射能量来实现，也可以通过延长火炮身管长度，增加弹丸被发射药燃气加速时间来实现。但是，发射药装药密度过大，容易引发发射药燃烧不均匀，继而影响火炮内弹道性能的问题。药室容积过大，将不可避免地造成火炮炮尾结构重量和体积直线上升，影响全炮平衡。火炮身管的延长，不仅受材料及金属加工工艺的制约，而且也会引起火炮外弹道性能变化，并显著增大火炮的体积及战斗全重。因此，药室容积和身管倍径这两个参数对火炮设计而言可谓牵一发而动全身，是需要以极其慎重的态度，经过反复试验，才能同时在最高膛压、身管寿命、生产难度、整炮机动性等诸多指标上取得最佳匹配与平衡。
战后，西方第一代陆军身管支援火炮的技术标杆是M114型155毫米榴弹炮。该炮实际上是二战M1型榴弹炮的改进型，采用23.4倍径身管，匹配13.082升的药室容积。到上世纪60年代，该炮显然已落后于时代。
由于时值冷战，为了在北约盟国内统一技术标准，以便通用弹药，美国、英国、西德和意大利牵头于1964年签署了首个《北约弹道谅解备忘录》，将各国研发的新一代155毫米榴弹炮统一为39倍径身管，匹配18.85升药室容积，并详细规定了最大膛压和膛线数量，使其发射普通弹时，最大射程24千米。发射火箭增程弹时，最大射程30千米。这个备忘录在执行过程中，因为各国发射药水平有差异，因此各个具体型号的155毫米火炮在身管倍径和药室容积上会有微小差别，但都实现了通用弹药和射表的既定目标。
上世纪70年代末，加拿大的布尔博士提出了45倍径身管匹配23.5升药室容积的新一代155毫米火炮设计方案。由布尔博士方案衍生出的几款155毫米火炮虽取得了远超上一代39倍径火炮的最大射程。但实践证明，23.5升的药室容积相较于45倍径的身管来说明显偏大，导致部分发射药颗粒未燃尽即冲出炮口，不仅造成能量浪费，还导致弹丸炮口初速波动范围明显扩大，远距离散布精度非常不理想。此外，发射药未在身管内及时燃尽，还会造成更强烈的炮口焰和更高的炮口冲击波，对火炮后坐系统、炮口制退器设计带来一系列困难。
因此，布尔博士的45倍径身管匹配23.5升药室容积的方案未能成为主流。北约各国纷纷对大药室、长身管支援火炮设计基础进行了长期探索和试验。46、47、50、52、53、54、55、58倍径的身管都曾有国家试验过与不同的药室容积匹配，最终北约一致认可英国提出的52倍径身管匹配23升药室容积，炮口初速945米／秒方案，就性能而言并非最优，但却是在满足技战术需求前提下性价比最高的方案。
1988年，北约主要成员国以此方案为基础，正式签署了第二份《北约共同弹道谅解备忘录》。以这个备忘录为基础设计出的新一代155毫米火炮，发射普通弹时，最大射程30千米。发射增程弹时，最大射程40千米。其中设计最为均衡，综合性能最为突出的德制PzH2000型155毫米自行榴弹炮，虽说战斗全重高达55吨，但其远距离上发射普通弹时的距离公算偏差为0.25%，明显较美制M198型155毫米牵引榴弹炮的0.3%～0.4%高于一个档次。
PzH2000的巨大成功，助推52倍径匹配23升药室容积的方案渐成世界主流。虽然期间有的国家也研究过52倍径身管匹配25升、26升药室容积，54倍径身管匹配24升药室容积的方案，但经过深入探索后发现，由此获得的射程优势不足以抵消缩短炮管寿命、增加战斗全重和系统复杂性所带来的诸多代价。这些方案都因效费比不佳而最终放弃，唯有美国仍在孜孜不倦地寻求突破。仅在研发M777ER型火炮的过程中，美国就先后试验了52、54、55、58这四种倍径的身管。不过，为了尽可能保住M777系列的轻量化优势，M777ER在对各种长倍径身管进行测试时，仍基本保持了既有的18.85升药室容积，由此产生了一系列问题。
XM1299采用的XM907型58倍径155毫米身管，此前也曾装在M777ER上试验过，算是有一定发展基础。但是，27升的药室容积能否与之合理匹配，是要打一个大大问号的。至少，相关研究与技术积累的底蕴，显然不及52倍径身管匹配23升药室容积那样深厚。
第一份《北约弹道谅解备忘录》中，身管倍径与药室容积的比值为2.069。到了执行第二份《北约弹道谅解备忘录》时，这一比值升至2.261，在兼顾射程同时，获得了良好的射击精度。布尔博士那缺陷明显的方案中，这一比值为1.915。而XM1299这一比值为2.148，是否合适还有待实践检验。有些问题，在试验条件良好，试验准备充分，试验强度并不高的靶场上，未必能充分暴露出来。如果等到列装后才在实战中发现问题，着急上火地亡羊补牢，恐怕代价就太大了。因此，XM1299型自行火炮在这方面的激进设计，他国最好持审慎观望态度，切忌盲目跟风。
代价过高
XM1299的另一大争议点，就在于XM1113和XM1155这两款火箭增程炮弹了。本来，美国陆军早已装备了M982“神剑”GPS精确制导增程炮弹。该炮弹用39倍径火炮发射时，射程高达55千米。但它的缺点之一便是造价昂贵，效费比差。在其入役的2005年，美国陆军的采购单价就已高达13.3万美元1枚。 到2016年出口印度时，单价更是翻了一番，达每枚26万美元。这个价位，饶是财大气粗的美军在使用前，也不得不先掂量一番。
以当今美国的军工科研实力而言，将火箭增程与底排相结合，研发射程50千米级的复合增程榴弹，利用次口径技术或者冲压技术，开发出射程达70千米的远程炮弹，利用火箭增程和滑翔技术开发出射程达到100千米的超远程炮弹都不是太难的事，但如何实现廉价的精确制导却是个难题。传统的激光制导炮弹对最大过载有苛刻的要求，最大射程只能达到50千米级，因此研发弹道修正引信不失为一个效费比较好的思路。
弹道修正引信的工作原理，是在火炮发射前，将火炮身管抬高到大于所需要的射角，确保弹道高超过实际需求，让弹道修正引信有足够的工作时间。在弹丸离膛后，到达外弹道上升阶段的某个位置时，弹载GPS接收机接收到弹丸所处位置的精确数据，弹道修正引信内的微处理器算出当前弹丸可能的弹着点，并与发射前的设定值进行比对，然后展开环绕在引信四周的减速板，对弹丸速度和姿态予以修正，以提高落点精度。
XM1113型火箭增程简易制导炮弹采用滑动弹带技术，弹丸头部装有弹丸后部安装火箭发动机，最大飞行速度超过5马赫，用M777ER的54倍径身管发射时最大射程78千米。弹丸头部安装的弹道修正制导套件售价已降至1万美元以下。
不过，从3月7日公开试射的结果看，XM1113新型炮弹上的弹道修正引信似乎不那么靠谱。向媒体公开展示试射过程，旨在为争取国会拨款而制造舆论。在这种情况下，各种试验保障工作不太可能出现疏失。因此这个试验结果着实有些尴尬。
其实，更加尴尬的是，无论是XM1113也好，XM1155也罢，为达到令人咂舌的最大射程，弹丸内部超过一半空间要被火箭发动机和滑翔增程组件所占据，导致炸药装填量剧减，威力下降到与其155毫米口径不相称的地步。诚然，制导精度的提升可部分弥补威力下降的缺陷，但整个系统花费如此高昂代价所获得的单位时间内弹药投射量，从效费比角度而言是极不划算的。况且美军本就有现成的、更加廉价高效的远程打击手段，又何苦“舍熊掌而取鱼”呢？
美军长期拥有无以伦比的空中优势，首屈一指的成熟空地火力支援体系，以至于美国陆军被人戏称为“空军近距离火力支援引导队”。进入新世纪以来，随着美国空军C4ISR能力提高，以及远程精确打击能力普及，空基平台因机动性好、载弹量大等优势具备了很强的移动点目标打击能力，这一点是陆军各平台均无法望其项背的。美国空军用老式航空炸弹加装弹尾制导组件而成的“杰达姆”炸弹，单价已低至2万美元，远低于M982“神剑”GPS精确制导增程炮弹，精度却与之相当，射程和威力更是远远超出，可谓物美价廉的选择。
就算美国陆军基于门户之见，为争夺编制和经费，摆脱空军的掣肘而选择“尽可能不求他人”，那么它仍然有一个现成的、效费比更佳的选择——M270型火箭炮。
1983年开始服役的M270型火箭炮，至今仍代表世界先进水平。它采用高机动履带式底盘，模块化设计，一体化装填的发射系统，可以适应前线野战部队的机动作战、灵活使用需求。M270型火箭炮不仅能兼容射程高达300千米的战术导弹（近年来已升级至600千米级射程），而且其非制导火箭的载荷系数高，远射程精度好，被美军称为“40英里射程的狙击步枪”。它不仅可以完成反炮兵任务，还能用于精确火力支援。1991年海湾战争结束后，被俘的伊拉克士兵宣称自己最害怕的就是M270型火箭炮。因为那子母弹弹头如冰雹般劈头盖脸砸下来，自己根本无处可躲。
因为M270型火箭炮性能卓越，美国陆军甚至为此延缓了M109系列155毫米自行火炮的升级换代步伐。近些年来，M270型火箭炮通过用227毫米M26型火箭弹投射GBU-39B小直径炸弹，在最大射程扩展到130千米时，射击精度却不降反升，提高到1.5米这个令人有些匪夷所思的程度。而系统花费却远比XM1129型自行火炮要少得多。
实际上，甭管美国陆军和相关厂商再怎么努力堆彻“革命性的新技术、新标准”，都无法改变这个事实。因为从原理上说，身管火炮炮弹出膛时的速度及角度就决定了其最大射程，因此炮弹在膛内运动时的瞬间加速度极大，要求制导元件具备很强的抗过载能力，制造成本自然水涨船高。而远程火箭炮是靠火箭燃料逐渐加速，直至燃料接近耗尽时才能达到决定射程的最高速度，这个过程加速度远远小于身管火炮，对制导元件的要求会大幅度降低，成本自然能大幅度下降。因此，陆军中远距离火力投送本该就用火箭炮，中近距离火力投送时，身管火炮才会有较好的效费比。强求身管火炮具备远程火箭炮的射程，势必事倍功半，得不偿失。
