突击、防空火炮口径发展趋势分析

2021-11-26张春吴映锋解伊娜李鹏张蛟邢士勇

火炮发射与控制学报 2021年2期

张春，吴映锋，解伊娜，李鹏，张蛟，邢士勇

(1.西北机电工程研究所，陕西咸阳 712099；2.63961部队，北京 100012)

火炮口径是衡量火炮打击能力的重要指标之一，火炮口径的增大通常意味着有效射程的拓展、终点毁伤能力的增强，同时，也带来后坐力的增加、结构体积和质量的增大等负面影响[1]，国际上的军事强国一直在根据作战需求，不断调整、优化突击、防空火炮的口径，使其适应对抗能力的需求和时代的发展。

近年来，国际上在大口径突击、防空火炮领域主要通过加长身管、研制新型弹药等技术提升威力，口径方面没有显著变化，中、大口径舰炮通常为多功能火炮，其技术发展影响因素较多。笔者仅论述中、小口径突击、防空火炮的口径发展趋势。

1 突击火炮口径发展趋势

1.1 德国突击火炮发展情况

20世纪60年代，为对抗苏联的钢铁洪流，联邦德国研制了“黄鼠狼”步兵战车，装备莱茵金属公司生产的MK20Rh202型20 mm口径机关炮[2]，该步兵战车后来研制了多个改进型号，但始终保持20 mm口径机关炮不变，该火炮发射榴弹时可对付软目标的有效距离为2 km，发射曳光穿甲弹时，可在1 km的距离上击穿32 mm厚的RHA(轧压均质装甲)，可有效打击轻型装甲车，但是打击先进装甲步兵战车的主装甲能力不足。针对俄罗斯装甲突击力量的快速发展，为实现对新一代装甲步兵战车目标的有效打击，20世纪80年代起，德国研制了KF31型“美洲狮”步兵战车[3]，该战车采用MK30-2型毛瑟30 mm火炮，有效射程达3 km，可发射脱壳尾翼稳定穿甲弹和动能定时引信弹，前一弹种可在1 km的距离上击穿63 mm厚的RHA，可有效打击轻型装甲车，后一弹种的每一发炮弹，可在软目标前抛射162个钨球，有效命中并杀伤软目标。近年来，为参加澳大利亚新一代装甲步兵战车和美国新一代步兵战车竞标，德国研制了KF41型“山猫”步兵战车[4]，装备Wotan 35 mm火炮，该火炮有效射程达4 km，可发射脱壳尾翼稳定穿甲弹和动能定时引信弹，前一弹种可在1 km的射击距离上击穿90 mm厚的RHA，可有效打击轻型装甲车，后一弹种的每一发炮弹，可在软目标前抛射500个钨球，有效命中并杀伤软目标。纵观德国步兵战车突击火炮的发展，为适应目标防护能力的增强，其火炮口径持续增大，与弹药配合的穿甲能力和多样化目标打击能力不断拓展。

1.2 美国突击火炮发展情况

美军20世纪70年代研制的M2型“布雷德利”步兵战车装备M242型25 mm“丛林之王Ⅰ”火炮[5]，该火炮发射贫铀穿甲弹可在1 km有效击穿50 mm RHA.美军本世纪初投入使用的“斯特瑞克”轮式步兵战车装备了MK44型30 mm“丛林之王Ⅱ”火炮，MK44火炮是M242火炮的衍生型，采用了M242约70%的部件，可发射脱壳尾翼稳定穿甲弹和可编程空爆弹药，发射穿甲弹时，火炮可在1 km击穿100 mm RHA.随后美军研制了35 mm的“丛林之王Ⅲ”火炮，由于冷战结束，该火炮未得到持续发展。当前，美军正在测试XM913型50 mm增强型“丛林之王Ⅲ”火炮[6]，装备美军下一代步兵战车(NGCV)，该火炮的穿甲能力大幅提升，发射的长杆尾翼稳定脱壳穿甲弹可在1 km距离击穿200 mm厚的RHA，最大有效射程5.3 km，发射可编程空爆曳光弹的有效射程为3.2 km.美军发展突击火炮的思路是持续增大口径、提升终点毁伤能力、拓展弹药品种，实现对多样化目标的有效打击。

1.3 英国突击火炮发展情况

英国20世纪70年代研制出“武士”步兵战车采用“拉登”式30 mm火炮，针对该火炮在海湾战争中表现出可靠性差的问题，英国很快研制出了“沙漠武士”步兵战车，该战车采用美国M242型25 mm“丛林之王Ⅰ”火炮。近年来英、法联合研制了“阿贾克斯”步兵战车，装备CT40型40 mm埋头弹火炮，该火炮发射尾翼稳定脱壳穿甲弹时，可在1.5 km的距离上击穿140 mm厚的RHA，可有效打击所有现役步兵战车和轻型坦克。从英国突击火炮的发展可以看出，其口径发展虽然出现了反复的过程，但是，在追求可靠性和打击威力的基础上，总体方向仍然是向口径增大方向发展。

1.4 苏联/俄罗斯突击火炮发展情况

苏联于20世纪60年代研制了第一代步兵战车BMP-1，该步兵战车采用2A28式73 mm低膛压滑膛炮，该火炮最大射程1.3 km，由于该火炮实战表现不佳，因此，在70年代中期研制的BMP-2步兵战车上采用了2A42型30 mm火炮。20世纪80年代，研制了BMP-3步兵战车，采用2A70型100 mm线膛火炮和2A72型30 mm火炮，其中，2A72型火炮(84 kg)是2A42型火炮(115 kg)的轻量化版本，两者的终点毁伤能力相当，发射穿甲弹燃烧弹可在1 km距离上击穿倾斜角60°的28 mm厚RHA，目前，西方研制的新型步兵战车均提出可抵御俄罗斯30 mm火炮打击的防护能力要求。鉴于苏联步兵战车火炮打击能力的不足，俄罗斯近年来正在发展BMP-3改进型步兵战车，该步兵战车计划装备57 mm火炮[7]，该火炮可在1 km距离上击穿130 mm厚RHA，为应对西方装甲防护能力的不断增强，苏联/俄罗斯坚持了突击火炮口径不断增大的发展趋势。

2 防空火炮口径发展趋势

2.1 意大利防空火炮发展情况

意大利奥拓·梅莱拉公司是世界上享有盛誉的火炮研发、生产公司，其于20世纪80年代为意大利陆军研制了“西达姆”4管25 mm自行防空高炮系统，火炮采用瑞士厄利空公司的KBA-02式25 mm火炮，有效射程2 km，有效射高1 km，射速4×600发/min，用于伴随装甲部队机动防空，是当时国际上较为先进的自行防空武器系统。80年代中期，为扩大有效空域，提升综合防空能力，奥拓·梅莱拉公司开始研制76 mm自行高炮系统。进入21世纪后，根据C-RAM(反火箭弹、炮弹、迫击炮弹)系统[8]的火力需求，奥拓·梅莱拉公司进一步发展、完善76 mm自行高炮系统，形成了“德拉古”自行防空高炮系统，该系统最大有效射程8 km，最大有效射高6 km[9]，可根据目标特性发射多种弹药，特别是，通过发射DART(“飞镖”)次口径制导炮弹，实现对中低空战斗机、直升机和无人机等目标的打击，也可有效防御巡航导弹和精确制导炸弹，此技术也应用于该公司的76 mm舰炮系统，大幅提升了抗击反舰导弹的作战能力。可以看出，意大利防空高炮技术发展自成体系，其口径根据作战环境和目标的变化，从25 mm猛增至76 mm，在有效提升防御空域的基础上，通过采用新型弹药技术，拓展了打击目标的类型，使防空高炮系统焕发出新的生机。

2.2 苏联/俄罗斯防空火炮发展情况

20世纪50年代，苏联研发了ZU-23-2防空高炮，该炮有效射程2.5 km，有效射高2 km，主要用于打击低空飞行的战斗机和直升机，该炮价格便宜、适于大量装备，小巧轻便、便于运输，操作简单、适用性广，在世界范围内大量装备。60年代中期，苏联利用逐渐成熟的自行防空高炮技术，研制了ZSU-23-4型“石勒喀河”4管23 mm自行高炮武器系统[10]，该系统采用4门23 mm口径2A7高炮，相比于同期美国的高炮系统具有自动化程度好、火力猛、精度高等特点，在第3次中东战争中一战成名。在总结“石勒喀河”自行高炮武器系统成功经验的基础上，苏联于80年代中期装备了“通古斯卡”弹炮结合防空系统[11]，该系统采用2A38双管联动30 mm火炮，单门火炮射频达1 950～2 500 发/min，每辆“通古斯卡”配备两门2A38式30 mm火炮，该炮有效射程4 km，有效射高3 km，主要用于打击低空飞行的战斗机和直升机。进入21世纪后，俄罗斯新近研制的“铠甲”弹炮结合系统仍然采用该型火炮的改进型2A38M双管联动30 mm火炮[12]，进一步提高了火炮射击的可靠性。近年来，俄罗斯正在研制57 mm多用途火炮[13]，该火炮可用于装甲步兵战车，也可用于野战防空，在防空作战中，通过发射制导炮弹，可实现对斜距5 km内、高度4 km下各类空中目标的精确打击。苏联/俄罗斯在野战防空中一直贯彻以地制空的作战思想，研制了大量的防空高炮系统，前述的各型高炮系统是其中的主要代表，在国际上影响重大，其口径从23 mm提升至30 mm，近年来更提升至57 mm，口径的增大一方面扩大了有效防御空域、丰富了弹药品种，更重要的是，为弹药的炮控化和制导化提供了空间，实现了防空作战能力的跨越式发展。

2.3 美国防空火炮发展情况

20世纪60年代，美国研发了“伏尔肯”高炮系统，采用M167式20 mm的6管火炮，有效射程1.2 km，有效射高0.9 km，该炮具有结构简单、紧凑、质量小、易于操作的特点，但是射程较近、威力不足。80年代，美国又研发了M247“约克中士”自行高炮系统[14]，该高炮用于取代“火神”高炮系统，伴随机械化部队执行防空掩护任务，抗击低空、超低空突防的战斗机和武装直升机。该项目原计划直接采购瑞士35 mm自行高炮系统，但是由于价格高昂的原因，在采用两门瑞典博福斯公司的L70式40 mm火炮的基础上自行研制高炮系统，该炮有效射程4 km，有效射高3 km，采用3P(可编程近炸引信预制破片高速弹)弹药极大地提升了作战效能，“约克中士”自行高炮系统研制成功后进行了少量装备，后由于可靠性差等原因撤装。进入21世纪后，美国仍在持续发展防空火炮[15]，其50 mm增强型“丛林之王Ⅲ”火炮可通过发送指令修正弹实现对空中目标的精确打击，基于该炮的防空高炮系统正在研发中。美国陆军目前的防空装备虽然以防空导弹为主，但是，在高炮及弹药技术的发展方面一直走在世界的前沿，从火炮口径看，通过增大口径拓展防御空域的趋势十分明显，从弹药发展看，从单一功能向多功能和精确化、制导化方向发展。

2.4 瑞士防空火炮发展情况

瑞士作为“小高炮王国”，在国际小口径高炮的发展上，具有举足轻重的地位。二战后，西方国家大量装备瑞士20 mm和25 mm高炮，对西方防空高炮的应用和发展影响巨大。美国和瑞士共同开展了小口径、中口径高炮的最优化口径的技术合作研究，通过研究认为，35 mm口径是中小口径高炮中最优的口径系列。瑞士基于此项研究成果，研制了35 mm口径的多型防空高炮系统并以军贸形式装备世界上30多个国家和地区[16]，是20世纪最热销的高炮口径系列。进入21世纪后，35 mm口径的火炮得到持续发展，欧洲的德国、波兰、土耳其等国都在基于该口径发展新型高炮系统和C-RAM系统并应用于实战，特别是伴随着AHEAD(Advanced Hit Efficiency and Destruction)弹药[17]的发展，35 mm口径高炮系统抗击空地导弹和无人机的作战能力显著提升[18]。德国新型KF41步兵战车采用35 mm口径的火炮，在发射AHEAD弹药时可高效打击无防护或轻防护的地面软目标，也可防空抗击战术无人机目标，该炮技术成熟、性能可靠、配用弹种多样、具有防空对地多种作战能力，是世界上小口径火炮持续发展的热点。

3 发展趋势原因分析

在世界范围内，从20世纪50年代至今，突击和防空火炮大口径化的趋势十分明显，如美国的火炮口径从20 mm发展到25 mm，又从25 mm发展到30 mm，正在论证发展的“山猫”步兵战车采用35 mm火炮，正在研究的突击、防空双用途的增强型“丛林之王Ⅲ”火炮口径更达到了50 mm；苏联/俄罗斯的突击和防空火炮口径从23 mm到30 mm，再到57 mm.追求打击空域、打击威力、打击精度、适应多样化目标成为其发展的源动力，其他国家的突击和防空火炮也遵循这一发展趋势。在中、小口径突击火炮领域，从能力需求的角度看，近年来西方国家新研制的步兵战车呈现重装甲化的趋势，例如美洲狮步兵战车C级防护质量可达43 t，与中型主战坦克相当，传统的小口径突击火炮打击此类目标已显得力不从心，特别是西方国家步兵战车的防护标准明确提出具有防俄罗斯30 mm口径火炮发射穿甲弹打击能力[19]的要求，对突击火炮的口径和打击能力也必然水涨船高；另一方面，小口径突击火炮的口径增加可带来明显的打击能力提升，例如美国步兵战车火炮口径从“布雷德利”步兵战车的25 mm提升到“斯特瑞克”轮式步兵战车后，1 km穿甲威力翻倍，因此，从技术发展的角度看也需要口径增大。

在中小口径防空火炮领域，口径的增加通常可带来防御空域的显著拓展，按照西方标准确定的作战有效射程和射高，防空火炮从25 mm口径增大到35 mm口径后，防护面积扩大4倍，防御空域扩大约12倍。另外，口径的增加也意味着弹丸质量的增大，大质量弹丸可带来装药的增加和预制破片的增多，例如德国30 mm预制破片弹内置162枚破片，35 mm预制破片弹可内置500枚破片，破片数量提升至3倍；25 mm弹丸命中战斗机的单发毁歼概率为20%，35 mm弹丸命中战斗机的单发毁歼概率显著提升为75%，毁歼能力提升至3.75倍。尤为重要的是，大质量、大体积弹丸是当前技术状态下发展防空制导弹药的必要条件，例如近年来美国、俄罗斯和意大利发展的制导弹药分别为50 mm口径、57 mm口径和76 mm口径。

4 我军突击、防空火炮发展状况

4.1 发展现状

4.1.1 突击火炮情况

我陆军小口径突击火炮为25 mm和30 mm战车炮[13]，其中，30 mm战车炮仿自苏联2A72型火炮并略有提升，作战性能已不能适应与西方新一代步兵战车的有效对抗，新一代高性能火炮的需求明显。

4.1.2 防空火炮情况

我陆军防空火炮包括25 mm和35 mm两个口径系列[21]，其中，25 mm在役火炮配备于牵引式和履带式防空系统，35 mm火炮技术和榴弹技术引进自瑞士厄利空公司，并在其基础上不断改进提升和创新发展[22]，在役火炮配备于牵引式和履带式防空系统。

4.2 存在问题及发展方向

4.2.1 现役突击火炮威力不足

面对西方不断强化装甲防护能力和打击距离扩大的趋势，我军现役突击火炮打击威力明显不足，需要不断提升，同时，也需要增大口径提升打击距离。

4.2.2 现役防空火炮口径系列较多

纵观国外军事强国现役防空火炮口径，从作战能力和保障性需求出发，均保持单一口径，西方主要保留了35 mm口径火炮，俄罗斯则主要保留了30 mm口径火炮。从有效防御空域、弹道性能、终点毁伤威力、后勤保障等关键要素出发，我军应保留不弱于其他军事强国的口径系列，同时重点发展多能化、含能化弹药技术。

4.2.3 火炮作战能力单一

我陆军突击和防空现役火炮涵盖了25 mm、30 mm和35 mm口径，各型火炮作战能力单一，在未来复杂战场环境下面对多样化目标时弊端凸显，应采用融合化发展思路，具备防空、对地、击硬、打软的多样化作战能力和抗击多样化目标的作战模式。

4.2.4 炮控化、制导化等新技术不足

国际军事强国不断探索中口径火炮发射炮控弹药和制导弹药能力，其口径涵盖50 mm(美国发展制导技术)、57 mm(俄罗斯发展制导技术、瑞典发展炮控技术和制导技术)和76 mm(意大利发展制导技术)。我军也应把握现有技术基础，积极开拓弹药炮控化技术，未来发展防空弹药制导化技术[23]；突击火炮从发展炮控弹药和制导弹药的角度考虑，口径优势将降低新型弹药的发展门槛。