双管利刃 记苏联Gsh—23双管航炮和它的派生火炮
2014-06-06云天
云天
在苏联、中国的一些战机上我们经常能看到这样一种航炮,它有与众不同的两个并列炮管,不明就里的人还以为是两门并列的火炮。但是从机匣部分看,两个炮管又恰似连体双胞胎一样装在一个机匣里,供弹装置也共用一套。除了战斗机外,在图-95、伊尔-76M等大型飞机的尾部炮塔上我们也能看到这种火炮,并列安装的两门火炮中每一门都有两个炮管,看上去好像并列安装了4门火炮一样。其实这是苏联Gsh-23双管航炮,中国仿制型号称为23-3航炮,装备歼-8Ⅱ、歼轰-7、歼-10等多种战斗机和战斗轰炸机。
研制及装备
随着喷气式时代的到来,战机的飞行速度越来越快,想要在空战中抓住转瞬即逝的机会击落对手,航炮的射速就必须更高。而传统的单管航炮越来越不能满足高射速的要求,人们纷纷开始寻求各种新的火炮自动原理以获得更高的射速,双管炮就是其中一种。这种原理诞生很早,第一次世界大战时期由德国人卡尔·加斯特发明,其基本原理是两门并列的火炮用连杆机构将自动机连在一起,用一门炮发射时的火药燃气能量带动另一门炮自动机动作,两门炮交替射击。这样,当一门炮正在退壳、装填时,另一门炮则在射击,射速比单管火炮大大提高。1952年,苏联设计师斯·莫·科列宁试制了1门使用双管炮原理的23毫米双管航炮,发射VYa航炮的23×152B炮弹,样炮于1955年试验,但在1956年停止试验工作。
1955年,苏联第61科学研究所总设计师沃·波·戈良杰夫和阿·格·史普诺夫设计了23毫米AO-9双管航炮,发射AM-23航炮的23×115炮弹。AO-9的第一门样炮采用滑动拨弹板拨动弹链,但试验证明这种方式缺点很多,于是研究人员重新设计了拨弹棘轮来代替原来的拨弹板。1957年,第575特种设计局继续改进AO-9航炮样炮,但主要的设计和测试还是在第61科学研究所进行。1958年年底,AO-9通过了地面试验,又于第二年进行了载机试验,在通过了载机试验后很快就投入首批生产。在批量生产试用后,发现了AO-9的一系列问题,主要是使用寿命达不到原设计要求。研究团队对AO-9进行了一系列修改,将射击寿命提高到4000发,火炮基本定型。不巧的是,这段时间各国空军都迷信导弹万能论,忽视航炮的作用,所以AO-9航炮虽然设计成功却迟迟没有装备部队。直到1965年,AO-9才正式列装,并被授予Gsh-23的制式编号,即“戈良杰夫-史普诺夫23毫米航空机关炮”。
Gsh-23装备苏军多种军用飞机作为固定武器,比如米格-23战斗机,后者机身右下方装有1门Gsh-23航炮,备弹200发,航炮被装在一个平滑的整流罩内;后期型米格-21战斗机也在机身下方安装了1门Gsh-23航炮。除了战斗机,雅克-28I前线轰炸机也装有1门Gsh-23,备弹300发。
早期的轰炸机、运输机、水上飞机等大型飞机都会装有旋转炮塔,Gsh-23航炮也被装在旋转炮塔上作为大型飞机的自卫武器。图-22M-2“逆火”中型轰炸机的UKU-9K-502-1尾炮塔上就装有2门Gsh-23,每门炮备弹600发,炮塔采用电力驱动,全重776千克,俯仰+40°~-30°,左右射界各45°,使用“氪”炮瞄雷达或者TP-1-KM电视瞄准装置瞄准射击。“逆火”家族中的图-22M-3使用同款尾炮塔,但Gsh-23航炮数量减为1门。
图-95MS“熊”重型轰炸机尾炮塔型号为UKU-9K-502-11,武器也是2门Gsh-23航炮,俯仰角为+50°~-40°,左右射界各57°,炮塔也是电力驱动,由一名坐在飞机尾部座舱的射击员操作。
武装直升机一般选择航炮或者大口径机枪作为固定武器,米-24VP和米-35M武装直升机的NPPU-24机鼻炮塔装有1门Gsh-23航炮,备弹470发。
除作为固定武器外,苏联还有多种外挂式Gsh-23航炮吊舱。米格-21家族中P、PF等型号取消了固定航炮,完全依靠航空火箭弹和空对空导弹作战,实战中发现一旦导弹没有命中目标又陷入缠斗,战机就没有任何武器可以一战,这在越南战争、第三次印巴战争等地区冲突中都有发生。作为弥补,米格-21PFM战机机腹下可挂载装有1门Gsh-23航炮的GP-9航炮吊舱。这种航炮吊舱全重210千克,备弹250发,在第三次印巴战争、第四次中东战争中分别被印度空军和阿拉伯空军使用,因为重量较轻、外观平滑没有明显增加飞行阻力,得到了很高的评价。除了米格-21外,海军舰载航空兵的雅克-38M垂直起降战斗机也可挂载GP-9航炮吊舱。
另一种被广泛使用的Gsh-23航炮吊舱是UPK-23-250,这种吊舱外形为流线型,全长3米、直径395毫米、全重218千克,备弹250发,经常被挂载在米格-23/27战斗/战斗轰炸机的机翼挂架上以及米-24武装直升机的短翼上,用于对地扫射。
在各种Gsh-23航炮吊舱中最有名、也最奇特的一种是SPPU-22,它可以让Gsh-23航炮有-30°的俯角。这种吊舱可以与战机的火控计算机和光电瞄准具交联,当战机平飞过目标上空时,SPPU-22航炮吊舱可以一边射击一边增大航炮俯角,让弹着点一直落在目标上,这样战机不必大角度俯冲就可以扫射地面目标。
结构探秘
Gsh-23航炮是一种气冷式、弹链供弹、导气式原理的自动火炮,但因为采用了加斯特双管炮结构,所以和普通的单管导气式自动武器有较大区别。
一般的单管导气式自动武器在身管中段会有一个导气孔和汽缸连接,弹丸通过这个导气孔后,一部分火药燃气通过导气孔进入汽缸,推动活塞带动自动机组件后退完成开锁、抛壳等动作,后退到位后再由复进簧推动复进,推送下一发弹药进入后膛、闭锁、射击……。而Gsh-23航炮有两个并列的炮管,每个炮管的上方各有一个汽缸,从前方看,就像两个并列在一起的“8”字。与单管导气式自动武器不同的是,它的每个炮管上有两个导气孔,一个通向自己上方汽缸内活塞前端,一个通向另一侧炮管上方汽缸内活塞后端,另一侧炮管也是如此,也就是说,当一根炮管发射时,火药燃气一部分用来推动自己上方汽缸内的活塞后退,另一部分用来推动另一侧炮管上方汽缸内活塞前进,反之亦然。所以,Gsh-23航炮的两根炮管是交替射击的,一根在推弹入膛、闭锁、射击的同时另一根在开锁、退壳,互相利用对方的射击间隙,这就能大大提高射速。此外,火炮省略了复进簧,直接用另一侧炮管发射的燃气推动这一侧的活塞前进,这也是它的一大特点。endprint
Gsh-23航炮的活塞杆有左右两个,前端的活塞部分塞入汽缸,可被火药燃气推动后退前进,后端有凸缘和斜面,带动滑板(跟随活塞前后运动的部件,通过加速装置拉动炮闩进退)和前控制器(控制炮闩起落完成开闭锁动作的零件,跟随滑板后退到位后还要配合后控制器将弹链上的炮弹压下)完成开锁、退壳、推弹入膛、闭锁等一系列动作。在两套并列的活塞、滑板之间有一个蝴蝶型的联动臂,它与两个滑板通过铰链连接,中心用轴固定在炮箱(相当于枪械的机匣)顶端,当两套活塞、滑板组件前后交替运动时,联动臂就绕轴左右摆动,一方面使左右两套自动机保持动作同步,另一方面,左右摆动的联动臂还通过连杆带动供弹机构动作。为了防止炮闩猛烈撞击后膛闭锁部分时发生“反跳”,联动臂前方还有一个“凸”字形的反跳锁,当一侧炮闩闭锁到位时,弹簧驱动反跳锁的“凸”尖卡入联动臂的卡槽里,避免炮闩回弹。
为节约重量和提高射速,Gsh-23航炮的炮闩体积很小、重量很轻,由上文提到的滑板通过连杆带动前后动作。为了增大炮闩抽壳、推弹上膛的速度和动作幅度,滑板和连杆之间有加速臂,加速臂是一个利用杠杆原理工作的零件,一头连在滑板上,另一头连在炮闩连杆上,当滑板后退或者前进时,加速臂的滚轮在炮箱侧面的曲线槽内滑动,连接炮闩连杆的那一头就会以更快的速度、更大的幅度摆动,拉动炮闩后退、复进。在炮闩的前端面加工有T形槽,可抱住药筒的底缘,前端面中间有击针孔,里面看容纳活动击针。
Gsh-23航炮射击时,自动机组件的动作简单来说是这样的(以左炮管先射击为例):飞行员按下射击按钮,电流带动电磁铁动作,击针打击炮弹底火,炮弹发射,当弹头通过左炮管内的两个导气孔时,一个导气孔将火药燃气送到左活塞前端推动左活塞后退,另一个导气孔将火药燃气送到右活塞后端推动右活塞前进。左侧的活塞在后退时,带动前控制器和滑板后退,前控制器后退一小段距离(开闭锁前的自由行程)后带动炮闩下降开锁,然后和滑板一起继续后退。滑板尾端的加速臂在滚轮和炮箱侧面曲线槽的作用下甩动,通过连杆拉动炮闩加速后退抽出药筒。与此同时,右侧活塞被左侧炮管里导来的火药燃气推动前进,带动滑板前进,通过加速臂加速炮闩前进,在越过弹链输弹口时,炮闩前端的T形槽抱住炮弹底缘,推炮弹进入右侧炮膛,右侧前控制器随同滑板一起前进,到达前方位置时抬起,带动炮闩上台闭锁,打响第二发。
如果飞行员松开按钮,左右两套自动机中的一套会在前方闭锁待击位置,膛内有一发炮弹留存,另一套自动机在后方位置,准备推送弹链上的一发炮弹入膛。
Gsh-23航炮使用弹链供弹,但供弹方式也因为双管结构而有自己的特色。前面提到,Gsh-23航炮使用拨弹棘轮拨送弹链,这个拨弹棘轮在炮箱靠后的位置,位于两套自动机之间,一个拨弹棘轮同时给两根炮管供弹。火炮射击时,炮箱上方蝴蝶型的联动臂绕轴左右摆动,通过连杆转化为供弹臂(在炮箱顶部后端)的前后运动,供弹臂前后运动时,其凸笋在一个供弹凸轮的斜槽内前后运动,带动供弹凸轮旋转,再带动拨弹棘轮旋转,拨送弹链上的炮弹逐发进入炮箱内的供弹口。很有特点的是,左侧炮管射击的总是弹链上2、4、6、8……也就是偶数位置的炮弹,右侧炮管射击的总是弹链上1、3、5、7、9……也就是奇数位置的炮弹(以左侧供弹为例,如果是右侧供弹,右炮管射击偶数位置炮弹,左炮管射击奇数位置炮弹),并且射击顺序是2、1、4、3、6、5……先偶数再奇数地射击,而不是一般人想象中1、2、3、4、5、6……的顺序。在炮箱的左右两侧,有对称的弹链进弹口,可左右双向供弹,但左右侧供弹时拨弹棘轮转动方向相反,所以如果要改变供弹方向,需要更换供弹凸轮。
因为航炮的工作环境特殊,在飞行中上膛需飞行员遥控操作,不可能手工上膛,如果遇到哑弹,也需要遥控操作排除哑弹。Gsh-23航炮使用火药燃气弹来完成这些动作,在两根炮管之间有一个火药燃气弹室,有3个纵向排列的孔,每个孔内装1发火药燃气弹。燃气弹结构和普通空包弹类似,但使用电底火。当飞行员按下装填按钮时,点火电路接通其中一个火药燃气弹的电底火引燃燃气弹,产生的火药燃气通过导管和活塞推动两个自动机中在前方位置的一个后坐,完成装填动作,此时座舱仪表盘上的火炮待击指示灯亮,代表火炮已经上膛可以射击。遇到哑弹时,也可以通过火药燃气弹推动自动机排出哑弹,再次上膛继续射击。和冷气上膛机构相比,火药燃气弹上膛结构简单,使用方便,不需要用管路连接飞机内的冷气钢瓶,这一点很适合航炮吊舱这样的外挂环境使用。
使用弹药
Gsh-23航炮使用苏联23×115炮弹,这种炮弹要追溯到二战后期,最初是为了解决二战时期使用的23×152B VYa航炮炮弹过杀伤问题而设计的。后者是苏联空军二战时使用的一种大威力航炮炮弹,配用于VYa航炮。该航炮设计于二战前夕,全炮长度2.145米,重66千克,射速550~650发/分,发射弹头重201克的杀伤燃烧弹时初速890米/秒,威力非常大。但是,VYa航炮作为空战武器杀伤力过剩、重量太大、后坐力也太大,除了装备部分拉格-3战斗机作为桨轴炮外(其实大多数拉格-3战斗机桨轴位置装的是20毫米ShVAK航炮),只有伊尔-2M3强击机在左右机翼上各装备1门,这还是苏联在得到了大量美援铝材,提高了伊尔-2强击机的金属零件比例后才装上的,要是换上早期伊尔-2的木结构机翼,还没法装VYa航炮。事实上,VYa航炮的后坐力之大,连苏联二战时生产的轻型装甲车辆都受不了。苏联曾一度想用23毫米VYa航炮替换T-60轻型坦克的20毫米TNSh-20机关炮(在ShVAK航炮基础上改制的车载机关炮,装备T-60轻型坦克),因为后坐力太大而作罢。但是,苏联二战中最常用的ShVAK、B-20航炮发射的20×99B炮弹威力又太小,弹头太轻(不到95克),弹头内装药很少,也不令人满意,苏军急需要一种威力介于ShVAK、B-20与VYa之间的新航炮和弹药。战争末期,设计师将反坦克步枪用的14.5×114子弹扩口,取消瓶形弹壳的肩部,装上23毫米VYa航炮的弹头,设计出23×115炮弹和配套的NS-23航炮,装在拉-9、拉-11战斗机、伊尔-10强击机等飞机上。这种航炮全重37.5~38.2千克,全长1.985米,射速600发/分,发射的23毫米弹头与VYa航炮一致,都是201克,这一点很有吸引力,但作为代价,炮弹初速从890米/秒降低到690米/秒,用低初速换来航炮的轻量化和高射速(从NS-23航炮基础上发展出来的NR-23航炮射速提高到800~950发/分,广泛装备米格-15bis、米格-17、伊尔-28、伊尔-10M等机种,中国仿制型号为23-1航炮)。事实上,23×115炮弹初速偏低也成为使用这种弹药各型航炮的通病。endprint
但要注意的是,23×115航炮炮弹有两种,一种适用于NS-23、NR-23航炮,另一种适用于AM-23航炮(中国仿制型号为23-2航炮)和Gsh-23航炮。两种炮弹的尺寸虽然相同,但是弹头重量和初速不同,后者弹头较轻、初速较高(175~184克弹头,初速710米/秒),不能互相通用,NS-23、NR-23航炮可以发射AM-23、Gsh-23航炮的弹药,但AM-23、Gsh-23航炮不能发射NS-23、NR-23航炮弹药。两种23×115炮弹可以从外观的细微差别上区分——NS-23、NR-23航炮炮弹弹头外形呈光滑的流线形,杀伤燃烧弹、杀伤燃烧曳光弹使用A-23、B-23引信,该引信外形较小;AM-23、Gsh-23航炮炮弹弹头圆柱部较长,整个弹头类似圆柱体加椎体,杀伤燃烧弹、杀伤燃烧曳光弹使用体积较大的B-23A引信,后期型又使用AG-23、AG-23D引信。1975年以前,因为NS-23、NR-23航炮还在服役,为了防止装错炮弹造成危险,AM-23、Gsh-23航炮炮弹上涂有白色识别带,1975年以后因为NS-23、NR-23航炮以及配套弹药都已经退役,新生产的AM-23、Gsh-23航炮炮弹就不再涂有识别带。国外的弹药收藏者以是否有识别带作为划分依据,将AM-23、Gsh-23航炮炮弹分为新旧两种。下面简要介绍Gsh-23航炮炮弹的主要弹种。
杀伤燃烧弹 1975年以前生产的型号弹头重175克,内装17.4克黑铝炸药,初速710米/秒,使用B-23A弹头触发引信,引信下方有白色识别带,铜制弹带上方有红色弹种识别带,引信头部有洋红识别色。1975年以后生产的型号弹头重184克,内装19克黑铝炸药,初速700米/秒,没有白色识别带和红色弹种识别带,部分炮弹整个弹头涂有洋红色漆,使用AG-23、AG-23D引信,引信头部仍涂有洋红识别色。
杀伤燃烧曳光弹 仅1975年后生产过,弹头重176克,配用AG-23、AG-23D引信,尾部有曳光管,黑铝炸药量减少到11克,初速710米/秒。弹带上方有绿色弹种识别带。
对气球专用弹 其实这是杀伤燃烧弹的一种,只不过配用了高灵敏度的Bsh-23弹头触发引信,专门用来对付北约释放的高空侦察气球。这种引信平坦的头部覆盖有薄膜,薄膜下面是轻质击针,在穿透侦察气球轻薄的外膜时就能引爆弹头。该弹弹体识别色与普通杀伤燃烧弹一样,但引信头部的识别色为红色。
穿甲燃烧(曳光)弹 弹头重175克,初速710米/秒,侵彻体为淬火钢制,钝头实心,头部有一薄金属板冲压的风帽,在风帽内部侵彻体钝头前装有少量燃烧剂,击中目标时风帽破裂,侵彻体向前撞击挤压燃烧剂发火,起到纵火作用 ,侵彻体尾部的盲孔内装有曳光药剂。不过,装有曳光药剂的穿甲燃烧曳光弹只在早期生产过,很快因为曳光效果不好取消了曳光药剂,新生产的穿甲燃烧弹弹底盲孔内用惰性物质填充。到了上世纪60年代,新生产的穿甲燃烧弹干脆取消了这个盲孔。穿甲燃烧弹没有引信,弹头涂有红色弹种识别色带。
上世纪70年代后又生产过一种新的穿甲燃烧曳光弹,弹头结构和生产工艺取自ZU-23高炮使用的23×152B穿甲燃烧曳光弹弹头,后者涂有黄色识别色。
穿甲弹 弹头结构与穿甲燃烧弹相同,但不带燃烧剂,弹头识别色为黑色。
穿甲爆破弹 这是上世纪70年代后生产的新弹种,侵彻体仍为淬火钢制,钝头,头部也有风帽,不同的是侵彻体底部有一空腔,内装4.7克黑铝炸药,用AD-23弹底引信引爆。这是一种惯性发火,有短延期功能的弹底引信,能让炮弹在穿过装甲后在目标内部爆炸。穿甲爆破弹没有任何色带标识,全弹为钢灰色。
自炸训练弹 这种炮弹弹头内有炸药,但不用于作战,仅用于打空靶训练。它头部装有UB-23自炸引信,当炮弹出膛后由于惯性作用引信击针戳击火帽点燃延期药,4~8秒钟后延期药引燃雷管让炮弹自行炸毁,避免炮弹落地伤害地面人员。自炸训练弹弹头识别色为蓝色。
实心训练弹 实心训练弹用于打地靶训练,弹头内没有炸药,仅填充惰性物质作为配重,头部装有假引信,弹头识别色为绿色。
教练弹 教练弹用于训练军械人员装填退弹等动作,用次品药筒和弹头装配而成,头部有假引信,弹头内没有炸药,药筒内没有发射药。为了与实弹区分,教练弹药筒侧面有一圆孔,药筒口部与弹头结合部涂有醒目的红色色带。
除此之外,Gsh-23航炮还配有一些少见的特殊弹种,比如有一种榴霰弹,弹头内部装有24颗2克重的钨合金弹丸,弹底有一个时间引信,炮弹出膛后经过一段时间引信爆炸,把这些钨合金弹丸向前抛射出去,主要用于杀伤集群有生力量。另有一种雷达干扰弹,弹体内装的是许多表面镀锌的玻璃纤维丝,配用自炸训练弹用的延期自炸引信,出膛飞行一定距离后炸开抛出玻璃纤维丝,对敌方雷达造成干扰。还有一种红外干扰弹,能通过曳光管和弹头装药爆炸发出强烈的红外信号,干扰红外制导武器,作用有点像今天常见的机载红外干扰弹。
派生火炮
既然说到了苏联Gsh-23双管航炮,那就顺带提一下它的亲戚——2A38双管高炮和Gsh-30双管航炮,因为后者就是沃·波·戈良杰夫和阿·格·史普诺夫两人在Gsh-23航炮的基础上发展而来的,结构上也有很多相似之处。
在研制23毫米AO-9双管自动机的同时,戈良杰夫和史普诺夫两人将AO-9的结构等比例放大,配用NR-30航炮(米格-19S、米格-21F、苏-7、苏-17等机型装备的单管30毫米航炮,中国仿制型号为30-1航炮,装备歼-6基本型和歼-7)使用的30×115B航炮炮弹,这种试验火炮被命名为AO-10。AO-10试验火炮全长2.1米,全重87.5千克,射速3500发/分,初速780米/秒。和Gsh-23一样,AO-10的样炮由第575特种设计局设计完成,并交由第61科学研究所进行地面试验,但由于当时国家高层对导弹的偏爱,AO-10的研制工作止步于此,没有再进行下去。endprint
转机出现在上世纪60年代中期,当时苏军新列装了ZSU-23-4“石勒喀河”自行高炮,它使用4门23毫米自动炮作为武器部分,发射23×152B炮弹。虽然苏军对“石勒喀河”自行高炮整体而言是满意的,但也看到了它的缺陷——防空范围较小,不超过2千米;射高不足,只有1500米;口径小,装药量少,精度差,弹丸威力较低,毁伤能力不足,而其中最根本的原因还是口径偏小。因此就在ZSU-23-4列装部队不久,苏军就开始了新一代理想口径自行高炮的研究工作。在上世纪60年代,苏军将几种现有的和全新研制的自动机装在“石勒喀河”底盘上进行测试,它们分别是AK230的HH-30转膛式自动机、AK630的AO-18内能源转管自动机、新研制的57毫米双联高炮AO-16自动机,最后一种是加斯特原理的双管AO-17自动机,而AO-17的技术渊源正是已经下马的AO-10,只不过换用了新列装的30×165炮弹。经过一番测试最先出局的是57毫米的AO-10;然后是AK230的HH-30,原因是它抛壳方向是向后的,如果要使用就要对炮塔布局做大幅度修改;转管的AO-18和双管的AO-17使用的炮弹相同,弹道性能相同,但是AO-17尺寸较小、零件数量少、对炮塔、炮架布局影响小,所以最终AO-17自动机胜出,按照陆军的命名标准被命名为2A38。但是,如果仅仅是将“石勒喀河”自行高炮换成30毫米炮并不能满足苏军的战术要求,因为与“石勒喀河”相比其并没有质的飞跃,更何况2A38的双管自动机也有一些固有缺陷限制了其有效射程(下文详述)。因此,苏联决定走弹炮合一的技术路线,用导弹扩大整个武器系统的杀伤斜距,增大作战范围,最终的成果在上世纪80年代诞生了。这就是著名的2K22防空武器系统,绰号“通古斯卡”,原本作为航炮设计的AO-17双管炮摇身一变,以2A38高炮的形式成为了现役武器。
但是,AO-17“上天”的漫漫长路还在继续。上世纪70年代苏联为新一代歼击机(苏-27和米格-29)的航炮确定了性能指标,大部分指标与AO-17非常接近,于是图拉武器设计局就想用AO-17参与新一代歼击机航炮的竞争。在AO-17的原有基础上,他们适当截短了炮管,把理论射速提高到3000发/分,改进过的AO-17定名为AO-17A航炮,并于上世纪70年代中期定型生产,获得了Gsh-30航炮的制式化名称。不过在新一代歼击机航炮的竞争中,Gsh-30被指责太大太重,后坐力也过大,最后胜出的是单管的Gsh-301航炮,成为新一代歼击机的正式装备。
作为歼击机航炮的路走不通了,那么别的机种还有没有希望呢?恰巧在这个时期,苏联正在研制苏-25“蛙足”前线强击机,强击机对机载火炮威力要求较高,同时对火炮重量不那么敏感,Gsh-30的缺点就显得不那么重要了。在装机测试后,试验人员对Gsh-30航炮非常满意,认为它威力大、射速高,很快就定为苏-25强击机的固定武器,安装在机头下部左侧。
米-24“雌鹿”武装直升机原本在机头活动炮塔上装备1挺12.7毫米YakB四管加特林机枪,苏军在使用中认为其威力太小,不能摧毁轻装甲目标,于是谋求在“雌鹿”上安装威力更大的枪炮,很快他们也看中了Gsh-30。米-24P“雌鹿”上原本安装YakB机枪的机头炮塔被取消了,改在机身右侧安装1门Gsh-30K航炮。与苏-25强击机上的Gsh-30相比,Gsh-30K的炮管更长(Gsh-30炮管长1.5米,Gsh-30K炮管长2.4米)、炮管上增加了水冷套筒,炮口不再使用双管共用的多室制退器,而是每个炮管有一个喇叭形炮口消焰器,另外击发装置也有区别,Gsh-30K的电击发装置可以延迟击发,所以有高(2000~2600发/分)低(300~400发/分)两挡射速,一般扫射地面目标用得更多的是低射速挡。
虽然2A38高炮、Gsh-30航炮的AO-17自动机是在Gsh-23航炮的AO-9自动机基础上等比例放大的,但是两者还是有一些区别,同样使用AO-17自动机的2A38高炮和Gsh-30航炮因为使用环境不同,结构上也有不同之处。他们之间的区别主要体现在以下方面:1、在联动机构上,AO-9自动机使用一个蝴蝶型联动臂,通过铰链和两套自动机的滑板连接,而在AO-17自动机上,这个机构变成了一个齿轮和两条齿杆,结构比铰链连接的联动臂更加紧凑。2、在击发机构上,Gsh-23航炮和2A38高炮是机械击发,有电磁铁扳机、击锤、击针等零件,而Gsh-30航炮使用电击发。所以,虽然2A38高炮和Gsh-30航炮都发射30×165口径炮弹,但是一个是机械底火一个是电底火,两种炮弹不能通用。3、在装填机构上,AO-9自动机使用火药燃气弹,AO-17自动机使用压缩空气。4、因为Gsh-30航炮初速更高、弹丸更重,后坐力要比Gsh-23大得多,所以Gsh-30航炮炮身和固定支架之间装有缓冲器。
双管炮的优劣
通过前面的介绍,读者可以发现双管炮在满足高射速的同时结构还非常紧凑,有许多优点,但为什么以苏-27、米格-29为代表的苏联第四代歼击机没有继续采用已经大量装备的Gsh-23航炮,也没有选择Gsh-30航炮,却转而使用看似更“落后”的管退式Gsh-301单管航炮呢?同样,在各种高炮中,只有苏联的2K22“通古斯卡”采用了2A38双管炮,其他国家的各种高炮都没有使用,这又是为什么呢?这就要从双管炮的固有缺陷说起了。
首先,双管炮采用左右身管轮流击发的方式提高射速,这就带来了一个问题,它的后坐力和火炮轴线是不同轴的,射击时会有较大的左右振动,射弹散布天生不好,而且这种散布是不规则的,不能像外能源转管炮那样通过机载火控来弥补,后者虽然也有散布,但是散布非常稳定,便于用火控修正。此外,Gsh-23航炮炮口还有多室制退器,虽然对减小后坐力有帮助,但制退器会干扰火炮的中间弹道(炮弹出膛一瞬间的弹道,介于身管内部的内弹道和空气中的外弹道之间,所以叫中间弹道),射弹散布更差。作为航炮,射击距离通常就是几百米,散布大一点问题还没那么明显,尚能接受,对于高炮几千米的射击距离,双管自动机的散布就大得不能接受了。endprint
双管炮第二个缺陷是其后坐力很大,对安装火炮的支承结构是很大的冲击。机炮安装一般需要2~3个固定点,后坐力主要由尾部的支承面承受。比起普通火炮,双管炮因为加快了自动循环,也就带来了更大的后坐力。而且前面提到了,它是两个身管交替射击,后坐力和火炮轴线不同轴,所以后坐力的传递不均匀,除了向后推,还有左右扭动,长时间使用火炮的后支承面会出现松动。Gsh-23航炮口径较小,发射的又是初速较低的23×115炮弹,问题还不是很明显,Gsh-30航炮发射初速、弹头重量都大得多的30×165炮弹,这个问题就尤其突出,哪怕在火炮炮身和固定支架之间安装缓冲器也不能完全弥补。前文提到,在第四代歼击机航炮选型中,双管的Gsh-30败给了单管的Gsh-301,两种炮后坐力的峰值一样都是7650dN,前者的射速又几乎是后者的一倍,但是Gsh-30因为使用双管自动机,后坐力曲线非常陡峭,也就是说后坐更加猛烈粗暴,这也导致Gsh-30最终落败。
最后我们来说一说“通古斯卡”。双管自动机的缺陷前文已经介绍了,而且相对于航炮来说,这些缺陷对高炮的影响更大,可为什么“通古斯卡”弹炮合一防空系统独树一帜选择2A38作为火炮部分呢?其实俄国设计师并不是不知道双管炮的缺陷,只是转膛的HH-30自动机、内能源转管的AO-18自动机缺点更多,装车更不合适罢了。对2A38高炮的缺点俄国人心知肚明,只不过他们的解决方案更有开放性——火炮有效射程不够有导弹啊!用导弹来扩大“通古斯卡”的作战范围。“通古斯卡”搭载的9M311防空导弹可打击飞行高度在3500米以下,距离8000米以内的目标,试问哪一种小口径速射高炮能有那么大的射程呢?作战中,当敌机进入6000~7000米距离时9M311防空导弹进行第一次拦截,如果拦截不中,再由2A38高炮进行第二次拦截。2A38高炮有效射程短、远距离散布大的缺点被导弹弥补了,而导弹拦截失败的目标2A38还有补射的机会,这就是俄国人设计“通古斯卡”的基本思路。
2A38高炮的射击方式也很有意思。按照俄国人推销时的说法,2A38高炮能拦截斜距在4000米内的目标。但是,如果和另一种常见的小口径高炮——瑞士厄利空35毫米KDA高炮比,破绽就来了:KDA高炮的杀伤斜距也是4000米,但初速高达1175米/秒(脱壳穿甲弹为1385米/秒),比后者大得多(2A38发射杀伤榴弹时初速只有960米/秒,发射脱壳穿甲弹时初速也只有1120米/秒),弹丸飞行4000米所需时间为5.96秒(脱壳穿甲弹3.72秒),而2A38的弹丸飞行4000米时间为9.3秒,比前者多3.34秒;KDA的弹丸飞行至1000米处的时间为 0.95秒,此时存速仍高达950米/秒,几乎跟2A38的初速差不多。除去初速这个因素,KDA高炮还使用了对减小后坐力效果显著的浮动自动机,这恰恰是AO-17的软肋。事实上,2A38高炮的后坐力是同级别口径火炮中最大的,是KDA高炮的2.26倍!初速低一截,后坐力还大那么多,居然标称有和35毫米KDA高炮一样的4000米杀伤斜距,俄国人岂不是在吹牛?
这里不得不说2A38高炮作战时独特的试射环节。2A38高炮有炮口线圈可以实测炮弹初速,火控系统也有跟踪并测算射弹与目标偏差并进行修正的能力。按照俄国人的设想,当9M311导弹拦截失败,需要火炮拦截时,在4500~5000米距离上2A38火炮进行每次0.5秒的短点射开始试射,如果目标是典型的低空亚音速目标,那么到4000米距离时火炮可以试射2~4次,火控系统通过这几次试射基本修正了瞄准偏差,可以开始射。4000米距离被认为是试射结束后“有一定杀伤概率”的最大距离,也就是开炮打有一定几率打中了,2000米才是有最大杀伤概率的射击距离。这种独特的有试射的射击方式也是根据2A38双管自动机的实际设计的——双管自动机振动大偏差大,试射几次可以测出偏差量加以修正,弥补火炮射击精度的不足。所以,笼统地说2A38高炮有效杀伤斜距4000米的确是俄国人玩弄的文字游戏,带有一定的夸大性,我们要搞清楚的恰恰是这种文字游戏背后体现出的武器技术特点。
(感谢网友kgb1059对本文的大力支持!)endprint