國外艦炮武器系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展研究＊

劉 楊 胡 江

（1.北京西三環(huán)中路19號 北京 100841）（2.大連艦艇學(xué)院艦炮系 大連 116018）

1 引言

艦炮是曾被譽為“戰(zhàn)爭之神”的火炮家族中的一員，也是最早安裝在水面艦艇上使用的艦載武器，在其500多年的發(fā)展歷史中，創(chuàng)造了許多海戰(zhàn)奇跡。在20世紀(jì)50年代后，導(dǎo)彈武器的出現(xiàn)，對艦炮產(chǎn)生了很大的沖擊。然而，經(jīng)過幾次海戰(zhàn)檢驗，艦炮在艦載武器中的重要地位重新得到了確立。例如，在1982年的英阿馬島海戰(zhàn)期間，英國的MK8型114mm 艦炮共發(fā)射了包括誘餌彈在內(nèi)的8000 余發(fā)炮彈，有效地打擊了阿根廷的空中和地面有生力量，并擊落了七架阿根廷戰(zhàn)機，為英軍奪取馬島海戰(zhàn)勝利做出了突出貢獻［1］。

艦炮與艦載導(dǎo)彈武器相比，具有反應(yīng)速度快、射擊死區(qū)小、持續(xù)射擊時間長、不受干擾、易于維護等優(yōu)點，能夠伴隨水面艦艇對敵實施持續(xù)攻擊和防御，可以有效完成對岸火力支援、對海攻擊和防空反導(dǎo)等多種作戰(zhàn)任務(wù)，在未來海戰(zhàn)中仍將發(fā)揮不可替代的重要作用。

2 國外中大口徑艦炮武器系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 典型艦炮武器系統(tǒng)

大口徑艦炮的主要使命任務(wù)是對海攻擊和對岸火力支援。在“由海到陸”的指導(dǎo)思想下，對地攻擊已成為艦炮的重要作戰(zhàn)任務(wù)，新型大口徑艦炮的研發(fā)力度不斷深化。在新型大口徑艦炮的口徑選型論證中，西方國家不約而同地一致選用了155mm 口徑作為下一代大口徑艦炮的發(fā)展方向。目前發(fā)展最快的155mm 艦炮是美國先進艦炮系統(tǒng)（AGS）［2］，該炮采用垂直發(fā)射方式，具有自動化供彈、自檢及故障排除功能。火炮身管長度為62 倍口徑，射速為12rds／min，發(fā)射遠程對陸攻擊炮彈（LRLAP）的最大射程可達185km，彈丸重量118kg，戰(zhàn)斗部內(nèi)裝藥重10.8kg，破片殺傷半徑60m。該炮自2000年開始技術(shù)設(shè)計工作，目前火炮和彈藥已完成了陸上射擊試驗，預(yù)計在2013年隨DDG1000驅(qū)逐艦一同形成初步戰(zhàn)斗力，成為最先裝備的新一代155mm 艦炮。

中口徑艦炮武器系統(tǒng)集防空反導(dǎo)、對海、對岸等多項使命任務(wù)于一身，是水面艦艇一種具有較強綜合作戰(zhàn)能力的艦載武器?，F(xiàn)役中口徑艦炮型號和數(shù)量較多，在海軍主戰(zhàn)艦艇上廣泛裝備。目前世界各國中口徑艦炮已經(jīng)發(fā)展形成比較穩(wěn)定的口徑系列，其中美國和意大利中口徑艦炮主要由76mm 和127mm 艦炮構(gòu)成；俄羅斯中口徑艦炮主要由76mm、100mm 和130mm 艦炮構(gòu)成。國外典型中大口徑艦炮主要包括美國的MK45 型127mm 艦炮、俄羅斯AK－130雙管130mm 艦炮、意大利OTO76mm 艦炮，主要性能指標(biāo)見表1所示［3～4］。

表1 國外典型中大口徑艦炮主要性能指標(biāo)

2.2 主要技術(shù)特點

目前國外典型中大口徑艦炮武器系統(tǒng)主要具有如下技術(shù)特點：

2.2.1 遠射程

為了滿足艦炮遠程對海攻擊、對岸火力支援的作戰(zhàn)需求，艦炮射程顯著增大。增大艦炮射程的主要技術(shù)途徑是：1）提高彈丸初速。如OTO 76mm 艦炮研制的增程半穿甲彈，采用改善彈形、減小飛行阻力等技術(shù)措施，使射程增加了3000m。2）使用增程炮彈。如美國MK45 Mod4 型127mm 艦炮發(fā)射增程制導(dǎo)炮彈（EX－171ERGM）時通過火箭助推與滑翔飛行增加射程，最大射程可達117km。

2.2.2 高精度

隨著制導(dǎo)技術(shù)在中大口徑艦炮彈藥中的應(yīng)用，艦炮射擊精度顯著提高。目前國外主要?；椭茖?dǎo)彈藥如表2所示［5］。其中美國增程制導(dǎo)炮彈（EX－171ERGM）采用了INS／GPS復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)，最大射程117km，射擊精度為10m～20m。意大利為OTO 76mm 艦炮研制的“飛鏢”（DART）毫米波駕束制導(dǎo)炮彈，具有在雷達波束中飛行的能力，能夠在5km 距離內(nèi)有效攔截反艦導(dǎo)彈，5發(fā)彈藥擊毀一枚來襲導(dǎo)彈。

表2 國外?；椭茖?dǎo)彈藥發(fā)展現(xiàn)狀

2.2.3 火控系統(tǒng)綜合化

為了提高綜合作戰(zhàn)能力，國外中大口徑艦炮火控系統(tǒng)由早期的單機單控式火控系統(tǒng)，逐步發(fā)展為采用綜合火控系統(tǒng)。典型的艦炮綜合火控系統(tǒng)是美國MK45 型127mm艦炮配備的MK 86綜合火控系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)采用了通用數(shù)字計算機，并能與幾種軟件程序相結(jié)合，具有很大的靈活性和擴充能力，能滿足大部分戰(zhàn)術(shù)要求。系統(tǒng)不僅可以控制艦炮，還可以控制艦艦、艦空導(dǎo)彈，具有對付多目標(biāo)的自動打擊能力。

2.2.4 自動化程度高

國外海軍裝備的中大口徑艦炮主要是全自動艦炮，能夠自動完成供彈、裝填、發(fā)射等功能，同時提高了發(fā)射速度。如意大利OTO 76mm 超射速型艦炮炮塔內(nèi)無操作人員，采用全自動控制方式，由一個能裝80發(fā)炮彈的旋轉(zhuǎn)彈鼓來完成自動裝填，最大發(fā)射速度由緊湊型的85rds／min提高到120rds／min［3］。

2.2.5 射擊可靠性好

MK45型127mm 艦炮大量采用了可靠性高、通用性好的標(biāo)準(zhǔn)電子部件，內(nèi)裝有自檢設(shè)備，能及時查出故障并顯示出來，便于操作人員維修。MK45型127mm 艦炮艦上射擊試驗時發(fā)射2500發(fā)炮彈，只停射過3次，即平均無故障發(fā)射炮彈為862發(fā)。俄羅斯AK－130雙管130mm 艦炮具有全自動、半自動和手動三種工作方式，在艦炮斷電的情況下，還可手動實現(xiàn)供彈和瞄準(zhǔn)操作，進行連續(xù)射擊。

2.2.6 體積大、重量重

由于體積和重量的限制，中大口徑艦炮只能在海軍大、中型水面艦艇上裝備。如俄羅斯AK－130雙管130mm 艦炮全炮重量達到35t，炮高為14m，采用鋼鐵鑄成的炮底使其重量極大，只能裝在驅(qū)逐艦以上級別的艦艇上。

3 國外小口徑艦炮武器系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 典型艦炮武器系統(tǒng)

為了有效防御和抗擊反艦導(dǎo)彈的攻擊，現(xiàn)代艦艇上比較多的是利用防空導(dǎo)彈與小口徑艦炮組成對空防御系統(tǒng)。防空導(dǎo)彈由于技術(shù)局限，受到最小射程的限制，導(dǎo)彈在離開發(fā)射架后需加速到一定速度才能發(fā)揮作用，存在約2km 左右的射擊死區(qū)。同時防空導(dǎo)彈還存在低角跟蹤性能差，容易受電子干擾等缺點。而小口徑艦炮武器系統(tǒng)可以有效彌補防空導(dǎo)彈的射擊死區(qū)，是水面艦艇對空防御的最后一道安全屏障［6］。

國外典型的小口徑艦炮武器系統(tǒng)為美國的“密集陣”系統(tǒng)、俄羅斯“卡什坦”系統(tǒng)和荷蘭的“守門員”系統(tǒng)，主要性能指標(biāo)見表3［7～8］。

表3 國外典型小口徑艦炮主要性能指標(biāo)

3.2 主要技術(shù)特點

目前國外典型小口徑艦炮武器系統(tǒng)主要具有如下技術(shù)特點：

3.2.1 目標(biāo)探測技術(shù)先進

“密集陣”系統(tǒng)的SPG－60 雷達采用高重復(fù)頻率的脈沖多普勒體制，所提供的扇形波束覆蓋了所需探測的整個垂直區(qū)域，對俯沖、掠海飛行的反艦導(dǎo)彈均能進行搜索跟蹤?！翱ㄊ蔡埂毕到y(tǒng)搜索雷達采用兩個背靠背式雙波束天線，寬波束用于搜索中、高空目標(biāo)，以確保一定的目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率；窄波束專用于搜索低空掠海目標(biāo)和點跡跟蹤，具有良好的抗海雜波干擾能力。在海上能見度允許的條件下，還可自動轉(zhuǎn)換為高精度的光電跟蹤。

3.2.2 反應(yīng)速度快

隨著反艦導(dǎo)彈飛行速度越來越快，小口徑艦炮武器系統(tǒng)為增加對目標(biāo)的抗擊時間，需要大幅縮減反應(yīng)時間。目前國外小口徑艦炮武器系統(tǒng)中反應(yīng)速度較快的是美國的“密集陣”系統(tǒng)，其在火控計算機的控制下，能夠自動完成對目標(biāo)的搜索、捕獲、跟蹤和開火的全部作戰(zhàn)功能，不需要人工干預(yù)，使整個系統(tǒng)的反應(yīng)時間僅為3.7s［9］。

3.2.3 射速高

小口徑艦炮采用較高的射速可以形成較大的火力密度，提高對目標(biāo)的毀傷概率。“密集陣”系統(tǒng)從最初的基本型Block 0型發(fā)展到Block 1 型，射速從3000rds／min 提 高到4500rds／min。俄羅斯的“卡什坦”系統(tǒng)采用將2 座6 管30 mm 轉(zhuǎn)管炮進行聯(lián)裝的方式，使最大射速達到10000rds／min。

3.2.4 彈炮結(jié)合

目前國外現(xiàn)役的典型彈炮結(jié)合防空武器系統(tǒng)是俄羅斯的“卡什坦”系統(tǒng)?！翱ㄊ蔡埂毕到y(tǒng)炮塔上安裝有兩門AO－18K 型6管30mm 火炮，兩門火炮的上方各裝一個四聯(lián)裝SA－N－11型防空導(dǎo)彈發(fā)射筒。作戰(zhàn)時導(dǎo)彈隨火炮一起旋回和俯仰，由火控系統(tǒng)統(tǒng)一分配目標(biāo)。SA－N－11型防空導(dǎo)彈的有效攔截區(qū)段為1.5～8km，毀傷概率為0.8～0.9；雙 聯(lián) 裝6 管30mm 轉(zhuǎn) 管 炮的 發(fā) 射 率 可 達10000rds／min，對速度為2Ma導(dǎo)彈的攔截區(qū)段為0.5～1.8km，毀傷概率為0.5。采用彈炮一體化的設(shè)計后，能充分發(fā)揮防空導(dǎo)彈和小口徑速射艦炮在不同距離上攔截來襲導(dǎo)彈的優(yōu)勢，不僅使毀傷概率可高達0.95，而且提高了武器系統(tǒng)的利用率和快速反應(yīng)能力［10］。

3.2.5 模塊化設(shè)計

“卡什坦”系統(tǒng)采用了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，組成包括指揮單元和戰(zhàn)斗單元兩大部分。根據(jù)艦艇排水量和作戰(zhàn)任務(wù)的不同，指揮單元和戰(zhàn)斗單元可靈活地組成多種配置形式。對于防空反導(dǎo)任務(wù)較重的大、中型水面艦艇可配備多個指揮單元，每個指揮單元控制1～6個戰(zhàn)斗單元。對小型水面艦艇，可以只配置一個指揮單元控制1～2個戰(zhàn)斗單元?！懊芗嚒毕到y(tǒng)采用搜索雷達、跟蹤雷達和火炮三位一體結(jié)構(gòu)，除了炮位控制臺與遙控臺設(shè)在艙內(nèi)外，其它如搜索雷達、跟蹤雷達和火炮等都以模塊形式裝配在炮架上。

3.2.6 彈丸威力不足

“卡什坦”系統(tǒng)配備的主要彈種為殺傷爆破燃燒彈和殺傷爆破曳光彈，依靠彈丸撞擊目標(biāo)時的動能和破片毀傷目標(biāo)，由于炮彈的質(zhì)量較輕、初速較低，嚴(yán)重影響了對目標(biāo)的毀傷效能?！懊芗嚒毕到y(tǒng)采用直接命中體制，利用次口徑脫殼穿甲彈穿透導(dǎo)彈內(nèi)部，以直接引爆導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗部。“密集陣”系統(tǒng)口徑僅20mm的脫殼穿甲彈在對付重達數(shù)百公斤的反艦導(dǎo)彈目標(biāo)時，彈丸破壞威力還需進一步提高。

4 國外艦炮武器系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

由于高新技術(shù)的發(fā)展和海戰(zhàn)模式的變化，對艦炮武器系統(tǒng)提出了新的更高要求。為適應(yīng)現(xiàn)代海戰(zhàn)的需要，國外艦炮武器系統(tǒng)在以下幾個方面重點發(fā)展：

4.1 提高防空反導(dǎo)能力

隨著各種性能先進的反艦導(dǎo)彈的飛速發(fā)展，反艦導(dǎo)彈已成為水面艦艇的最大威脅。為提高小口徑艦炮武器系統(tǒng)防空反導(dǎo)能力，主要采取以下技術(shù)措施：

1）增大射速。提高發(fā)射率的手段主要有五種：（1）將單管炮組合成多聯(lián)裝火炮；（2）采用導(dǎo)氣式原理的轉(zhuǎn)膛炮；（3）采用“加特林”型轉(zhuǎn)管炮；（4）將以上三種結(jié)構(gòu)型式進行組合，即將轉(zhuǎn)膛炮或轉(zhuǎn)管炮組合成多聯(lián)裝火炮；（5）采用串行發(fā)射新技術(shù)提高射速，如澳大利亞研究的“金屬風(fēng)暴”艦炮，單管發(fā)射率可達45000rds／min［11］。

2）增大彈丸威力。小口徑艦炮提高對目標(biāo)毀傷能力的主要手段有：（1）研制混合炸藥等高能炸藥，提高彈丸爆炸威力；（2）采用貧化鈾或碳化鎢等高比重材料，增大彈丸動能；（3）增大口徑，如“密集陣”系統(tǒng)在下一代產(chǎn)品的發(fā)展將火炮口徑20mm 增大到25mm～35mm。

3）采用雙重命中體制。在遠距離上發(fā)射近炸引信預(yù)制破片彈間接毀傷導(dǎo)彈，在近距離自動更換彈種，發(fā)射脫殼穿甲彈直接摧毀導(dǎo)彈，在轉(zhuǎn)換彈種瞬間的前后，外彈道上同時飛行著兩種彈丸，自然形成了疊合彈幕的雙重反導(dǎo)防御區(qū)段，使反導(dǎo)效果大大提高。

4）發(fā)展彈炮結(jié)合系統(tǒng)。彈炮結(jié)合后，可以從導(dǎo)彈的殺傷遠界到艦炮的殺傷近界實施連續(xù)攔截，大大擴展了攔截范圍，提高了抗飽和攻擊能力。

5）采用“過天頂”射擊技術(shù)。由于反艦導(dǎo)彈技術(shù)的發(fā)展與攻擊能力的提高，反艦導(dǎo)彈對艦艇可進行低空掠海、天頂俯沖等多種攻擊方式。為了有效防御“過天頂”攻擊的反艦導(dǎo)彈，瑞士“海上衛(wèi)士”系統(tǒng)配有獨特的35°傾斜炮座，高低射角范圍達到－10°～＋127°。

中大口徑艦炮武器系統(tǒng)主要通過增大射速、使用預(yù)制破片彈和制導(dǎo)彈藥來提高防空反導(dǎo)效能［3］，增大射速的主要方法是采用雙聯(lián)裝結(jié)構(gòu)、引入自動供彈系統(tǒng)和改進揚彈機的性能。

4.2 增強目標(biāo)探測能力

未來的海上戰(zhàn)爭，將是武器系統(tǒng)反應(yīng)速度和抗擊能力的較量。因此及早發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)是艦炮武器系統(tǒng)的基本要求，也是增大對目標(biāo)毀傷概率的重要途徑。未來艦炮武器系統(tǒng)在提高探測能力方面技術(shù)途徑是：

1）采用新技術(shù)提高觀測跟蹤系統(tǒng)性能。國外海軍在改進和提高炮瞄雷達性能方面引入了最新的電子信息技術(shù)和電子對抗技術(shù)，不斷推出新的雷達體制，如相控陣?yán)走_、脈沖多普勒雷達、毫米波雷達等，提高多目標(biāo)探測能力和工作的可靠性；采用頻率捷變技術(shù)，增強抗干擾性能；重視超視距雷達的研發(fā)，提高目標(biāo)探測距離。與此同時，各國也在積極發(fā)展光電探測跟蹤技術(shù)，如電視跟蹤、激光測距、紅外和夜視探測跟蹤等技術(shù)。

2）同時使用雷達、光電等多種觀測器材。炮瞄雷達作為艦炮武器系統(tǒng)的主要搜索和跟蹤設(shè)備，由于一般都采用主動工作方式，因而易受電子干擾和反輻射導(dǎo)彈的攻擊。此外，低角跟蹤能力較弱。而光電探測跟蹤設(shè)備具有隱蔽性好、不受電子干擾影響、低角探測跟蹤性能好等優(yōu)點。因此，光電和雷達配合使用，可以顯著提高艦炮武器系統(tǒng)的目標(biāo)探測能力。如美國的“密集陣”系統(tǒng)除配有搜索雷達和跟蹤雷達外，還為Block 1B型安裝了紅外前視儀，能夠全天候被動搜索和跟蹤空中目標(biāo)，使“密集陣”系統(tǒng)對掠海飛行的導(dǎo)彈目標(biāo)有更高的對抗能力。

此外，還可以發(fā)展電視偵察彈、無人機、偵察衛(wèi)星等空中觀測手段，擴展艦炮武器系統(tǒng)的目標(biāo)探測范圍。

4.3 發(fā)展精確打擊彈藥

炮彈是艦炮最終完成殺傷、破壞等戰(zhàn)術(shù)使命的單元，直接決定著艦炮武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的發(fā)揮。為了顯著提高艦炮打擊威力，國外海軍的發(fā)展重點聚焦在新型遠程、精確打擊彈藥上。

1）增程炮彈。炮彈的增程技術(shù)主要包括火箭增程、底噴增程和滑翔增程等。如英國為其MK 8型114mm 艦炮研制的底噴彈，射程提高了25%。美軍采用多種技術(shù)正在研制“遠程對陸攻擊炮彈（LRLAP）”射程將達到185km。

2）制導(dǎo)炮彈。制導(dǎo)炮彈的制導(dǎo)技術(shù)包括激光制導(dǎo)、紅外制導(dǎo)、毫米波制導(dǎo)、指令制導(dǎo)和GPS／INS制導(dǎo)等。目前在研制導(dǎo)炮彈末端制導(dǎo)大量是“人在回路”中，正在發(fā)展的是發(fā)射后不管制導(dǎo)彈藥。

4.4 發(fā)展新概念艦炮

為了大幅提高艦炮武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，國外海軍正在積極研制新概念艦炮，主要包括激光炮、電磁炮、電熱炮和垂直發(fā)射艦炮等。

1）激光炮。利用高能激光束直接破壞目標(biāo)的定向能武器，主要用于抗擊飛機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等重要目標(biāo)［12］。具有隱蔽性好、反應(yīng)快、精度高，短時間內(nèi)可以連續(xù)抗擊多個高速運動目標(biāo)的特點。美國研制的海陸通用型“百夫長”激光炮目前已取得重大進展，有望成為海軍防御掠海來襲導(dǎo)彈的利器。

2）電磁炮。利用電磁力代替火藥爆炸力來加速彈丸的電磁發(fā)射系統(tǒng)，具有初速高、射程遠、精度好、穿透力強等優(yōu)點，主要用于防空和反裝甲目標(biāo)。2010年12月10日，美國海軍弗吉尼亞州達爾格倫水面作戰(zhàn)中心成功進行了電磁炮試射，炮彈以5Ma的速度飛行，準(zhǔn)確命中約200km外的目標(biāo)。

3）電熱炮。利用電能轉(zhuǎn)化為熱能使推進劑燃燒，產(chǎn)生高溫、高壓氣體發(fā)射高速彈丸的身管射擊武器。這種艦炮和固體發(fā)射藥艦炮相比，可使彈丸獲得更高的初速，具有更高的打擊動能和精度。如德國與法國聯(lián)合研制了一種45mm 電熱炮，能將300g的彈丸加速到2500m／s。

4）垂直發(fā)射艦炮。利用發(fā)射裝置垂直將制導(dǎo)炮彈發(fā)射到空氣稀薄的高空后，炮彈自動轉(zhuǎn)向，啟動發(fā)動機，在導(dǎo)航系統(tǒng)的控制下飛向目標(biāo)。艦炮垂直發(fā)射具有以下優(yōu)點：大幅度縮短反應(yīng)時間，簡化了發(fā)射裝置，消除了發(fā)射禁區(qū)，實現(xiàn)了艦炮隱身化。典型的垂直發(fā)射艦炮是美國正在研究開發(fā)的155mm 先進艦炮系統(tǒng)（AGS）。

4.5 提高適裝性

1）模塊化。艦炮武器系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計后，不同功能模塊之間可以根據(jù)技術(shù)的發(fā)展和需求的變動進行組裝，實現(xiàn)多種作戰(zhàn)目標(biāo)和任務(wù)。模塊化技術(shù)具有故障定位快、模塊更換迅速、可維修性好等優(yōu)點，可以顯著提高艦炮的兼容性和作戰(zhàn)效率，已在“卡什坦”等艦炮武器系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。

2）輕型化。目前中大口徑艦炮的重量和體積較大，限制了其在小型艦艇上的使用。艦炮武器系統(tǒng)通過在結(jié)構(gòu)設(shè)計中廣泛使用輕型材料和新工藝，可以大幅降低全炮體積和重量，擴大適裝范圍［13］。如英國Mk8型114mm 艦炮采用輕型材料，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，重量從26t降到21t；意大利OTO 127mm 改進成輕型艦炮后重量從37.5t降到22t，艦炮體積也大大減小。

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