艦載遙控武器站發(fā)展探討

陳延偉，李 翔，魏立新

(鄭州機電工程研究所，河南 鄭州450015)

0 引 言

面對海上威脅多樣化，各國海軍都加大了海上巡邏和打擊水上恐怖襲擊的力度，面對恐怖分子小型快艇的突然襲擊，中、大型水面艦艇上安裝的導(dǎo)彈、艦炮武器顯得無能為力，不能對自殺小艇做出有效反擊。因此，各國海軍紛紛重視加強艦艇應(yīng)對水上恐怖襲擊的能力，研制新型艦載反恐武器裝備。我國多數(shù)艦船，包括亞丁灣護航艦艇，配備的都是手動機槍。操作手動機槍容易受到敵方的火力殺傷，威脅人員生存。面對這種特殊的需求，就需要一種自動化程度高、可艙室內(nèi)遙控操作、能抵御非傳統(tǒng)威脅、配置靈活的有效武器。

艦載遙控武器站是一種集目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、識別、跟蹤、監(jiān)視、簡易解算和火力單元為一體的相對獨立、模塊化的近區(qū)防衛(wèi)武器，具有專門控制裝置，并可接收上級系統(tǒng)的指令信息。通常由火力單元、光電瞄具、解算模塊、操控裝置及穩(wěn)定裝置等組成?；鹆卧梢允嵌喾N武器的不同組合，可配備機槍、機關(guān)炮、自動榴彈發(fā)射器、軟殺傷等各式武器;光電瞄具可選配電視傳感器、紅外傳感器、微光傳感器、激光測距儀。

由于使用環(huán)境不同，艦載遙控武器站與車載遙控武器站存在較大差異:

1)識別目標(biāo)的機理不同。主要是目標(biāo)的背景不同，艦載武器主要偏向于海洋環(huán)境的目標(biāo)識別，海洋背景與陸地背景差別較大;

2)對系統(tǒng)穩(wěn)定性要求不同。艦載武器受海洋條件影響，為了提高系統(tǒng)的易操作性，對系統(tǒng)的平穩(wěn)性要求更高;

3)對備彈量的需求不同。車載遙控武器站的操作人員距離武器比較近，更換彈箱等操作比較方便，而艦載則完全不同，要盡量減少操作手上炮的次數(shù);

4)環(huán)境適應(yīng)性要求不同。海洋環(huán)境的鹽霧、水霧等惡劣環(huán)境對武器的密封性、防潮耐腐蝕性能要求更高。

艦載遙控武器站的操作手通過艙室內(nèi)的操控裝置遙控武器的瞄準(zhǔn)和跟蹤射擊。與單兵操控武器相比，遙控武器站有如下優(yōu)勢:

1)操作手在艙室內(nèi)遙控操作，避免操作手在交戰(zhàn)中受到敵方的火力殺傷，提高戰(zhàn)斗人員的戰(zhàn)場生存能力，并避免受到海浪和噪聲的沖擊;

2)可在較遠的距離上發(fā)現(xiàn)和甄別可疑的水面運動目標(biāo)，對可疑小型水面目標(biāo)進行監(jiān)控;

3)武器站自動化程度高，配置有光電瞄具、簡易解算及視頻裝置，能實施快速、有力的火力控制，射擊精度高;

4)遙控武器站通常采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)需要來配置不同類型的傳感器和武器，適用范圍廣，既可作為主要武器安裝在巡邏船等小艇上，也可作為輔助武器安裝在大、中型艦艇等其他平臺之上。

1 國內(nèi)外發(fā)展情況

1.1 國外現(xiàn)狀

目前，世界許多國家如美國、以色列和一些歐洲國家都在研制適合本國使用的遙控武器站，包括艦載型和車載型。車載型有代表性的有美國陸軍的XM101 通用遙控武器站、以色列的RCWS－30 遙控武器站、英國的“強制者”武器站等;艦載型主要有以色列的“小臺風(fēng)”、意大利的“打擊幕”等。

1)“小臺風(fēng)”(Mini-Typhoon)

“小臺風(fēng)”是以色列拉斐爾公司研制的艦載遙控武器站，帶有CCD 攝像機和紅外攝像機，可選用“加特林”12.7 mm 機槍、7.62 mm 機槍或Mk19 型40 mm 榴彈發(fā)射器，系統(tǒng)重140 ～170 kg(12.7 mm)，彈箱攜彈量最大230 發(fā)，方位瞄準(zhǔn)角為360°，高低瞄準(zhǔn)角為－20° ～+60°，搖擺穩(wěn)定精度達到了0.5 mrad，電源110/220 V 交流或24 V 直流。

圖1 “小臺風(fēng)”Fig．1 Mini-Typhoon

2)“海上保護者”(Sea Protector)

“海上保護者”是挪威康斯堡防務(wù)宇航公司研制的1 種艦載遙控武器站，其可以選配M2HB 型12.7 mm 大口徑機槍，也能配裝M240 型7.62 mm 機槍以及M249 型5.56 mm 機槍。

武器系統(tǒng)采用了先進的彩色電視攝像機和紅外攝像機作為瞄準(zhǔn)傳感器，并配有激光測距機。傳感器平臺安裝有抗搖擺穩(wěn)定裝置。

安裝12.7 mm 機槍的系統(tǒng)重135 kg，高低瞄準(zhǔn)角速度為50°/s，方向瞄準(zhǔn)速度可達到100°/s。

3)“海上漫游者”(Sea Rogue)

“海上漫游者”是南非Reutech(RDL)公司研制的遙控型艦載武器站，采用電視攝像機和熱成像儀作為其光電傳感器，可以選裝12.7 mm 機槍、7.62 mm 機槍或者40 mm 榴彈發(fā)射器。選裝12.7 mm 機槍時，配備200 發(fā)槍彈，重量小于200 kg。方位360°，高低－40° ～+60°。

圖3 “海上漫游者”Fig．3 Sea Rogue

4)“打擊幕”(Hitrole NT)

“打擊幕”是意大利奧托·梅拉臘公司研制的艦載遙控武器站，采用了先進的高清晰電視攝像機作為主傳感器，并安裝有近距激光測距儀，系統(tǒng)可組合安裝微光電視攝像機或紅外攝像機。

該系統(tǒng)可選用單12.7 mm 機槍或40 mm 榴彈發(fā)射器。方位瞄準(zhǔn)角為360°，高低瞄準(zhǔn)角為－15° ～+50°，高低瞄準(zhǔn)角速度25°/s，方向瞄準(zhǔn)速度50°/s。彈箱攜彈量為110 ～400 發(fā)，系統(tǒng)重約220 ～260 kg，耗電功率850 W(24 V 直流)。

德國于2007年度花費1 000 萬歐元，為F125 型護衛(wèi)艦訂購25 座“打擊幕”12.7 mm 艦載遙控武器站;2011年4月，馬來西亞為新造的海岸巡邏艇訂購18座“打擊幕”遙控武器站，總價值約700 萬歐元。

圖4 “打擊幕”Fig．4 Hitrole NT

5)STAMP 12.7 mm 多用途機關(guān)炮

STAMP 12.7 mm 多用途機關(guān)炮是土耳其ASELSAN 公司研制的，具有車載型和艦載型的12.7 mm 遙控武器系統(tǒng)。

圖5 STAMP 12.7 mm 多用途機關(guān)炮Fig．5 STAMP 12．7 mm multi purpose cannon

1.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

我國現(xiàn)役艦載機槍大多為69 式、82A 式雙聯(lián)14.5 mm 大口徑機槍，普遍安裝于登陸艇、海警巡邏艇、漁政船等，新服役的漁政、海監(jiān)船等安裝有四聯(lián)裝或雙聯(lián)裝手動14.5 mm 艦載機槍。

我國赴亞丁灣的第五批護航編隊，配備了國產(chǎn)12.7 mm 機槍，進行了適應(yīng)艦載的改裝，沒有專門的艦載遙控輕型機槍。

我國在遙控武器站方面的研究剛剛起步，但基本都是車載遙控武器，目前還沒有見到輕型艦載遙控武器站。

2 方案設(shè)想

全自動遙控技術(shù)已經(jīng)在艦炮上廣泛采用，非常成熟，而機槍以前對全自動操控的需求不是非常強烈，這方面做的工作相對較少，隨著形勢的發(fā)展，對機槍遙控操作的需求逐漸增強，可以將艦炮的全自動遙控技術(shù)進行適應(yīng)性優(yōu)化設(shè)計推廣應(yīng)用到艦載遙控武器站中。

艦載遙控武器站的主要任務(wù)是反恐警戒，打擊海盜等近船小目標(biāo)。方案應(yīng)針對具體任務(wù)，立足現(xiàn)有技術(shù)進行集成優(yōu)化，火力單元中的武器應(yīng)在現(xiàn)有制式裝備中選取，并進行適應(yīng)性改進;控制系統(tǒng)利用艦炮控制系統(tǒng)成熟技術(shù)進行小型化、低成本設(shè)計;簡易瞄具應(yīng)根據(jù)作戰(zhàn)對象，進行模塊化、系列化設(shè)計，兼顧性能和成本;武器站設(shè)計的重點放在總體布局、滿足艦用條件、操作方便性和降低成本上。

2.1 主要組成

不論采用哪種布局形式，艦載遙控武器站通常應(yīng)包括武器平臺、火力單元、綜合控制系統(tǒng)及光電瞄具等。

武器平臺用于安裝、固定、連接各相關(guān)部件，由滾珠座圈、托架、高低機、方向機、回轉(zhuǎn)基座、機械限位等組成。

綜合控制系統(tǒng)能使操作手在艙室內(nèi)操控光電瞄具及火力單元，實施對目標(biāo)的搜索、電視/微光/紅外跟蹤、瞄準(zhǔn)、測距、解算和射擊。主要包括電源模塊、綜合控制模塊、解算模塊、隨動系統(tǒng)模塊等功能模塊。

光電瞄具實現(xiàn)對目標(biāo)的晝夜搜索和跟蹤，以及對目標(biāo)測距，并把目標(biāo)信息傳遞給綜合控制系統(tǒng)。通常由彩色電視攝像儀、激光測距儀、微光傳感器或紅外傳感器等部件組成，可根據(jù)需求進行裁剪。

火力單元采用模塊化、系列化設(shè)計，根據(jù)使命任務(wù)和國內(nèi)裝備的實際情況，可優(yōu)先從12.7 mm 或14.5 mm 機槍選取，這2 種口徑槍的技術(shù)成熟、型號較多，并具有火力強、精度高、備彈量大、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)點，只需進行艦用化適應(yīng)改造即可。還可根據(jù)需要增加光學(xué)眩目等非致命武器。

圖8 艦載遙控武器站方案設(shè)想三維圖Fig．8 Conception of naval remote controlled weapons station

2.2 工作方式

主要設(shè)置半自動射擊和手動射擊2 種工作方式。

半自動射擊是主要工作方式，由操作手在艙室內(nèi)的操控裝置上完成對目標(biāo)的搜索、電視跟蹤、瞄準(zhǔn)、測距、解算和射擊任務(wù)。射手操作操縱桿驅(qū)動光電瞄具搜索海面目標(biāo)，通過電視圖像發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)時停止搜索，使十字光標(biāo)持續(xù)對準(zhǔn)、跟蹤目標(biāo);穩(wěn)定跟蹤后，按下測距按鈕，解算計算機根據(jù)距離和姿態(tài)角信息，計算提前量，形成射擊諸元，傳輸給隨動系統(tǒng)，隨動系統(tǒng)根據(jù)諸元信息驅(qū)動武器平臺指向目標(biāo)未來點，此時，射手按下操縱桿上的擊發(fā)按鈕，即可對目標(biāo)進行射擊。

手動射擊是應(yīng)急工作方式，在斷電或綜合控制系統(tǒng)故障情況下，人工操控機槍，利用光學(xué)瞄具瞄準(zhǔn)目標(biāo)進行射擊。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 火力單元適應(yīng)性改進優(yōu)化

為實現(xiàn)全自動遙控操作，還需要對手動機槍進行適應(yīng)性改進，內(nèi)容主要包括:

1)首發(fā)裝填

對于手動機槍，其射擊前需手動裝填一次，使首發(fā)彈移動到擊發(fā)位，對于遙控武器站，必須解決自動裝填問題。

2)余彈計數(shù)

對于遙控武器，操作手隨時了解彈箱剩余彈量比較重要。該技術(shù)可通過對具體機槍結(jié)構(gòu)進行適應(yīng)性改進，安裝電氣傳感器等手段實現(xiàn)。

3)電擊發(fā)

對于手動機槍，射手扣動扳機進行射擊，而改成遙控武器，需要自動完成射擊，目前大多使用電動方案。

3.2 火力單元、光電瞄具綜合集成控制技術(shù)

由于受艦艇內(nèi)空間、操作人員數(shù)量限制，火力單元及光電瞄具的操作只能由1 人完成，因此需要對武器平臺的隨動系統(tǒng)和光電瞄具的操控進行一體化設(shè)計，簡化中間環(huán)節(jié)，利用1 臺計算機集中完成隨動系統(tǒng)控制、簡易解算、光電瞄具的操控等諸多功能。

3.3 模塊化、系列化設(shè)計

由于艦艇大小、使命任務(wù)、經(jīng)費投入等存在差異，僅靠某一型號的產(chǎn)品不可能覆蓋全部需求，因此，要盡可能采用模塊化、系列化設(shè)計，通過裁剪更換模塊單元以滿足不同的需求。如機槍中有12.7 mm 或14.5 mm 2 種口徑選擇，是否配置榴彈發(fā)射器;光電瞄具中究竟配置紅外傳感器還是微光傳感器，激光測距的頻率等，需要根據(jù)具體需要進行針對性設(shè)計。

4 結(jié) 語

現(xiàn)在各種艦船設(shè)計時都非常注重人性化設(shè)計，對操控環(huán)境提出了更舒適、更便利的要求，在艙面操控機槍不僅僅是操控環(huán)境不好，在高速度無法保證射擊精度，更重要的是容易受到敵方火力殺傷，而發(fā)展艦載遙控武器站能比較好地解決這類問題。大、小不同船只的使命任務(wù)對遙控武器站提出了差異化需求，模塊化設(shè)計、系列化發(fā)展是解決此問題的有效途徑，而在滿足性能指標(biāo)的前提下，不斷降低裝備成本、提高可靠性和可操作性則是用戶不斷追求的目標(biāo)。

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