舰炮防空之波束制导炮弹

涂林峰

制导炮弹的出现，使中口径舰炮的作战能力得到了革命性变化，极大地提高了舰炮对各类目标的打击精度和毁伤概率，中口径舰炮具备了用于防空反导拦截作战的可能。

舰炮用制导炮弹防空的优点

虽然现代水面舰艇普遍配备了各种射程的舰空导弹系统，具有攻击范围大、拦截成功率高的优点，但中口径舰炮用于防空作战时也有着导弹所不具备的独特优势。100毫米口径以下的中口径舰炮具有射速高、火力猛、备弹量大、反应速度快、防御范围大的特点，在舰炮火控系统的控制下，可以迅速转动到来袭目标的方向，并快速发动攻击。中口径舰炮凭借较高的射速，对慢速空中目标本身就具备一定的拦截能力，而在与制导炮弹结合后，对目标的打击精度大幅提高，使舰炮甚至在一定程度上具备了对高速、高机动类目标（如反舰导弹）的拦截能力。

相比舰空导弹而言，舰炮制导炮弹的最大优势就是拦截效费比高，这在用于拦截一些成本较低、技术含量也较低的目标时体现的尤为明显。这类舰炮系统通常都有充足的备弹量，弹药补充也非常方便，可以对多批次的来袭目标进行持续的拦截。目前在水面舰艇上配备的各种口径的舰炮系统中，防空拦截能力较强的主要还是中小口径舰炮。而大口径舰炮的两大代表——美国MK45型127毫米舰炮和意大利“奥托”127毫米舰炮，分别选择了两条截然不同的道路。MK45已经基本放弃了防空作战能力，而专注于对陆/反舰攻击。“奥托”127毫米舰炮则仍然非常重视防空作战能力。这种设计思路的不同可以体现在两者的射速上。“奥托”54倍径127毫米舰炮的射速高达45发/分，而MK45的最高射速仅为20发/分（发射制导炮弹时降为10发/分）。

76毫米——中口径舰炮防空的代表

在各種中口径舰炮系统中，76毫米口径舰炮由于适装性好，与其它舰载武器的匹配性好，具备了很强的多功能性，是目前各国海军中最受欢迎、装舰数量最多、选用国家最多的一种中口径舰炮系统，具有广阔的发展前景。从某种角度来讲，76毫米舰炮已经成为中口径舰炮的代表。说到76毫米舰炮，就不得不提意大利奥托·梅莱拉公司研制的“奥托”76毫米舰炮系统（题图）。“奥托”76毫米舰炮是目前世界各国海军中发展最成功的舰炮系统之一，目前已有50多个国家和地区的海军装备了上千门，连世界第一海军强国美国也于1975年引进了“奥托”76毫米紧凑型舰炮作为“佩里”级护卫舰的主炮。“奥托”76毫米舰炮之所以能够在世界范围内取得巨大的成功，就在于它是一种多功能舰炮系统，可以执行包括防空在内的多种作战任务，适装性也非常好，排水量只有几百吨小艇也可以装。目前，该炮已发展出MMI型、紧凑型、超射速型、AD型（甲板上安装型）等。为“奥托”76毫米舰炮研制的各种新型弹药也层出不穷，包括MOM型近炸引信预制破片弹、半穿甲增程弹、制导炮弹、弹道修正弹、ART非致命增程弹等，极大地提高了该炮的使用范围和打击效能。而俄罗斯研发的AK176型舰炮以其高射速、高可靠性的特点，也在76毫米舰炮领域开创出了一片新的天地，打破了“奥托”一统天下的趋势，也是中口径舰炮中的佼佼者，并受到一些国家的青睐。

76毫米舰炮即使不使用制导炮弹，也具备很好的防空性能。比如“奥托”76毫米舰炮的射速高达120发/分，既可全自动化操作，也可以由炮手遥控操作，可以作为一种近距防空反导武器使用。76毫米舰炮使用常规非制导动能弹药时，射击的距离越近，弹丸的实际散布区域就越小，射击精度也就越高，因此可以弥补舰空导弹的近界杀伤死区，这也是舰炮不能被舰空导弹完全替代的重要原因之一。此外，中口径舰炮的防空能力与小口径速射炮也不存在冲突，相反，两者可以在射程和杀伤范围上形成很好的互补关系。小口径速射炮的射程普遍偏近（一般在3千米左右甚至更低），而且是通过发射大量炮弹形成弹幕以实现对目标的有效拦截，目标的距离越远则弹幕的密集程度也会随之下降，导致拦截概率大幅降低。因此小口径速射炮数千米的最大射程只是标称，要保证足够高的拦截概率，其实际射程要有较大幅度的缩水。小口径速射炮虽然在近距离上对反舰导弹类目标有很好的拦截效果，但由于拦截的距离过近，即使来袭目标被摧毁，其碎片仍然会保持惯性飞行并对目标舰艇造成损害。而中口径舰炮系统则可以在更远的安全距离外对来袭目标进行拦截。比如“奥托”76毫米舰炮在使用MOM型预制破片弹时，可对付空中高速飞行目标（包括掠海飞行目标）。该型弹的弹体外壳由高质量特种钢材制成，弹体内侧壁布满3000个0.5克的立方体钨块，内腔装满A3高能炸药。为了提高破片的飞散密度，弹体内腔被设计成底窝状，使弹尾侧飞的破片数增多，破片飞散更集中，从而提高了飞散密度，使炮弹可以在一定的精度下提高对空中目标的拦截概率。不过，MOM型炮弹虽然是一种新型弹药，但它不是制导炮弹。

76毫米反导弹道修正弹

76毫米反导弹道修正弹（CCS）是意大利和英国合作为76毫米舰炮研制的一种防空反导弹药，弹重6.66千克，在弹尾安装有4片折叠式尾翼，可使弹丸的转速由刚出炮口的2000转/分降至200转/分，以增加炮弹的可控性。在弹丸的重心周围装有10个小型脉冲火箭发动机。CCS的作战过程为：先由舰上火控系统和跟踪雷达不断测定空中来袭目标的实际方位和飞行弹道，根据目标与炮弹各自的运动关系发出弹道修正指令，由炮弹的弹上信号接收机接收指令，并根据指令控制脉冲发动机工作以产生侧向推力，对炮弹的飞行弹道进行修正，从而实现对来袭导弹的拦截。CCS是一种二维弹道修正防空弹药，即炮弹可以在距离和方向二维上进行弹道修正。这种二维弹道修正弹是一种比较“简陋”的制导弹药，其弹上执行机构只能进行有限次数的弹道修正，还需通过一次发射较多炮弹才有可能实现对来袭目标的有效拦截。CCS并不具备自主控制能力，它在弹上只安装有指令接收装置和修正执行机构，通过舰上火控系统发送的弹道修正指令实现了一定程度上的制导能力。实际上它可以看作是一种简易版的无线电指令制导方式，将大量昂贵、复杂的探测装置和火控系统安装在后方的舰艇平台上，而炮弹的弹上结构则可以非常简单，也很容易做到小型化。

不过，CCS用于拦截低速空中目标时的性能尚可接受，但随着新一代反舰导弹机动性能的提高以及超音速反舰导弹的出现，这种原本用于对付亚音速、低机动性空中目标的方案失去了存在意义。意大利海军经过评估，决定放弃CCS的研发计划，转而研发采用驾束制导的高性能制导炮弹。

“斯特莱斯”近程反导武器系统

为满足76毫米舰炮的防空需求，意大利奥托·梅莱拉公司研制了“斯特莱斯”近程反导武器系统，用来加强意大利海军的两艘“地平线”级驱逐舰的防空能力，同时也为众多“奥托”76毫米舰炮的国外用户提供了一个全新选择。“斯特莱斯”系统由“奥托”76毫米舰炮、火控系统、雷达照射器和制导炮弹组成，其中“飞镖”（DART）制导炮弹是该系统的核心。“飞镖”制导炮弹采用毫米波雷达波束制导方式，不仅能够攻击导弹类目标，还可以打击快艇类水面目标。“斯特莱斯”系统的另一关键装置——Ka波段制导系统安装在76毫米舰炮的炮塔位置，它配备了重约30千克的卡塞格仑天线，用来为“飞镖”制导炮弹提供目标照射和波束制导。

“斯特莱斯”系统的工作原理是：76毫米舰炮系统先通过舰载雷达探测目标的位置并对目标形成稳定的跟踪，火控系统根据舰载雷达提供的目标信息，控制毫米波雷达的天线指向目标并发射制导波束，之后火控系统解算舰炮的发射诸元，舰炮发射“飞镖”制导炮弹，制导炮弹在发射后进入制导波束，在飞行过程中制导炮弹随时控制弹体飞行姿态以保持在制导波束中飞行，接近目标后弹上可编程无线电近炸引信工作，引爆炮弹的预制破片战斗部，对目标进行毁伤。

“飞镖”制导炮弹全弹可分为弹头舱、舵机舱、战斗部、尾翼舱、弹托以及药筒组件六部分。炮彈头部装有无线电近炸引信和两片鸭式舵，中间部分为战斗部和弹托，尾部装有制导电子组件、6片尾翼和无线电信号接收机。“飞镖”制导炮弹在执行反导拦截任务时，主要采用近炸模式，引爆距离为10米，起爆精度1米，最低可在海平面上2米的高度工作。该弹配备的无线电近炸引信，不仅增加了探测范围，提高了起爆精度，同时也降低了海面杂波反射及电磁干扰的影响，有极高的可靠性，这在拦截超低空飞行的掠海导弹来说是非常关键的。由于该引信具备可编程的特点，因此可以用于多种模式，包括对付掠海飞行导弹（默认工作模式）、对付固定翼飞机、对付旋翼飞机（如直升机）、对付水面目标以及对付地面加固目标模式。“飞镖”的预制破片战斗部重2.5千克，由高爆炸药、钨制弹丸、钢制壳体组成，对导弹的有效杀伤距离超过10米。“飞镖”的尾部装有无线电信号接收机，接收天线安装在炮弹尾部，始终朝向后方，以确保炮弹在飞行过程中能稳定接收波束制导信号。制导系统采用的Ka波段连续波制导雷达可同时引导多枚“飞镖”实施拦截，以提高对来袭导弹的拦截概率。与“火山”制导炮弹类似的是，“飞镖”也采用了次口径加尾翼稳定设计，弹托在炮弹发射后与弹体分离，因此该弹的飞行速度极高，炮口初速可达1200米/秒，在5秒内能够飞行5千米左右的距离。其理论上最大射程为35千米，不过这个指标主要指的是用于对岸攻击时，用于防空作战时考虑到攻击精度等因素，有效射程控制在5～8千米为宜。“飞镖”制导炮弹的最大机动过载可达40g，命中概率为92%～95%。

在“飞镖”制导炮弹的毫米波雷达波束制导系统中，由毫米波雷达照射器捕获并跟踪目标，然后在发射的雷达制导波束的轴线方向上发射炮弹。毫米波照射器始终指向目标，炮弹无需加装寻的装置，只需使自身始终飞行在制导波束中即可。由于炮弹上不需要安装导引头，因此弹上结构得以大幅简化。制导过程中的数据计算与处理也是通过舰上火控设备来完成，制导炮弹自身只负责接收制导波束的信号。对于波束制导炮弹来说，既要使炮弹在发射后能尽快进入照射器的制导波束内，又要平稳的控制照射器的指向，使照射器能稳定跟踪并照射目标，以确保制导炮弹能一直保持在照射波束内飞行。尤其是对于采用毫米波雷达照射的制导炮弹来说，由于毫米波的照射波束极窄，一不小心制导炮弹就有可能飞出照射波束，进而失去制导和控制能力。为此，就必须使照射器的指向与舰炮的射击方向尽量保持重合。“斯特莱斯”系统将毫米波雷达照射器集成安装在“奥托”76毫米舰炮的炮塔上，使照射器随舰炮的转动而转动，两者在方位上始终保持同一状态，但照射器在俯仰角上可在一定范围内独立运动。这种方式的好处就是照射波束的指向与舰炮发射方向基本重合，有利于制导炮弹发射后快速进入制导波束中，且照射波束随目标的运动而平缓移动，有利于制导炮弹保持在波束中稳定飞行。缺点是制导炮弹在向目标飞行的过程中，舰炮和照射器需要始终指向目标，直到炮弹击毁目标后舰炮方可转向，这就使得舰炮对多个方向的不同来袭目标的接战能力受到限制。好在制导炮弹的飞行速度极快，只需几秒钟的时间即可飞完全程，所以这个影响还是可以接受的。

由于波束制导炮弹自身不具备寻的制导能力，而通过舰上毫米波雷达照射器提供的制导波束的照射距离也十分有限，且毫米波在海上恶劣环境条件下的传输衰减是比较严重的，再加上波束制导方式只能在通视条件下才能实现，因此采取毫米波波束制导的制导炮弹只能用于近程防空作战，射程一般都不超过6千米，处于小口径近防炮（有效射程一般在3千米以下）和近程防空导弹（射程在10千米左右）之间，对两者的射程起到了一定的衔接作用。

“飞镖”制导炮弹的照射器天线直接安装在舰炮的防护罩上，但这个天线只起到目标照射和形成制导波束的作用，真正对来袭目标进行精确探测还是要依靠舰载雷达系统和光电探测系统。可见以“飞镖”制导炮弹为主的“斯特莱斯”系统在原有的“奥托”76毫米舰炮系统的基础上，并未进行较大幅度的改造和升级，而是充分利用了现有的舰载探测设备、火控系统，以较小的投入和代价即让“奥托”76毫米舰炮具备了发射制导炮弹进行反导拦截的能力。为了确保制导炮弹对空中目标（尤其是高速、高机动空中目标）具有高毁伤概率，舰炮一次需要同时发射多枚炮弹以提高对目标的拦截效果，这时中口径舰炮的高射速优势就可以发挥出来了。

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