大中口徑艦炮,路在何方?

孫東彥 黃 華 寇 祝　《現代軍事》 2005年第02期


大中口徑艦炮主要用於對海、對陸和防空作戰,曾經作為水麵艦艇的主力武器而輝煌一時。在現代海戰中,艦艇麵臨的對手,除了傳統的艦炮、岸炮外,還有來自空中,海上和陸地的反艦導彈。尤其是反艦導彈出現以後,水麵艦艇在海戰中的生存環境變得愈加險惡,現役的大中口徑艦炮在對抗反艦導彈攻擊時已越來越力不從心,艦空導彈和小口徑艦炮在防空反導作戰中正逐步占據主要地位;而在遠距離打擊海上和陸地目標時,又要求更高的精度和更遠的射程,大口徑艦炮所能發揮的作用也變得越來越弱。那麽,大中口徑艦炮還有生存的理由嗎?它究竟該如何發展呢?

大中口徑艦炮及其作戰使用

艦炮是最早裝備的艦載熱武器。在問世後相當長一段時間內,艦炮一直是軍艦最主要的作戰武器,直到魚雷問世與之爭寵。19世紀下半葉,艦炮技術取得了長足的發展,最具代表性的技術飛躍是無煙火藥取代有煙火藥作為發射藥,炮架結構則由剛性炮架發展為彈性炮架,艦炮口徑也逐漸加大。20世紀上半葉,艦炮在口徑上已經達到高峰。經過兩次世界大戰,人口徑艦炮的傳統技術和戰術運用都基本發展完備。目前世界上可以見到的最大口徑艦炮——已封存的美國“依阿華”戰列艦的406毫米艦炮,就是那一時代的產物。隨著導彈時代的來臨,大炮巨艦的典型代表——萬噸級以上的戰列艦和巡洋艦,逐步被裝備有遠射程、高精度反艦導彈的驅逐艦、護衛艦所取代:而後者噸位要小得多,主炮口徑也大大縮小了。

何謂大中口徑艦炮

大多數國家海軍對艦炮采用以口徑分類的作法。通常把76毫米以下稱為小口徑艦炮,76毫米～130毫米稱為中口徑艦炮,130毫米以上稱為大口徑艦炮。現代大中口徑艦炮通常采用加農炮,身管長度一般為40倍口徑以上。特點是彈丸初速高、彈道平直、射程較遠;可多管聯裝、結構緊湊;火炮射界大、射速較高;操作靈活,彈丸破壞威力大。典型的大中口徑艦炮有美國的Mk45型127毫米艦炮、意大利的“奧托”76毫米和127毫米艦炮、法國緊湊型100毫米艦炮、俄羅斯的AKl30型130毫米雙聯裝艦炮、中國的雙100毫米艦炮等。

主要作戰任務

防空作戰現代艦船上,比較多的是用防空導彈和小口徑艦炮組成對空防禦係統。由於固有的技術局限,防空導彈存在較大的射擊近界,低角跟蹤性能差,容易受電子幹擾;而小口徑艦炮的射程較近,彈丸的殺傷威力較小。大中口徑艦炮在射程上可以彌補兩者之間的火力盲區,又不容易受幹擾,可以較好地履行中程防空任務。在攔截空中目標時,從最大有效射程處開始發射成組彈丸,構成高密度近炸殺傷破片區域;在防禦來襲反艦導彈時,發射特種彈丸(如閃光彈、箔條彈、紅外彈、煙霧彈等誘餌彈)。

對海作戰大中口徑艦炮在執行海上巡邏警戒以及打擊海上中小目標等任務時,也可以發揮重要作用。在巡邏警戒時可以經濟、靈活地對敵實施警告和持續打擊。在艦艦導彈對敵方艦艇實施首次打擊後,可以用來擴大毀傷效果。

對陸作戰大中口徑艦炮具有較強的對岸攻擊能力。尤其在登陸作戰時,可以為登陸兵力提供強大的火力支援,有效壓製敵岸上火力,摧毀敵火力點和通訊觀察設施。在配備增程彈後,可以對敵縱深目標實施持續打擊,有效彌補艦載導彈數量少、造價高昂的弱點。具體應用為:封鎖、攔截殺傷敵縱深增援集團部隊和坦克群;壓製敵海岸防禦陣地;摧毀敵港口內的艦隻、岸上通訊與偵察設施;對兩棲登陸進行火力支援等。

發展瓶頸及解決途徑

在艦載導彈、火箭彈及小口徑艦炮快速發展的今天,大中口徑艦炮的地位已變得岌岌可危:攻擊海上目標時,射程和精度無法與艦艦導彈相比;攔截空中目標時,靈活性、反應速度、火力密集度、打擊精度遜色於小口徑近程防禦艦炮係統;打擊對岸上目標時,射程與岸炮不相上下,自身安全難以保證;實施登陸火力支援時,火力密度又無法與艦載火箭彈相比……在這種情況下,大中口徑艦炮的生存空間越來越小。如何才能扭轉這一局麵呢?

增加射程
 
現代戰爭中,打擊岸上目標已經成為大中口徑艦炮的主要作戰任務。要想在保證自身安全的前提下遂行對陸攻擊任務,最關鍵的就是要大大提高艦炮的射程。海灣戰爭的經驗證明,艦炮必須能彌補24～70千米之間的射擊空白區,才能充分發揮火力支援與壓製作用。美國海軍已經將艦炮射程的理想距離定在117千米。但是,加大發射藥裝藥量、提高身管口徑倍數等提高射程的傳統技術,已經幾乎沒有繼續發展的餘地。下列新技術成為了提高大中口徑艦炮射程的突破口:

火箭增程技術基本原理是,彈丸在快要爬升到彈道頂點時,由控製係統啟動彈體後部的火箭助推器,使炮彈再向上爬升一段。這樣會使彈道頂點更高,讓炮彈在彈道降弧上滑翔得更遠,從而大大延長了飛行距離。如美海軍127毫米增程製彈藥以18兆焦的炮口能量從炮管發射後,以最佳發射角形成拋物彈道。火箭發動機在彈道升弧段的最佳時機點燃,使彈體獲取10兆焦的附加能量,射程將超出117千米。這個距離已經和各國海軍現役反艦導彈的最大射程不相上下了。

液體發射藥技術液體發射藥比同體積固體發射藥的能量要高出30%～50%,內彈道曲線平滑、初速高,可使射程提高約20%;同時爆溫低,可延長炮管壽命。液體發射藥沒有脫離傳統化學能火炮的範疇,可以借鑒固體發射藥火炮的許多結構和原理。美國已采用該技術,將40毫米彈丸(重235克)的初速提高到2.3千米/秒,俄羅斯也將23毫米彈丸(重60克)提高到同樣的初速。特別值得一提的是,美國洛克希德·馬丁公司研製的155毫米液體發射藥艦炮,發射陸軍現役彈藥的最大射程達65千米,發射增程彈的最大射程達185千米。

次口徑技術采用這種技術的炮彈實際直徑要小於火炮口徑,在彈丸上加裝活動彈托和彈帶,出炮口後拋掉,可以增加彈丸的動能和射程。美海軍研製的暗盒式330毫米次口徑彈,使用Mk-7式 406毫米艦炮發射時,射程要比同等情況下406毫米彈藥的射程增加一倍。

隨行裝藥技術隨行裝藥是指當彈丸在膛內向前運動時,使發射藥在彈丸底部鄰近區燃燒,隨時補充因彈丸高速運動而造成的壓力下降,從而在少裝藥、低膛壓的條件下獲得高初速。該技術通常與液體發射藥技術同時使用。

提高精度

在艦載導彈的比照下,精度成了艦炮應用上的最大瓶頸。理論與實戰均表明,在對海上目標進行集中火力射擊時,普通炮彈平均要200發左右才能命中1發。考慮到射擊過程要持續1小時左右,消耗的彈藥數量是令人無法忍受的。提高艦炮的射擊精度,一是要提高火控係統對目標的探測、跟蹤精度和穩定性,以及解算精度和瞄準精度,從而提高彈丸的彈著精度;二是使常規彈藥靈巧化,即在彈丸上應用製導技術。另外,探測跟蹤係統還要增強抗幹擾能力、加大探測距離。提高抗幹擾性能主要采用頻率捷變技術,提高精度則采用寬頻帶、重濾波、雙波束、雙零點等信號處理技術。在製導方麵,激光製導、紅外製導、毫米波製導、指令製導、GPS/慣性製導等諸多製導技術已經相當成熟。采用了上述技術後,大中口徑艦炮的射擊精度會大大提高。

提高射速和威力

射速是衡量艦炮威力的重要指標,較高的射速可以形成較大的火力密度,提高對目標的毀傷概率。大、中口徑艦炮的射速受到身管發熱和供彈速度的製約,因此,必須綜合確定突擊射速和持續射速兩個指標,以達到最佳的射擊效果。彈丸威力也是影響艦炮對目標毀傷能力的因素之一,主要受裝藥量和炸藥威力的影響。裝藥量在彈丸口徑確定後是一個定值,提高彈丸毀傷能力就要靠增大炸藥威力。有專家正在研究將燃燒空氣技術和納米技術用於提高炸藥威力的可行性。燃燒空氣作為陸軍武器已經進入實用階段,但作為艦炮彈藥還在探索中。

作戰使用

要提高大中口徑艦炮的作戰效能,還要在作戰使用方法上有所突破。例如,大中口徑艦炮在抗擊反艦導彈襲擊時,因自身精度較差、靈活性不夠以及受射速限製,很難發揮有效作用。但是在裝備定距引爆彈、近炸引信空爆彈、電子引信空爆彈,並增加火控解算的精確性後,可以一定程度上提高對反艦導彈的攔截概率。再如,可以利用間接命中體製中的水柱來攔截反艦導彈。

大中口徑艦炮的未來

預計在今後相當長一段時間,各種類型的大、中口徑現代化艦炮仍將是各國海軍水麵作戰艦艇的主要武器之一。在全天候持續發射能力、火力效費比等方麵,大、中口徑艦炮比一次性使用的導彈還是要強得多。隨著對地攻擊任務日益成為海軍的主要作戰任務,艦艇主炮的口徑也開始呈現“反彈”的趨勢,155毫米口徑艦炮成為目前艦炮發展的主流。在這方麵,歐美海軍走在了前麵。

例如,美國DD(X)新一代水麵艦艇的候選火力方案是155毫米艦炮武器係統,正在論證中的有垂直發射型和斜式發射型。垂直發射炮具備發射各種火箭彈和非火箭助推的彈道炮彈的能力,這些炮彈能配備多種戰鬥部(包括單體式戰鬥部和子母彈),采用GPS/慣性導航組合製導係統。到2010年前後,美海軍可能選用斜式發射的155毫米艦炮,裝備32艘DD-21對陸攻擊驅逐艦。每艘艦裝備2門,彈艙容量為750發。斜式發射的常規型155毫米艦炮被稱為155毫米先進火炮係統(AGS)。該炮射速12/分;炮口動能35～36兆焦,是現役127毫米艦炮的2倍;炮彈的有效載荷/重量比是現役127毫米艦炮的1.8倍;彈道係數是127毫米艦炮的1.8倍;在阻力係數相同時,其重量/阻力比是127毫米艦炮的1.2倍。這些參數都意味著射程的大幅度提升。與美國的做法不同,德國、英國和法國則更看重利用成熟的陸軍火炮技術發展155毫米大口徑艦炮,德國曾在F124級“漢堡”號防空護衛艦上安裝PzH-2000自行榴彈炮炮塔進行技術演示;英國則計劃用AS90型 155毫米自行榴彈炮技術研製新型艦炮,取代目前使用的M8係列114毫米艦炮。這樣,火炮和彈藥技術均相對成熟,技術風險小、研製進度快、成本低,也簡化了後勤保障。
 
綜上所述,雖然現役的大中口徑艦炮武器係統在射程、精度、發射率、彈丸威力、反應速度等諸方麵仍有不足之處,但是通過新技術的投入可以得到彌補。大中口徑艦炮將朝著更加智能化、隱身化、遠程化、精確化的方向發展,艦炮武器係統將再次獲得新生。