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  1952年,美國陸軍基於第二次世界大戰期間自走砲的運用經驗,認為有必要發展一種更具打擊能力和機動效能的自走砲,取代現役的M44 155毫米自走砲,以滿足未來戰場上的非直射火力支援需求。  1954年6月,美國陸軍決定下一代自走砲的研發計劃內容,分別是T195 110毫米自走砲及T196 156毫米自走砲。  1955年6月,研發計劃修正,T196自走砲的口徑改為155毫米,並與T195自走砲共享相同的底盤及砲塔,以簡化後勤支援。  1959年T196自走砲第一輛原型車出廠,後因美國陸軍於1959年決定未來所有裝甲戰鬥車輛的引擎全部改用柴油引擎,T196自走砲也進行必要的動力系統重新設計與更換,換裝柴油引擎的T196改稱T196E1。  1961年10月,凱迪拉克汽車公司獲得美國陸軍授予的合約,於克利夫蘭陸軍戰車廠(Cleveland Army Tank Plant)進行T196E1自走砲量產工作,第一批生產了247輛,合約於1962年10月完成交貨。隨後美軍再繼續增訂一批自走炮,為改用105毫米火炮的T195,後來正式編號為M108自走砲。  1963年7月,T196E1自走砲初期測評(IOT&E)及操作測評(OT&E)結束,美國陸軍正式給予M109制式編號,全名是M109 155毫米中型自走榴彈砲(Howitzer,Medium,Self-propelled:155mm M109),並正式進入美國陸軍服役。同年,M109量產合約改授予克萊斯勒汽車公司,同時陸軍克里夫蘭戰車製造廠(Cleveland Army Tank Plant)到1969年為止也生產了2111輛M109;1974年起,M109生產合約改由英國航太系統承包,BAE的產線維持到1994年關閉,但現在仍維持必要的整修產線以便有需求的顧客提升M109效能。

  M109車體結構與炮塔都是由厚20毫米的鋁合金裝甲焊接而成,但全車未採密閉設計,彈藥庫亦無安全防護設計,亦未配備核生化防護系統,但具備兩棲浮游能力。未準備的狀況下可直接涉渡1.828米深的河流,如加裝呼吸管等輔助裝備,則可以每小時約6公里速度進行兩棲登陸作業。  全車可搭載乘員6人(車長、駕駛、2位方向控制射手、2名彈藥裝填手),駕駛艙位於車身左前方,設有3具M45潛望鏡供駕駛使用,具有夜視裝備可於夜間使用。車長艙口位於砲塔右側,裝有一具M2 12.7毫米機槍架,可360度旋轉射擊。砲鋤無裝置動力釋放裝置,射擊前必須以手動操作。  動力系統採用底特律柴油引擎公司M8V-71T液冷式渦輪增壓、二衝程八汽缸柴油引擎,傳動系統則採用通用汽車公司艾利森變速箱部門XTG-411-4A交叉驅動變速箱。  火砲部分採用一門M126 155毫米23倍徑榴彈砲,射擊高爆榴彈時最大射程14,600米,射速1發/分,衝刺射速則為3發/分。砲塔兩側各有一扇艙門,後方有二扇艙門供彈藥補給使用。  輔助武裝除1挺M2 12.7毫米機槍外,另可加裝Mk 19 Mod 3 40毫米自動榴彈發射器、M60 7.62毫米機槍或M240 7.62毫米機槍。

  

  1962年底量產,至1969年停產。原始版M109主炮為23倍徑長的T255E4(正式編號M126),搭配M127炮架,火炮射程14.6公里;初期型M109搭載28發炮彈、99個發射藥包、104顆引信,如彈藥消耗完畢可由車體後方的尾門傳遞補給,彈藥車每分鐘可供彈6發,輔助武裝為1挺M2 12.7毫米機槍,備彈500發。  因155毫米主炮重量超過油壓機構負荷,因此只有炮塔迴旋功能有油壓裝置支援,火炮俯仰仍採用人力實施。M126榴彈炮與M114榴彈炮相同為23倍徑的砲管,在實戰時頻繁運用強裝藥才能確保射程表現,致使M126火炮的操作壽命較短;在火炮壽命及射程表現問題取得平衡點,成為美軍在下一批次改良型起引進長倍徑砲管榴彈炮的濫觴。  M109在1970年代後陸續以M109A1標準提升,沒經提升的原始車最終多半改裝為M992FAASV彈藥補給車

  1969年通過測試,1970年10月開始量產,外觀上最明顯的差異是主砲從M126更換為M185榴彈砲;M185砲管增長為39倍徑,使用M107榴彈與8號裝藥搭配下射程延長到18,100米,使用M549火箭推進榴彈時射程可達24公里。砲塔和攜帶彈藥數與M109相同。  部分於晚期外銷的A1構型M109自走砲,車體經過強化,稱為A1B構型。

  可靠度、可運用性和可維修性中期壽限改良計劃(Reliability, Availability, and Maintainability mid-life improvement)實施後的新型號,1976年起開始量產,1978年起交付部隊,1985年停產。改良範圍包括承載系統、駐退復進裝置、主砲俯仰匯入油壓動力及砲塔迴旋裝置、彈藥裝填杆、引擎操作警告系統,並於砲塔後方增設儲彈架。外觀上與M109A1相差不大,但主炮更換為M178炮架。因應炮架更換,戰鬥室動線及裝彈輔助機亦重新設計;在砲塔戰鬥室後方增設彈藥庫,主砲彈藥攜帶量增加為36發,因戰鬥艙動線調整提升效率,原本只能1分鐘1發的射速可在必要時實施3分鐘4發砲彈的射擊表現。

  A1和A1B構型以A2構型標準進行效能提升後,即為A3構型,基本火力表現與A2型相同;改造時間從1976年至1983年間進行。  除A2構型的配備外,並增加火砲歸零調整器、引擎燃油空氣混合調節器、駕駛儀表顯示板、砲塔儲物架、推進藥包儲藏艙、改良型扭力杆承載系統、改良型駐退復進緩衝活塞。部分A3構型經過裝甲強化後,稱為A3B。

  A2和A3構型經過核生化防護能力及可靠性暨維修性提升(Nuclear, Biological, and Chemical / Reliability, Availability, and Maintainability,NBC/RAM)計劃改良後,稱為A4構型,提升計劃主要針對砲塔液壓回旋裝置、動力元件液壓控制系統的濾清器等部分進行改良,同時增加外接電力啟動裝置,大幅提升緊急狀態時的備戰能力。彈藥和火砲部分與A2/A3構型相同。

  A1到A4構型所使用的火砲其射程已不能滿足作戰需求,但預定實施的全面性升級方案(未來的M109A6)因為價格問題很難在冷戰結束後全面施作,美國陸軍與美國陸軍國民兵於1992年春季決定對M109家族實施在成本及效能上妥協的改良方案。此改良計劃引進備用元件及改良型武器系統(Reserve Component/Modified Armament System,RC/MAS)套件,可直接運用於A0到A4任一構型上。  這組套件主要包含M284 155毫米39倍徑砲管、M182砲座、乘員核生化防護系統、新柴油引擎(440匹馬力)及變速箱、引擎操控電子偵測裝置,並改良砲管俯仰暨砲塔迴旋液壓制動系統。經過提升後的A5構型,射擊高爆榴彈時最大射程22,500米,射擊M203A1彈底噴氣高爆榴彈時最大射程30,000米。

  1984年1月美國陸軍決定整合榴砲延壽計劃(Howitzer Extended Life Program,HELP)及榴砲改良計劃(Howitzer Improvement Program,HIP)為單一計劃,以確保在下一代自走砲服役前,仍能擁有較佳戰場存活能力的自走砲,而經過HELP/HIP改良計劃即是M109A6帕拉丁(Paladin,又譯聖騎士)。  A6構型的砲塔內部加裝克維拉(Kevlar)防彈內襯,提高保護乘員的能力;增設半自動彈藥裝填系統,可維持較高的持續射速,砲塔右側另裝有一挺M2防空機槍,搭配500發12.7mm子彈。此外,A6構型具有其他構型均未配備的自動射擊管制系統(Automatic Fire Control System,AFCS)、全球定位/導航系統系統(Global Position/Navigation System)、單頻地空無線電系統(SINCGARS)、火砲自動射擊管制系統等。因此A6構型可獨立作戰,毋需配合射擊指揮車(Fire Direction Center Vehicle,FDCV)遂行射擊任務;相反的,A6可直接由單頻地空無線電系統獲得射擊命令,射擊管制系統據此計算各項射擊引數,再自動調整火砲俯仰角和射擊方位,開始射擊任務。從接獲射擊命令、完成射擊準備到第一發砲彈發射僅需不到1分鐘。  M109A6主要武裝配備為一門M284型155毫米╱39倍徑榴砲,能夠發射M203╱M203 A1型裝藥,最大射程可達3萬米,採用強化的新型砲口制退器和新的砲膛排煙器,另外還換裝新的砲<unk>拉柄箱組,加裝M49型發火機及改良的頂杆、砲<unk>環等。而搭配的M182A1型砲座,也加裝了溫度感測器,並重新設計復進筒。

  英國BAE系統公司獲得M109A7 155毫米自走榴彈砲車與M992A3彈藥支援車輛低速率生產階段合約採購金額約6.68億美元,其中M109A7前身為M109A6 Paladin自走榴彈砲車與M2 Bradley裝甲車輛。共享裝備有發動機、變速箱、懸吊、轉向系統與履帶可對於零件庫存和維修人員最大成本節省,另外將在阿拉巴馬州Anniston陸軍軍械庫進行M109A6 Paladin自走榴彈砲車與M992A2彈藥支援車輛拆卸,並重新組裝到M109A7自走榴彈砲車與M992A3彈藥支援車輛(採用全新底盤由BAE系統公司賓州工廠生產)上後送往俄克拉荷馬州新BAE系統公司工廠進行最後組裝作業,車輛也將採新的600伏車載電源系統以適應新興技術或未來需求。例如:戰場網路需求或電磁砲驅動系統並可持續服役至2050年,美國陸軍計劃採購580套M109A7自走榴彈砲車與M992A3彈藥支援車輛組成,在2014年採購133輛並在2017年開始進入全速率生產,首批生產48輛。美國陸軍也預計要把689輛M109A6帕拉丁升級至M109A7標準。

  美國陸軍現代化中推行「長程精確火力」。「增程火砲砲兵系統」(ERCA)計劃日趨成熟,預計新型的M109A8自走砲車,將採用新型的58倍徑的XM907砲管、自動裝彈機以及新型的XM1113新式火箭助推砲彈來達到驚人的70公里有效射程。

  

  美國陸軍使用的火力支援戰術模擬訓練裝置(Fire Support Combined Arms Tactical Trainer,FSCATT)有2種不同的版本,分別用於訓練A5和A6構型的M109自走砲乘組員。該系統使用真實的砲塔結構,但使用的卻是虛擬的彈藥系統。瑞士陸軍也使用同樣的系統,但模擬的是KAWEST構型。

  野戰砲兵彈藥補給車(Field Artillery Ammunition Supply Vehicle,FAASV)其美軍制式編號為M992,採用M109自走砲的底盤,用來取代以M113裝甲運兵車為底盤的M548彈藥補給車。由於採用同樣的底盤,兩者的機動力和運動效能大致相同,可以一同在戰場上運動。車內另裝有2具輔助動力裝置(Auxiliary Power Unit,APU),可使M992在不啟動引擎的情況下,仍能提供電力進行彈藥補給作業,大幅減少被發現和攻擊的機率,也減少不必要的燃料消耗。  車體後部的裝甲外箱內部可以裝載90枚各式砲彈(分裝在2個儲放櫃內)、3枚M712銅斑蛇(Copperhead)終端鐳射導引砲彈、99個推進藥包和104個各式引信。M992上裝置一套自動轉運裝置,可以在人員不離開車輛的情形下,將M109所需的砲彈、推進藥包和引信由M992轉送至M109。這種裝置使M109的乘組員與M992的乘組員不必在敵火的威脅下於車外活動,大幅提升人員的安全性。  依據美國陸軍的規劃,每輛M109A6帕拉丁自走砲都將配屬一輛M992野戰砲兵彈藥補給車,用以支援自走砲於戰場上的彈藥需求。
M109是一種美製155毫米口徑自走砲,於1963年開始進入美國陸軍服役,提供師和旅級部隊所需的曲射火力支援。從1963年量產至今,生產總數已超過7,000輛以上,使用國超過30個,可說是1970至1990年代西方國家的標準自走砲。為持續滿足未來戰場的作戰需求,M109持續進行效能提升與改良計劃,最新的改良型為M109A8,在XM2001十字軍自走砲發展計劃被取消後,M109A7自走砲對美國陸軍將更顯重要。