“空中巡警”35 mm輪式自行高炮作戰(zhàn)效能研究

鄧琴江，劉良芳，郭慧文，沈海鋒

(1.國(guó)營(yíng)四九七廠，重慶 400071;2.78098部隊(duì)，四川 崇州 611237)

瑞士厄利空35 mm GDF型系列高炮，自問(wèn)世以來(lái)，以其高度自動(dòng)化、高火力機(jī)動(dòng)性、

高精度、高射速而聞名于世，其作戰(zhàn)空域、毀傷概率、抗多批次攻擊等能力處于小口徑高炮族中的領(lǐng)先地位，后來(lái)又配備了Ahead(阿海德)智能彈藥，更進(jìn)一步增強(qiáng)了火力密度，提高了命中概率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，瑞士、德國(guó)、日本等30多個(gè)國(guó)家，共裝備35 mm GDF型高炮累計(jì)超過(guò)4000門，成為世界上裝備國(guó)家最多，影響最大的小口徑全自動(dòng)防空武器系統(tǒng)［1］。并且，許多國(guó)家為了充分利用35 mm GDF型高炮的優(yōu)良性能，不斷以其自動(dòng)機(jī)為母型改進(jìn)研制成適應(yīng)各型35 mm自行高炮的厄利空KDA型35 mm自動(dòng)機(jī)，如:德國(guó)“獵豹”、荷蘭“凱撒”、日本87式、波蘭“勞拉”和英國(guó)“神槍手”等［2］。

20世紀(jì)90年代以來(lái)，瑞士厄利空公司根據(jù)需求的變化，針對(duì)性地又研制成功了35 mm口徑的高射速轉(zhuǎn)膛自動(dòng)機(jī)(35/1000型)，并以此為基礎(chǔ)開發(fā)出了“空中巡警”(SKY RANGER)輪式自行高炮防空武器系統(tǒng)(產(chǎn)品代號(hào)為GDF-008)，同樣也配備有“阿海德”子母彈彈藥［3］。該系統(tǒng)是一種高機(jī)動(dòng)性能的彈炮合一的防空武器系統(tǒng)，能夠滿足對(duì)付未來(lái)多種空中威脅，并能擔(dān)負(fù)地面防御任務(wù)。

為此，本文擬對(duì)該武器系統(tǒng)的基本構(gòu)成、作戰(zhàn)效能、抗多批次攻擊能力、射擊安全性等方面進(jìn)行分析研究，以求獲得有益啟示，這對(duì)把握我國(guó)小口徑高炮的發(fā)展途徑(方向)具有重要借鑒(或指導(dǎo))意義。

1 “空中巡警”武器系統(tǒng)的基本構(gòu)成

1.1 武器系統(tǒng)發(fā)射平臺(tái)

“空中巡警”的遙控炮塔配置在德國(guó)KMW公司研制的“拳擊手”8×8輪式裝甲底盤上［4］。它配置有獨(dú)立的光電探測(cè)裝置(包括紅外熱像儀、電視攝像機(jī)、激光測(cè)距機(jī)、視頻跟蹤器等)，用于對(duì)直視范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和跟蹤。炮塔還能從保密的無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈上獲取空中目標(biāo)數(shù)據(jù)，也可以從其他外部探測(cè)裝置獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)。該高炮通常采用長(zhǎng)度為20～24發(fā)的點(diǎn)射方式來(lái)對(duì)付一個(gè)典型的空中目標(biāo)?？梢园l(fā)射所有現(xiàn)役35 mm彈藥，包括“阿海德”編程引信子母彈和正在研制的集束穿甲彈(FAPDS)等靈巧彈藥。

1.2 武器系統(tǒng)配置的彈藥

35系列高炮配置的彈藥有通用型爆破彈(GPR-AB)、編程引信子母彈(AHEAD)和在研的集束穿甲彈(FAPDS)等典型彈藥。

其中，編程引信子母彈是一種非常先進(jìn)的35 mm高炮彈藥，全稱為“先進(jìn)命中效率與摧毀”(AHEAD)彈藥。該彈利用炮口測(cè)速和電磁感應(yīng)原理對(duì)引信適時(shí)裝定時(shí)間，使彈體在目標(biāo)前方最佳位置炸開而釋放出彈體內(nèi)每枚3.3g、共152枚的鎢金屬柱形彈芯，形成一片彈芯云。彈芯以1000 r/min的旋轉(zhuǎn)速度保持飛行穩(wěn)定，從而對(duì)目標(biāo)具備有很強(qiáng)的穿透力。火炮系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)通常以點(diǎn)射長(zhǎng)度為20～24發(fā)的方式進(jìn)行射擊，其時(shí)，可沿目標(biāo)前進(jìn)方向適時(shí)形成一道任何目標(biāo)都難以逃避的密集的“彈幕墻”，與直接命中彈相比，具有了更高的命中概率［5］。

據(jù)了解，為繼續(xù)提高殺傷效果，目前厄利空公司正在將AHEAD彈的彈芯往大和小2個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。往小改是將彈芯質(zhì)量繼續(xù)減小至1 g左右，這樣可使彈丸內(nèi)含有更多的彈芯;往大改是將彈芯質(zhì)量加大使之兼有穿甲彈和殺爆彈功能的新型防空彈藥(FAPDS)，這樣不僅提高了對(duì)目標(biāo)的命中概率，而且可以像常規(guī)穿甲彈那樣穿透防護(hù)裝甲，再由于材料獨(dú)特的彈芯在與目標(biāo)撞擊過(guò)程中破碎后形成的“破片能量云”，能在目標(biāo)內(nèi)部產(chǎn)生二次殺傷效應(yīng)，這樣就能有效對(duì)付武裝直升機(jī)和輕型裝甲車輛［6］。

2 對(duì)武器系統(tǒng)性能的分析

2.1 對(duì)武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能(以毀傷概率為評(píng)價(jià)指標(biāo))的分析

以下對(duì)“空中巡警”分別使用AHEAD彈和在研的FAPDS彈與“密集陣”使用20 mm脫殼穿甲彈防御“海爾法”反坦克導(dǎo)彈和防御“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能進(jìn)行對(duì)比計(jì)算分析［7］。

為簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，在認(rèn)為二者射擊精度、火控及隨動(dòng)等系統(tǒng)精度相同的條件下，根據(jù)彈著點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)計(jì)算對(duì)目標(biāo)條件的毀傷概率公式［8］。

在假設(shè)全系統(tǒng)無(wú)故障，目標(biāo)無(wú)對(duì)抗的條件下，第i發(fā)彈藥對(duì)目標(biāo)的毀傷概率為

式中:G(x，y，z)為坐標(biāo)殺傷規(guī)律，由彈藥威力參數(shù)、目標(biāo)易毀性與目標(biāo)位置關(guān)系所決定;φ(x，y，z)為炸點(diǎn)分布密度函數(shù)，由命中規(guī)律和引信啟動(dòng)規(guī)律決定，對(duì)于高炮武器系統(tǒng)而言，火炮射擊參數(shù)對(duì)炸點(diǎn)分布密度函數(shù)有重要影響。

用式(1)，按程序輸入已知條件的數(shù)據(jù)(目標(biāo)易毀性參數(shù)、射擊相遇點(diǎn)分布參數(shù)、終點(diǎn)效應(yīng)參數(shù))進(jìn)行解算，可得N連發(fā)射擊對(duì)目標(biāo)的毀傷概率P

2.1.1 用AHEAD彈與20 mm脫殼穿甲彈對(duì)“海爾法”反坦克導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能的對(duì)比計(jì)算分析

“空中巡警”射頻達(dá)1000發(fā)/min，由于能發(fā)射含152顆鎢柱的AHEAD彈，其彈幕形成速度達(dá)152000發(fā)/min。而最高射頻在4500發(fā)/min的“密集陣”因?yàn)槠涫寝D(zhuǎn)管武器，射彈散布較大，火控采用大閉環(huán)修正后可部分彌補(bǔ)其射彈散布較大的缺陷?！懊芗嚒卑l(fā)射20 mm脫殼穿甲彈的彈幕形成速度與射頻相同，只能達(dá)4500發(fā)/min。

“空中巡警”和“密集陣”對(duì)“海爾法”反坦克導(dǎo)彈的毀傷概率的計(jì)算結(jié)果曲線如圖1所示。

圖1 對(duì)“海爾法”毀殲傷率曲線

在各自有效射程范圍內(nèi)防御體積較小的“海爾法”反坦克導(dǎo)彈，“空中巡警”的綜合毀傷概率接近100%，而“密集陣”綜合毀傷概率只有23%左右，如圖1所示?！翱罩醒簿豹?dú)有的防御反坦克導(dǎo)彈的能力從理論上得到了驗(yàn)證，防御效果如圖2所示。

2.1.2 用FAPDS彈與20 mm脫殼穿甲彈對(duì)“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能的對(duì)比計(jì)算分析

為有效擊穿“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部，以在研的FAPDS彈藥為例進(jìn)行分析。據(jù)國(guó)外數(shù)據(jù)FAPDS彈藥內(nèi)部包含有約8枚彈芯，則其每枚彈芯的質(zhì)量在60 g左右(質(zhì)量與20 mm脫殼穿甲彈接近)?！翱罩醒簿卑l(fā)射FAPDS彈的彈幕形成速度可達(dá)8000發(fā)/min。

“空中巡警”和“密集陣”對(duì)“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈的毀傷概率的計(jì)算結(jié)果曲線如圖3所示。

圖3 對(duì)“戰(zhàn)斧”毀殲概率曲線

“空中巡警”在700～2100 m范圍對(duì)“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈3次點(diǎn)射的毀傷概率達(dá)83%(為“密集陣”的1.28倍)，綜合毀傷概率達(dá)88%(為“密集陣”的1.23倍)?！懊芗嚒蔽茨芘鋫潇`巧彈藥，其彈幕形成速度與射頻相同只能為4500發(fā)/min，同樣連續(xù)3次點(diǎn)射的毀傷概率為65%，綜合毀傷概率為77%。

2.2 抗多批次攻擊能力的分析

35 mm高炮以高精度為其顯著特點(diǎn)?！翱罩醒簿鄙鋸椛⒉?中間偏差)小于1.8密位，對(duì)付典型空中目標(biāo)時(shí)每次射彈約20～24發(fā)。分析計(jì)算表明:在對(duì)相同目標(biāo)進(jìn)行有效防御的情況下，“空中巡警”可用較少的彈藥對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)射擊。“密集陣”作為一種轉(zhuǎn)管高炮，其主要特點(diǎn)就是采用大閉環(huán)火控系統(tǒng)，火炮射速高，對(duì)付典型空中目標(biāo)時(shí)每次射彈約200發(fā)。其彈幕防御的理念決定了該高炮在單位時(shí)間內(nèi)的射彈量更多。相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 2種裝備攜彈量及持續(xù)射擊次數(shù)對(duì)比表

以上對(duì)比可看出，“空中巡警”擁有對(duì)目標(biāo)射擊的次數(shù)更多，其持續(xù)作戰(zhàn)能力也更強(qiáng)。

2.3 射擊安全性的分析

據(jù)瑞士數(shù)據(jù)，“空中巡警”的有效射程為4 km［9］，與其余35 mm系列高炮相同，其開火距離一般在3.5 km左右，一次點(diǎn)射長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為20～24發(fā)，對(duì)亞音速目標(biāo)毀傷距離約2.8 km。另?yè)?jù)了解，美國(guó)海軍裝備的“密集陣”在1370 m處擊中了反艦導(dǎo)彈，而導(dǎo)彈破片越過(guò)海浪，炸傷艦上一名文職官員。需要注意的是，“密集陣”的有效射程為2.5 km左右，一般開火距離在2 km左右，其連續(xù)發(fā)射約200發(fā)，費(fèi)時(shí)約為2.6 s，亞音速目標(biāo)毀傷距離將在1.3 km左右。這也從側(cè)面可說(shuō)明，擁有更大射程的“空中巡警”的二次損傷可以更小，其射擊安全性更好。

另外，再進(jìn)一步分析，當(dāng)高射速的陸用小高炮，在射擊低空、超低空目標(biāo)時(shí)，使用傳統(tǒng)觸發(fā)引信的炮彈往往來(lái)不及自毀便會(huì)紛紛落地，很容易造成無(wú)辜人員誤傷。尤其是在人口密集地區(qū)，這會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重后果。然而，AHEAD彈本身在毀傷目標(biāo)和彈丸自毀方面是一致的，這樣就可以大大減少落彈誤傷問(wèn)題。因此，使用AHEAD彈射擊模式，不僅能提高打擊效能，而且還能具有更高的射擊安全性［10］。

3 結(jié)論

“空中巡警”因其高精度和高射速，在發(fā)射智能彈藥時(shí)，大大提高了高炮武器系統(tǒng)的綜合性能(作戰(zhàn)效能、抗多批次攻擊能力、射擊安全性等方面)。這也使之具有了獨(dú)特的防御反坦克導(dǎo)彈等快速小目標(biāo)的能力，可以對(duì)裝甲突擊群提供有效防護(hù)，相較“密集陣”20 mm脫殼穿甲彈就顯得十分優(yōu)異。所以，在射速和精度達(dá)到一定程度后，適時(shí)發(fā)展靈巧彈藥技術(shù)不但可以提升小口徑高炮系統(tǒng)的綜合性能，而且能夠增加小高炮系統(tǒng)的一些特殊功能，滿足各種要求。這就是35 mm口徑高炮仍具有生命力的原因所在。此分析研究結(jié)果對(duì)我國(guó)小口徑高炮的發(fā)展途徑(方向)具有重要借鑒(或指導(dǎo))意義。因此說(shuō):用小口徑高炮對(duì)付各種導(dǎo)彈和無(wú)人機(jī)，可以說(shuō)效果較好，性價(jià)比較高。接下來(lái)就是還要進(jìn)一步提高彈藥威力，如增加子母彈數(shù)量、加大子母彈的侵徹力、以及智能化和可控化等高新技術(shù)的彈藥，這是未來(lái)35 mm口徑高炮彈藥的主要發(fā)展途徑(或趨勢(shì))。

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