国外舰炮武器系统现状及发展研究＊

刘 杨 胡 江

（1.北京西三环中路19号 北京 100841）（2.大连舰艇学院舰炮系 大连 116018）

1 引言

舰炮是曾被誉为“战争之神”的火炮家族中的一员，也是最早安装在水面舰艇上使用的舰载武器，在其500多年的发展历史中，创造了许多海战奇迹。在20世纪50年代后，导弹武器的出现，对舰炮产生了很大的冲击。然而，经过几次海战检验，舰炮在舰载武器中的重要地位重新得到了确立。例如，在1982年的英阿马岛海战期间，英国的MK8型114mm 舰炮共发射了包括诱饵弹在内的8000 余发炮弹，有效地打击了阿根廷的空中和地面有生力量，并击落了七架阿根廷战机，为英军夺取马岛海战胜利做出了突出贡献［1］。

舰炮与舰载导弹武器相比，具有反应速度快、射击死区小、持续射击时间长、不受干扰、易于维护等优点，能够伴随水面舰艇对敌实施持续攻击和防御，可以有效完成对岸火力支援、对海攻击和防空反导等多种作战任务，在未来海战中仍将发挥不可替代的重要作用。

2 国外中大口径舰炮武器系统发展现状

2.1 典型舰炮武器系统

大口径舰炮的主要使命任务是对海攻击和对岸火力支援。在“由海到陆”的指导思想下，对地攻击已成为舰炮的重要作战任务，新型大口径舰炮的研发力度不断深化。在新型大口径舰炮的口径选型论证中，西方国家不约而同地一致选用了155mm 口径作为下一代大口径舰炮的发展方向。目前发展最快的155mm 舰炮是美国先进舰炮系统（AGS）［2］，该炮采用垂直发射方式，具有自动化供弹、自检及故障排除功能。火炮身管长度为62 倍口径，射速为12rds／min，发射远程对陆攻击炮弹（LRLAP）的最大射程可达185km，弹丸重量118kg，战斗部内装药重10.8kg，破片杀伤半径60m。该炮自2000年开始技术设计工作，目前火炮和弹药已完成了陆上射击试验，预计在2013年随DDG1000驱逐舰一同形成初步战斗力，成为最先装备的新一代155mm 舰炮。

中口径舰炮武器系统集防空反导、对海、对岸等多项使命任务于一身，是水面舰艇一种具有较强综合作战能力的舰载武器。现役中口径舰炮型号和数量较多，在海军主战舰艇上广泛装备。目前世界各国中口径舰炮已经发展形成比较稳定的口径系列，其中美国和意大利中口径舰炮主要由76mm 和127mm 舰炮构成；俄罗斯中口径舰炮主要由76mm、100mm 和130mm 舰炮构成。国外典型中大口径舰炮主要包括美国的MK45 型127mm 舰炮、俄罗斯AK－130双管130mm 舰炮、意大利OTO76mm 舰炮，主要性能指标见表1所示［3～4］。

表1 国外典型中大口径舰炮主要性能指标

2.2 主要技术特点

目前国外典型中大口径舰炮武器系统主要具有如下技术特点：

2.2.1 远射程

为了满足舰炮远程对海攻击、对岸火力支援的作战需求，舰炮射程显著增大。增大舰炮射程的主要技术途径是：1）提高弹丸初速。如OTO 76mm 舰炮研制的增程半穿甲弹，采用改善弹形、减小飞行阻力等技术措施，使射程增加了3000m。2）使用增程炮弹。如美国MK45 Mod4 型127mm 舰炮发射增程制导炮弹（EX－171ERGM）时通过火箭助推与滑翔飞行增加射程，最大射程可达117km。

2.2.2 高精度

随着制导技术在中大口径舰炮弹药中的应用，舰炮射击精度显著提高。目前国外主要海基型制导弹药如表2所示［5］。其中美国增程制导炮弹（EX－171ERGM）采用了INS／GPS复合制导技术，最大射程117km，射击精度为10m～20m。意大利为OTO 76mm 舰炮研制的“飞镖”（DART）毫米波驾束制导炮弹，具有在雷达波束中飞行的能力，能够在5km 距离内有效拦截反舰导弹，5发弹药击毁一枚来袭导弹。

表2 国外海基型制导弹药发展现状

2.2.3 火控系统综合化

为了提高综合作战能力，国外中大口径舰炮火控系统由早期的单机单控式火控系统，逐步发展为采用综合火控系统。典型的舰炮综合火控系统是美国MK45 型127mm舰炮配备的MK 86综合火控系统，由于该系统采用了通用数字计算机，并能与几种软件程序相结合，具有很大的灵活性和扩充能力，能满足大部分战术要求。系统不仅可以控制舰炮，还可以控制舰舰、舰空导弹，具有对付多目标的自动打击能力。

2.2.4 自动化程度高

国外海军装备的中大口径舰炮主要是全自动舰炮，能够自动完成供弹、装填、发射等功能，同时提高了发射速度。如意大利OTO 76mm 超射速型舰炮炮塔内无操作人员，采用全自动控制方式，由一个能装80发炮弹的旋转弹鼓来完成自动装填，最大发射速度由紧凑型的85rds／min提高到120rds／min［3］。

2.2.5 射击可靠性好

MK45型127mm 舰炮大量采用了可靠性高、通用性好的标准电子部件，内装有自检设备，能及时查出故障并显示出来，便于操作人员维修。MK45型127mm 舰炮舰上射击试验时发射2500发炮弹，只停射过3次，即平均无故障发射炮弹为862发。俄罗斯AK－130双管130mm 舰炮具有全自动、半自动和手动三种工作方式，在舰炮断电的情况下，还可手动实现供弹和瞄准操作，进行连续射击。

2.2.6 体积大、重量重

由于体积和重量的限制，中大口径舰炮只能在海军大、中型水面舰艇上装备。如俄罗斯AK－130双管130mm 舰炮全炮重量达到35t，炮高为14m，采用钢铁铸成的炮底使其重量极大，只能装在驱逐舰以上级别的舰艇上。

3 国外小口径舰炮武器系统发展现状

3.1 典型舰炮武器系统

为了有效防御和抗击反舰导弹的攻击，现代舰艇上比较多的是利用防空导弹与小口径舰炮组成对空防御系统。防空导弹由于技术局限，受到最小射程的限制，导弹在离开发射架后需加速到一定速度才能发挥作用，存在约2km 左右的射击死区。同时防空导弹还存在低角跟踪性能差，容易受电子干扰等缺点。而小口径舰炮武器系统可以有效弥补防空导弹的射击死区，是水面舰艇对空防御的最后一道安全屏障［6］。

国外典型的小口径舰炮武器系统为美国的“密集阵”系统、俄罗斯“卡什坦”系统和荷兰的“守门员”系统，主要性能指标见表3［7～8］。

表3 国外典型小口径舰炮主要性能指标

3.2 主要技术特点

目前国外典型小口径舰炮武器系统主要具有如下技术特点：

3.2.1 目标探测技术先进

“密集阵”系统的SPG－60 雷达采用高重复频率的脉冲多普勒体制，所提供的扇形波束覆盖了所需探测的整个垂直区域，对俯冲、掠海飞行的反舰导弹均能进行搜索跟踪。“卡什坦”系统搜索雷达采用两个背靠背式双波束天线，宽波束用于搜索中、高空目标，以确保一定的目标发现概率；窄波束专用于搜索低空掠海目标和点迹跟踪，具有良好的抗海杂波干扰能力。在海上能见度允许的条件下，还可自动转换为高精度的光电跟踪。

3.2.2 反应速度快

随着反舰导弹飞行速度越来越快，小口径舰炮武器系统为增加对目标的抗击时间，需要大幅缩减反应时间。目前国外小口径舰炮武器系统中反应速度较快的是美国的“密集阵”系统，其在火控计算机的控制下，能够自动完成对目标的搜索、捕获、跟踪和开火的全部作战功能，不需要人工干预，使整个系统的反应时间仅为3.7s［9］。

3.2.3 射速高

小口径舰炮采用较高的射速可以形成较大的火力密度，提高对目标的毁伤概率。“密集阵”系统从最初的基本型Block 0型发展到Block 1 型，射速从3000rds／min 提 高到4500rds／min。俄罗斯的“卡什坦”系统采用将2 座6 管30 mm 转管炮进行联装的方式，使最大射速达到10000rds／min。

3.2.4 弹炮结合

目前国外现役的典型弹炮结合防空武器系统是俄罗斯的“卡什坦”系统。“卡什坦”系统炮塔上安装有两门AO－18K 型6管30mm 火炮，两门火炮的上方各装一个四联装SA－N－11型防空导弹发射筒。作战时导弹随火炮一起旋回和俯仰，由火控系统统一分配目标。SA－N－11型防空导弹的有效拦截区段为1.5～8km，毁伤概率为0.8～0.9；双 联 装6 管30mm 转 管 炮的 发 射 率 可 达10000rds／min，对速度为2Ma导弹的拦截区段为0.5～1.8km，毁伤概率为0.5。采用弹炮一体化的设计后，能充分发挥防空导弹和小口径速射舰炮在不同距离上拦截来袭导弹的优势，不仅使毁伤概率可高达0.95，而且提高了武器系统的利用率和快速反应能力［10］。

3.2.5 模块化设计

“卡什坦”系统采用了模块化结构设计，组成包括指挥单元和战斗单元两大部分。根据舰艇排水量和作战任务的不同，指挥单元和战斗单元可灵活地组成多种配置形式。对于防空反导任务较重的大、中型水面舰艇可配备多个指挥单元，每个指挥单元控制1～6个战斗单元。对小型水面舰艇，可以只配置一个指挥单元控制1～2个战斗单元。“密集阵”系统采用搜索雷达、跟踪雷达和火炮三位一体结构，除了炮位控制台与遥控台设在舱内外，其它如搜索雷达、跟踪雷达和火炮等都以模块形式装配在炮架上。

3.2.6 弹丸威力不足

“卡什坦”系统配备的主要弹种为杀伤爆破燃烧弹和杀伤爆破曳光弹，依靠弹丸撞击目标时的动能和破片毁伤目标，由于炮弹的质量较轻、初速较低，严重影响了对目标的毁伤效能。“密集阵”系统采用直接命中体制，利用次口径脱壳穿甲弹穿透导弹内部，以直接引爆导弹的战斗部。“密集阵”系统口径仅20mm的脱壳穿甲弹在对付重达数百公斤的反舰导弹目标时，弹丸破坏威力还需进一步提高。

4 国外舰炮武器系统的发展趋势

由于高新技术的发展和海战模式的变化，对舰炮武器系统提出了新的更高要求。为适应现代海战的需要，国外舰炮武器系统在以下几个方面重点发展：

4.1 提高防空反导能力

随着各种性能先进的反舰导弹的飞速发展，反舰导弹已成为水面舰艇的最大威胁。为提高小口径舰炮武器系统防空反导能力，主要采取以下技术措施：

1）增大射速。提高发射率的手段主要有五种：（1）将单管炮组合成多联装火炮；（2）采用导气式原理的转膛炮；（3）采用“加特林”型转管炮；（4）将以上三种结构型式进行组合，即将转膛炮或转管炮组合成多联装火炮；（5）采用串行发射新技术提高射速，如澳大利亚研究的“金属风暴”舰炮，单管发射率可达45000rds／min［11］。

2）增大弹丸威力。小口径舰炮提高对目标毁伤能力的主要手段有：（1）研制混合炸药等高能炸药，提高弹丸爆炸威力；（2）采用贫化铀或碳化钨等高比重材料，增大弹丸动能；（3）增大口径，如“密集阵”系统在下一代产品的发展将火炮口径20mm 增大到25mm～35mm。

3）采用双重命中体制。在远距离上发射近炸引信预制破片弹间接毁伤导弹，在近距离自动更换弹种，发射脱壳穿甲弹直接摧毁导弹，在转换弹种瞬间的前后，外弹道上同时飞行着两种弹丸，自然形成了叠合弹幕的双重反导防御区段，使反导效果大大提高。

4）发展弹炮结合系统。弹炮结合后，可以从导弹的杀伤远界到舰炮的杀伤近界实施连续拦截，大大扩展了拦截范围，提高了抗饱和攻击能力。

5）采用“过天顶”射击技术。由于反舰导弹技术的发展与攻击能力的提高，反舰导弹对舰艇可进行低空掠海、天顶俯冲等多种攻击方式。为了有效防御“过天顶”攻击的反舰导弹，瑞士“海上卫士”系统配有独特的35°倾斜炮座，高低射角范围达到－10°～＋127°。

中大口径舰炮武器系统主要通过增大射速、使用预制破片弹和制导弹药来提高防空反导效能［3］，增大射速的主要方法是采用双联装结构、引入自动供弹系统和改进扬弹机的性能。

4.2 增强目标探测能力

未来的海上战争，将是武器系统反应速度和抗击能力的较量。因此及早发现并准确跟踪目标是舰炮武器系统的基本要求，也是增大对目标毁伤概率的重要途径。未来舰炮武器系统在提高探测能力方面技术途径是：

1）采用新技术提高观测跟踪系统性能。国外海军在改进和提高炮瞄雷达性能方面引入了最新的电子信息技术和电子对抗技术，不断推出新的雷达体制，如相控阵雷达、脉冲多普勒雷达、毫米波雷达等，提高多目标探测能力和工作的可靠性；采用频率捷变技术，增强抗干扰性能；重视超视距雷达的研发，提高目标探测距离。与此同时，各国也在积极发展光电探测跟踪技术，如电视跟踪、激光测距、红外和夜视探测跟踪等技术。

2）同时使用雷达、光电等多种观测器材。炮瞄雷达作为舰炮武器系统的主要搜索和跟踪设备，由于一般都采用主动工作方式，因而易受电子干扰和反辐射导弹的攻击。此外，低角跟踪能力较弱。而光电探测跟踪设备具有隐蔽性好、不受电子干扰影响、低角探测跟踪性能好等优点。因此，光电和雷达配合使用，可以显著提高舰炮武器系统的目标探测能力。如美国的“密集阵”系统除配有搜索雷达和跟踪雷达外，还为Block 1B型安装了红外前视仪，能够全天候被动搜索和跟踪空中目标，使“密集阵”系统对掠海飞行的导弹目标有更高的对抗能力。

此外，还可以发展电视侦察弹、无人机、侦察卫星等空中观测手段，扩展舰炮武器系统的目标探测范围。

4.3 发展精确打击弹药

炮弹是舰炮最终完成杀伤、破坏等战术使命的单元，直接决定着舰炮武器系统作战效能的发挥。为了显著提高舰炮打击威力，国外海军的发展重点聚焦在新型远程、精确打击弹药上。

1）增程炮弹。炮弹的增程技术主要包括火箭增程、底喷增程和滑翔增程等。如英国为其MK 8型114mm 舰炮研制的底喷弹，射程提高了25%。美军采用多种技术正在研制“远程对陆攻击炮弹（LRLAP）”射程将达到185km。

2）制导炮弹。制导炮弹的制导技术包括激光制导、红外制导、毫米波制导、指令制导和GPS／INS制导等。目前在研制导炮弹末端制导大量是“人在回路”中，正在发展的是发射后不管制导弹药。

4.4 发展新概念舰炮

为了大幅提高舰炮武器系统的作战效能，国外海军正在积极研制新概念舰炮，主要包括激光炮、电磁炮、电热炮和垂直发射舰炮等。

1）激光炮。利用高能激光束直接破坏目标的定向能武器，主要用于抗击飞机、导弹、卫星等重要目标［12］。具有隐蔽性好、反应快、精度高，短时间内可以连续抗击多个高速运动目标的特点。美国研制的海陆通用型“百夫长”激光炮目前已取得重大进展，有望成为海军防御掠海来袭导弹的利器。

2）电磁炮。利用电磁力代替火药爆炸力来加速弹丸的电磁发射系统，具有初速高、射程远、精度好、穿透力强等优点，主要用于防空和反装甲目标。2010年12月10日，美国海军弗吉尼亚州达尔格伦水面作战中心成功进行了电磁炮试射，炮弹以5Ma的速度飞行，准确命中约200km外的目标。

3）电热炮。利用电能转化为热能使推进剂燃烧，产生高温、高压气体发射高速弹丸的身管射击武器。这种舰炮和固体发射药舰炮相比，可使弹丸获得更高的初速，具有更高的打击动能和精度。如德国与法国联合研制了一种45mm 电热炮，能将300g的弹丸加速到2500m／s。

4）垂直发射舰炮。利用发射装置垂直将制导炮弹发射到空气稀薄的高空后，炮弹自动转向，启动发动机，在导航系统的控制下飞向目标。舰炮垂直发射具有以下优点：大幅度缩短反应时间，简化了发射装置，消除了发射禁区，实现了舰炮隐身化。典型的垂直发射舰炮是美国正在研究开发的155mm 先进舰炮系统（AGS）。

4.5 提高适装性

1）模块化。舰炮武器系统采用模块化设计后，不同功能模块之间可以根据技术的发展和需求的变动进行组装，实现多种作战目标和任务。模块化技术具有故障定位快、模块更换迅速、可维修性好等优点，可以显著提高舰炮的兼容性和作战效率，已在“卡什坦”等舰炮武器系统中广泛应用。

2）轻型化。目前中大口径舰炮的重量和体积较大，限制了其在小型舰艇上的使用。舰炮武器系统通过在结构设计中广泛使用轻型材料和新工艺，可以大幅降低全炮体积和重量，扩大适装范围［13］。如英国Mk8型114mm 舰炮采用轻型材料，结构优化后，重量从26t降到21t；意大利OTO 127mm 改进成轻型舰炮后重量从37.5t降到22t，舰炮体积也大大减小。

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