大中口径舰炮,路在何方?

孙东彦 黄 华 寇 祝　《现代军事》 2005年第02期


大中口径舰炮主要用于对海、对陆和防空作战,曾经作为水面舰艇的主力武器而辉煌一时。在现代海战中,舰艇面临的对手,除了传统的舰炮、岸炮外,还有来自空中,海上和陆地的反舰导弹。尤其是反舰导弹出现以后,水面舰艇在海战中的生存环境变得愈加险恶,现役的大中口径舰炮在对抗反舰导弹攻击时已越来越力不从心,舰空导弹和小口径舰炮在防空反导作战中正逐步占据主要地位;而在远距离打击海上和陆地目标时,又要求更高的精度和更远的射程,大口径舰炮所能发挥的作用也变得越来越弱。那么,大中口径舰炮还有生存的理由吗?它究竟该如何发展呢?

大中口径舰炮及其作战使用

舰炮是最早装备的舰载热武器。在问世后相当长一段时间内,舰炮一直是军舰最主要的作战武器,直到鱼雷问世与之争宠。19世纪下半叶,舰炮技术取得了长足的发展,最具代表性的技术飞跃是无烟火药取代有烟火药作为发射药,炮架结构则由刚性炮架发展为弹性炮架,舰炮口径也逐渐加大。20世纪上半叶,舰炮在口径上已经达到高峰。经过两次世界大战,人口径舰炮的传统技术和战术运用都基本发展完备。目前世界上可以见到的最大口径舰炮——已封存的美国“依阿华”战列舰的406毫米舰炮,就是那一时代的产物。随着导弹时代的来临,大炮巨舰的典型代表——万吨级以上的战列舰和巡洋舰,逐步被装备有远射程、高精度反舰导弹的驱逐舰、护卫舰所取代:而后者吨位要小得多,主炮口径也大大缩小了。

何谓大中口径舰炮

大多数国家海军对舰炮采用以口径分类的作法。通常把76毫米以下称为小口径舰炮,76毫米～130毫米称为中口径舰炮,130毫米以上称为大口径舰炮。现代大中口径舰炮通常采用加农炮,身管长度一般为40倍口径以上。特点是弹丸初速高、弹道平直、射程较远;可多管联装、结构紧凑;火炮射界大、射速较高;操作灵活,弹丸破坏威力大。典型的大中口径舰炮有美国的Mk45型127毫米舰炮、意大利的“奥托”76毫米和127毫米舰炮、法国紧凑型100毫米舰炮、俄罗斯的AKl30型130毫米双联装舰炮、中国的双100毫米舰炮等。

主要作战任务

防空作战现代舰船上,比较多的是用防空导弹和小口径舰炮组成对空防御系统。由于固有的技术局限,防空导弹存在较大的射击近界,低角跟踪性能差,容易受电子干扰;而小口径舰炮的射程较近,弹丸的杀伤威力较小。大中口径舰炮在射程上可以弥补两者之间的火力盲区,又不容易受干扰,可以较好地履行中程防空任务。在拦截空中目标时,从最大有效射程处开始发射成组弹丸,构成高密度近炸杀伤破片区域;在防御来袭反舰导弹时,发射特种弹丸(如闪光弹、箔条弹、红外弹、烟雾弹等诱饵弹)。

对海作战大中口径舰炮在执行海上巡逻警戒以及打击海上中小目标等任务时,也可以发挥重要作用。在巡逻警戒时可以经济、灵活地对敌实施警告和持续打击。在舰舰导弹对敌方舰艇实施首次打击后,可以用来扩大毁伤效果。

对陆作战大中口径舰炮具有较强的对岸攻击能力。尤其在登陆作战时,可以为登陆兵力提供强大的火力支援,有效压制敌岸上火力,摧毁敌火力点和通讯观察设施。在配备增程弹后,可以对敌纵深目标实施持续打击,有效弥补舰载导弹数量少、造价高昂的弱点。具体应用为:封锁、拦截杀伤敌纵深增援集团部队和坦克群;压制敌海岸防御阵地;摧毁敌港口内的舰只、岸上通讯与侦察设施;对两栖登陆进行火力支援等。

发展瓶颈及解决途径

在舰载导弹、火箭弹及小口径舰炮快速发展的今天,大中口径舰炮的地位已变得岌岌可危:攻击海上目标时,射程和精度无法与舰舰导弹相比;拦截空中目标时,灵活性、反应速度、火力密集度、打击精度逊色于小口径近程防御舰炮系统;打击对岸上目标时,射程与岸炮不相上下,自身安全难以保证;实施登陆火力支援时,火力密度又无法与舰载火箭弹相比……在这种情况下,大中口径舰炮的生存空间越来越小。如何才能扭转这一局面呢?

增加射程
 
现代战争中,打击岸上目标已经成为大中口径舰炮的主要作战任务。要想在保证自身安全的前提下遂行对陆攻击任务,最关键的就是要大大提高舰炮的射程。海湾战争的经验证明,舰炮必须能弥补24～70千米之间的射击空白区,才能充分发挥火力支援与压制作用。美国海军已经将舰炮射程的理想距离定在117千米。但是,加大发射药装药量、提高身管口径倍数等提高射程的传统技术,已经几乎没有继续发展的余地。下列新技术成为了提高大中口径舰炮射程的突破口:

火箭增程技术基本原理是,弹丸在快要爬升到弹道顶点时,由控制系统启动弹体后部的火箭助推器,使炮弹再向上爬升一段。这样会使弹道顶点更高,让炮弹在弹道降弧上滑翔得更远,从而大大延长了飞行距离。如美海军127毫米增程制弹药以18兆焦的炮口能量从炮管发射后,以最佳发射角形成抛物弹道。火箭发动机在弹道升弧段的最佳时机点燃,使弹体获取10兆焦的附加能量,射程将超出117千米。这个距离已经和各国海军现役反舰导弹的最大射程不相上下了。

液体发射药技术液体发射药比同体积固体发射药的能量要高出30%～50%,内弹道曲线平滑、初速高,可使射程提高约20%;同时爆温低,可延长炮管寿命。液体发射药没有脱离传统化学能火炮的范畴,可以借鉴固体发射药火炮的许多结构和原理。美国已采用该技术,将40毫米弹丸(重235克)的初速提高到2.3千米/秒,俄罗斯也将23毫米弹丸(重60克)提高到同样的初速。特别值得一提的是,美国洛克希德·马丁公司研制的155毫米液体发射药舰炮,发射陆军现役弹药的最大射程达65千米,发射增程弹的最大射程达185千米。

次口径技术采用这种技术的炮弹实际直径要小于火炮口径,在弹丸上加装活动弹托和弹带,出炮口后抛掉,可以增加弹丸的动能和射程。美海军研制的暗盒式330毫米次口径弹,使用Mk-7式 406毫米舰炮发射时,射程要比同等情况下406毫米弹药的射程增加一倍。

随行装药技术随行装药是指当弹丸在膛内向前运动时,使发射药在弹丸底部邻近区燃烧,随时补充因弹丸高速运动而造成的压力下降,从而在少装药、低膛压的条件下获得高初速。该技术通常与液体发射药技术同时使用。

提高精度

在舰载导弹的比照下,精度成了舰炮应用上的最大瓶颈。理论与实战均表明,在对海上目标进行集中火力射击时,普通炮弹平均要200发左右才能命中1发。考虑到射击过程要持续1小时左右,消耗的弹药数量是令人无法忍受的。提高舰炮的射击精度,一是要提高火控系统对目标的探测、跟踪精度和稳定性,以及解算精度和瞄准精度,从而提高弹丸的弹着精度;二是使常规弹药灵巧化,即在弹丸上应用制导技术。另外,探测跟踪系统还要增强抗干扰能力、加大探测距离。提高抗干扰性能主要采用频率捷变技术,提高精度则采用宽频带、重滤波、双波束、双零点等信号处理技术。在制导方面,激光制导、红外制导、毫米波制导、指令制导、GPS/惯性制导等诸多制导技术已经相当成熟。采用了上述技术后,大中口径舰炮的射击精度会大大提高。

提高射速和威力

射速是衡量舰炮威力的重要指标,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。大、中口径舰炮的射速受到身管发热和供弹速度的制约,因此,必须综合确定突击射速和持续射速两个指标,以达到最佳的射击效果。弹丸威力也是影响舰炮对目标毁伤能力的因素之一,主要受装药量和炸药威力的影响。装药量在弹丸口径确定后是一个定值,提高弹丸毁伤能力就要靠增大炸药威力。有专家正在研究将燃烧空气技术和纳米技术用于提高炸药威力的可行性。燃烧空气作为陆军武器已经进入实用阶段,但作为舰炮弹药还在探索中。

作战使用

要提高大中口径舰炮的作战效能,还要在作战使用方法上有所突破。例如,大中口径舰炮在抗击反舰导弹袭击时,因自身精度较差、灵活性不够以及受射速限制,很难发挥有效作用。但是在装备定距引爆弹、近炸引信空爆弹、电子引信空爆弹,并增加火控解算的精确性后,可以一定程度上提高对反舰导弹的拦截概率。再如,可以利用间接命中体制中的水柱来拦截反舰导弹。

大中口径舰炮的未来

预计在今后相当长一段时间,各种类型的大、中口径现代化舰炮仍将是各国海军水面作战舰艇的主要武器之一。在全天候持续发射能力、火力效费比等方面,大、中口径舰炮比一次性使用的导弹还是要强得多。随着对地攻击任务日益成为海军的主要作战任务,舰艇主炮的口径也开始呈现“反弹”的趋势,155毫米口径舰炮成为目前舰炮发展的主流。在这方面,欧美海军走在了前面。

例如,美国DD(X)新一代水面舰艇的候选火力方案是155毫米舰炮武器系统,正在论证中的有垂直发射型和斜式发射型。垂直发射炮具备发射各种火箭弹和非火箭助推的弹道炮弹的能力,这些炮弹能配备多种战斗部(包括单体式战斗部和子母弹),采用GPS/惯性导航组合制导系统。到2010年前后,美海军可能选用斜式发射的155毫米舰炮,装备32艘DD-21对陆攻击驱逐舰。每艘舰装备2门,弹舱容量为750发。斜式发射的常规型155毫米舰炮被称为155毫米先进火炮系统(AGS)。该炮射速12/分;炮口动能35～36兆焦,是现役127毫米舰炮的2倍;炮弹的有效载荷/重量比是现役127毫米舰炮的1.8倍;弹道系数是127毫米舰炮的1.8倍;在阻力系数相同时,其重量/阻力比是127毫米舰炮的1.2倍。这些参数都意味着射程的大幅度提升。与美国的做法不同,德国、英国和法国则更看重利用成熟的陆军火炮技术发展155毫米大口径舰炮,德国曾在F124级“汉堡”号防空护卫舰上安装PzH-2000自行榴弹炮炮塔进行技术演示;英国则计划用AS90型 155毫米自行榴弹炮技术研制新型舰炮,取代目前使用的M8系列114毫米舰炮。这样,火炮和弹药技术均相对成熟,技术风险小、研制进度快、成本低,也简化了后勤保障。
 
综上所述,虽然现役的大中口径舰炮武器系统在射程、精度、发射率、弹丸威力、反应速度等诸方面仍有不足之处,但是通过新技术的投入可以得到弥补。大中口径舰炮将朝着更加智能化、隐身化、远程化、精确化的方向发展,舰炮武器系统将再次获得新生。