王學(xué)軍 ，賈國(guó)輝

(海軍工程大學(xué) 兵器工程系,湖北 武漢 430033)

高射速中口徑艦炮反導(dǎo)射擊體制探究

王學(xué)軍 ，賈國(guó)輝

(海軍工程大學(xué) 兵器工程系,湖北 武漢 430033)

面對(duì)日益精準(zhǔn)、快速的反艦導(dǎo)彈，論述了發(fā)展中口徑艦炮反導(dǎo)能力的必然性和提升中口徑艦炮射速的必要性及可行性，提出了在高發(fā)射速率下中口徑艦炮遠(yuǎn)距離多發(fā)同時(shí)彈著攔阻射擊和近距離穿甲破片直接命中攔截的反導(dǎo)射擊方法，并對(duì)兩種射擊方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，分別描述了多發(fā)同時(shí)彈著空炸形成的破片域和穿甲破片彈的特點(diǎn)。

高射速中口徑艦炮；反導(dǎo)能力；多發(fā)同時(shí)彈著；穿甲破片彈；攔阻射擊

伴隨著制導(dǎo)技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、探測(cè)技術(shù)、材料技術(shù)的飛速發(fā)展，反艦導(dǎo)彈的飛行攻擊速度越來(lái)越快，攻擊的多樣性愈發(fā)難以判斷，末端的機(jī)動(dòng)性越來(lái)越強(qiáng)。例如，俄羅斯和印度聯(lián)合研制的“布拉莫斯”反艦導(dǎo)彈飛行速度可達(dá)2.5～2.8Ma；美國(guó)不斷改進(jìn)升級(jí)的“魚叉”系列反艦導(dǎo)彈制導(dǎo)精度、反應(yīng)速度都在不斷提升，在海灣等戰(zhàn)爭(zhēng)中取得了輝煌的戰(zhàn)績(jī)；臺(tái)灣的“雄風(fēng)”-3型導(dǎo)彈無(wú)論在射速、射程還是制導(dǎo)精度上都可與俄羅斯“日炙”反艦導(dǎo)彈相抗衡，性能較“雄風(fēng)”-1型、“雄風(fēng)”-2型大大提升[1]。因此對(duì)于艦艇安全來(lái)說(shuō)，充分利用反艦導(dǎo)彈航路上的各個(gè)時(shí)刻，在各段航程上對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性攔截是非常必要而且必須的。

1 發(fā)展高射速中口徑艦炮

中口徑艦炮在射速、精度、射程、彈丸威力等戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)上都處在大口徑艦炮與小口徑艦炮之間，集防空、反導(dǎo)、對(duì)海、對(duì)岸等多項(xiàng)使命任務(wù)于一身，是水面艦艇唯一具有較強(qiáng)綜合作戰(zhàn)能力的武器系統(tǒng)，是水面艦艇上的多面手。其本身具有可持續(xù)射擊能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、射擊精度高等優(yōu)點(diǎn)[2],在對(duì)空反導(dǎo)上具有較大開發(fā)潛力。

1.1 發(fā)展提高中口徑艦炮反導(dǎo)能力的必然性

艦艇上配置的反導(dǎo)武器主要有3種：小口徑超高射速艦炮、中口徑艦炮和反導(dǎo)導(dǎo)彈。對(duì)于小口徑高射速艦炮，如美國(guó)的“密集陣”系統(tǒng)和荷蘭的“守門員”系統(tǒng)，基于系統(tǒng)的超高射速，能在反艦導(dǎo)彈的末端快速做出反應(yīng)，有效地?cái)r截來(lái)襲導(dǎo)彈[3]。但是其存在一個(gè)很大的缺陷——有效射程短，導(dǎo)致系統(tǒng)有效的攔截時(shí)間有限，對(duì)超音速和超高音速反艦導(dǎo)彈的攔截顯得力不從心。超高音速反艦導(dǎo)彈的速度可達(dá)到3Ma[4]，近程小口徑高射速艦炮彈丸的初速約為1 000 m/s，取攔截區(qū)段500～3 000 m，則小口徑艦炮對(duì)反艦導(dǎo)彈的有效攔截時(shí)間只有2.5 s甚至更少，而且大部分的小口徑艦炮有效攔截區(qū)段都不足3 000 m 。對(duì)于艦載防空反導(dǎo)導(dǎo)彈，其易受控制系統(tǒng)和初始彈道的影響，射擊近程存在不可避免的盲區(qū)，抗干擾性差，并且造價(jià)昂貴[5]。而中口徑艦炮一方面在射程上剛好可以彌補(bǔ)小口徑艦炮和反導(dǎo)導(dǎo)彈的射擊盲區(qū)；另一方面在反導(dǎo)性能上具有更大的提升空間，在英阿馬島海戰(zhàn)中，英國(guó)射速為25 發(fā)/min的MK8型114 mm艦炮擊落了7架阿根廷戰(zhàn)機(jī)[6]，說(shuō)明中口徑艦炮在對(duì)空作戰(zhàn)中仍然具有不可忽視的作用。

中口徑艦炮的作戰(zhàn)使命主要是對(duì)岸射擊和對(duì)海射擊，提高其對(duì)空反導(dǎo)能力也有很現(xiàn)實(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)需求。面對(duì)日益精確快速的反艦導(dǎo)彈，充分發(fā)揮中口徑艦炮不易受干擾、射程遠(yuǎn)、可以持續(xù)射擊的特點(diǎn)，努力提升中口徑艦炮的反導(dǎo)能力，彌補(bǔ)小口徑艦炮和近程防空導(dǎo)彈的反導(dǎo)射擊盲區(qū)，是增強(qiáng)艦艇反導(dǎo)能力的必然選擇。

1.2 提高中口徑艦炮射速的必要性

國(guó)外典型中口徑艦炮的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 國(guó)外典型中口徑艦炮的主要技術(shù)指標(biāo)

現(xiàn)有中口徑艦炮的射速都普遍較低，主要通過(guò)研制發(fā)射新型炮彈、提升瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)性能等手段來(lái)提高系統(tǒng)的反導(dǎo)性能。而作為艦炮最重要性能之一的射速在各艦炮改良的過(guò)程中并沒有得到充分的發(fā)展，所以要充分發(fā)揮中口徑艦炮反導(dǎo)效能就很有必要提高其射速，而且其本身也有較大的發(fā)展空間。

以76 mm口徑和30 mm口徑的艦炮為例，兩者的口徑比為2.5，76 mm中口徑艦炮彈丸的有效體積可粗略地認(rèn)為是30 mm艦炮彈的15倍左右。容積和質(zhì)量成正比關(guān)系，即可粗略地將1發(fā)76 mm彈丸彈芯的破壞力等效為15發(fā)30 mm穿甲彈丸的威力，按這樣的條件，假設(shè)某76 mm中口徑艦炮的發(fā)射速率達(dá)到500發(fā)/min，在此高發(fā)射速率下，該中口徑艦炮1分鐘發(fā)射的彈丸毀傷能力就相當(dāng)于發(fā)射率為7 500 發(fā)/min的30 mm小口徑艦炮1分鐘的發(fā)射量，這個(gè)發(fā)射速率甚至超過(guò)了許多現(xiàn)有的高射速小口徑艦炮的發(fā)射速率?？梢姡ㄟ^(guò)提高射速，可以顯著提升中口徑艦炮的反導(dǎo)效能，保證艦艇安全。

1.3 發(fā)展高射速中口徑艦炮的可行性與限制條件

現(xiàn)在的超高射速小口徑艦炮發(fā)展比較成熟，可以將其某些方面的優(yōu)勢(shì)借鑒移植到中口徑艦炮上，比如內(nèi)能源或外能源轉(zhuǎn)管技術(shù)、雷達(dá)跟蹤探測(cè)技術(shù)等。另一方面，現(xiàn)有的中口徑艦炮很多技術(shù)也比較成熟，可以直接在現(xiàn)有的艦炮上進(jìn)行改造，可以減少研制時(shí)間。

但是隨著中口徑艦炮射速的提升，整個(gè)武器系統(tǒng)也會(huì)面臨更多問(wèn)題。比如，射速提升后，如何解決快速供彈難題；艦炮系統(tǒng)體積和質(zhì)量的增大，需要占用更多的甲板空間；如果使用外能源，電機(jī)的功率存在工作極限等。

2 高射速下中口徑艦炮的射擊體制探究

射擊體制涉及到兩個(gè)方面的內(nèi)容：射擊方式的選取和命中機(jī)理，即如何射擊和射擊之后以何種方式打擊目標(biāo)的問(wèn)題。針對(duì)中口徑艦炮具有不易受干擾、射程遠(yuǎn)、可以持續(xù)射擊的特點(diǎn)，筆者針對(duì)高射速中口徑艦炮，提出遠(yuǎn)距離上單炮多發(fā)同時(shí)彈著攔阻射擊和近距離上穿甲破片直接命中的射擊體制。

2.1 遠(yuǎn)距離單炮多發(fā)同時(shí)彈著下的攔阻射擊

單炮多發(fā)同時(shí)彈著指通過(guò)改變火炮射角、控制彈丸的裝藥量或者發(fā)射彈道修正彈，使得飛行時(shí)間長(zhǎng)短不同的各發(fā)彈丸同時(shí)到達(dá)交匯點(diǎn)，同時(shí)作用于目標(biāo)的射擊方法；攔阻射擊指在射擊過(guò)程當(dāng)中，僅選取航路上滿足特定條件的點(diǎn)作為命中點(diǎn)解算射擊諸元，使得艦炮在目標(biāo)到達(dá)某些特定的距離上時(shí)才進(jìn)行射擊，這樣可以降低火炮的跟蹤速度，提高射擊過(guò)程當(dāng)中的命中概率[7]。將兩種方法結(jié)合使用，即可實(shí)現(xiàn)單炮多發(fā)同時(shí)彈著下的攔阻射擊。

艦炮為直射火炮，不能依靠改變射角來(lái)實(shí)現(xiàn)多發(fā)同時(shí)彈著，主要通過(guò)后兩種方法實(shí)現(xiàn)。通過(guò)裝藥量來(lái)控制多發(fā)同時(shí)彈著時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的攔截點(diǎn)距離調(diào)整每發(fā)彈丸的裝藥量，通過(guò)裝藥量控制彈丸的初速，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間不同初速的炮彈同時(shí)到達(dá)預(yù)設(shè)的爆炸點(diǎn)，但這對(duì)炮彈的要求較高，中大口徑陸炮很多采用此類方法[8]。發(fā)射彈道修正彈一方面可利用雷達(dá)/火控系統(tǒng)進(jìn)行彈道修正；另一方面可利用阻尼板、阻力環(huán)和脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)等修正機(jī)構(gòu)調(diào)整彈丸飛行姿態(tài)，控制彈丸飛行速度，實(shí)現(xiàn)多發(fā)同時(shí)彈著[9]。目前彈道修正彈較成熟的如意大利76 mm CC(艦載反導(dǎo)彈道修正彈)、瑞典40 mm艦炮的4PGJC(氣體噴氣控制可編程近炸引信預(yù)制破片彈)和德國(guó)155 mm一維彈道修正彈。

單炮多發(fā)同時(shí)彈著下的攔阻射擊方式類似于飽和空域窗射擊，在中口徑艦炮的有效射程內(nèi)選取若干個(gè)攔截點(diǎn)，控制數(shù)發(fā)彈丸的飛行使其同時(shí)到達(dá)攔截點(diǎn)爆炸，形成破片域。通過(guò)控制各發(fā)彈丸的交匯點(diǎn)使破片域成一定的形狀，各發(fā)彈丸的破片不會(huì)重合的同時(shí)又能夠相互之間補(bǔ)充，最大限度發(fā)揮單層攔截網(wǎng)的攔截效能，這樣既能有效地毀傷目標(biāo)也能節(jié)省彈藥[10]。而單炮多發(fā)同時(shí)彈著攔阻射擊方式，要求艦炮的發(fā)射率越高越好，發(fā)射率越高，攔阻射擊就越容易實(shí)現(xiàn)，射擊效能也越高。

2.2 近距離上穿甲破片直接命中

反艦導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)到近距離上時(shí)，艦炮的彈丸散布間距減小，此時(shí)中口徑艦炮利用跟蹤射擊方法，使用穿甲破片彈毀傷目標(biāo)。穿甲破片彈指彈丸內(nèi)部不再是數(shù)量眾多的預(yù)制破片，而是幾十枚成釘形的類似于小口徑穿甲彈的破片，這種破片的毀傷效果可媲美小口徑艦炮的脫殼穿甲彈，與瑞士Oerlikon公司研制的35 mm口徑高炮防空系統(tǒng)的配用彈藥AHEAD彈相似，不同之處在于AHEAD彈內(nèi)部含152顆重金屬子彈[11]，而穿甲破片彈丸內(nèi)部的破片數(shù)更少，威力更大。1發(fā)76 mm彈丸的彈芯威力可粗略的等效為15發(fā)30 mm穿甲彈丸，那么在76 mm口徑艦炮彈丸內(nèi)部裝填15枚這類破片，就會(huì)達(dá)到非常理想的反導(dǎo)毀傷效果。

遠(yuǎn)距離上多發(fā)同時(shí)彈著攔阻射擊，使用近炸引信預(yù)制破片彈間接命中毀傷目標(biāo)；近距離上進(jìn)行傳統(tǒng)的跟蹤射擊，使用穿甲破片彈的破片直接命中毀傷目標(biāo)，在導(dǎo)彈目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的各個(gè)航段上最有效地實(shí)施攔截。實(shí)際作戰(zhàn)中可數(shù)門艦炮共同實(shí)現(xiàn)多發(fā)同時(shí)彈著攔阻射擊；中口徑艦炮與小口徑艦炮配合反導(dǎo)。隨著各種射擊方法的進(jìn)一步發(fā)展，形成更具有戰(zhàn)術(shù)價(jià)值的射擊方式，配合各類新型彈藥使得射擊效能最大化。

3 結(jié)束語(yǔ)

在反艦導(dǎo)彈攻擊航路上充分利用各段航路特點(diǎn)，協(xié)調(diào)銜接好反導(dǎo)導(dǎo)彈、中口徑艦炮、小口徑艦炮的反導(dǎo)區(qū)段，利用各反導(dǎo)武器系統(tǒng)的特點(diǎn)使得全航路上的反導(dǎo)效能最大化。這其中，中口徑艦炮在三類反導(dǎo)武器系統(tǒng)中起著承接的作用，并且其本身?yè)碛芯薮蟮膶?duì)空反導(dǎo)潛力，應(yīng)該進(jìn)行有效的開發(fā)。發(fā)展中口徑艦炮的對(duì)空反導(dǎo)能力，一方面要加快研制新型高射速中口徑艦炮或改進(jìn)現(xiàn)有的中口徑艦炮；另一方面要不斷優(yōu)化射擊方法，創(chuàng)新射擊體制。“硬件”和“軟件”的升級(jí)需要同步進(jìn)行，艦炮的性能提升后可適用更加復(fù)雜精巧的射擊方式；射擊方式升級(jí)后需要更加精良的艦炮來(lái)實(shí)施。所以，在發(fā)展中口徑艦炮反導(dǎo)能力時(shí)，兩者應(yīng)該同步進(jìn)行，既提高射速又創(chuàng)新方式；既保證精度又滿足強(qiáng)度。

攔截日益精確、快速的反艦導(dǎo)彈需要提高中口徑艦炮的發(fā)射速率、創(chuàng)新反導(dǎo)射擊方法和研究使用新型彈種，這是提升中口徑艦炮反導(dǎo)能力的必經(jīng)之路，只有這樣才能完整地構(gòu)筑起艦艇多層防空反導(dǎo)體系，確保艦艇安全。

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Anti-missileFiringSystemExplorationofMediumCaliberNavalGunwithHighFiringRate

WANG Xuejun， JIA Guohui

(Department of Weapon Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, Hubei,China

Faced with the anti-ship missile which is more precise and faster, the inevitability to develop anti-missile ability of medium caliber naval gun and the necessity as well as the practicability to improve firing rate of medium caliber naval gun were discussed. Under the condition of high firing rate, the anti-missile firing methods for medium caliber naval gun multiround simultaneous impact and armor-piercing fragments shell direct impact and interception shooting at the close distance were put forward. These two kinds of firing method were briefly analyzed, and the features of fragments areas made by multiround simultaneous impact airburst and armor-piercing fragments shell were respectively described.

medium caliber naval gun with high firing rate; anti-missile ability; multiround simultaneous impact; armor-piercing fragments shell; interception firing

2014-06-11；

2014-08-21

2013AA8091002A

王學(xué)軍(1963-)，男，副教授,主要從事火炮自動(dòng)武器設(shè)計(jì)理論及總體技術(shù)研究。E-mail：xjwang_wh@sina.com

TJ301

A

1673-6524(2014)04-0079-04