机炮

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战斗机是为攻击消灭其他的飞机而存在的。可以认为，战斗机本身就是一种能把武器系统携带到一定高度并进行发射的平台。近年来，机载武器发生了很大变化，而且每种武器的成功使用都需要独特的条件，这些条件大致包括有效射击距离、瞄准动作、攻击机和目标机的相对位置以及其它因素。要想成功地使用某种武器，上述射击条件，必须同时满足。战斗机所有战术与机动的目的就是满足己方飞机武器的发射要求，同时又不使敌机达成发射条件。

由于武器推动着战术的发展，因此，为了更好地讨论空战战术，我们首先要了解飞机的武器系统。本章我们主要讨论战斗机使用的空战武器，其中包括使用技巧、使用限制以及有关的对抗手段。

在空战中最重要的事情就是射击，其次是战斗中的各种战术动作，最后才是本身的飞行能力。

——英国皇家空军中校W.A.毕晓普

(英国皇家空军王牌飞行员，在第一次世界大战中取得72次空战胜利)

机炮的分类

到目前为止，机炮(机枪)是应用最广同时也是重要的空战武器。一般口径20毫米以上称“机炮”，20毫米以下称“机枪”，为方便起见，本文一般统称“机炮”。机炮可以分为“固定式”和“活动式”两种。“固定式”安装在飞机上相对固定的位置，通常只能靠操纵整架飞机向前瞄准并对目标进行射击。“活动式”机炮虽然也固定在飞机上，但是它可以由射击员操纵向上下、左右两侧进行活动射击，从而可以覆盖相对飞机任意方向的一个较大的区域。这种机炮一般由人工操纵或安装在动力炮塔内。

“固定式”前射机炮对于体积小巧、操纵灵活的战斗机来说有许多好处。它们的固定装置一般来说重量较轻，产生的阻力也小，从而对飞机产生的负面影响较小。而安装“活动式”机炮的飞机，除了飞行员之外，一般还需要专门的射击员，这就进一步增加了飞机的体积和重量。当对前方目标进行攻击时，装有“活动式”机炮的飞机与其它飞机相比，机动动作简单。由于以上及其它原因，“固定式”机炮通常适合于小型的攻击战斗机，而“活动式”机炮通常作为体积较大、机动性较差的飞机的防御武器。

机炮的发展与问题

经过反复试验，在第一次世界大战中，战斗机武器经过了从单人侧向射击到“活动式”机枪的发展，最终发展到“固定式”机枪。在第一次世界大战末期，标准的战斗机一般都装有两门7.6毫米口径的固定前射机枪，并装有协调装置，以保证发射的子弹能穿过螺旋桨的缝隙。

20世纪20年代至30年代，飞机性能的巨大进步在很大程度上得益于人们对飞机的强烈兴趣，而这一兴趣正是由国际间激烈的竞争产生的。飞机的结构发生了革命性的变化，全金属结构成为主要的标准。所有这些发展，以及第一次世界大战期间得出的重视火力的教训，随着第二次世界大战的爆发，导致飞机武器装备的重大进步。

这些进步的原因非常明显。首先，飞机性能的提高使之可能携带更重的武器装备。其次，设计者意识到，飞机速度的提高使之能更快地接近敌机，从而导致射击时间的缩短，所以在短时间内又需要更强的火力。第三，金属飞机，特别是轰炸机，变得更为坚固；同时，随着性能的不断提高，又使得轰炸机能够携带额外的装甲来保护其关键部位(如在第一次世界大战中，有些战斗机的飞行员座舱周围就装有铁罩)。

由于以上进步，使得更强的火力成为迫切需要，这种需要只能靠多管发射、更大的弹头、更高的射速以及更快的炮口初速，或者高爆弹头来满足。但是这些因素并不能单独地提高，它们之间最重要的是弹丸重量和射速之间的关系。通常来说，弹头重量越大(包括弹头、装药和弹壳)，射速越低。很明显，在枪炮技术发展的一定时期，这两方面应该达到令人满意的平衡。射速越高、弹头越小，命中概率就会增高。但是，弹头越大，一次击中目标造成的损害就越大。

这一因素可以解释在第二次世界大战时期一些空战武器经常变换的原因。例如，轰炸机相对来说体积较大、机动性较差，很容易被命中但却不易被击毁，这主要因为它在关键部位装有防护装甲，而且其重要系统采用冗余技术，这类目标最容易被数目少但威力大的弹丸击毁。但对于机动性较高、不易被击中的战斗机来说，用这类炮弹射击效果却适得其反。

对具有更高破坏性弹丸的探索研究，导致了机炮的产生。机炮本质上就是能发射高爆弹头的机枪。通常，高爆炸药引信在弹头发射时就被启动，当接触到目标时就会爆炸。尽管在一战中有些单管；机炮已经被使用，但是，真正有效的航空自动机炮还是在两次大战之间发展起来的。它们的口径通常为20～40毫米，使用比7.6毫米口径和12.7毫米口径机枪大得多的弹丸。但相对来说其射速较低，机炮本身比较大而且重，导致人们又得进一步在飞机可用的空间与飞行性能之间做出取舍。

在第二次世界大战中所使用的航空武器种类在这里不能一一列举，但是一些主流却值得一提。就如在战争中使用的新式战斗机一样，同一种飞机的武器随着战争的进行，其性能在后期总会有所提高，同时，其投射弹丸的针对性也是很明显的。例如，美国的战机设计者主要专注于其对手德国和日本，从而倾向于使用高射速机炮。在第二次世界大战末期，美国许多主要战机(P－51、P－47、F4UT、F6)的标准武器是6～8门12.7毫米口径的“勃朗宁”式机枪。它们通常安装在机翼上，因为机翼有较大空间而且不需要协调装置，从而可以发挥其最大射速。而德国的设计者通常喜欢将机头安装和机翼安装结合使用，而且倾向于使用威力更大的机炮，以对付其主要关注的重型轰炸机。在战争后期，为截击轰炸机而使用的Me 262和Me163战斗机就安装4门30毫米机炮或者50毫米航空火箭弹(无制导)。更大口径的机炮和火箭弹都成功地应用于双方的空地战斗中。

机翼安装机炮的出现，产生了弹丸散布的问题。当所有武器都安装在机头时，它们可以通过炮管上的瞄准装置直接朝前射击(瞄准装置可以在一定范围内有选择地调整修正弹道降低量)。但是当机炮安装在有较大翼展的机翼上时，弹丸的散布将变得很大，在一定射击距离上，弹丸散布面上会留下很多空洞。可以通过“校准”的方法来提高“弹丸杀伤密度区”，校准一般来说有两种方法。

定点校靶指相对飞机中轴线轻微调节外侧的机炮，使发射的弹丸在假设的最佳空战范围内某点相交(通常为210到240米)。这种方法可在一定范围内形成最大杀伤密度区，但超出这一范围后，会形成更宽的射弹散布面。定点校靶通常受到优秀射手的青睐，因为他们非常自信可以将最佳杀伤点置于目标之上。

对于大多数飞行员来说，“散布面调整”的方法却可以产生更好的效果。这种方法是分别调节每门炮上下左右轻微移动，在调整距离内形成一个一定直径的均匀射弹散布面。这种方法虽然不能形成最大杀伤密度区，但是对普通飞行员来说却拥有了更多的命中机会。这种方法的优点和猎枪的命中率高于步枪的道理非常类似。而

且也非常适用于大量发射弹丸，因为这时并不需要最大杀伤密度区。

如果机炮安装时射击轴线不通过飞机的重心(CG)，通常会带来另一类问题，特别是机炮的安装位置距离飞机重心较远时。当一侧的机炮射击失效时，会引起飞机的轻微带偏，这会使瞄准变得更加困难。当飞机不对称安装机炮时，通常需要自动空气动力协调装置，诸如舵偏装置来补偿或抵消带偏带来的后果。

对重型、速射机炮来说，后座力的影响值得注意，它在开火时经常引起飞机明显的速度下降。在低速情况下，特别是在不对称开火条件下这种后座力会引起飞机失速及其它方面的失控。

对于先进的喷气战斗机来说，安装机炮会带来更加复杂的问题，此时必须保证机炮射击时产生的废气不会被发动机吸入，因废气会引起发动机压缩器喘振和空中停车。

随着第二次世界大战的爆发，机炮又迎来了一个显著的技术突破，人们发明了一种新型的机炮，它以一种实验型的德国机炮为原型，并装有旋转炮膛，机理类似于左轮枪。以美国的M39为代表的转膛炮，极大地提高了射击速度。

在20世纪50年代，随着“加特林”机炮的问世，机炮的性能取得了更大的进步。这种武器不是旋转炮膛，而是旋转多个炮管。以美国的M61旋转炮为例，这种武器具有惊人的射速，而且炮管产生较少的发热和磨损。另外，由于这种武器通常由电力、液压或气压马达带动，而不依靠反冲气体来带动，这样哑弹带来的问题就迎刃而解了。

20世纪50年代和60年代，有一种明显的倾向就是放弃作为战斗机最基本武器的机炮。人们感觉先进喷气战斗机和新式轰炸机的重型武器的出现使机炮变得无用，特别是对于完成夜间和全天候作战任务时更是如此。这一时期，很多战斗机都不再装备机炮，它们的空战武器只是包括无制导航空火箭弹以及后来的制导导弹。这种趋势在70年代又发生了反复，进一步的空战经验重新证明了机炮的价值，并发现了其他新式武器的一些缺陷。

机炮的杀伤力

表格所示的是美国战斗机上一些重要机炮的统计数字，它在一定程度上也代表了其他国家的航空武器系统。机炮在技术方面进步的最好证明就是在一分钟内发射的弹丸重量(假设在炮管承受能力和弹药供给范围之内)。在这个表内，发射重量由WF来表示。我们可以对比表中第一次世界大战以后的7.6毫米口径的“勃朗宁”航空机枪和20世纪50年代的20毫米口径的M61“加特林”机炮，我们发现，这一时期的重大进步就是机载武器杀伤力的大幅提高。机炮杀伤力可以由发射弹丸的破坏力和命中次数的乘积来衡量。对于非爆破式的炮弹，它的杀伤能力与其动能成正比。更准确一点说，这里的速度是指命中时的相对速度。在表中，参数FL是机炮杀伤力的衡量因数，它与每发弹丸的动能和射速成比例。

FL可以表示特定的机炮在一定的射速下发射的非爆破弹的杀伤力。但加农炮有所不同，因为这类武器的杀伤力取决于它的爆破弹丸。所以FL只可以相对准确地表示航空机枪的杀伤力，对机炮来说有些低估。它可以用来比较具有相同形状弹丸的机炮，但是对于口径相差较大的机炮之间的比较，其误差较大。

尽管存在这些缺陷，FL仍能定量地表示出近年来战斗机机炮的杀伤力令人吃惊的提高。举例来说，第一次世界战末期典型的7.6毫米口径的协调式机枪的FL值仅为2，而第二次世界大战中的P-51D型飞机上安装的6挺翼载机枪FL值为38。在P-51及同期的其它飞机上装备的性能更好的瞄准装置进一步提高了命中概率。现代战斗机，诸如F－14、F－15、F－16和F－18的武器系统的杀伤力进一步提高。忽略瞄准具和爆破弹性能的提高，这类飞机的FL值可达145。这些技术上的进步，包括机炮武器系统固有的可靠性、高效费比、简单性和灵活性，使得机炮成为战斗机可怕的武器装备。

不考虑某种特定机炮系统的杀伤力，如果不能准确命中目标，机炮简直毫无用处。在第一次世界大战时期威力较小的武器却具有很高效率的事实，表明杀伤力并不是想当然的唯一因素，或许甚至不是最重要的因素，在机炮的效率方面，首次命中的能力也许是相对重要的。出于这个原因，不同种类以及不同安装位置机炮的射速进行比较也许是衡量作战效能的更好方法，因为这些因素与击中概率密切相关。杀伤力和目标易毁性仍然是重要的，它们决定着击毁目标所需命中弹数。由于机炮要求在可能的射击位置上进行发射，所以飞机的性能和飞行员的飞行能力必须满足要求。射击位置的确定很大程度上取决于瞄准具的效率，这将在后面进行讨论。

责任编辑：伟翼