155 mm舰炮装备技术发展探讨

2013-11-21 12:37马献怀
火炮发射与控制学报 2013年2期
关键词:舰炮火炮弹药

马献怀

(海军装备部西安局,陕西 西安 710043)

舰炮做为最古老的海军兵器,一度随着导弹的高速发展被认为是夕阳装备,随着强化海权控制,大口径舰炮做为低烈度对抗所常用、能够持久性作战、实施精确打击、相对经济高效的武器装备,再次被各海军所重视,在信息化和新材料技术的支持下,美欧等国新型大口径舰炮将陆续投入使用,本文根据近年来跟踪国内外舰炮技术、就发展国产大口径舰炮几点思考与大家共同商榷。

1 需求分析

未来海军作战需求,从本世纪初美颁布的《海军转型蓝图》[1]中可看出瑞倪,其核心作战概念提出未来九种能力研发,具体是:全方位的火力压制打击、情报的侦收及支持网络中心战的能力、信息对抗、由海向陆纵深目标的兵力投送、战场全空域防御、近岸海上控制、本土保卫、海上快速兵力部署、海上联合支援。美海军冷战后战略转型,从全面对抗转变为应付不对称局部战争,这种新的战略理念,在一定程度上牵引和催促各海军强国的转型。综其所述,未来20年前后支援陆上作战行动将成为海军的重要作战任务之一,为此,从信息化角度加强空间控制、持续作战和对海对岸精确打击是舰炮装备的发展指向。

针对新时期海军战略转型,欧美海军提出了濒海作战概念,舰炮用于对陆火力支援再次被赋予重任。但实施对陆火力支援打击时却面临两个问题:一是岸防技术(水雷、导弹、机动火炮等)的快速发展,舰船在濒海执行任务时,易受敌方攻击;二是陆地形貌复杂、背景混乱,目标易于隐蔽。要实施持久的作战,不仅靠携带弹药的数量,而且需要高效的精确打击和采用大威力战斗部对坚固目标的清除。因此用于对陆火力支援的大口径舰炮武器装备应具备远射程、高精度和大威力三大特征。

西方海军为了上述要求,先期曾致力于127 mm舰炮的研发,最典型的是美国Mk45系列,意大利OTO127/64式等型号,两者均为此研制了新型信息化弹药。但实施后发现,尽管在射程上、对目标实施精确打击能够满足要求,但批产却有相当的难度,同时127 mm弹药战斗部对坚固目标的打击威力不足,而155 mm弹药针对上述问题却较容易兼顾解决,为此美英法德选择开展了155 mm口径舰炮武器系统的研发。

2 发展现状

在上述需求的背景下,综合权衡舰炮的射程、威力和适装性,发展具有智能弹药选择、全自动操作、质轻紧凑以及隐身功能的远程精确打击大口径舰炮是必然选择,聚焦发展155 mm舰炮,使其成为未来海上对陆火力支援和远程精确打击新的舰炮口径标准。评估显示,发射制导并配备多功能战斗部弹药的155 mm舰炮将是效费比最佳的海上火力支援武器。

2.1 美国155 mm先进舰炮系统

美海军根据自身需求,启动了雄心勃勃的155 mm先进舰炮系统(Advance Gun System,下称AGS)项目[2]。AGS作为DDG1000型驱逐舰的主炮配置两座,占据了前主甲板大部空间,实属二战后美舰所罕见,由此可看出美海军对AGS的重视。

在新的作战思想指导下,美海军强调将作战兵器从海上垂直投送至陆上关键目标。AGS是“三位一体”(空海陆)不可缺少的火力之一,它由发射、炮塔、供弹、弹库、伺服、电气控制系统和弹药等组成,最终的AGS没有采用垂直发射方式,仍是常规的斜式发射装置,炮口动能达35~36 MJ,口径比62,俯仰角-5°~+70°,发射率最终目标12发/mm,水冷却身管寿命3000发,全重约150 t。后来为配备“伯克”驱逐舰,又发展轻型155 mm舰炮,重约95 t。

AGS目前配置3种弹药。一种是反舰使用的制导炮弹,射程55 km,弹丸重90 kg,毫米波末制导雷达。再就是常规炮弹,射程40 km,弹丸重47 kg。最值得重视的第三种是远程对陆攻击弹药(下称LRLAP),该弹采用分装结构,飞行部分由战斗部、GPS/INS制导装置、助推火箭和控制装置等组成,重约118 kg,战斗部装药10.8 kg,破片杀伤半径60 m,采用碰炸和近炸引信,最大射程的初始为150 km,最终目标为185 km,圆概率误差20m,该弹除采用火箭助推等手段外,还采用了滑翔增程技术。

AGS具备单炮多发同着能力。它可让4~6发炮弹同时击中目标,但射程会有所降低。这样1艘DDG1000舰2座AGS发射的炮弹可有8~12发LRLAP弹同时落地。据评估,AGS的作战能力与1个陆战炮兵中队(6门M777型155 mm榴弹炮)火力相当,是MK45 Mod4型127 mm舰炮其毁伤能力的2.5倍。

2.2 欧洲155 mm舰炮发展之路

欧洲海军尽管也选择了155 mm作为未来舰炮口径,但发展路径却完全不同。为了实现能够打击更远的陆、海目标,同时又受到时间、资金、空间制约,欧洲人选择的不是全新研制,而是从陆军现役的155 mm火炮中选择一种移植上舰。

德国以一种全新的思路实现海军远程精确对地火力支援能力的发展。本世纪初,德几家公司组成了“模块化海上火力概念[3](简称MONARC)”协会,首次提出把成熟的陆用先进大口径火炮技术用在舰艇上,用来提供海军持续的远程精确对地火力支援,不久便把PzH2000型155 mm自行榴弹炮塔安装在F124级“汉堡”号护卫舰上进行了测试。他们没有启动新的舰炮研发,而是选择已有陆军火炮上舰,MONARC项目的设想就是将PzH2000的炮塔集成到护卫舰甲板上,替代76 mm舰炮。PzH2000是符合北约第二份弹道谅解备忘录(即52倍口径,2.3L药室)、技术性能优异的陆用火炮,欧洲多国相继装备,与现役舰炮主要功能相比,具有口径大、质量小、体积小、弹种多、威力猛等优点。其炮塔是一个相对独立的模块,它包括发射、控制、弹药储运、通信、“三防”和空调等系统,可较容易地整合到舰艇平台上。所采用的分装式弹药安全性高,能以10发/min的射速攻击40 km的目标,若使用增程制导弹药,则可达60 km,CEP在10 m以内。在满足性能需求的前提下,其重量体积都不是问题,主要挑战是发射时后座力对船体结构的影响。到目前止,MONARC项目完成了舰上的安装演示、陆基甲板安装实弹射击试验、舰船环境中作战可行性评估、舰上装填可靠性试验等,并已确立将MONARC项目155 mm舰炮配置在F125护卫舰上。未来的MONARC将被集成到综合的155 mm舰炮武器系统中,作为全网络化海军指控系统的一部分,与无人机等目标捕获系统相连接,使用新型智能弹药,大幅度提高舰炮射击效能。

英国研发了一型低成本的155 mm舰炮,作为Mk8 Mod1型114mm舰炮的换代装备。这种新型舰炮被称为第三代海上火力支援火炮(简称TMF)[4],它是将英陆用AS90型自行榴弹炮配用的39身倍的155 mm火炮与现役Mk8 Mod1型舰炮相结合。20多年前,英国就着手研究155 mm火炮用于海上火力支援任务,其结论是可比现有54口径127 mm舰炮具有更大的优势,并享用低成本弹药。经过系列的工程研究,据称现在已经对火炮所需要的改装进行了综合风险评估,重点是底火、点火装置以及装填系统,做到了TMF与Mk8 Mod1型保持了80%的通用性。TMF的全重估计为24.5t,比Mk8 Mod0型还轻,而射程却增加到了30 km。2008年以来,英国正在开展第二阶段的工程探索,在低成本的基础上进一步增加射程和威力。

法国也已开展了155 mm舰炮的可行性研究。其内容包括身52身倍155 mm火炮的武器系统、弹药以及装有自动供弹和专用火控的综合体。为了对付多种目标,除采用陆155 mm OGRE等弹药外,还在开展制导弹药的研制。OGRE弹药的射程是35 km,并可在目标上方释放出63个重244 g的自毁子弹药,覆盖面积可达18 000 m2,而制导弹药的射程可达60 km,且最终可能达到85 km。法国人还认为,选择155 mm舰炮,不仅可利用陆基火炮弹药的研究成果,另一优势是,在岸上的指挥官请求实施海上火力支援时,使用155 mm系统要比用127 mm系统更有经验。

俄罗斯早在20世纪70年代就着手研发了双联装152 mm舰炮,准备装在前苏联海军光荣Ⅱ-夏伯级导弹巡洋舰上,主要任务是攻击海陆目标、提供火力支援,并配备了增程、激光制导和红外制导炮弹,射程达到了40 km。俄罗斯最近发布研发新一代大型驱逐舰,它类似早期推出的20350型,排水量在9 000~1 4000 t,该舰配置2门152 mm舰炮[5],但具体技术参数不详。

3 比较分析

通过对近年来大口径舰炮基础技术发展跟踪,就世界上155 mm舰炮的两种发展方式做比较分析。

3.1 路径比较

由于战术需求,美欧等国均在发展155 mm大口径舰炮,美AGS采用了大量的新理念、新技术,全新舰炮的技术性能是划时代的,这与美强劲的战争需求、强大的军事技术和经济实力、以及大型主力战舰平台有关,而欧洲选择高性能陆炮移植上舰,两者发展路径差异甚大,虽然同属先进的工业化国家,但欧洲各国实力不能与美国相比,军事需求也非十分迫切,军舰的吨位大都在7 000 t以下,难以承受AGS这样的巨型舰炮。两种发展方式都体现了自己的实际状况,尤其是欧洲155 mm舰炮发展之路,在满足基本需求的前提下,体现了既快又省,值得借鉴。

3.2 技术比较

全新发展的AGS技术性能当然比借用陆炮上舰会更好,其主要差异表现在射程和隐身程度。AGS对陆攻击弹药大幅度提高了射程,主要是采用了滑翔技术,而在隐身方面,现有陆炮受已有结构限制,隐身外形受到一定影响,但这些缺陷可利用现有技术再弥补,无论在射程还是隐身效果上得以改善。AGS的自重是欧洲陆炮上舰炮塔的2~3倍,两者的适装性几乎不可比较。表中[4]列出了现有155 mm火炮主要技术指标。

表1 现有155 mm火炮主要技术指标

3.2 工程风险

陆炮上舰技术难度相对较低,由于采用的是成熟技术,项目风险小,反观AGS由于采用的很多新技术,给项目带来了许多工程难题。可知的是MONARC项目上舰试用已近十年,AGS在已研制十几年后仍没有形成战斗力。两者工程周期也决定了的研制费用的巨大差异。

3.3 使用比较

首先,在两者投入使用后所发生的费用差异是显而预见的,陆炮上舰带来的配件通用性、弹药通用性、培训通用性等,给联勤带来的便利可比AGS显著降低后勤成本。其次,陆炮上舰在解决好反后坐问题后,可实现“小舰装大炮”的目标,这可大幅度提高舰艇的作战能力,尤其适合中等海军强国。第三,陆炮上舰可更大限度的使舰炮和陆炮技术保持同步发展,改善舰炮以前由于装备少、研制周期长、成本高和可靠性低等被动发展模式。

4 发展思考

发展大口径舰炮是未来舰炮装备必然要求,笔者就未来大口径舰炮的发展原则有以下四点建议:

1)必须发展我国舰艇适装的大口径舰炮。首先选择155 mm口径,因为国产155 mm陆炮和弹药技术可提供大量技术支撑,国外155 mm舰炮发展经验能够借鉴,目前技术储备可达到的预估战标,基本满足未来战术需求。其次根据舰艇吨位状况,未来国产155 mm舰炮自重在不包括智能弹库前提下,应以不超过40 t为宜,可装载在5 000 t级以上的驱逐舰上。要重视反后坐炮架和舰炮弹性基座的技术研究,尽可能减小在发射高炮口动能弹药时对舰艇结构的影响。

2)必须发展以信息化技术为主导的大口径舰炮装备。首要是以精确制导弹药为基础,配合使用复合增程和多型战斗部技术等,形成不仅用于攻击,而且具有侦察、指示、信息传输、目标毁伤评估等功能的信息化弹药系列。其次是利用现代计算机技术,研制模块化和智能化舰炮,实现装备在使用、维护和适装的高性能。第三是舰炮武器系统不仅要实现与舰艇信息中心的数据链传输,而且必要时能够实施与陆基甚至星基的数据传输,以便在对陆上火力支援中实施最快速的垂直打击。

3)必须充分借鉴和采纳国内外现有成熟技术和经验。发展新型的155 mm舰炮,从配置能够完成多种战术任务的系列化弹药,到模块化、轻量化和智能化的舰炮本体及武器系统,是一项巨大的武器工程。美国AGS项目给我们提供了警示,就是大跨度的技术跃升带来的难题是费时、费钱和装备初期可靠性低,相对地德英采用陆炮上舰模式可大大降低技术风险和资金投入,且基本满足使用要求。英国人在马岛海战后就思考和筹划发展155 mm舰炮事宜,目前实现了AS90陆用155 mm火炮与Mk8 Mod1型舰炮有机结合,其部件与现有装备通用化率超过了80%。德国人的MONARC项目在完成了安装演示、陆上射击测试、舰上可靠性测试和作战性能评估后,已决定替代76 mm舰炮配置在F125型护卫舰上。同时国产的155 mm加榴炮和配套弹药技术在国际军贸市场上得以青睐,也召示了给发展国产155 mm舰炮能够提供强有力技术支持。

4)必须以全寿命效费分析为基础做好武器的发展策划。武器的全寿命效费比分析,是装备研制投入前必须要完成的工作之一,发展国产155mm舰炮这样的巨项工程也不例外。笔者认为首先要做好需求分析,切实把握准为实现功能所需要的系统模块配置和关键技术,在研制工程中重视体现保障性要求,最大限度使装备在发挥效能的同时降低使用费用。另外把武器系统做成开放的、模块可置换的平台,为后续升级改造和系列化发展留有空间。

[1] 王平建.美国未来海军[M].北京:中国人民解放军出版社,2007.

WANG Ping-jian.The United States of America future Navy[M].Beijing:Chinese people's Liberation Army press,2007.

[2] 陈文仁.美国海军155毫米舰炮武器系统分析[J].现代舰船,2010(3):31-35.

CHEN Wen-ren.Analysis of the United States Navy 155 mm naval gun weapon system[J].Modern Ships,2010(3):31-35.

[3] 西方舰炮发展趋势:155毫米舰炮[EB/OL].[2009-04-09].http://www.zgjunshi.com/world/huopao/jianpao/200904/20090409092532.html.

The development trend of the Western naval gun:155 mm naval gun[EB/OL].[2009-04-09].http://www.zgjunshi.com/world/huopao/jianpao/200904/20090409092532.html.

[4] 陈栋.浅论大口径舰炮武器系统的发展趋势[EB/OL].[2012-05-12].http://www.doc88.com/p-390949423133.html.

CHEN Dong.Thinking on the development of big caliber naval gun weapon system[EB/OL].[2012-05-12].http://www.doc88.com /p-390949423133.html.

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