艦炮防空之波束制導(dǎo)炮彈

涂林峰

制導(dǎo)炮彈的出現(xiàn)，使中口徑艦炮的作戰(zhàn)能力得到了革命性變化，極大地提高了艦炮對各類目標(biāo)的打擊精度和毀傷概率，中口徑艦炮具備了用于防空反導(dǎo)攔截作戰(zhàn)的可能。

艦炮用制導(dǎo)炮彈防空的優(yōu)點

雖然現(xiàn)代水面艦艇普遍配備了各種射程的艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)，具有攻擊范圍大、攔截成功率高的優(yōu)點，但中口徑艦炮用于防空作戰(zhàn)時也有著導(dǎo)彈所不具備的獨特優(yōu)勢。100毫米口徑以下的中口徑艦炮具有射速高、火力猛、備彈量大、反應(yīng)速度快、防御范圍大的特點，在艦炮火控系統(tǒng)的控制下，可以迅速轉(zhuǎn)動到來襲目標(biāo)的方向，并快速發(fā)動攻擊。中口徑艦炮憑借較高的射速，對慢速空中目標(biāo)本身就具備一定的攔截能力，而在與制導(dǎo)炮彈結(jié)合后，對目標(biāo)的打擊精度大幅提高，使艦炮甚至在一定程度上具備了對高速、高機動類目標(biāo)（如反艦導(dǎo)彈）的攔截能力。

相比艦空導(dǎo)彈而言，艦炮制導(dǎo)炮彈的最大優(yōu)勢就是攔截效費比高，這在用于攔截一些成本較低、技術(shù)含量也較低的目標(biāo)時體現(xiàn)的尤為明顯。這類艦炮系統(tǒng)通常都有充足的備彈量，彈藥補充也非常方便，可以對多批次的來襲目標(biāo)進行持續(xù)的攔截。目前在水面艦艇上配備的各種口徑的艦炮系統(tǒng)中，防空攔截能力較強的主要還是中小口徑艦炮。而大口徑艦炮的兩大代表——美國MK45型127毫米艦炮和意大利“奧托”127毫米艦炮，分別選擇了兩條截然不同的道路。MK45已經(jīng)基本放棄了防空作戰(zhàn)能力，而專注于對陸/反艦攻擊。“奧托”127毫米艦炮則仍然非常重視防空作戰(zhàn)能力。這種設(shè)計思路的不同可以體現(xiàn)在兩者的射速上?！皧W托”54倍徑127毫米艦炮的射速高達45發(fā)/分，而MK45的最高射速僅為20發(fā)/分（發(fā)射制導(dǎo)炮彈時降為10發(fā)/分）。

76毫米——中口徑艦炮防空的代表

在各種中口徑艦炮系統(tǒng)中，76毫米口徑艦炮由于適裝性好，與其它艦載武器的匹配性好，具備了很強的多功能性，是目前各國海軍中最受歡迎、裝艦數(shù)量最多、選用國家最多的一種中口徑艦炮系統(tǒng)，具有廣闊的發(fā)展前景。從某種角度來講，76毫米艦炮已經(jīng)成為中口徑艦炮的代表。說到76毫米艦炮，就不得不提意大利奧托·梅萊拉公司研制的“奧托”76毫米艦炮系統(tǒng)（題圖）。“奧托”76毫米艦炮是目前世界各國海軍中發(fā)展最成功的艦炮系統(tǒng)之一，目前已有50多個國家和地區(qū)的海軍裝備了上千門，連世界第一海軍強國美國也于1975年引進了“奧托”76毫米緊湊型艦炮作為“佩里”級護衛(wèi)艦的主炮。“奧托”76毫米艦炮之所以能夠在世界范圍內(nèi)取得巨大的成功，就在于它是一種多功能艦炮系統(tǒng)，可以執(zhí)行包括防空在內(nèi)的多種作戰(zhàn)任務(wù)，適裝性也非常好，排水量只有幾百噸小艇也可以裝。目前，該炮已發(fā)展出MMI型、緊湊型、超射速型、AD型（甲板上安裝型）等。為“奧托”76毫米艦炮研制的各種新型彈藥也層出不窮，包括MOM型近炸引信預(yù)制破片彈、半穿甲增程彈、制導(dǎo)炮彈、彈道修正彈、ART非致命增程彈等，極大地提高了該炮的使用范圍和打擊效能。而俄羅斯研發(fā)的AK176型艦炮以其高射速、高可靠性的特點，也在76毫米艦炮領(lǐng)域開創(chuàng)出了一片新的天地，打破了“奧托”一統(tǒng)天下的趨勢，也是中口徑艦炮中的佼佼者，并受到一些國家的青睞。

76毫米艦炮即使不使用制導(dǎo)炮彈，也具備很好的防空性能。比如“奧托”76毫米艦炮的射速高達120發(fā)/分，既可全自動化操作，也可以由炮手遙控操作，可以作為一種近距防空反導(dǎo)武器使用。76毫米艦炮使用常規(guī)非制導(dǎo)動能彈藥時，射擊的距離越近，彈丸的實際散布區(qū)域就越小，射擊精度也就越高，因此可以彌補艦空導(dǎo)彈的近界殺傷死區(qū)，這也是艦炮不能被艦空導(dǎo)彈完全替代的重要原因之一。此外，中口徑艦炮的防空能力與小口徑速射炮也不存在沖突，相反，兩者可以在射程和殺傷范圍上形成很好的互補關(guān)系。小口徑速射炮的射程普遍偏近（一般在3千米左右甚至更低），而且是通過發(fā)射大量炮彈形成彈幕以實現(xiàn)對目標(biāo)的有效攔截，目標(biāo)的距離越遠(yuǎn)則彈幕的密集程度也會隨之下降，導(dǎo)致攔截概率大幅降低。因此小口徑速射炮數(shù)千米的最大射程只是標(biāo)稱，要保證足夠高的攔截概率，其實際射程要有較大幅度的縮水。小口徑速射炮雖然在近距離上對反艦導(dǎo)彈類目標(biāo)有很好的攔截效果，但由于攔截的距離過近，即使來襲目標(biāo)被摧毀，其碎片仍然會保持慣性飛行并對目標(biāo)艦艇造成損害。而中口徑艦炮系統(tǒng)則可以在更遠(yuǎn)的安全距離外對來襲目標(biāo)進行攔截。比如“奧托”76毫米艦炮在使用MOM型預(yù)制破片彈時，可對付空中高速飛行目標(biāo)（包括掠海飛行目標(biāo)）。該型彈的彈體外殼由高質(zhì)量特種鋼材制成，彈體內(nèi)側(cè)壁布滿3000個0.5克的立方體鎢塊，內(nèi)腔裝滿A3高能炸藥。為了提高破片的飛散密度，彈體內(nèi)腔被設(shè)計成底窩狀，使彈尾側(cè)飛的破片數(shù)增多，破片飛散更集中，從而提高了飛散密度，使炮彈可以在一定的精度下提高對空中目標(biāo)的攔截概率。不過，MOM型炮彈雖然是一種新型彈藥，但它不是制導(dǎo)炮彈。

76毫米反導(dǎo)彈道修正彈

76毫米反導(dǎo)彈道修正彈（CCS）是意大利和英國合作為76毫米艦炮研制的一種防空反導(dǎo)彈藥，彈重6.66千克，在彈尾安裝有4片折疊式尾翼，可使彈丸的轉(zhuǎn)速由剛出炮口的2000轉(zhuǎn)/分降至200轉(zhuǎn)/分，以增加炮彈的可控性。在彈丸的重心周圍裝有10個小型脈沖火箭發(fā)動機。CCS的作戰(zhàn)過程為：先由艦上火控系統(tǒng)和跟蹤雷達不斷測定空中來襲目標(biāo)的實際方位和飛行彈道，根據(jù)目標(biāo)與炮彈各自的運動關(guān)系發(fā)出彈道修正指令，由炮彈的彈上信號接收機接收指令，并根據(jù)指令控制脈沖發(fā)動機工作以產(chǎn)生側(cè)向推力，對炮彈的飛行彈道進行修正，從而實現(xiàn)對來襲導(dǎo)彈的攔截。CCS是一種二維彈道修正防空彈藥，即炮彈可以在距離和方向二維上進行彈道修正。這種二維彈道修正彈是一種比較“簡陋”的制導(dǎo)彈藥，其彈上執(zhí)行機構(gòu)只能進行有限次數(shù)的彈道修正，還需通過一次發(fā)射較多炮彈才有可能實現(xiàn)對來襲目標(biāo)的有效攔截。CCS并不具備自主控制能力，它在彈上只安裝有指令接收裝置和修正執(zhí)行機構(gòu)，通過艦上火控系統(tǒng)發(fā)送的彈道修正指令實現(xiàn)了一定程度上的制導(dǎo)能力。實際上它可以看作是一種簡易版的無線電指令制導(dǎo)方式，將大量昂貴、復(fù)雜的探測裝置和火控系統(tǒng)安裝在后方的艦艇平臺上，而炮彈的彈上結(jié)構(gòu)則可以非常簡單，也很容易做到小型化。

不過，CCS用于攔截低速空中目標(biāo)時的性能尚可接受，但隨著新一代反艦導(dǎo)彈機動性能的提高以及超音速反艦導(dǎo)彈的出現(xiàn)，這種原本用于對付亞音速、低機動性空中目標(biāo)的方案失去了存在意義。意大利海軍經(jīng)過評估，決定放棄CCS的研發(fā)計劃，轉(zhuǎn)而研發(fā)采用駕束制導(dǎo)的高性能制導(dǎo)炮彈。

“斯特萊斯”近程反導(dǎo)武器系統(tǒng)

為滿足76毫米艦炮的防空需求，意大利奧托·梅萊拉公司研制了“斯特萊斯”近程反導(dǎo)武器系統(tǒng)，用來加強意大利海軍的兩艘“地平線”級驅(qū)逐艦的防空能力，同時也為眾多“奧托”76毫米艦炮的國外用戶提供了一個全新選擇?！八固厝R斯”系統(tǒng)由“奧托”76毫米艦炮、火控系統(tǒng)、雷達照射器和制導(dǎo)炮彈組成，其中“飛鏢”（DART）制導(dǎo)炮彈是該系統(tǒng)的核心?！帮w鏢”制導(dǎo)炮彈采用毫米波雷達波束制導(dǎo)方式，不僅能夠攻擊導(dǎo)彈類目標(biāo)，還可以打擊快艇類水面目標(biāo)?！八固厝R斯”系統(tǒng)的另一關(guān)鍵裝置——Ka波段制導(dǎo)系統(tǒng)安裝在76毫米艦炮的炮塔位置，它配備了重約30千克的卡塞格侖天線，用來為“飛鏢”制導(dǎo)炮彈提供目標(biāo)照射和波束制導(dǎo)。

“斯特萊斯”系統(tǒng)的工作原理是：76毫米艦炮系統(tǒng)先通過艦載雷達探測目標(biāo)的位置并對目標(biāo)形成穩(wěn)定的跟蹤，火控系統(tǒng)根據(jù)艦載雷達提供的目標(biāo)信息，控制毫米波雷達的天線指向目標(biāo)并發(fā)射制導(dǎo)波束，之后火控系統(tǒng)解算艦炮的發(fā)射諸元，艦炮發(fā)射“飛鏢”制導(dǎo)炮彈，制導(dǎo)炮彈在發(fā)射后進入制導(dǎo)波束，在飛行過程中制導(dǎo)炮彈隨時控制彈體飛行姿態(tài)以保持在制導(dǎo)波束中飛行，接近目標(biāo)后彈上可編程無線電近炸引信工作，引爆炮彈的預(yù)制破片戰(zhàn)斗部，對目標(biāo)進行毀傷。

“飛鏢”制導(dǎo)炮彈全彈可分為彈頭艙、舵機艙、戰(zhàn)斗部、尾翼艙、彈托以及藥筒組件六部分。炮彈頭部裝有無線電近炸引信和兩片鴨式舵，中間部分為戰(zhàn)斗部和彈托，尾部裝有制導(dǎo)電子組件、6片尾翼和無線電信號接收機?！帮w鏢”制導(dǎo)炮彈在執(zhí)行反導(dǎo)攔截任務(wù)時，主要采用近炸模式，引爆距離為10米，起爆精度1米，最低可在海平面上2米的高度工作。該彈配備的無線電近炸引信，不僅增加了探測范圍，提高了起爆精度，同時也降低了海面雜波反射及電磁干擾的影響，有極高的可靠性，這在攔截超低空飛行的掠海導(dǎo)彈來說是非常關(guān)鍵的。由于該引信具備可編程的特點，因此可以用于多種模式，包括對付掠海飛行導(dǎo)彈（默認(rèn)工作模式）、對付固定翼飛機、對付旋翼飛機（如直升機）、對付水面目標(biāo)以及對付地面加固目標(biāo)模式?！帮w鏢”的預(yù)制破片戰(zhàn)斗部重2.5千克，由高爆炸藥、鎢制彈丸、鋼制殼體組成，對導(dǎo)彈的有效殺傷距離超過10米。“飛鏢”的尾部裝有無線電信號接收機，接收天線安裝在炮彈尾部，始終朝向后方，以確保炮彈在飛行過程中能穩(wěn)定接收波束制導(dǎo)信號。制導(dǎo)系統(tǒng)采用的Ka波段連續(xù)波制導(dǎo)雷達可同時引導(dǎo)多枚“飛鏢”實施攔截，以提高對來襲導(dǎo)彈的攔截概率。與“火山”制導(dǎo)炮彈類似的是，“飛鏢”也采用了次口徑加尾翼穩(wěn)定設(shè)計，彈托在炮彈發(fā)射后與彈體分離，因此該彈的飛行速度極高，炮口初速可達1200米/秒，在5秒內(nèi)能夠飛行5千米左右的距離。其理論上最大射程為35千米，不過這個指標(biāo)主要指的是用于對岸攻擊時，用于防空作戰(zhàn)時考慮到攻擊精度等因素，有效射程控制在5～8千米為宜?！帮w鏢”制導(dǎo)炮彈的最大機動過載可達40g，命中概率為92%～95%。

在“飛鏢”制導(dǎo)炮彈的毫米波雷達波束制導(dǎo)系統(tǒng)中，由毫米波雷達照射器捕獲并跟蹤目標(biāo)，然后在發(fā)射的雷達制導(dǎo)波束的軸線方向上發(fā)射炮彈。毫米波照射器始終指向目標(biāo)，炮彈無需加裝尋的裝置，只需使自身始終飛行在制導(dǎo)波束中即可。由于炮彈上不需要安裝導(dǎo)引頭，因此彈上結(jié)構(gòu)得以大幅簡化。制導(dǎo)過程中的數(shù)據(jù)計算與處理也是通過艦上火控設(shè)備來完成，制導(dǎo)炮彈自身只負(fù)責(zé)接收制導(dǎo)波束的信號。對于波束制導(dǎo)炮彈來說，既要使炮彈在發(fā)射后能盡快進入照射器的制導(dǎo)波束內(nèi)，又要平穩(wěn)的控制照射器的指向，使照射器能穩(wěn)定跟蹤并照射目標(biāo)，以確保制導(dǎo)炮彈能一直保持在照射波束內(nèi)飛行。尤其是對于采用毫米波雷達照射的制導(dǎo)炮彈來說，由于毫米波的照射波束極窄，一不小心制導(dǎo)炮彈就有可能飛出照射波束，進而失去制導(dǎo)和控制能力。為此，就必須使照射器的指向與艦炮的射擊方向盡量保持重合。“斯特萊斯”系統(tǒng)將毫米波雷達照射器集成安裝在“奧托”76毫米艦炮的炮塔上，使照射器隨艦炮的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，兩者在方位上始終保持同一狀態(tài)，但照射器在俯仰角上可在一定范圍內(nèi)獨立運動。這種方式的好處就是照射波束的指向與艦炮發(fā)射方向基本重合，有利于制導(dǎo)炮彈發(fā)射后快速進入制導(dǎo)波束中，且照射波束隨目標(biāo)的運動而平緩移動，有利于制導(dǎo)炮彈保持在波束中穩(wěn)定飛行。缺點是制導(dǎo)炮彈在向目標(biāo)飛行的過程中，艦炮和照射器需要始終指向目標(biāo)，直到炮彈擊毀目標(biāo)后艦炮方可轉(zhuǎn)向，這就使得艦炮對多個方向的不同來襲目標(biāo)的接戰(zhàn)能力受到限制。好在制導(dǎo)炮彈的飛行速度極快，只需幾秒鐘的時間即可飛完全程，所以這個影響還是可以接受的。

由于波束制導(dǎo)炮彈自身不具備尋的制導(dǎo)能力，而通過艦上毫米波雷達照射器提供的制導(dǎo)波束的照射距離也十分有限，且毫米波在海上惡劣環(huán)境條件下的傳輸衰減是比較嚴(yán)重的，再加上波束制導(dǎo)方式只能在通視條件下才能實現(xiàn)，因此采取毫米波波束制導(dǎo)的制導(dǎo)炮彈只能用于近程防空作戰(zhàn)，射程一般都不超過6千米，處于小口徑近防炮（有效射程一般在3千米以下）和近程防空導(dǎo)彈（射程在10千米左右）之間，對兩者的射程起到了一定的銜接作用。

“飛鏢”制導(dǎo)炮彈的照射器天線直接安裝在艦炮的防護罩上，但這個天線只起到目標(biāo)照射和形成制導(dǎo)波束的作用，真正對來襲目標(biāo)進行精確探測還是要依靠艦載雷達系統(tǒng)和光電探測系統(tǒng)?？梢娨浴帮w鏢”制導(dǎo)炮彈為主的“斯特萊斯”系統(tǒng)在原有的“奧托”76毫米艦炮系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，并未進行較大幅度的改造和升級，而是充分利用了現(xiàn)有的艦載探測設(shè)備、火控系統(tǒng)，以較小的投入和代價即讓“奧托”76毫米艦炮具備了發(fā)射制導(dǎo)炮彈進行反導(dǎo)攔截的能力。為了確保制導(dǎo)炮彈對空中目標(biāo)（尤其是高速、高機動空中目標(biāo)）具有高毀傷概率，艦炮一次需要同時發(fā)射多枚炮彈以提高對目標(biāo)的攔截效果，這時中口徑艦炮的高射速優(yōu)勢就可以發(fā)揮出來了。

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