“空中巡警”35 mm轮式自行高炮作战效能研究

邓琴江，刘良芳，郭慧文，沈海锋

(1.国营四九七厂，重庆 400071;2.78098部队，四川 崇州 611237)

瑞士厄利空35 mm GDF型系列高炮，自问世以来，以其高度自动化、高火力机动性、

高精度、高射速而闻名于世，其作战空域、毁伤概率、抗多批次攻击等能力处于小口径高炮族中的领先地位，后来又配备了Ahead(阿海德)智能弹药，更进一步增强了火力密度，提高了命中概率。据统计，瑞士、德国、日本等30多个国家，共装备35 mm GDF型高炮累计超过4000门，成为世界上装备国家最多，影响最大的小口径全自动防空武器系统［1］。并且，许多国家为了充分利用35 mm GDF型高炮的优良性能，不断以其自动机为母型改进研制成适应各型35 mm自行高炮的厄利空KDA型35 mm自动机，如:德国“猎豹”、荷兰“凯撒”、日本87式、波兰“劳拉”和英国“神枪手”等［2］。

20世纪90年代以来，瑞士厄利空公司根据需求的变化，针对性地又研制成功了35 mm口径的高射速转膛自动机(35/1000型)，并以此为基础开发出了“空中巡警”(SKY RANGER)轮式自行高炮防空武器系统(产品代号为GDF-008)，同样也配备有“阿海德”子母弹弹药［3］。该系统是一种高机动性能的弹炮合一的防空武器系统，能够满足对付未来多种空中威胁，并能担负地面防御任务。

为此，本文拟对该武器系统的基本构成、作战效能、抗多批次攻击能力、射击安全性等方面进行分析研究，以求获得有益启示，这对把握我国小口径高炮的发展途径(方向)具有重要借鉴(或指导)意义。

1 “空中巡警”武器系统的基本构成

1.1 武器系统发射平台

“空中巡警”的遥控炮塔配置在德国KMW公司研制的“拳击手”8×8轮式装甲底盘上［4］。它配置有独立的光电探测装置(包括红外热像仪、电视摄像机、激光测距机、视频跟踪器等)，用于对直视范围内的目标进行识别和跟踪。炮塔还能从保密的无线电数据链上获取空中目标数据，也可以从其他外部探测装置获取目标数据。该高炮通常采用长度为20～24发的点射方式来对付一个典型的空中目标。可以发射所有现役35 mm弹药，包括“阿海德”编程引信子母弹和正在研制的集束穿甲弹(FAPDS)等灵巧弹药。

1.2 武器系统配置的弹药

35系列高炮配置的弹药有通用型爆破弹(GPR-AB)、编程引信子母弹(AHEAD)和在研的集束穿甲弹(FAPDS)等典型弹药。

其中，编程引信子母弹是一种非常先进的35 mm高炮弹药，全称为“先进命中效率与摧毁”(AHEAD)弹药。该弹利用炮口测速和电磁感应原理对引信适时装定时间，使弹体在目标前方最佳位置炸开而释放出弹体内每枚3.3g、共152枚的钨金属柱形弹芯，形成一片弹芯云。弹芯以1000 r/min的旋转速度保持飞行稳定，从而对目标具备有很强的穿透力。火炮系统对目标通常以点射长度为20～24发的方式进行射击，其时，可沿目标前进方向适时形成一道任何目标都难以逃避的密集的“弹幕墙”，与直接命中弹相比，具有了更高的命中概率［5］。

据了解，为继续提高杀伤效果，目前厄利空公司正在将AHEAD弹的弹芯往大和小2个方面进行改进。往小改是将弹芯质量继续减小至1 g左右，这样可使弹丸内含有更多的弹芯;往大改是将弹芯质量加大使之兼有穿甲弹和杀爆弹功能的新型防空弹药(FAPDS)，这样不仅提高了对目标的命中概率，而且可以像常规穿甲弹那样穿透防护装甲，再由于材料独特的弹芯在与目标撞击过程中破碎后形成的“破片能量云”，能在目标内部产生二次杀伤效应，这样就能有效对付武装直升机和轻型装甲车辆［6］。

2 对武器系统性能的分析

2.1 对武器系统作战效能(以毁伤概率为评价指标)的分析

以下对“空中巡警”分别使用AHEAD弹和在研的FAPDS弹与“密集阵”使用20 mm脱壳穿甲弹防御“海尔法”反坦克导弹和防御“战斧”巡航导弹的作战效能进行对比计算分析［7］。

为简化计算过程，在认为二者射击精度、火控及随动等系统精度相同的条件下，根据弹着点的空间位置坐标计算对目标条件的毁伤概率公式［8］。

在假设全系统无故障，目标无对抗的条件下，第i发弹药对目标的毁伤概率为

式中:G(x，y，z)为坐标杀伤规律，由弹药威力参数、目标易毁性与目标位置关系所决定;φ(x，y，z)为炸点分布密度函数，由命中规律和引信启动规律决定，对于高炮武器系统而言，火炮射击参数对炸点分布密度函数有重要影响。

用式(1)，按程序输入已知条件的数据(目标易毁性参数、射击相遇点分布参数、终点效应参数)进行解算，可得N连发射击对目标的毁伤概率P

2.1.1 用AHEAD弹与20 mm脱壳穿甲弹对“海尔法”反坦克导弹作战效能的对比计算分析

“空中巡警”射频达1000发/min，由于能发射含152颗钨柱的AHEAD弹，其弹幕形成速度达152000发/min。而最高射频在4500发/min的“密集阵”因为其是转管武器，射弹散布较大，火控采用大闭环修正后可部分弥补其射弹散布较大的缺陷。“密集阵”发射20 mm脱壳穿甲弹的弹幕形成速度与射频相同，只能达4500发/min。

“空中巡警”和“密集阵”对“海尔法”反坦克导弹的毁伤概率的计算结果曲线如图1所示。

图1 对“海尔法”毁歼伤率曲线

在各自有效射程范围内防御体积较小的“海尔法”反坦克导弹，“空中巡警”的综合毁伤概率接近100%，而“密集阵”综合毁伤概率只有23%左右，如图1所示。“空中巡警”独有的防御反坦克导弹的能力从理论上得到了验证，防御效果如图2所示。

2.1.2 用FAPDS弹与20 mm脱壳穿甲弹对“战斧”巡航导弹作战效能的对比计算分析

为有效击穿“战斧”巡航导弹战斗部，以在研的FAPDS弹药为例进行分析。据国外数据FAPDS弹药内部包含有约8枚弹芯，则其每枚弹芯的质量在60 g左右(质量与20 mm脱壳穿甲弹接近)。“空中巡警”发射FAPDS弹的弹幕形成速度可达8000发/min。

“空中巡警”和“密集阵”对“战斧”巡航导弹的毁伤概率的计算结果曲线如图3所示。

图3 对“战斧”毁歼概率曲线

“空中巡警”在700～2100 m范围对“战斧”巡航导弹3次点射的毁伤概率达83%(为“密集阵”的1.28倍)，综合毁伤概率达88%(为“密集阵”的1.23倍)。“密集阵”未能配备灵巧弹药，其弹幕形成速度与射频相同只能为4500发/min，同样连续3次点射的毁伤概率为65%，综合毁伤概率为77%。

2.2 抗多批次攻击能力的分析

35 mm高炮以高精度为其显著特点。“空中巡警”射弹散布(中间偏差)小于1.8密位，对付典型空中目标时每次射弹约20～24发。分析计算表明:在对相同目标进行有效防御的情况下，“空中巡警”可用较少的弹药对目标进行精准射击。“密集阵”作为一种转管高炮，其主要特点就是采用大闭环火控系统，火炮射速高，对付典型空中目标时每次射弹约200发。其弹幕防御的理念决定了该高炮在单位时间内的射弹量更多。相关数据如表1所示。

表1 2种装备携弹量及持续射击次数对比表

以上对比可看出，“空中巡警”拥有对目标射击的次数更多，其持续作战能力也更强。

2.3 射击安全性的分析

据瑞士数据，“空中巡警”的有效射程为4 km［9］，与其余35 mm系列高炮相同，其开火距离一般在3.5 km左右，一次点射长度设计为20～24发，对亚音速目标毁伤距离约2.8 km。另据了解，美国海军装备的“密集阵”在1370 m处击中了反舰导弹，而导弹破片越过海浪，炸伤舰上一名文职官员。需要注意的是，“密集阵”的有效射程为2.5 km左右，一般开火距离在2 km左右，其连续发射约200发，费时约为2.6 s，亚音速目标毁伤距离将在1.3 km左右。这也从侧面可说明，拥有更大射程的“空中巡警”的二次损伤可以更小，其射击安全性更好。

另外，再进一步分析，当高射速的陆用小高炮，在射击低空、超低空目标时，使用传统触发引信的炮弹往往来不及自毁便会纷纷落地，很容易造成无辜人员误伤。尤其是在人口密集地区，这会带来严重后果。然而，AHEAD弹本身在毁伤目标和弹丸自毁方面是一致的，这样就可以大大减少落弹误伤问题。因此，使用AHEAD弹射击模式，不仅能提高打击效能，而且还能具有更高的射击安全性［10］。

3 结论

“空中巡警”因其高精度和高射速，在发射智能弹药时，大大提高了高炮武器系统的综合性能(作战效能、抗多批次攻击能力、射击安全性等方面)。这也使之具有了独特的防御反坦克导弹等快速小目标的能力，可以对装甲突击群提供有效防护，相较“密集阵”20 mm脱壳穿甲弹就显得十分优异。所以，在射速和精度达到一定程度后，适时发展灵巧弹药技术不但可以提升小口径高炮系统的综合性能，而且能够增加小高炮系统的一些特殊功能，满足各种要求。这就是35 mm口径高炮仍具有生命力的原因所在。此分析研究结果对我国小口径高炮的发展途径(方向)具有重要借鉴(或指导)意义。因此说:用小口径高炮对付各种导弹和无人机，可以说效果较好，性价比较高。接下来就是还要进一步提高弹药威力，如增加子母弹数量、加大子母弹的侵彻力、以及智能化和可控化等高新技术的弹药，这是未来35 mm口径高炮弹药的主要发展途径(或趋势)。

［1］袁军堂，张相炎.武器装备概论［M］.北京:国防工业出版社，2011:33.

［2］刘增禄.陆战机动平台概论［M］.北京:国防工业出版社，2009:155.

［3］《现代小口径自动炮设计理论与方法》编委会.现代小口径自动炮设计理论与方法［M］.北京:兵器工业出版社，2011:24-25.

［4］潘玉田，郭保全.轮式自行火炮总体技术［M］.北京:北京理工大学出版社，2010:5.

［5］王震宇，陈江，张宏兵，等.斜切模式子母弹对跑道封锁效能研究［J］.四川兵工学报，2014(9):28-31.

［6］毛保全，于子平，邵毅.车载武器技术概论［M］.北京:国防工业出版社，2010:226-228.

［7］薄玉成.武器系统设计理论［M］.北京:北京理工大学出版社，2010:257-269.

［8］罗兴柏，刘国庆.陆军武器系统作战效能分析［M］.北京:国防工业出版社，2007:7-8.

［9］马春茂，陈熙，侯凯，等.弹炮结合防空武器系统总体设计［M］.北京:国防工业出版社，2008:200.

［10］王凤山，李孝军，马拴柱.现代防空学［M］.北京:航空工业出版社，2008:321-325.