小編整理: 高射炮是一種防空火炮,其主要功能是攻擊空中目標,如飛機、
直升機 、無(wú)人飛行器等。在第一次
世界大戰 期間,高射炮正式亮相戰場(chǎng),并在第二次世界大戰期間得到了廣泛使用。德國將領(lǐng)隆美爾曾用高射炮打擊敵方坦克,并取得了不俗的戰果。高射炮的出現使得防空作戰成為可能,對戰爭產(chǎn)生了深遠的影響。
高射炮 高射炮又被稱(chēng)為防空炮,它在第一次世界大戰期間正式亮相戰場(chǎng),主要用于攻擊空中目標,例如飛機、直升機、無(wú)人飛行器等。在第二次世界大戰期間,德國將領(lǐng)隆美爾也曾用其打擊敵方坦克,取得過(guò)不俗戰果。高射炮的出現,在戰爭史上開(kāi)辟了防空作戰新篇章。
基本信息
英文名
Anti-Aircraft(AA)Gun,FlaKGun
發(fā)展沿革
研制背景 高射炮起源最早可追溯至1870年普法戰爭,普法戰爭爆發(fā)后,當年9月,普魯士派重兵包圍了法國首都巴黎,切斷了它同外界的地面聯(lián)系。
法國政府為了突破重圍,決定派人乘氣球飛出城區,同城外聯(lián)系。10月初,內政部長(cháng)甘必達乘坐載人氣球,飛越普軍防線(xiàn),在都爾市進(jìn)行宣傳和鼓動(dòng),很快組織了新的 作戰部隊,并通過(guò)氣球不斷與巴黎政府保持聯(lián)系。普軍發(fā)現這一情況后,立即研究對策,決定首先擊毀這些人的氣球。普軍總參謀長(cháng)毛奇下令,研制專(zhuān)打氣球的火炮,以切斷巴黎與都爾之間的聯(lián)系。 普魯士人將加農炮改裝,研制出來(lái)了一種專(zhuān)門(mén)打氣球的火炮,其口徑只有37毫米,可裝在移動(dòng)的四輪車(chē)上,普魯士士兵利用該武器,不斷改變炮位和射擊 方向,擊落了不少法國載人氣球,因此該武器又得名為“氣球炮”。它就是高射炮的雛形。
研制歷程
二十世紀初 在1906年,德國愛(ài)哈爾特軍火公司在研究氣球和戰機的特性后,改進(jìn)了原來(lái)的“氣球炮”裝置,將其徹底改裝為打擊飛艇和戰機的武器,這也意味著(zhù)世界上第一門(mén)高射炮正式出現。這門(mén)新式火炮的口徑為50毫米,炮管長(cháng)度為1.5米,發(fā)射榴彈時(shí),其初始速度可達572米/秒,最大射高為4200米。
第一次世界大戰 第一次世界大戰期間,高射炮正式成為了主流防空武器,由于軍用飛機的不斷發(fā)展,各國都試圖研發(fā)機動(dòng)性更強的高射炮。1914年,沙俄帝國研制出來(lái)了第一款自行高射炮,其炮彈口徑為76毫米,可直接安裝于卡車(chē) 底盤(pán)之上,能夠幫助 部隊快速進(jìn)行戰斗。 1915年9月30日,塞爾維亞陸軍利用一門(mén)改裝過(guò)的土耳其加農炮,擊落了轟炸克拉庫耶伐次市的一架轟炸機,盡管該火炮不是專(zhuān)門(mén)的高射炮,但是其創(chuàng )造了一個(gè)戰場(chǎng)上的歷史記錄,即使用地面火力擊落了固定翼飛機。
兩戰之間 為了提升高射炮設計精度,英國 Barr&Stroud公司首先為高射炮引入了UB2光學(xué)測距機,這一裝置與引信裝定機構結合,形成了測高/引信兩用裝置。為了計算射擊前置角,英國和法國都采用了跟蹤和計速裝置。其中法國人采用的Brocq射擊指揮儀是電子系統,操作手輸入目標的高度,追蹤結果直接顯示在火炮上;英國采用的是Wilson-Dalby系統,采用了2臺跟蹤裝置和機械極速儀,操作手輸入測高儀讀出的引信長(cháng)度,計算結果顯示在儀器上,需要匯報給火炮操作手。 1923年,英國軍隊采用了維克斯公司設計的Ⅰ型高射炮指揮儀,這是一種帶有摩擦積分器的機械式模擬計算機,幫助火炮射擊運動(dòng)目標。在觀(guān)瞄系統方面,炮手通過(guò)“手搖對針”方式操作火炮瞄準目標。UB2型測高儀也逐漸被更精確的7m/10m測高裝置取代。
第二次世界大戰 第二次世界大戰期間,各國陸軍均以防空機槍和固定式高射炮為防空主要手段,由于固定式高射炮需要車(chē)輛牽引,一旦遇襲,很難第一時(shí)間作出反應,1944年,德國為了減少地面部隊損傷,研發(fā)出了“東風(fēng)”37毫米自行高射炮、“旋風(fēng)”四聯(lián)裝20毫米自行火炮,但由于武器生產(chǎn)數量有限、性能尚未不完善,在戰場(chǎng)上并未起到扭轉局勢的作用。同期,德國還裝備了30毫米口徑的自行高射炮,以輕型坦克為載體,其火力覆蓋范圍達到了 360度。 第二次世界大戰中,高射炮自動(dòng)機浮動(dòng)技術(shù)在小口徑自動(dòng)炮中得到了發(fā)展,德國在這個(gè)時(shí)期研制出了首發(fā)浮動(dòng)式自動(dòng)機。浮動(dòng)式自動(dòng)機可控制火炮自動(dòng)機在復進(jìn)到位時(shí)對炮架的撞擊,同時(shí)還可以抵消部分后坐能量,達到減小后坐力的效果,對高射炮射速、精度和密集度有顯著(zhù)提升。
1938年,英國開(kāi)始用沃森·瓦特設計的雷達組建世界上最早的防空雷達警網(wǎng)。1939年9月,第二次世界大戰爆發(fā)時(shí),英國發(fā)明工作在3000兆赫的功率磁控管,地面和飛機上裝備了采用這種磁控管的微波雷達。在二戰期間,英國研制的雷達已經(jīng)可以相當精確探測飛機數量,從而使盟軍防空部隊能預知敵機的動(dòng)向,進(jìn)行有效的防御和打擊。在盟軍防空部隊,過(guò)去平均要用5000顆炮彈才能擊中1架飛機,而用雷達對目標實(shí)施自動(dòng)跟蹤后,敵機幾乎很難從高射炮火中漏網(wǎng)。
雷達的出現催生了各種傳感器和自動(dòng)指揮系統,高射炮指揮儀開(kāi)始普遍運用,英國率先研發(fā)了“克里森(Kerrison)”高射炮指揮儀,1940年前后,指揮儀系統發(fā)展為機械式指揮控制系統和機電式模擬指揮儀這兩種。在二戰后期,模擬式電子指揮儀短暫出現在歷史舞臺上。這種指揮儀比機電式的更輕巧,如MK-68火炮射擊指揮儀。但因為這種指揮儀運用大量的阻容元件和感性元件,其參數漂移 較嚴重,加上1946年電子數字計算機的誕生,模擬式電子指揮儀很快被淘汰。 二戰期間,美國的MK37火控系統比較出名,其最初是設計出來(lái)用于防空的。MK37系統集炮瞄雷達和指揮儀于一體,其中火控計算機的解算答案可以顯示火炮對一個(gè)正在移動(dòng)的目標的瞄準提前量,從而讓高射炮更精準鎖定并跟蹤目標。
大戰后期,美國進(jìn)一步把磁控管的頻率提高到10吉赫,實(shí)現了機載雷達小型化并提高了測量精度,美國研制的精密自動(dòng)跟蹤雷達SCR-584,使高射炮命中率從戰爭初期的數千發(fā)炮彈擊落一架飛機,提高到數十發(fā)擊中一架飛機。
20世紀40年代,彈藥引信進(jìn)一步發(fā)展,延時(shí)引信和近炸引信開(kāi)始走入戰場(chǎng),無(wú)線(xiàn)電、氣壓、靜電近炸引信逐漸出現。最早裝備的近炸引信是主動(dòng)式無(wú)線(xiàn)電引信,也稱(chēng)為雷達引信,當時(shí)稱(chēng)為可變時(shí)間引信。1944年起美國海軍開(kāi)始采用近炸引信,殺傷效率是定時(shí)引信的三倍。
20世紀30年代到二戰后期這一階段,可以看做是機械式火力控制系統的發(fā)展階段。在這一時(shí)期,機械式計算機發(fā)展逐漸成熟,其運算精度提高,再伴隨著(zhù)光學(xué)器材的明顯發(fā)展,使得機械式火控系統的使用開(kāi)始增多,并一直延續到了50年代。
冷戰時(shí)期 50年代,由于晶體管技術(shù)的發(fā)展,使電子計算機的可靠性有了質(zhì)的飛躍,數字式電子計算機在火控系統中的應用成為可能。1959年,第一臺“法達克”野戰炮兵自動(dòng)數字計算機出現,60年代,高射炮的火控系統一般都采用晶體管計算機,并且不配備數據傳輸裝置,只能計算炮兵連中心位置的射擊諸元。
20世紀50年代末,瑞士在MK353式35毫米雙管牽引高射炮上采用了液體氣壓式浮動(dòng)技術(shù),成為了世界上先進(jìn)的自動(dòng)火炮之一。20世紀60年代以來(lái),浮動(dòng)技術(shù)得到了很大的發(fā)展和完善。
60年代,裝備炮瞄雷達的高射炮開(kāi)始逐步普及,集成雷達和光學(xué)瞄準系統的第二代高射炮開(kāi)始出現,高射炮防空的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高。這一代高射炮在技術(shù)上逐漸向信息化靠攏,炮瞄雷達、光電系統和火控系統開(kāi)始結合起來(lái),大幅提升了高射炮射擊精度。該階段,高射炮在提高射速的同時(shí)增強了火力,采用了各種提高初速措施,縮短了彈丸的飛行時(shí)間。動(dòng)力化和自動(dòng)化瞄準發(fā)展迅速,瞄準速度和加速度提高,手動(dòng)瞄準只作備用方式。
以蘇聯(lián)S-60和瑞士GDF-001為代表的牽引高射炮系統,以及以ZSU-23-4和美國M163為代表自行高射炮系統,它們技術(shù)上都有了新的發(fā)展。GDF-001型牽引高射炮于1959年定型,采用“超蝙蝠”火控系統,裝配了新的火控雷達和新的數字式火控計算機,其最大特點(diǎn)是具有對付多目標的能力,大幅度地提高了毀殲概率。
S-60 57毫米高射炮于1950年推出,用于替代M1939式37毫米高射炮,其火控系統是包括指揮儀、炮瞄雷達雙重功能的“瓣輪”雷達,或配有COH-9A型雷達和機電模擬式六型指揮儀兩種。最新的“瓣輪”雷達還能在電子干擾之下使用低照度電視攝象機和敵我識別機。
為提高整個(gè)系統的機動(dòng)性,縮短戰斗準備時(shí)間,自行高射炮也受到更多的重視。新的自行高射炮開(kāi)始配用環(huán)形搜索雷達,以光學(xué)瞄準具瞄準,成為了全天候武器系統,能跟隨坦克越野作戰。在自行高射炮發(fā)展過(guò)程中,蘇聯(lián)研發(fā)的ZSU-23-4自行高射炮較為出名,該自行高射炮又名“石勒喀河”,是世界上第一個(gè)將炮瞄雷達、火控系統、高射炮與履帶車(chē)底盤(pán)集成為一體的自行高射炮武器系統,信息化水平較高,具備全天候、全天時(shí)、全自動(dòng)和獨立作戰能力,集探測、火力和火控于一體。主要是為了應對當時(shí)主流的噴氣機,該高射炮裝配了雷達火控系統,搭配有4門(mén)高射速的23毫米高射炮,能在1500米以?xún)鹊牡涂兆鲬饏^域快速響應,有著(zhù)相當可觀(guān)的命中率。
為了應對蘇聯(lián)空軍帶來(lái)的壓力,美國的M42、M163高射炮逐漸進(jìn)入人們視野,前者采用了雙聯(lián)裝M1型40毫米高射炮作為武器,但火控設備簡(jiǎn)單,全天候作戰能力弱,而后者采用了M163六管20毫米自動(dòng)炮,以M113裝甲人員運輸車(chē)為底座,其研發(fā)成本和生產(chǎn)成本都大大降低。最終版本的M163自行高射炮配備了AN/VPS-2型測距雷達,5000米內對雷達反射面積在1平方米左右的目標,發(fā)現概率達到99.5%,該高射炮的攔截范圍為3000米,基本滿(mǎn)足了當時(shí)美軍的使用需求。
20世紀60年代末,前蘇聯(lián)開(kāi)始采用30毫米新型彈藥。新的基型彈藥幾乎能適用海、陸、空所有的30毫米火炮,包括“通古斯卡”彈、炮一體化防空系統,體現了國防大系統的經(jīng)濟效益思想。
20世紀70年代,光電瞄準系統開(kāi)始蓬勃發(fā)展。因為全天候防空任務(wù)的需要,在這時(shí)期出現了全天候全自動(dòng)的自行高射炮和反應時(shí)間短、性能先進(jìn)的牽引高射炮。這一時(shí)期牽引高射炮和自行高射炮的火控,在技術(shù)上通常采用中小規模集成電路計算機,并且部分配有數據傳輸裝置。這些系統可為每門(mén)高射炮設計計算諸元。
該時(shí)期的高射炮大致可分兩類(lèi),較小口徑的輕型高射炮和35、40毫米口徑的中型高射炮。輕型高射炮射速高,重量輕,結構簡(jiǎn)單,但射程近,彈丸威力不足。理論研究表明,一般需命中4發(fā)彈才能擊落現代轟炸機。這類(lèi)高射炮主要采用光學(xué)儀器瞄準、搜索和跟蹤目標,由動(dòng)力或人工操作,有的還配簡(jiǎn)易的瞄準計算裝置。中型高射炮射速稍低,武器系統亦重,結構復雜,但射程較遠,用動(dòng)力操作,可至天候作戰。
例如,瑞典“波菲”配用與火炮一體化的光電火控系統,其中包括光學(xué)瞄準裝置、激光測距機、計算機、光學(xué)目標指示器、目標數據接收器和控制板。這種新的全天候火控系統精度高,戰斗準備時(shí)間短,抗干擾能力強,可靠性高,能晝夜工作。后又為該系統增添了新的跟蹤雷達,使火炮有兩個(gè)獨立的跟蹤系統,因而具備有全天候工作能力。
1975年,德國更新并裝備了“獵豹”自行高射炮,該高射炮以“豹1”坦克為底盤(pán),以厄利空公司生產(chǎn)的兩門(mén)KDA35毫米鏈式機炮為主武器,添加了火控計算機、搜索跟蹤雷達、光電系統,能攔截3000米以?xún)鹊牡涂诊w行器和武器,在野戰和抗電子干擾上有不俗的表現。
同年,瑞典博福斯公司首次在40毫米高射炮上研制成功近炸引信預制破片彈,該彈種大大增加了對目標的毀傷面積,對戰斗機毀傷面積增加50倍,對導彈毀傷面積增加350倍,使40毫米高射炮能以300發(fā)/分的射速達到了射速大于1000發(fā)/分的毀殲效果。
80年代,隨著(zhù)各種先進(jìn)電子、光電技術(shù)與常規武器的結合,高射炮的射擊精度、射程、威力都有了大幅提升,牽引和自行高射炮的火控系統和自動(dòng)化程度優(yōu)化,激光測距、炮口測速技術(shù)開(kāi)始逐步成熟。
該時(shí)期的火控系統結構主要有2種類(lèi)型,一種是整體結構的全天候火控系統,包括整體結構的搜索和跟蹤雷達、激光測距儀、敵我識別裝置、火控計算機及數字式系統控制器等。美國的“約克中士”40毫米自行高射炮就采用了這類(lèi)系統。另一種系統是光電火控系統,一般包括電視攝象機、激光測距機和控制中心,由于未配備雷達,全炮系統較為輕便,激光測距也比雷達測距更為精準,希臘“月神”30毫米雙管牽引高射炮就采用了這類(lèi)光電火控系統。
部分西方國家融合2者,研制出綜合性火控系統,將雷達和光電火控結合使用,以達到更好的射擊精度。80年代中期,厄利空公司為提升單兵作戰能力,在GDF-004(試驗型)的基礎上,研發(fā)成功了GDF-005型高射炮,是用“防空衛士”火控系統取代了“超蝙蝠”火控系統,用康特拉夫斯公司的“炮王”光電瞄準具取代了GSA MK3式光學(xué)瞄準具,使火炮具備了雷達和光電兩套火控系統,提高了射擊精度和命中精度,增強了抗干擾能力。
以德國獵豹為代表的自行高射炮,火控系統由西門(mén)子搜索雷達、西門(mén)子-阿爾卑斯跟蹤雷達及康特拉夫斯小型全晶體管模擬計算機組成,該高射炮炮口裝有制退器和初速測量器(一對感應線(xiàn)圈),初速測定器可以連續測定彈丸初速,供計算機計算提前量用。
該時(shí)期,激光多普勒技術(shù)也進(jìn)入了實(shí)際應用的新階段,1987 年,美國報道了NASA支持的相干多普勒激光雷達研究,采用了固體激光器,由于多普勒雷達具有體積小、短波長(cháng)工作、距離分辨率和測量精度相對較高的特點(diǎn),因此該雷達也被廣泛用于炮彈等目標移動(dòng)速度的遙測。
20世紀80年代后,各國根據空中目標的發(fā)展變化,紛紛開(kāi)始研制小高射炮和導彈結合的松散型防空反導系統,進(jìn)而發(fā)展為集裝于履帶式和輪式車(chē)輛上以及艦載的緊密型彈炮一體化全空域防空反導系統。
冷戰后及新世紀的發(fā)展 隨著(zhù)制導導彈的發(fā)展,傳統概念的高射炮系統開(kāi)始力不從心,新技術(shù)、新概念的高射炮系統研究開(kāi)始提上日程,瑞士厄利空-康特拉夫斯公司在該項技術(shù)研究上處于領(lǐng)先地位,該公司于1991年開(kāi)始 AHEAD 技術(shù)的研究,1993年首次公開(kāi)其 AHEAD 防空系統。 其研制的“千發(fā)”AHEAD 彈藥系統,采用35mm AHEAD可編程時(shí)間引信的動(dòng)能子彈丸載體,其可編程定時(shí)引信可在目標前方適時(shí)拋射鎢合金子彈,形成直徑8米、由3800個(gè)鎢合金子彈構成的彈幕,以此來(lái)提高攔截目標的成功率。
2000年后,西方國家非常重視35mm高射炮的發(fā)展,發(fā)展了多型35mm防空高射炮和多用途火炮系統,基于A(yíng)HEAD彈藥(集束定向預制破片彈)技術(shù)發(fā)展了系列化非制導彈藥,35mm口徑也是西方國家防空高射炮的主力口徑。
對于傳統高射速近防火炮的改進(jìn)也在持續,一些國家推出了擁有AHEAD彈藥的30毫米口徑等其他小口徑CIWS系統。這些系統不僅擁有加特林系統極高發(fā)射速度,還擁有AHEAD彈藥的極高殺傷性能,可以更好的攔截來(lái)襲彈藥。更先進(jìn)的AHEAD彈藥也讓一些更復雜的攔截和殺傷任務(wù)成為可能,只要修改軟件,就可以從非命中起爆,變成命中后穿透特定距離起爆,實(shí)現一些不同尋常的攔截任務(wù),甚至破壞來(lái)襲的純動(dòng)能殺傷手段。
近年來(lái),埋頭彈火炮以其結構緊湊、可靠性高、維護性好等特點(diǎn)也得到大力發(fā)展,相應的埋頭彈藥在保持性能不變的情況下,可使彈藥體積減小約30%,或者在保持占有體積不變的情況下,可使埋頭彈性能提高30%,基于埋頭彈的諸多優(yōu)秀性能,法國發(fā)展了中口徑埋頭彈高射炮系統。
大口徑火炮防空也在西方國家得到重視,德國多年前研發(fā)了“多納爾”155mm榴彈炮防空技術(shù);2020年9月2日,美國利用M-109A6型155mm自行榴彈炮發(fā)射HVP制導彈藥,成功擊落了一架亞音速巡航導彈模擬靶彈。
在體系防空的理念下,未來(lái)高射炮的主要作戰任務(wù)是抗擊戰術(shù)無(wú)人機、蜂群無(wú)人機、低成本空中目標和精確制導彈藥,高射炮逐漸向著(zhù)智能化發(fā)展,目前,先進(jìn)防空系統在目標探測、目標建航、運動(dòng)軌跡平滑、威脅判定、戰場(chǎng)態(tài)勢顯示等方面已發(fā)展了多種算法并得到廣泛應用。
高射炮分類(lèi)
運動(dòng)模式劃分 高射炮按照運動(dòng)模式,可以分為牽引式高射炮和自行式高射炮2種類(lèi)型。
牽引式高射炮 牽引式高射炮最早出現于第一次世界大戰,配有方向機、高低機、炮車(chē),等到了第二次世界大戰,配備自動(dòng)機、測距儀、指揮儀和炮瞄雷達的高射炮系統開(kāi)始出現。近年來(lái),牽引式高射炮大部分以小口徑為主,例如20毫米、35毫米高射炮,并且不斷朝著(zhù)高射速、高精度發(fā)展。早期牽引式高射炮,主要以手動(dòng)瞄準方式為主,更先進(jìn)一些的則配備有炮瞄雷達、攜帶光學(xué)測距機的指揮儀、隨動(dòng)系統,近些年研發(fā)生產(chǎn)的牽引高射炮,開(kāi)始搭配搜索、炮瞄雷達,紅外熱像儀,激光測距機、連指揮計算機和數字隨動(dòng)系統。
自行式高射炮 自行式高射炮是將高射炮裝至裝甲車(chē)、坦克等底盤(pán)上的機械化武器,常用來(lái)打擊低空飛行目標,例如直升機、無(wú)人飛行器、攔截低空導彈等,同時(shí),也可以毀傷地面目標。自行式高射炮主要由火炮、雷達、設計指揮儀、車(chē)體組成,車(chē)體又分為履帶式車(chē)體和輪式車(chē)體,其機動(dòng)性更高、安全性也更強,長(cháng)期以來(lái)都是野戰防空的主力。
口徑劃分 如果按照口徑來(lái)劃分,則可以分為小、中、大三種口徑的高射炮,在對空作戰中,大、中、小高射炮系統組成一個(gè)嚴密的防空火力系統。
小口徑高射炮 小口徑高射炮的炮管直徑為20~40mm,彈藥大多配備觸發(fā)引信,可以直接命中并毀傷目標,部分則配備近炸引信,利用彈藥碎片打擊目標,主要打擊中、低空空襲武器。當今時(shí)代,部分35mm系列高射炮具有發(fā)射炮口裝定時(shí)間引信的預制破片彈功能。
中口徑高射炮 中口徑高射炮的炮管直徑為40mm~100mm,彈藥多配備時(shí)間引信或者是近炸引信,彈藥爆炸后,可利用彈丸破片毀傷目標。中口徑高射炮以打擊中、低空空襲武器為主。例如,美國海軍發(fā)展了“奧卡”“狂火”等多型57mm的炮射制導彈藥,裝備MK110型57mm艦炮,采用精確命中體制攔截反艦導彈和集群目標。俄羅斯新研制的57mm“偏流”自行高射炮,可發(fā)射預制破片彈和激光駕束防空制導炮彈,主要用于抗擊蜂群目標;意大利發(fā)展的76mm制導彈采用次口徑彈藥、毫米波駕束制導技術(shù),主要用于攔截反艦導彈。
大口徑高射炮 大口徑高射炮的炮管直徑超過(guò)100mm,其彈藥與中口徑高射炮類(lèi)似,采用時(shí)間引信或是近炸引信,彈藥爆炸后,可利用彈丸破片毀傷目標。大口徑高射炮主要打擊高空空襲武器。大口徑火炮防空在西方國家得到重視,德國曾研發(fā)了“多納爾”155mm榴彈炮防空技術(shù)。2020年9月2日,美國利用M-109A6型155mm自行榴彈炮發(fā)射HVP制導彈藥,成功擊落了一架亞音速巡航導彈模擬靶彈。
基本設計
牽引式高射炮
武器系統 武器系統一般包括發(fā)射裝置、供彈裝置、平衡機等部分。其中發(fā)射裝置由炮口制退器、反后坐裝置、自動(dòng)機等組成。早期高射炮只裝有炮口制退器,根據結構形式可以分為沖擊式炮口制退器、反作用式炮口制退器、沖擊反作用式炮口制退器3種類(lèi)型,能夠有效降低火炮后坐動(dòng)能、后坐力,提高連續射擊精度、射速與機動(dòng)性等。
現在部分炮口裝置采用了帶電磁感應裝定能力的制退器,能夠進(jìn)行初速測量、為電子引信裝定數據、更好吸收炮彈發(fā)射后坐力等功能,通過(guò)制退器革新,讓火控系統能快速、自動(dòng)將關(guān)于目標的最新數據傳輸給引信,再由引信控制彈體實(shí)時(shí)起爆,實(shí)現炸點(diǎn)的精確控制,大幅度提升毀傷概率。
反后坐裝置主要是為了吸收火炮發(fā)射帶來(lái)的后坐力,并將武器后坐部分重新恢復到發(fā)射位置。反后坐裝置包括三個(gè)基本組成部分:后坐制動(dòng)器、復進(jìn)機和復進(jìn)節制器,我國和俄羅斯火炮通常將反后坐裝置三個(gè)基本組成部分組合為駐退機和復進(jìn)機,西方國家傾向于將三個(gè)基本組成部分組合為駐退復進(jìn)機,其與高效率炮口制退器配合,可以將炮架受力再減小一半以上,若采用前沖發(fā)射,炮架受力可以再減小60%以上。
自動(dòng)機則是為了加速裝填,一般分為后坐式和導氣式兩種,能利用火藥和炮管的后坐能量,幫助高射炮快速實(shí)現裝彈、關(guān)栓、發(fā)射、拋殼等操作,這樣做的好處是能夠確保高射炮進(jìn)行自動(dòng)連發(fā),中國的37mm高射炮和57mm采用身管短后坐式,25mm高射炮和35mm高射炮則采用導氣式。除了傳統的后坐式和導氣式,其他如轉管式、轉膛式、鏈式、雙管聯(lián)動(dòng)式自動(dòng)機都得到了充分的“挖掘”,并在新式高射炮上加以應用。
供彈裝置是給高射炮儲備、供應彈藥的系統,包括彈鏈、彈夾或彈轂等多種供彈方式。較為復雜的供彈系統包括撥彈機、揚彈機、主彈箱和備用彈箱等,簡(jiǎn)易版本只有彈箱、導彈槽或者托彈板。
平衡機是帶有機械彈簧(或充氣)的儲能部件,安裝于火炮搖架與上架之間,主要作用是補償高射炮發(fā)射系統因重心前移所形成的失衡力矩。
瞄準系統
光學(xué)和機械瞄準系統 20世紀30年代至50年代,高射炮瞄準系統多采用光學(xué)瞄準具和機械瞄準具,原因是當時(shí)的機械式模擬計算機精度提升,光學(xué)器材明顯發(fā)展,機械式火控系統得到了長(cháng)足發(fā)展。
其中,陀螺光學(xué)瞄準具包括機械陀螺、陀螺驅動(dòng)機構、幾何光學(xué)等部分,需要人工估計目標方位,操作較為簡(jiǎn)單。機械瞄準具含有測速裝置、瞄準鏡、計算裝置,不僅需要多人操作,確定目標目標飛行速度、斜距離、航路角、航向角等多種參數,而且功能較為單一,其精準度不如數字瞄準具和陀螺瞄準具。
隨著(zhù)電子計算機的發(fā)展,數字化火控系統開(kāi)始成為主流,不過(guò),數字化火控系統雖然能利用雷達信號,增加預警時(shí)間、縮短高射炮反應時(shí)間,但卻很容易受到電子干擾的影響?,F代高射炮繼續使用光電瞄準系統恰好能彌補這一不足。所以,光電瞄準具和火控系統在與數字瞄準具的配合中,依然能顯示其優(yōu)勢。
瞄準機是高射炮上帶有操作手輪的機械傳動(dòng)系統,它與隨動(dòng)系統相連接,帶動(dòng)炮管進(jìn)行方向調整和高低瞄準,一般由高低機與方向機兩部分組成,在瞄準裝置裝定射擊諸元后以裝定值為參照通過(guò)瞄準機賦予火炮射角和射向。
搖架是由板殼和環(huán)狀零件組合的部件,能幫助高射炮轉換不同射擊角度;托架是由板殼和環(huán)狀零件組成的回轉部件,用來(lái)讓高射炮完成方向調整。
火控瞄準系統 20世紀60年代至70年代,火控系統的研制逐漸從模擬式向數字式轉變,數字式火控系統成為火控系統的主體。到80年代,隨著(zhù)信息技術(shù)、通信技術(shù)和航空航天等技術(shù)的發(fā)展,火控系統又從單純對武器的控制發(fā)展到與情報處理、作戰指揮相結合。
光電數字式瞄準具配備多種傳感器和顯示器,讓高射炮的瞄準由傳統的光學(xué)瞄準轉向光電圖像瞄準,對目標的跟蹤變得更精確。同時(shí)在火控計算機、隨動(dòng)系統、炮口測速系統和引信裝定系統的加持下,高射炮系統對目標的打擊能夠更精準,攔截效率更高。配合光電技術(shù)組成綜合式光電火控系統,可有效地對付敵人的電子干擾,所以現役大多高射炮,還采用了冗余設計,利用兩套獨立跟蹤系統提升武器的精度和可靠性。
高射炮火控瞄準系統的另一個(gè)重要組成部分是炮瞄雷達,炮瞄雷達又稱(chēng)為火炮控制雷達,擁有方向性很強的天線(xiàn),能定向發(fā)射針狀波束和接收目標回波信號。發(fā)現目標后,天線(xiàn)軸不斷地對準目標,轉入自動(dòng)跟蹤,在這一過(guò)程中,炮瞄雷達可以連續不斷地測出目標的方位角、高低角和距離,并將此數據傳給指揮儀,從而控制高射炮瞄準。
隨動(dòng)裝置是用來(lái)保證高射炮能有效跟隨移動(dòng)目標,按照炮位計算機解算的提前方位角、射角和射彈飛行時(shí)間等因素,使得高射炮對空中飛行目標實(shí)施跟蹤和射擊,有模擬與數字兩種不同類(lèi)型,后者預測更準。
車(chē)體系統 牽引桿是牽引車(chē)與炮車(chē)的連接部件,能幫助炮車(chē)前輪轉向。車(chē)輪及其懸掛系統,是炮車(chē)行軍支撐與減震關(guān)鍵,確?;鹋谠谏鋼魰r(shí)能降低重心,行軍時(shí)有足夠的離地高度。車(chē)體與炮腳用于支撐和調平回轉部分,自動(dòng)化程度較高的高射炮搭配有液壓支撐炮腳,具有自動(dòng)升降和調平功能,方便快速部署高射炮,進(jìn)入戰斗狀態(tài)。剎車(chē)系統,是控制炮車(chē)行駛速度和實(shí)現臨時(shí)駐車(chē)的裝置,可實(shí)現半坡駐車(chē)戰斗。
自行式高射炮
武器系統 現代自行式高射炮系統的武器系統一般包括速射機關(guān)炮和自動(dòng)供彈裝置,火炮采用數個(gè)結構相同的小口徑自動(dòng)炮身,部分也會(huì )采用單門(mén)中口徑炮身,當采用數個(gè)小口徑炮身時(shí),有兩種安裝方式,第一種是集中安裝在封閉式旋轉炮塔的前部,也可以對稱(chēng)安裝在炮塔兩側。
火力系統負責火炮方位360°?高低-5°~87°的射擊任務(wù)。針對小口徑、多聯(lián)裝、高射速和高機動(dòng)的特點(diǎn),?一般起落裝置與炮塔的連接采用大耳軸?彈鏈式供彈方式,?供彈路線(xiàn)多采用柔性導引系統。
供彈裝置一般分為有彈鏈供彈裝置和無(wú)彈鏈供彈裝置。例如,“厄利空”發(fā)展出來(lái)的“獵豹”和“神射手”高射炮,采用了KDA導氣式彈鏈雙向供彈自動(dòng)機,中國09式35毫米自行高射炮則采用了導氣式外能源無(wú)彈鏈供彈系統。
火炮部分采用數個(gè)結構相同的小口徑機關(guān)炮,部分也會(huì )采用單門(mén)中口徑機關(guān)炮,當采用數個(gè)小口徑機關(guān)炮時(shí),會(huì )選用射速比較高的機關(guān)炮,并且采用多管聯(lián)裝。為了減少后坐阻力,自行高射炮還會(huì )采用性能先進(jìn)的液壓緩沖裝置。
瞄準系統 現代自行高射炮瞄準系統主要由探測跟蹤裝置、火控計算機、高射炮隨動(dòng)裝置及穩定系統組成。
光學(xué)和機械瞄準系統 高射炮最初的觀(guān)瞄系統不配備雷達,采用機械模擬計算機。例如,美國的第一代自行高射炮火控系統是1953年研制而成,用于M42型雙管40毫米自信高射炮,其裝配有M38型計算瞄準具,該瞄準具配備了機械模擬計算裝置,可根據人工裝定的目標距離、航速和航向獲得射擊提前量。在計算期間,不引入任何射擊修正量。如果M38型計算瞄準具發(fā)生故障,炮手還可使用備用的環(huán)形瞄準具。
光學(xué)瞄準系統的探測跟蹤裝置為光學(xué)觀(guān)測跟蹤裝置。光學(xué)觀(guān)測跟蹤裝置包括光學(xué)瞄準鏡和光學(xué)測距機,具有測角精度高、不受電子干擾等特點(diǎn),但測距精度較低,不能全天候工作。
隨動(dòng)裝置是一種反饋控制系統,用于接收火控計算機輸出的射擊諸元,驅動(dòng)高射炮瞄準和實(shí)施射擊。
穩定系統包括瞄準線(xiàn)穩定裝置和射線(xiàn)穩定裝置,能自動(dòng)保持自行高射炮的炮身軸線(xiàn),使瞄準不受車(chē)體震動(dòng)的影響。按系統結構,分為雙向穩定系統和瞄準線(xiàn)獨立穩定系統。雙向穩定系統,其瞄準線(xiàn)的穩定精度與高射炮的穩定精度相同,行進(jìn)間無(wú)法實(shí)現精確跟蹤與瞄準。瞄準線(xiàn)獨立穩定系統具有獨立的瞄準線(xiàn)穩定裝置,高射炮隨動(dòng)于穩定的瞄準線(xiàn),可實(shí)現高射炮行進(jìn)間精確射擊。
火控瞄準系統 20世紀60年代出現的第二代自行高射炮,探測跟蹤裝置開(kāi)始整合雷達、光學(xué)瞄準、激光測距、電視跟蹤等裝置。自行高射炮系統的跟蹤裝置都安裝在炮塔之上,接收并復現火控計算機的數字指令信號,帶動(dòng)火炮及炮塔,實(shí)現炮手半自動(dòng)跟蹤或光電自動(dòng)跟蹤,完成加入提前量的功能。配有姿態(tài)傳感器的自行高射炮,能自動(dòng)穩定瞄準線(xiàn)和射擊線(xiàn),保證在行進(jìn)間以較高的精度實(shí)施射擊。
火控計算機和隨動(dòng)裝置則有模擬式和數字式兩種類(lèi)型,可實(shí)施短時(shí)間停止射擊和行進(jìn)射擊,后者火控精度更高。為了滿(mǎn)足全天候探測,自行式高射炮,一般采用2至3套火控系統。
目前,數字火控計算機已廣泛應用于自行高射炮系統中,從搜索目標到轉入自動(dòng)跟蹤及諸元的計算與修正,從目標分配到射擊實(shí)施,能夠全自動(dòng)快速完成,讓射擊反應速度進(jìn)一步縮短。
90年代以后,高射炮火控系統的計算機能快速準確地計算射擊諸元,進(jìn)行威脅判斷和火力分配,優(yōu)選開(kāi)火時(shí)機,并能在行進(jìn)間對空中目標進(jìn)行搜索、跟蹤和射擊。在地空導彈、高射炮混合編成的防空分隊出現之后,又出現了既能控制高射炮,又能控制地空導彈的火控系統。
車(chē)體系統 炮塔一般分為封閉式、半封閉式和敞開(kāi)式3種類(lèi)型,第一次世界大戰時(shí),高射炮一般安裝在汽車(chē)底盤(pán)上之上,到了第二次世界大戰時(shí),各國就開(kāi)始研制出履帶式、輪式和半履帶式自行火炮,大多采用敞開(kāi)式炮塔,配備光學(xué)瞄準具。發(fā)展到現在,現代自行式高射炮多用于封閉式炮塔。車(chē)輛底盤(pán)則由動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、行動(dòng)裝置和操縱裝置等組成。部分高射炮系統使用裝甲車(chē)底盤(pán)或特制底盤(pán)。
性能參數 部分牽引高射炮性能參數
研制國別
瑞典
瑞士
希臘
美國
操作人數(人)
4-6
1
3
1
炮管數量
1
2
2
6
口徑(毫米)
40
35
30
20
初速(米/秒)
1005
1175
1150
1030
有效射高(米)
3000
3000
3000
900
有效射程(米)
4000
4000
3500
1650
理論射速(發(fā)/分)
240
2*500
2*800
1000
部分自行高射炮性能參數
美國
俄羅斯
法國
德國
4
3
3
3
6
1
2
2
20
57
30
35
1030
1000
1080
1175
900
4500
2000
3
1650
6000
2500
4
6*500
120
2*650
2*550
68
70
65
65
483
600
650
550
未來(lái)升級方向
信息化升級 防空高射炮武器系統信息化改造主要包括信息獲取能力升級,信息快速傳輸,信息融合分析等。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是利用信息處理結果分配作戰資源、擬定作戰計劃、確定防空行動(dòng),同時(shí)防止敵方獲取和利用我方防空系統的信息。
打擊能力升級 高概率命中和有效毀殲目標是防空高射炮武器系統火力打擊能力提升的重要方向,主要改進(jìn)方向有:一、研制新的彈藥系統;二、優(yōu)化火炮結構;三、提升炮彈攻速和射速。
火控能力升級 高概率命中和有效毀殲目標是防空高射炮武器系統火力打擊能力提升的重要方向,現代高射炮應改進(jìn)現有的火控系統,提高火炮的快速反應能力和射擊精度,優(yōu)化全天候作戰能力和抗電子干擾的能力。其一,將光學(xué)-雷達跟蹤系統升級為自動(dòng)跟蹤雷達,其二,應用光電火控系統或者光電與雷達相結合的火控系統,提升高射炮綜合作戰能力;其三,使用彈炮結合方式,組成防空導彈與高射炮協(xié)同防空體系。
偽裝能力升級 在某些特殊的作戰環(huán)境中,需要防空高射炮武器系統在升級改造中發(fā)展出偽裝隱身能力。具體設計中需要改變防空高射炮武器系統的電磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)特性,通常采用涂料、迷彩、遮障、煙霧、示假、被動(dòng)探測、熱源隱蔽、熱源管理、結構外形、表面材料、有源對消等手段,使敵方難以探測、識別和跟蹤,進(jìn)而實(shí)現先敵發(fā)現、先敵開(kāi)火、先敵毀殲的目的。
歷史高光 第二次世界大戰期間,高射炮的風(fēng)頭一時(shí)無(wú)二。1942年3月起,德意聯(lián)軍進(jìn)攻馬耳他島,開(kāi)啟了地毯式轟炸,當地守軍利用3.7英寸的重型高射炮進(jìn)行反擊,在6000英尺的預定區域持續開(kāi)火,迫使敵方轟炸機爬升轟炸,從而降低其轟炸準度,這種炮兵戰術(shù)被稱(chēng)為“方形戰術(shù)”。在德意聯(lián)軍最初進(jìn)攻馬耳他島的幾個(gè)月里,高射炮部隊起到了重要的防守作用。
1944年6月至8月,德國利用高射炮部隊擊落了盟軍12687架轟炸機,遠超過(guò)用戰斗機擊落的數量,后者僅僅擊落182架盟軍轟炸機,德國88毫米FLAK高射炮也因此被人們所熟知。