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版主:黑木崖
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舰艇的近防炮是否将要退出历史舞台? zt
送交者:  2020年10月22日09:59:54 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

校场:舰艇的近防炮是否将要退出历史舞台?

2020.10.21 09:43:25

在现代水面舰艇的防空系统中,近防炮如同战斗机的机炮一般,都是平时用处不大、关键时刻十分顺手的武器。现代水面舰艇近防炮发挥作用的场景,除了平时打打一些小目标之外,就是在面对强敌发动的导弹打击时,在多重拦截网被突破后,为保证自身安全进行最后尝试。但另一方面,美军的FFG-62型护卫舰和伯克级的后续舰却都选择了拆掉“祖传”的近防炮,只保留海拉姆近防导弹;欧洲的FREMM、地平线级等也都放弃了近防火炮。这是否又代表了水面舰艇的未来发展趋势呢?

二战结束之后,随着喷气式轰炸机和反舰导弹的出现,二战期间靠大量高射炮担负对空防御的做法的效率已经大大降低。1967年,以色列“埃拉特”号驱逐舰被埃及的“冥河”反舰导弹击沉,引起了西方对水面舰艇末端防空能力的重视,因为大多数情况下采用开环校射(只根据目标速度、航向计算提前量,不考虑弹丸射击偏差)的人操高炮即使使用了雷达火控,在面对速度相比二战飞机更快的反舰导弹时仍然几乎无能为力,因此第一种专用于反导的近防系统——“密集阵”系统也在这一时期开始研制。

“密集阵”系统的主要火力输出来源是一门20毫米M61“火神”机炮,由火炮上方白色护罩内的Ku波段火控雷达进行搜索和控制。相比于传统高炮所采用的开环火控,“密集阵”采用了能够极大提升命中精度的的大闭环火控系统,雷达不仅跟踪来袭目标的航向、航速和高度,同时还跟踪所发射的弹丸,实现高精度的火控修正。就好比投篮的过程中不断根据篮球与篮筐的相对位置修正下一次投篮,最终成功将篮球投入篮筐,而不是一直朝着篮筐乱投,从而成功提高了命中率。

这种控制技术的雏形可以追溯到海军炮手根据炮弹的溅落水柱修正射击诸元,以及防空炮手根据曳光弹对防空炮的射击角度进行微调。而将其引入自动控制领域,则是美国二战时期的快速战列舰和英国的前卫号战列舰。不过修正水柱要比跟踪炮弹的技术难度低得多,因此自动化的闭环校射早期仅应用于反舰火炮,而没有机会应用在防空武器上。而所谓的大闭环火控,除了对弹丸的射击误差进行修正外,武器系统也会将本身受环境干扰所造成的指向偏差作为一个变量输入火控计算机,由火控计算机综合环境干扰、弹丸射击误差进行射击修正。可以理解为在一个闭环的基础上又加上了一个闭环。

第一次在防空武器上使用大闭环校射技术的,就是“密集阵”。实际测试表明,“密集阵”在对长度5.21米,直径0.35米,以高亚音速飞行的导弹进行一轮射击时,目标受弹数在9-14发之间,按照美国海军水面兵器中心设定的命中4发即可确保90%摧毁的前提,“密集阵”对高亚音速反舰导弹有着相当不错的杀伤概率。耗时最长的环节为雷达对目标进行搜索与跟踪,通常为0.4-2秒,从发现目标到开火需时4秒左右。


当然,由于机炮极高的射速(3000-4500发),“密集阵”的闭环火控在控制火炮命中目标前,由于炮弹接近目标需要一定时间,在此之前无法利用闭环火控修正射击误差,直到炮弹接近目标才能实现闭环射击,越打越准,此时通常已经浪费了100发左右的炮弹。不过相对于传统火控的开环校射方式,闭环校射的优点毋庸置疑,不至于全程浪费炮弹,能够在“密集阵”有限的弹鼓容量内就击落目标,相比二战期间的5275发炮弹击落一架螺旋桨飞机有了巨大进步。


有了性能足够先进的火控系统以及机炮,接下来就要在弹药上下功夫了。“密集阵”在设计时的主要任务就是拦截高速来袭的反舰导弹,因此早期型的“密集阵”就使用了着重强化穿甲能力的MK-149型脱壳穿甲弹,MK-149弹重约100克,采用贫铀弹芯,炮口初速约1113米/秒,致力于将反舰导弹在尽可能远的距离外直接击毁。在各国反舰导弹主要以“冥河”、“鱼叉”、“飞鱼”之类亚音速反舰导弹为主力的年代,“密集阵”系统的防御能力已经基本够用了,但随着苏联致力于发展重型超音速反舰导弹,以“密集阵”系统的杀伤能力和反应速度,显然并不足以进行有效的拦截。

为此,“密集阵”在随后的改进中主要增强了火控电脑的计算能力,提高对进行突防机动的反舰导弹进行跟踪的能力,同时,为了提高火炮威力,“密集阵”Block1B采用的M61火炮也进行了重型化改造,炮管长度由原先的1524mm增至2007mm,提高了初速,同时换用了MK-244炮弹,总重增加到150克,在命中目标时的动能大大提高。目前,最新的“密集阵”Block1B相比早期的“密集阵”虽然外观变化不大,但实际作战效能已经有了不小进步,同时在雷达旁边加装了光电探测装置提高抗电磁干扰能力,所以美国海军以及日本海上自卫队仍然继续沿用这款近防炮,维持保障上的延续性。

不过,按照美国海军水面兵器中心的实验结论,要以90%的概率摧毁一枚中小型导弹至少需要命中4枚20毫米炮弹,而当导弹速度达到 2马赫时,“密集阵”已经无法保证对其实施有效的拦截,由于现代近防系统拦截目标的理想距离是在1500米左右,对目标实施拦截后,最好能保证在500米外将其击毁,这样才不至于被击毁后仍有相当高动能的导弹残骸对本舰造成损害,以“密集阵”20毫米弹丸的杀伤力,面对现代的重型超音速反舰导弹,仍然存在不能有效保护载舰安全的问题。

相对威力不足的“密集阵”,采用7管30毫米GAU-8“复仇者”机炮的荷兰“守门员”近防炮显然是个更加不错的选择。对于“密集阵”来说,搜索雷达与火炮集成为一体的设计,便于实现在甲板上的插件化安装,提高武器系统的自主作战能力,但这种设计另一方面就是让“密集阵”单打独斗,即使舰上雷达已经精确跟踪目标,“密集阵”的雷达仍然要浪费时间重新搜索,虽然这一缺陷在Block1B上已经得到改进,但依然存在搜索雷达随动于机炮导致多目标交战能力不足的问题。

“守门员”采用的搜索雷达和光电火控系统可以独立于炮座旋转并搜索目标,还一开始就做到了与舰载作战指挥系统交联,实现威胁排序,优先打击高威胁目标,30毫米炮的毁伤威力也保证了对反舰导弹的杀伤概率。有计算表明,现有的30毫米近防炮在拦截高度20米,速度2.3马赫、战斗部直径0.32米,长 1.14米的“雄风-3”这类超音速反舰导弹时,毁伤概率达到82%-91%。如果提高火炮射速或者采用多门近防炮抗击一个目标的方式,杀伤概率还有望进一步提高。

而作为最早投入使用的主要舰载多管速射炮系统,俄制AK-630/630M2尽管在技术上有独到的特色,同时AK-630M2采用并联两门AO-18机炮的方式达到了1万发的射速,但撇开AO-18机炮本身的精度问题以及弹药穿甲能力不足的缺陷,大多数型号没有采用大闭环火控系统使得AK-630在本质上仍然是以二战式的密集弹幕射击以及榴弹威力来拦截目标,在电光石火般的末端反导作战中,效能明显不如“密集阵”、“守门员”等近防系统,相比反导,AK-630更适用于拦截飞机这项本职工作。

反舰导弹与防空系统之间的对决,如同坦克与反坦克武器的进化一样,是一场延续几十年的矛与盾之争。虽然反舰导弹与近防炮的对决的结果更多程度上取决于交战双方的战场态势,战场态势不利的一方即使拥有再先进的近防炮,仍不免百密必有一疏,而以高超音速导弹为代表的新一代反舰手段,更是让近防炮无可奈何,因此美国等海上强国也开始探索在军舰上安装功率超过100兆瓦,足以毁伤空中目标的激光武器,并在DDG-105“杜威”号舰桥前方的“密集阵”基座上试验性地安装了一门激光炮。而不需要面对高强度对抗的法国和意大利等国更是直接放弃治疗,在“地平线”级驱逐舰以及FREMM护卫舰上都没有安装任何近防炮,英国海军也已经退役并出售了自己的15套“守门员”系统。未来近防炮面对国际态势和新概念武器的发展,渐渐退出历史舞台应该只是时间问题。

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  在激光或其他武器出来之前 - eastwest 10/22/20 (119)
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