國外艦炮制導(dǎo)彈藥的發(fā)展現(xiàn)狀及特點分析

李翔，李法忠

(1. 中國船舶重工集團公司第七一三研究所，河南 鄭州 450015；2. 北部戰(zhàn)區(qū)海軍參謀部訓(xùn)練處，山東 青島 266071)

0 引 言

艦炮是海軍水面艦艇的重要武器裝備，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中執(zhí)行多樣化的使命任務(wù)。使用精確制導(dǎo)彈藥可使作戰(zhàn)效能提高100～1000倍，效費比提高30～40倍，可以用更少的彈藥達到更好的打擊效果。在對陸打擊時，敵方部隊與平民往往是混在一起的，精確打擊是減少附帶損傷的重要因素。此外，在打擊一些低價值目標、不能用導(dǎo)彈進行作戰(zhàn)的時候，制導(dǎo)炮彈具有獨特的優(yōu)勢。

世界主要海軍國家都非常重視艦炮制導(dǎo)炮彈的研究開發(fā)，然而多年來，經(jīng)歷了大量的失敗，浪費了大量的時間和研發(fā)成本。雷聲公司1994年開始為MK 45 Mod4型127 mm艦炮研制的EX-171增程制導(dǎo)炮彈（ERGM）（見圖1）由于故障多（如尾翼不能展開、火箭不能點火、電子元件失效等）、多次飛行試驗達不到射程和精度的要求、研制經(jīng)費嚴重超支、研制進度延期等原因，在2008年被終止。在不久之后，經(jīng)歷了14年磨難的阿連特公司（現(xiàn)在的諾·格武器系統(tǒng)公司）的海軍遠程支援彈藥（ANSR/BTERM）由于可靠性差以及與艦炮的兼容性差，導(dǎo)致艦炮射速較低，也遭遇了類似的命運。美國海軍“朱姆·沃爾特”級驅(qū)逐艦裝備的MK 51型先進艦炮系統(tǒng)（AGS）的155 mm艦炮配備的遠程對陸攻擊彈藥（LRLAP）（見圖2）的單發(fā)價格從3.5萬美元漲到了100萬美元，導(dǎo)致美國海軍無法承擔(dān)巨額彈藥采購費用，在2016年項目被取消，面臨“有炮無彈”的窘境。然而探索的腳步從來沒有停歇過，近年來一些艦炮的制導(dǎo)彈藥在增大射程和提高射擊精度方面取得了重大進展。

圖 1 EX-171增程制導(dǎo)炮彈（ERGM）Fig. 1EX171 Extended range guided munitiom（ERGM）

圖 2 155毫米遠程對陸攻擊彈藥（LRLAP）Fig. 2155 mm Long range land attack projectile（LRLAP）

1 艦炮制導(dǎo)炮彈的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 軌道-阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司的127 mm制導(dǎo)炮彈

2018年1 月，軌道-阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司公布了用于127 mm艦炮炮彈的尾舵控制精確制導(dǎo)組件概念。該組件采用與軌道-阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司M1156式155 mm精確制導(dǎo)組件（PGK）（見圖3）相似的技術(shù)，但采用尾舵控制，而不是M1156精確制導(dǎo)組件的鴨式舵設(shè)計。軌道-阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司稱，配裝尾舵控制精確制導(dǎo)組件的制導(dǎo)炮彈射程將達到47 km，配用火箭增程裝置后射程將達到76 km。采用GPS制導(dǎo)時，制導(dǎo)炮彈的精度在5 m以內(nèi)；在GPS拒止環(huán)境中，以末制導(dǎo)導(dǎo)引頭制導(dǎo)時精度為1 m。該制導(dǎo)炮彈與美國海軍MK45型127 mm艦炮系統(tǒng)兼容，配備制式定高起爆引信、激光半主動導(dǎo)引頭或短波成像導(dǎo)引頭。

圖 3 M1156式155 mm精確制導(dǎo)組件Fig. 3M1156 155 mm precision guidance kit

該制導(dǎo)炮彈的研發(fā)仍處于初始階段，盡管不容忽視由增加的控制裝置和火箭輔助組件帶來的結(jié)構(gòu)變化，但因為有從155 mm口徑彈藥取得的成功經(jīng)驗，該公司聲稱風(fēng)險是有限的。

1.2 雷聲公司的127 mm艦炮用“神劍N5”制導(dǎo)炮彈

雷聲公司已經(jīng)開發(fā)出適用于127 mm艦炮的“神劍N5”制導(dǎo)炮彈（和BAE系統(tǒng)公司聯(lián)合研制），是其眾所周知的155 mm精確制導(dǎo)炮彈（PGM）（見圖4）的衍生產(chǎn)品。2015年9月，這款炮彈在尤馬試驗場發(fā)射，飛行精度非常高，準確命中了37 km距離上的目標（最終目標是最大射程大于48 km、最小射程小于27 km、發(fā)射速率大于5發(fā)/min、CEP精度小于10 m）。2019年5月，又在尤馬試驗場進行了發(fā)射試驗，驗證了“短、中、近”射程的性能，精度和陸軍制導(dǎo)炮彈相同?！吧駝5”裝有8個用于穩(wěn)定的尾翼和4個用于控制的可伸縮鴨式舵。彈頭安裝的引信可被編程為定高炸或近炸模式，而且彈藥可使用美國陸軍155 mm“神劍1B”制導(dǎo)炮彈約70%的組件和近100%的軟件、制導(dǎo)和導(dǎo)航元件。除了目前的IMU/GPS制導(dǎo)，還有2種進一步的解決方案：一種是自適應(yīng)半主動激光制導(dǎo)（“神劍 S”）；第二種是專門為“神劍N5”設(shè)計的毫米波雷達。后者將可以全天候作戰(zhàn)和“發(fā)射后不管”的方式對付移動目標，這是一種衡量快速攻擊艦艇類目標的重要能力。

圖 4 “神劍1B”155 mm制導(dǎo)炮彈（左）和“神劍N5”127 mm制導(dǎo)炮彈（右）Fig. 4Excalibur 1B 155 mm guided munition（L）and Excalibur N5 127 mm guided munition（R）

1.3 萊昂納多子公司的127 mm“火山”制導(dǎo)炮彈

萊昂納多電子分部（前身為OTO MELERA公司）和BAE系統(tǒng)公司聯(lián)合研制的“火山”（Valcano）制導(dǎo)炮彈采用次口徑炮彈（見圖5），在沒有底排或火箭推進的情況下，通過減小阻力和增大初速度來達到更遠的射程，“火山”包括3個不同的版本：60 km射程的彈道增程型（BER），無制導(dǎo)，由意大利-荷蘭聯(lián)合開發(fā)；100 km射程的遠程制導(dǎo)型（GLR），配備IMU/GPS自主制導(dǎo)；8 km射程的紅外制導(dǎo)型（GLRIR）或激光半主動制導(dǎo)型（GLR-SAL），用于攻擊包括艦船在內(nèi)的移動目標。已完成鑒定程序的彈藥現(xiàn)在正在生產(chǎn)中。激光半主動和紅外終端傳感器由Diehl防御公司開發(fā)，只是簡單地互換（即插即用），與被取消的EX-171 ERGM相比，“火山”只需要一次輸彈過程，因此炮可以全射速發(fā)射（保持原有射速）。這型彈藥計劃裝備于萊昂納多127/64LW 或者127/54C型艦炮和BAE系統(tǒng)公司的MK 45 Mod4 127/64型艦炮，其兼容性在2018年夏天通過試驗驗證。在試驗期間，“火山”GLR演示了遠射程（用傳統(tǒng)的127/54C型艦炮發(fā)射超過了80 km）和米級的CEP精度，多次直接命中。為了更大地提高非制導(dǎo)BER彈藥的效能和精度，該公司開發(fā)的一種稱為Scout的特殊遙測彈藥，它與BER彈具有相同的彈道，通過下行鏈路將其位置傳送到發(fā)射艦船的火控系統(tǒng)（FCS），允許對隨后發(fā)射的彈藥進行更好的彈道修正。

圖 5 萊昂納多127 mm“火山”制導(dǎo)炮彈Fig. 5Leonado 127 mm Vulcano Guided Munition

1.4 BAE系統(tǒng)公司的超高速制導(dǎo)炮彈（HVP）

超高速制導(dǎo)炮彈（HVP）（見圖6）是美國海軍研發(fā)的下一代通用化、低風(fēng)阻、多任務(wù)制導(dǎo)炮彈，可執(zhí)行海軍火力支援、巡航導(dǎo)彈防御、彈道導(dǎo)彈防御及反水面戰(zhàn)等多種任務(wù)。炮彈采用電子制導(dǎo)裝置，可從MK 45型127 mm艦炮、AGS 155、電磁軌道炮及陸軍155 mm榴彈炮等多種平臺發(fā)射，攻擊水面、地面及空中目標，其主要性能參數(shù)如表1所示。

圖 6 超高速制導(dǎo)炮彈（HVP）Fig. 6Hyper-velocity Projectile（HVP）

表 1 高速制導(dǎo)炮彈（HVP）主要性能參數(shù)

HVP具有飛行速度高、效費比高、通用性強等特點，從MK 45型127 mm艦炮等平臺發(fā)射時炮口初速是傳統(tǒng)炮彈速度的2倍。HVP單價約7.5萬～10萬美元，遠低于LRLAP的單枚成本。

2018年6 月，美國“杜威”號驅(qū)逐艦（USS Dewey）上的MK45 Mod4型127 mm艦炮成功發(fā)射了20發(fā)HVP，證明了傳統(tǒng)艦炮采用HVP的可行性。

1.5 萊昂納多子公司的76 mm“火山”精確制導(dǎo)炮彈

同樣的127 mm“火山”彈藥設(shè)計理念也被用于76 mm口徑，研制了76 mm“火山”制導(dǎo)炮彈（PGM）（見圖7）。通過“火山”組件，使76 mm艦炮能夠以同樣的終點精度打擊40 km遠的目標。這種彈藥被設(shè)計為DART（驅(qū)動彈藥減少飛行時間），是一種脫殼次口徑彈，直徑40 mm，炮口初速約1 100 m/s，使其在5 s內(nèi)達到5 km，自由滾動鰭穩(wěn)定彈配備尾翼和鴨翼控制部分。

圖 7 萊昂納多76 mm“火山”制導(dǎo)炮彈Fig. 7Leonado 76 mm Vulcano guided munition

目前的76 mm STRALES艦炮炮塔包含用于終端制導(dǎo)的雷達，考慮到新選擇的瞄準線指令（CLOS）制導(dǎo)方案，在理論上能夠以120發(fā)/min的全射速發(fā)射，且受控制炮彈的數(shù)量沒有限制。然而，3發(fā)炮彈的爆炸足以殺傷任何目標，這使得系統(tǒng)具有良好的精度和高效的單發(fā)殺傷能力，供彈裝置允許選擇不同類型的彈藥，瞬間從一個彈種切換到另一個彈種。

德國、意大利、哥倫比亞、卡塔爾、比利時和波蘭等多國海軍都采購了76 mm STRALES系統(tǒng)。目前，正在開發(fā)一種新的艦炮型號，該艦炮有3種不同的配置用于布置CLOS制導(dǎo)雷達，其中一種配置在艦炮的當(dāng)前位置，另2種配置在炮塔外，包括THALES Phoros多目標跟蹤雷達，或萊昂納多NA-30S MK2火控雷達。

1.6 BAE系統(tǒng)公司的57 mm HE-4G修正彈藥

2015年，BAE系統(tǒng)公司提出了M295 Mod1 ORKA（用于打擊快速攻擊艇）的方案，該方案基于一種多模式圖像導(dǎo)引頭，可以單獨工作或使用激光指示器。該計劃之后被取消，取而代之的是L3 Technology Mk332 Mod0 HE-4G彈藥（見圖8），在NAVSEA先進低成本彈藥（ALaMo）計劃內(nèi)開發(fā)。HE-4G技術(shù)是基于4個閂塊的布置，這4個閂塊可改變彈丸的重心，從而從最初的非制導(dǎo)彈道進行修正。彈藥已經(jīng)通過關(guān)鍵設(shè)計審查，并且正在向合格測試和生產(chǎn)前認證邁進，已經(jīng)證明了在比傳統(tǒng)彈藥更遠的距離上打擊移動目標的能力，計劃在2019年底和2020年秋投入使用。

2 艦炮制導(dǎo)炮彈發(fā)展的特點分析

從艦炮制導(dǎo)炮彈的發(fā)展現(xiàn)狀可以看出，艦炮制導(dǎo)炮彈的研究主要集中在幾個大的軍工集團，技術(shù)途徑各異，發(fā)展非常迅速，呈現(xiàn)出顯著特點。

圖 8 BAE系統(tǒng)公司的57 mm HE-4G彈藥Fig. 8BAE Systems 57 mm HE-4G projectile

2.1 應(yīng)用陸軍制導(dǎo)炮彈成熟技術(shù)

陸軍火炮制導(dǎo)炮彈研制起步較早，特別是大口徑火炮發(fā)射的制導(dǎo)炮彈有多年的成熟應(yīng)用。這些制導(dǎo)炮彈的研發(fā)公司把這些成熟技術(shù)應(yīng)用到艦炮制導(dǎo)炮彈的研發(fā)上輕車熟路，如軌道-阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司的127 mm艦炮制導(dǎo)炮彈采用與該公司陸軍M1156式155 mm精確制導(dǎo)組件相似的技術(shù)，雷聲公司的127 mm艦炮“神劍N5”制導(dǎo)炮彈使用陸軍155 mm“神劍1B”炮彈約70%的組件和近100%的軟件、制導(dǎo)和導(dǎo)航元件。盡管還要解決海洋環(huán)境條件下的適應(yīng)性、艦炮發(fā)射適配性、海戰(zhàn)目標識別與定位等問題，采用陸軍彈藥成熟技術(shù)后，能夠快速形成海軍智能彈藥裝備的成效是顯而易見的。

2.2 由大口徑到中小口徑全面發(fā)展

由于制導(dǎo)炮彈所用控制器件的抗高過載/小型化問題一直困擾著制導(dǎo)炮彈的發(fā)展，彈藥的口徑最初大都集中在155毫米口徑，之后逐步走向127 mm口徑，現(xiàn)在76 mm和57 mm口徑也發(fā)展了制導(dǎo)炮彈。據(jù)報道，軌道-阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司在為“叢林之王”高炮研制一種30×173 mm指令制導(dǎo)炮彈，該彈藥尾部裝有指令接收裝置，雷達鎖定目標后，有火控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)鏈向彈藥發(fā)送彈道校正與目標信息，實現(xiàn)“一擊必中”。由此可以預(yù)見，更小口徑的制導(dǎo)炮彈也將會在艦炮彈藥中出現(xiàn)。

2.3 注重提高效費比

先進艦炮系統(tǒng)（AGS）配備的遠程對陸攻擊彈藥（LRLAP）的昂貴價格使財大氣粗的美國海軍也望而卻步，艦炮使用制導(dǎo)炮彈持續(xù)進行火力支援必須限制制導(dǎo)炮彈成本，實現(xiàn)高的效費比。如HVP沒有火箭發(fā)動機，成本相對較低，單價約7.5萬～10萬美元；軌道-阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司的127 mm艦炮制導(dǎo)炮彈和雷聲公司的127 mm艦炮制導(dǎo)炮彈大量采用陸軍成熟技術(shù)和器件，也將更好地控制炮彈的成本；BAE系統(tǒng)公司的57 mm HE-4G修正彈藥采用更加簡捷的設(shè)計，發(fā)揮更好效能時成本更低。

2.4 同步考慮現(xiàn)役艦炮的兼容發(fā)射

世界海軍強國裝備有大量的現(xiàn)役艦炮，如BAE系統(tǒng)公司的127/62 MK45 Mod4艦炮服役于或訂購于8國海軍多達130艘艦船，還有60門舊型號的MK45在服役；萊昂納多子公司的127/64LW艦炮服役或訂購于3個國家18門炮以上，127/54C艦炮服役于8國海軍共40門炮；其76 mm緊湊型艦炮則服役于50多國海軍100多門炮。這些艦炮如果使用制導(dǎo)炮彈則可以大幅提高其作戰(zhàn)效能，所以，在開發(fā)制導(dǎo)炮彈時，這些公司都注重新型彈藥與艦炮、火控系統(tǒng)的兼容性。軌道-阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司的127 mm制導(dǎo)炮彈與美國MK45 127 mm艦炮完全兼容，并通過了射擊試驗驗證；雷聲公司的127 mm艦炮用神劍N5制導(dǎo)炮彈也在試驗場進行了與MK45 127 mm艦炮的兼容性試驗；“火山”制導(dǎo)炮彈與OTO127，MK45 127艦炮發(fā)射系統(tǒng)完全兼容，且可以保持原有射速不變；通過加裝自動裝填系統(tǒng)或半自動裝填系統(tǒng)，可以自動或人工輔助轉(zhuǎn)運制導(dǎo)炮彈；BAE系統(tǒng)公司也開發(fā)了一型新的自動彈藥裝填系統(tǒng)，將安裝于英國皇家海軍26型驅(qū)逐艦上，并可能會擴展到澳大利亞和加拿大以及美國海軍的DDG51上，與現(xiàn)有和將來的供彈裝置都可以兼容；HVP通過設(shè)計不同的適配裝置，可以由電磁軌道炮、MK 45 Mod 2/4 127 mm艦炮、AGS155 mm艦炮、陸軍155 mm自行榴彈炮等平臺發(fā)射；OTO76 mm艦炮使用可選多模供彈組件可以自動快速地選擇4種不同類型的彈種，使現(xiàn)有艦炮不改變重量、尺寸和接口。

3 結(jié) 語

艦炮智能炮彈的研究方興未艾，隨著計算機技術(shù)、制導(dǎo)技術(shù)、目標探測技術(shù)、人工智能技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，具有信息感知與處理、推理判斷與決策、執(zhí)行某種動作與任務(wù)等功能的新型智能彈藥將在未來海上戰(zhàn)爭中得到應(yīng)用，實現(xiàn)搜索、探測和識別目標，控制和改變自身狀態(tài)，選擇所要攻擊的目標甚至攻擊部位和方式，偵察、監(jiān)視、評估作戰(zhàn)效果和戰(zhàn)場態(tài)勢等能力，使艦炮武器裝備更好地遂行對岸火力支援、打擊海上目標、防空作戰(zhàn)等多重使命任務(wù)。