艦炮制導(dǎo)彈藥發(fā)展研究*

孫世巖，朱惠民，宋歆，徐迅之

（1.海軍工程大學(xué)，武漢430033；2.中國兵器工業(yè)集團標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京100089；3.海軍駐桂林地區(qū)軍事代表室，廣西桂林541002）

艦炮制導(dǎo)彈藥發(fā)展研究*

孫世巖1，朱惠民1，宋歆2，徐迅之3

（1.海軍工程大學(xué)，武漢430033；2.中國兵器工業(yè)集團標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京100089；3.海軍駐桂林地區(qū)軍事代表室，廣西桂林541002）

從艦炮制導(dǎo)彈藥的基本概念出發(fā)，結(jié)合其使命任務(wù)，對比中美兩棲作戰(zhàn)力量區(qū)別，指出發(fā)展低成本高精度制導(dǎo)兵器的必要性。總結(jié)當(dāng)前國內(nèi)外對制導(dǎo)彈藥的研究現(xiàn)狀，提取其關(guān)鍵技術(shù)，對比中外在頂層概念設(shè)計、系統(tǒng)交聯(lián)、彈藥實驗測試等方面的發(fā)展差距，為下一步制導(dǎo)彈藥的研究，提出了階梯式、螺旋式發(fā)展、加強基礎(chǔ)性研究工作、開展制導(dǎo)彈藥協(xié)同控制技術(shù)研究等重要建議。

艦炮制導(dǎo)彈藥，軍事需求分析，發(fā)展思路

0 引言

高技術(shù)條件下的局部戰(zhàn)爭中，大口徑艦炮使命任務(wù)已經(jīng)主要由對艦、對空兼顧對岸作戰(zhàn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕袚?dān)對岸火力支援兼顧反艦防空。大口徑艦炮作為海上水面火力支援的重要武器，在打擊岸基殘存火力點、觀察通訊所、小型水面艦艇以及戰(zhàn)場突現(xiàn)目標(biāo)等點目標(biāo)時，采用普通彈藥需消耗大量炮彈，效率低、用時長。而制導(dǎo)炮彈具有射程遠、精度高、反應(yīng)速度快等特點，發(fā)展實現(xiàn)精確打擊的制導(dǎo)炮彈是大口徑艦炮武器的重要發(fā)展方向。對制導(dǎo)炮彈的需求由來已久，正是探測器件、慣性器件、電子器件、控制器件以及動力裝置的發(fā)展使其成為可能，特別是衛(wèi)星定位、精確末制導(dǎo)技術(shù)和通訊網(wǎng)絡(luò)（或計算機網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)等在大口徑艦炮武器系統(tǒng)及炮彈上的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)大口徑艦炮由機械化、自動化邁進了信息化裝備的大門［1］。本文從海軍實際出發(fā)，進一步梳理發(fā)展需求，圍繞主要關(guān)鍵技術(shù)，分析國內(nèi)外主要差距，提出發(fā)展途徑。

1 基本概念

中國軍事百科辭典（1991年）：“末端制導(dǎo)炮彈，亦稱自動尋的炮彈。利用炮彈自身備有的制導(dǎo)裝置，在飛行彈道末端將彈丸導(dǎo)向目標(biāo)的炮彈。其制導(dǎo)方式有紅外末端制導(dǎo)、無線電末端制導(dǎo)，激光末端制導(dǎo)等。末端制導(dǎo)炮彈比普通炮彈命中率高，多配用于遠射程火炮，用于射擊遠距離目標(biāo)”。另，“炮射導(dǎo)彈，用火炮發(fā)射的導(dǎo)彈。導(dǎo)彈由炮彈發(fā)射藥推出炮口后，彈上發(fā)動機點火工作。火炮相當(dāng)于導(dǎo)彈的助推器，但它可以重復(fù)使用”。兵器行業(yè)中，炮射導(dǎo)彈亦可稱制導(dǎo)炮彈，目前通常均稱作信息化彈藥，包括裝有北斗/INS的中制導(dǎo)和末制導(dǎo)的炮彈。在飛行中有1次～2次修正動作、而非連續(xù)制導(dǎo)修正的炮彈稱為修正彈藥。對地射擊過程中，有一維修正和二維修正之分。

2 發(fā)展需求

2.1 從近海防御到遠海防衛(wèi)要求強大的兩棲作戰(zhàn)力量

長期以來，為滿足傳統(tǒng)國土防御要求，海軍水面和航空力量建設(shè)始終強調(diào)近岸、近海的制空權(quán)、制海權(quán)，重視航空兵空中格斗和打擊水面艦艇力量。近年來，海軍在奪取制空制海權(quán)的平臺和裝備建設(shè)上取得很多成績，包括各型大型作戰(zhàn)艦艇、導(dǎo)彈和水中兵器，航母編隊及艦載機等。對比美國海軍及陸戰(zhàn)隊，二次大戰(zhàn)以后，80%以上均是兩棲作戰(zhàn)，其相關(guān)裝備的發(fā)展，是詮釋我海軍遠海防衛(wèi)裝備需求最好的參考系。以海上火力支援裝備為例，近年來，其“前沿作戰(zhàn)，從海到陸，由海制陸”的戰(zhàn)略思想特別強調(diào)海上火力支援的能力。戰(zhàn)術(shù)上，區(qū)別于傳統(tǒng)嚴(yán)格按照預(yù)先計劃協(xié)同的兩棲作戰(zhàn)模式，發(fā)展了“垂直包圍”、“超視距登陸”、“艦對目標(biāo)的機動”、“空海一體登陸”等一系列新的戰(zhàn)術(shù)［2］。同時，對海上火力支援裝備提出了新的要求：反應(yīng)速度、毀傷力、靈活性、經(jīng)濟性，將“海上力量”裝備建設(shè)放到至關(guān)重要的位置［3］。

兩棲作戰(zhàn)裝備發(fā)展需求也是近年來國內(nèi)關(guān)注的重點領(lǐng)域，但目前在兩棲作戰(zhàn)的頂層設(shè)計、體系構(gòu)建、作戰(zhàn)指揮、裝備發(fā)展和使用訓(xùn)練方面，還存在很大差距，許多方面還屬空白。特別是海上火力支援力量建設(shè)較為滯后，對陸攻擊裝備建設(shè)十分薄弱，有些方面甚至空白。

2.2 我海軍與美海軍兩棲作戰(zhàn)裝備存在很大差距

平臺方面。海上火力支援作戰(zhàn)中，起到核心作用的兩棲攻擊艦朝著綜合化和多功能化的趨勢發(fā)展，美海軍裝備的“黃蜂”級和“美國”級兩棲攻擊艦具有排水量大、機動能力強、后勤保障功能齊全、信息化和自動化程度高，可承擔(dān)兩棲作戰(zhàn)火力支援作戰(zhàn)指揮等任務(wù)。即將服役的“朱姆沃爾特”級驅(qū)逐艦代表了海上火力支援艦艇的發(fā)展方向，其設(shè)計理念完全圍繞了海上火力支援作戰(zhàn)要求，標(biāo)識性的安裝和配備了兩座155 mm AGS先進艦炮武器系統(tǒng)。

武器方面，發(fā)展的155 mm AGS艦炮，針對遠程精確對地攻擊，發(fā)展了LRLAP制導(dǎo)炮彈，最大射程的初始指標(biāo)為83 n mile（150 km），最終指標(biāo)為100 n mile（185 km），圓概率誤差約20 m。2艘“朱姆沃爾特”驅(qū)逐艦上4座AGS的火力與陸戰(zhàn)隊一個155 mm榴彈炮營的火力相當(dāng)?！皯?zhàn)斧”對地攻擊導(dǎo)彈是美國海軍對岸火力支援計劃主要的艦載精確對陸攻擊武器，目前廣泛使用的“戰(zhàn)斧”BlockⅢ導(dǎo)彈采用了新的全球定位和數(shù)字景像匹配導(dǎo)航系統(tǒng)，進一步提高了末制導(dǎo)精度，改進型BlockⅣ采用多模式制導(dǎo)，可在飛行中實施接收導(dǎo)引、修正航道、到達時間控制并重新瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使用數(shù)據(jù)鏈還可實時對目標(biāo)進行選擇并在事后對攻擊效果進行評估。

保障方面，美海軍將原陸軍高級野戰(zhàn)炮兵戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)“阿法茲”系統(tǒng)，移植到海軍海上火力支援艦艇，創(chuàng)造性地應(yīng)用到對地面部隊的火力支援系統(tǒng)中，利用“阿法茲”系統(tǒng)處理空中任務(wù)指令和進行其他戰(zhàn)斗事務(wù)管理。幫助協(xié)調(diào)海軍艦炮、野戰(zhàn)炮火和空中火力，支援在陸地上作戰(zhàn)的部隊［4］。大大縮短了從傳感器發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到向目標(biāo)射擊的反應(yīng)時間，有效提高了打擊精度。

總的來說，以美國為代表的海軍強國，海上火力支援裝備正向著機動性、協(xié)同性、高精度、低費用的方向發(fā)展［5-6］。長期以來，為滿足傳統(tǒng)國土防御要求，我海軍水面和航空力量建設(shè)始終強調(diào)近岸、近海的制空權(quán)、制海權(quán)，重視航空兵空中格斗和打擊水面艦艇力量的發(fā)展，海上火力支援力量建設(shè)較為滯后，對陸攻擊裝備建設(shè)十分薄弱，有些方面甚至空白。

2.3 海軍向遠海防衛(wèi)轉(zhuǎn)型決定了必須大力發(fā)展遠程高精度低成本制導(dǎo)兵器

兩棲作戰(zhàn)本質(zhì)上仍屬消耗戰(zhàn)（硫磺島登陸作戰(zhàn)雖不屬于大規(guī)模兩棲作戰(zhàn)，但僅三天火力準(zhǔn)備就消耗彈藥9.4萬噸，其中，僅就炮彈2.2萬發(fā)），而海軍艦載平臺空間有限（大部分艦艇主炮彈庫不超過1 000發(fā)），應(yīng)重點發(fā)展精確制導(dǎo)炮彈、艦載機精確制導(dǎo)炸彈和制導(dǎo)火箭彈等低成本、高精度打擊武器。其中，艦炮制導(dǎo)炮彈反應(yīng)時間快、效費比高、可全天候作戰(zhàn)和持續(xù)作戰(zhàn)時間長，特別是能夠根據(jù)登陸部隊的召喚進行及時的火力支援，發(fā)展130 mm甚至更大口徑的艦炮增程制導(dǎo)炮彈、以及后續(xù)的艦載電磁軌道炮制導(dǎo)炮彈，重點突破增程制導(dǎo)、高效毀傷、實時毀傷評估、新型火控和多源信息綜合利用等關(guān)鍵技術(shù)。

艦炮在與岸防及艦載火力對抗時，首先要保證必要的射程，射程的優(yōu)勢可以保證先敵開火、保證己艦的安全；其次要保證足夠的精度，能夠高效毀傷威脅目標(biāo)。岸防火力縱深和一線防御縱深可達17 km，岸防炮火的射程可達45 km。艦炮對岸攻擊的戰(zhàn)位應(yīng)該在雷區(qū)之外的可機動海區(qū)，如果考慮潮汐以及艦艇編隊機動的影響，艦炮對岸攻擊時艦艇離岸的距離應(yīng)在30 km～35 km（美軍艦炮離岸攻擊距離大于45 km）。考慮艦艇在距岸35 km距離進行對岸攻擊，覆蓋部分防御縱深5 km～10 km，打擊岸灘的碉堡、工事和近岸的裝甲目標(biāo)，則艦炮射程應(yīng)為40 km；如果在敵現(xiàn)有岸防火力（不含岸導(dǎo)）范圍之外對岸上縱深目標(biāo)實施打擊，覆蓋岸上35 km，也就是基本覆蓋岸防全部縱深，艦炮射程應(yīng)達到70 km以上?，F(xiàn)有艦炮彈藥的精度為CEP180 m～200 m之間，而且隨著射程的增加，精度會變得更差，打擊各種目標(biāo)效率較低，耗彈量大、用時長；發(fā)展增程制導(dǎo)炮彈具有的較高精度，能夠在短時間內(nèi)有效毀傷對登陸構(gòu)成威脅的炮兵陣地、集群裝甲車輛等目標(biāo)，加裝末制導(dǎo)導(dǎo)引頭精度可達CEP≤10 m，打擊精確點目標(biāo)。

3 國外發(fā)展情況

西方國家現(xiàn)役裝備主要以127 mm口徑艦炮為發(fā)射平臺，借助于在信息化技術(shù)上的優(yōu)勢，積極研發(fā)增程制導(dǎo)炮彈，如美國的127 mm ERGM炮彈（射程可達117 km，但127 mm口徑小，技術(shù)難度很大，美國海軍在2008年停止了經(jīng)費支持）、意大利的127 mm“火山”（Vulcano）增程制導(dǎo)炮彈等等。在下一代大口徑艦炮口徑選型論證中，西方國家不約而同地一致選用了155 mm口徑，其原因是155 mm艦炮能夠滿足中期聯(lián)合火力打擊對火力支援的需求。目前發(fā)展最快的是美國先進艦炮系統(tǒng)（AGS），該炮采用隱身炮塔，炮管口徑155 mm，身管長度62倍口徑，射速為10 rds/min～12 rds/min，發(fā)射遠程對陸攻擊炮彈（LRLAP）的最大射程可達185 km。該炮自2000年開始技術(shù)設(shè)計工作，目前火炮和彈藥已完成了陸上射擊試驗，預(yù)計在2015年隨DDG1000驅(qū)逐艦一同形成初步戰(zhàn)斗力，成為最先形成裝備的新一代155 mm艦炮。英國海軍為了滿足對岸火力支援的作戰(zhàn)需求，也啟動了一項155 mm艦炮的研究計劃，據(jù)說是114 mm口徑的放大版，通用陸軍彈藥。法國吉亞特公司在法國海軍的資助下，開展了新型155 mm艦炮的可行性研究，通過與瑞典博福斯公司的合作，共同開展研制兩個彈種，一個是“鵜鶘”（Pelican）制導(dǎo)炮彈，用于攻擊水面和地面目標(biāo)，采用火箭助推＋滑翔飛行增程，最大射程約85 km，計劃2015年裝備部隊使用；另一個是Bonus彈，其射程為34 km，用于攻擊裝甲目標(biāo)。

總體上看，“依阿華”級戰(zhàn)列艦二戰(zhàn)后的三起三落，對岸火力支援裝備出現(xiàn)空白，美國（北約）不得不從上世紀(jì)90年代開始，就抓緊制定了制導(dǎo)炮彈“三步走”的發(fā)展路線圖，即：第1步，127艦炮制導(dǎo)炮彈75km～117km；第2步：155艦炮制導(dǎo)炮彈117km～180km；第3步：電磁軌道炮180 km以上，如表1所示。但127難度極大，被迫下馬；于是越過了127，先走155，進展很快；回頭推動127發(fā)展［9-11］。

同時，西方國家海軍和俄羅斯海軍都在76 mm口徑艦炮上進行了重點投入和研發(fā)。奧托76 mm艦炮繼“緊湊型”和“超射速型”之后，又推出了“隱身型”，對炮塔外形進行了隱身設(shè)計，并重點研發(fā)了毫米波駕束制導(dǎo)76 mm制導(dǎo)炮彈，能夠在5 km距離內(nèi)有效攔截反艦導(dǎo)彈。

表1 聯(lián)合火力打擊對海上火力支援的需求［注］

4 主要差距

一是從彈藥本身的關(guān)鍵技術(shù)突破上看，難度仍然很大。慣導(dǎo)器件抗過載仍是最大瓶頸，美國可達到10 000 g以上，國內(nèi)技術(shù)水平還有差距；導(dǎo)引頭技術(shù)的關(guān)鍵在小型化、抗過載、消旋和目標(biāo)識別，目前還沒做較為全面的驗證，美國也沒有末制導(dǎo)導(dǎo)引頭裝備部隊方面的報道。

二是頂層概念設(shè)計仍欠缺。欠缺“從任務(wù)到能力、從能力到體系、從體系到裝備”的系統(tǒng)性論證。一是作戰(zhàn)使用。新的裝備催生新的戰(zhàn)法，作戰(zhàn)使用需求又會牽引技術(shù)發(fā)展。目前作戰(zhàn)使用研究還很不深入，包括航路規(guī)劃、射擊準(zhǔn)備（天氣條件）、射擊實施（對海、對陸）、射擊評估、射擊校正等各個環(huán)節(jié)都需要專門的研究；二是發(fā)展路線圖研究。包括體制序列，涉及到射程銜接問題、精度匹配、戰(zhàn)斗部及特種載荷等。

三是與系統(tǒng)交聯(lián)、裝艦適應(yīng)性、環(huán)境適應(yīng)性的研究還很初步。精確制導(dǎo)炮彈依賴于精確的目標(biāo)指示，特別是今后發(fā)展的遠程精確制導(dǎo)炮彈，已經(jīng)體現(xiàn)了體系作戰(zhàn)的基本特點。即作戰(zhàn)使用的坐標(biāo)系由相對坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)系，對目標(biāo)定位精度和己艦定位精度依賴很大。此外，涉及到的接口問題，還包括彈藥管理、指火控界面、射表、裝定、軟硬件接口、基準(zhǔn)、指令發(fā)送、電磁兼容等等。

四是彈藥試驗測試方法剛起步。盡管導(dǎo)彈有著一套較完善的地面仿真和飛行試驗方法，但制導(dǎo)炮彈需要承受高過載、高初速等動態(tài)環(huán)境，整個彈藥體積小、成本低，致使現(xiàn)導(dǎo)彈上常使用的器件難以滿足制導(dǎo)炮彈的炮射環(huán)境和條件，一些測試與模擬也很困難，不能完全照搬或套用。現(xiàn)在取得了一些進展，相關(guān)的理論研究、方法手段還不是很系統(tǒng)。

五是彈藥保障方法手段還不清晰。當(dāng)前海軍的彈藥保障主要針對傳統(tǒng)彈藥，以儲供保障為主，以用樣本狀態(tài)來推斷整批狀態(tài)，對制導(dǎo)彈藥不適用。同時導(dǎo)彈高價值、數(shù)量少，其保障要求和模式對低成本、要求具有一定免維護能力的制導(dǎo)炮彈也不完全適用。

六是標(biāo)準(zhǔn)體系尚屬空白。從論證、研制、生產(chǎn)、使用、保障、銷毀等全壽命周期有關(guān)工作的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)尚屬空白。目前，國軍標(biāo)《末制導(dǎo)炮彈規(guī)范》、《末制導(dǎo)炮彈部隊試驗規(guī)程》等可以借鑒，但主要針對激光半主動制導(dǎo)炮彈和末制導(dǎo)火箭彈，對海軍不完全適用。

5 結(jié)論

一是階梯式、螺旋式發(fā)展，降低研制難度和風(fēng)險。制導(dǎo)炮彈如能將增程、末制導(dǎo)分階段實施，首先解決末制導(dǎo)問題，解決首發(fā)命中問題，與此同時待慣導(dǎo)器件成熟后，再進一步增程；同樣，防空型制導(dǎo)炮彈如能降低指標(biāo)，目標(biāo)放在攔截亞音速導(dǎo)彈（周邊國家90%的反艦導(dǎo)彈為亞音速）或精確打擊低速艦艇，可有效提高護衛(wèi)艦等的反導(dǎo)能力，研制難度也會大幅下降。

二是加強基礎(chǔ)性研究工作。加強頂層概念設(shè)計、彈藥試驗測試方法、標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)工作。

三是加強從“制導(dǎo)炮彈”到“形成制導(dǎo)炮彈作戰(zhàn)能力”上下功夫。在信息利用、作戰(zhàn)使用、系統(tǒng)交聯(lián)、綜合保障等突出實際使用的工作上下功夫。

四是開展制導(dǎo)彈藥協(xié)同控制技術(shù)研究。在解決單座艦炮射擊制導(dǎo)彈藥的使用環(huán)路問題基礎(chǔ)上，進一步解決多平臺對岸協(xié)同問題。包括：火控級定位跟蹤技術(shù)，通過精確地形、戰(zhàn)場目標(biāo)定位、異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、終端位置報告、相對定位等技術(shù)，形成火控級統(tǒng)一戰(zhàn)場態(tài)勢；武器級輔助決策，通過火力分配、目標(biāo)排序、彈藥規(guī)劃、人機界面設(shè)計、目標(biāo)和火力數(shù)據(jù)庫設(shè)計等，實現(xiàn)目標(biāo)屬性集、廣義跟蹤器、火力支援武器三者的優(yōu)化匹配；武器級協(xié)同控制，重點完成遠程目標(biāo)導(dǎo)引（協(xié)同）、機動目標(biāo)打擊、實時毀傷評估、射擊諸元修正等；發(fā)展模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的協(xié)同控制終端，搭載于火力支援艦艇、飛機、直升機、無人機及陸上突擊分隊，靈活火力配置，形成火力支援的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同作戰(zhàn)能力［12-15］。

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Study of Developing Naval Gun Guided Ammunition

SUN Shi-yan1，ZHU Hui-min1，SONG Xin2，XU Xun-zhi3
（1.Naval University of Engineering，Wuhan 430033，China；
2.China Ordnance Industrial Standardization Research Institute，Beijing 100089，China；
3.Navy Representative Office in Guilin，Guilin 541002，China）

The author points out that the necessity of developing with low-cost and high-accuracy guided weapons，based on the basic concept of navy gun guided ammunition，and compared the different of the amphibious force combined with mission of guided munitions，the current research status of guided munitions at home and abroad is summaried，and the key technology is extracted.The author compares the development gap between China and foreign countries in the top-level concept design，system cross-linking and ammunition test.Several suggest for guidance ammunition research in the further such as ladder type，spiral development，strengthen basic research work，guided munitions cooperative control technology research are proposed in the end of this paper.

naval gun guided ammunition，military requirements analysis，developing ideas

TJ391

A

1002-0640（2016）12-0001-04

2015-10-15

2015-12-27

國防預(yù)研基金資助項目（4010801030104）

孫世巖（1979-），男，遼寧丹東人，博士，副教授。研究方向：艦炮武器系統(tǒng)。