从MK42到AGS——战后美国海军中口径舰炮的演变

郑途

从主角降为配角

第二次世界大战中，航母和舰载机成为对海打击的主要作战兵器。在战后的大裁军中，美国海军所有的战列舰均退役封存，重巡洋舰、大型巡洋舰也大部分退役。当时美国海军认为，大口径舰炮已不再是对海打击的主要武器，只有在两栖作战环境下，进行对岸火力支援时，大口径舰炮还有一定的价值。而在这方面，美国此时封存有数量庞大的战列舰和巡洋舰，这些战舰建造于二战期间或二战前夕，大部分舰况很好，至少可以再服役30年，这段时间里美国海军不用建造新的用于岸轰的火炮舰艇。因此，战后美国不但停建了所有的大型火炮舰艇，也不再研制新的大口径舰炮。

127毫米口径舰炮的境遇则有所不同。由于兼顾了防空和反轻型水面舰艇功能，美国海军认为它仍有一定的实用性，因而在二战结束后继续发展。

应对喷气时代——MK42型舰炮

在二战期间，美国海军大量装备使用了127毫米/38倍径MK12型舰炮。1945年，新一代127毫米/54倍径MK16型舰炮服役。此炮延续了MK12可靠性高、炮塔防护性能较好、旋转俯仰灵活等优点，同时大幅度改善了弹道性能，提高了对中远距离空中目标的拦截能力。战后美国海军127毫米舰炮的发展，就是以MK16型舰炮为基础开始的。

1950年前后，美国、苏联的喷气式作战飞机先后服役，攻击机、轰炸机的速度越来越快。舰载防空炮，特别是体积重量较大、射速偏低的中口径高平两用炮面临着新的挑战。为应对喷气时代的对空作战环境，1950年，美国海军开始研制新一代127毫米MK42型舰炮。1954年，MK42型舰炮研制完成，装舰使用。

MK42型舰炮沿用了MK16型舰炮的127毫米/54倍径身管，弹道性能基本一致。炮管为两段式，最大膛压2900兆帕，在发射标准对海高爆弹时初速为808米/秒，最大对海射程23.7千米。但通过对炮塔进行重新设计，MK42型舰炮的对空作战能力有了大幅度提高。

为适应不同的舰艇需求，MK16型舰炮有单装（MK39型炮塔）和双联装（MK41型炮塔）两种样式。但在MK42型舰炮设计时，美国海军已不打算建造大型水面舰艇。为使该炮更便于安装在中小型舰艇上，同时统一后勤和维修规格，MK42型舰炮取消了双联装炮塔，只保留单装炮塔形式。

需要指出的是，在二战期间，美国海军是以舰炮系统中的火炮型号来为整个舰炮系统命名。如MK16型舰炮，指的是它的127毫米/54倍径火炮型号名为MK16，而该炮可配用MK39和MK41两种样式的炮塔。到了上世纪50年代，美国海军舰炮命名原则发生改变，以炮塔的型号名来为整个舰炮系统命名。因此，使用MK42型单装炮塔的舰炮就被命名为MK42型。实际上，MK42型舰炮所用的火炮型号为MK18。

MK42型舰炮最重要的改进之处是大幅度提高了俯仰和旋转速度。MK16型舰炮的最大俯仰速度为15°/秒，MK42型舰炮提高到25°/秒，最大旋转速度则从30°/秒提高到40°/秒。旋转和俯仰速度的增大，使MK42型舰炮可以捕捉、跟踪到速度更快的空中目标，这在中近距离海空对抗时尤其有用。此外，MK42型舰炮的炮塔俯仰角也有改善，从MK16型的-10 ～+85°提升到-15～+85°。加大俯角的原因，主要是保证在舰艇受损、发生较严重侧倾时，舰炮系统仍能正常瞄准、射击。此外，这也有助于舰炮射击极近距离的水面目标。

MK42型舰炮的第二个改进，是大幅度提高了射速。MK16型舰炮的最大单管射速为15～18发/分，而通过采用新的输弹机以及改进炮塔内的送弹路径，MK42型舰炮的最大射速达到了40发/分。MK42采用了独特的双路供弹机制，每套供弹系统设有2个弹鼓、2个下扬弹机和1个上扬弹机，2个弹鼓分别储存127毫米弹丸和发射药筒。火炮装填时，2个弹鼓同时旋转，弹丸和弹筒在进入下扬弹时自动组装，通过上扬弹机进入炮塔内。

由于射速得到了显著提高，在MK42型舰炮研制成功时，美国海军宣称：该炮虽然是单装炮塔，但从弹药投射能力和对空作战效率衡量，一座MK42型舰炮相当于1.5座双联装的MK16型舰炮！

MK42型舰炮炮塔为圆弧形状，外壳有一定的防护能力，可抵御12.7毫米机枪弹或炮弹破片的打击。在外观上，MK42型舰炮炮塔最大的特点是长了一对“猫耳朵”。这两个在炮塔上的突起实际上是该炮的火控塔，右边的“耳朵”是对空射击火控塔，左边的“耳朵”是对海射击火控塔。每个“耳朵”上安装了一套观瞄系统，还坐着一名操作员，以随时测量空中或海面目标的距离、位置等参数。依据生产时期不同，MK42型舰炮配备的火控系统有MK56、MK63、MK68、MK86等数个型号。火控塔有效改善了炮塔内成员的视野，这在对空搜索时尤为重要，可使舰炮捕获到近距离高速掠过的空中目标。

走进死胡同

MK42型舰炮研制成功之后，成为20世纪50～70年代美国海军的标准中口径舰炮，安装在这一时期建造的大部分水面舰艇上。除美国海军外，日本海上自卫队1980年前建造的水面舰艇，也都安装MK42。此外，该炮还安装在澳大利亚海军“佩里”级驱逐舰、德国海军“吕特晏斯”级驱逐舰、西班牙海军“安达卢西亚”级护卫舰等一大批舰艇上。

通过运用多项改进及新技术，MK42型舰炮达到了较高的性能，能够适应冷战初期的海空对抗环境。但为达到这一设计指标，MK42异常庞大、复杂。该炮净重58.6吨，满弹状态下系统总重为66.2吨。相比之下，MK16型舰炮（单装炮塔版）的总重为33吨。除了重量较大，MK42的另一个特点是配备人员较多。初期型的定员为20人，后期改进型在取消火控塔、精简炮塔人员之后，定员仍有12人。

MK42型舰炮曾引以为豪的防空性能，随着航空技术的发展也变得落后了。20世纪60年代，超音速攻击机服役。MK42很难在通常交战距离内跟踪、捕捉到这类高速目标。另一方面，中口径高平两用舰炮出现了强有力的竞争对手——舰空导弹。以往，中口径舰炮的看家本领，就是能在4～10千米距离上对敌机进行拦截，与有效射程4千米以内的40毫米机炮配合，形成完整的舰艇防空火力圈。但舰空导弹的射程更远，如美国海军1959年服役的“黄铜骑士” 远程舰空导弹最大射程达120千米，命中率和杀伤效率也远高于127毫米舰炮。endprint

由于在对抗空中目标时已力不从心，加之冷战时期美国参与的局部战争、冲突少有海空对抗的战斗，MK42型舰炮在服役后几乎没有对空作战的记录。因此，美国在60～70年代对MK42进行了改造，拆除炮塔上的两个“猫耳朵”，以减重减员。（拆除对空射击火控塔是因为对空射击的机会已很少；拆除对海射击火控塔是因为此时美国现役舰艇已开始改装战情中心和集中式火控系统）。

MK42的装填系统较为复杂，在以40发/分的最高射速射击时易发生故障。在越南战争中，美国海军发现自己的MK42型舰炮通常只能使用较低的射速进行射击。1968年，针对MK42在双路供弹射击时故障率较高的问题，美国海军在操典中将MK42的最大标定射速降为28发/分。70年代，美国海军对MK42的供弹系统进行改进后，该炮的射速略有回升。在使用双路供弹机制时，MK42的射速不超过34发/分，在使用单路供弹时，射速不超过17发/分。由于双路供弹系统可靠性的问题依然没有彻底解决，因此通常MK42只使用单路供弹模式射击。

为提高127毫米舰炮的对空作战能力，60年代前后，美国海军曾提出MK65型和MK66型舰炮的设计方案。前者是MK42的改进型，单装炮塔，射速48发/分；后者为双联装炮塔，单管射速50发/分，总射速高达100发/分。新炮的旋转、俯仰速度也进一步提高。但两型舰炮都因系统超重和可靠性问题，在概念设计阶段即下马。

专职反舰——MK45型舰炮

鉴于MK42型舰炮已越来越不适应新时期美国海军的需求，1964年，美国FMC公司北方军械部开始在MK42型舰炮的基础上研制MK45型舰炮。MK45的研制重点很明确：减轻炮身的重量、提高可靠性、易于维修、减少操作人员。为达到这些设计指标，具体措施是：大胆运用新技术、新材料，简化装弹系统，降低射速，取消炮塔上复杂的对空观瞄、火控系统，降低炮塔俯仰与旋转速度以减少电机的体积与重量。1971年，127毫米/54倍径MK45型单管舰炮研制完成，第一批次生产型号名为MK45 Mod0，安装在“加利福尼亚”级核动力导弹巡洋舰上。

MK45型舰炮的火炮型号为MK19，身管倍径与MK42型相同，也采用两段式炮管。配用了新的弹药，膛压较MK42有所降低，最大对海射程为23.1千米。

MK45型舰炮的炮塔结构紧凑。整个上部结构的底座由丁字梁增强的铝制材料铸成，炮塔外壳为圆弧形，但轮廓比MK42小得多。从外观上看，MK45的炮塔更像是在127毫米火炮外面贴身裹了一层金属板，除了火炮本身和火炮射击后座所必须留出的空间，几乎没有其他的空余内部空间。该炮进行射击只需3人，仅为现代化改造之后的MK42的1/4。

炮塔为全封闭三防结构，并自带温度控制系统、炮塔除冰系统。MK45实现了炮塔无人化，在射击时炮塔可无人操作，但为检修和故障情况下进行手动射击，炮塔上设有人员出入口、系统通风装置。MK45还安装了身管吹气系统，在发射后开栓的瞬间，可将膛内的残留气体和残渣自炮口处吹出。

MK45对供弹系统进行了大胆的简化。火炮的供弹系统从2套改为1套，最大射速亦从40发/分降为20发/分。但在最大射速降低的同时，供弹系统的可靠性提高了。服役后美国海军对其进行了长期测试，证明该炮维持20发/分的最大射速并不难。相比之下，MK42型舰炮40发/分的射速只是个理论数字。

在旋转和俯仰速度方面，MK45也不再追求高指标高性能。MK45的火炮俯仰速度从MK42的25°/秒降低到20°/秒，炮塔旋转速度从40°/秒降低到30°/秒。俯角仍然维持15°，但仰角却从85°砍到了65°——这充分说明美国海军对127毫米舰炮的对空射击能力已经不太在意。

通过以上改进，MK45型舰炮的系统总重降到了22吨左右，成为世界上最轻的127毫米舰炮。不过，MK45的射速在当代100～130毫米口径的舰炮中也是最慢的。对于美国海军来说，此时舰炮已不是水面舰艇的主要作战武器，20发/分的射速也可以接受。

MK45型舰炮服役后，依据海军的使用经验反馈，它也进行了数次改进。

在MK45 Mod0型服役不久，美国研制成功电子信管设定器。1977年，美国开始研制MK45型舰炮的改进型MK45 Mod1，1980年研制成功，装舰使用。该型炮将炮塔上的机械信管设定器改为机械-电子双模信管设定器，使舰炮在发射定时引信弹药时有更快的反应速度。MK45 Mod1型还采用了新的一段式炮管，新炮管不仅具有更好的性能，质量也降至1228千克，仅此一项就使火炮减重0.4吨。此外，一段式炮管的身管寿命达8000发，比两段式炮管的3070发有了大幅度提高。

1988年，MK45 Mod2型舰炮研制成功。该型号改进的重点是提高可靠性、便于维修。更新了电子元器件，引入了数字式芯片和固态逻辑线路，电气系统和自检系统也进行了改进。MK45 Mod2的日常操作、维修也更加简单，通常只需2人。

在装舰之后，MK45由于其轻便可靠，受到美国海军的极高评价。从加利福尼亚级开始，美国海军几乎所有5000吨以上的水面舰艇都装备MK45，此外还出口到多个北约国家、美国的盟国。

初步隐身化——MK45 mod4

20世纪80年代末开始，水面舰艇的隐身化设计渐渐成为潮流。美国海军1991年服役的阿利·伯克级驱逐舰就采用了初步的隐身化设计，该级舰的舷侧、上层建筑墙面均为倾斜设计，以降低从海平面方向射来的电磁波的反射率。但是，阿利·伯克级的舰体设计虽做到了初步的隐身化，但它装备的舰炮——MK45 Mod2型舰炮，炮塔却没有任何的隐身考虑。导致的结果，是该级舰的舰炮破坏了全舰的隐身外形，给其雷达隐身能力造成了不利影响。

1995年，BAE系统公司开始研制MK45型舰炮的重大改进型——MK45 Mod4型。2000年，MK45 Mod4研制成功。阿利·伯克级自第30艘“罗斯福”号开始，主炮换为MK45 Mod4型。endprint

MK45 Mod4型舰炮使用了新的127毫米/62倍径MK36型身管，弹道性能与此前的型号相比有较大区别。新炮在发射普通弹时初速提高至831米/秒，但身管寿命从8000发降至约7000发。MK45 Mod4型舰炮在设计中特别注意了发射增程制导弹药（ERGM）的需求。由于发射ERGM时火炮承受的后座冲量较大，该炮加强了驻退器，基座环和炮耳支架由更坚固的材料制造，并重新设计身管滑动组件。以上改动射击使MK45 Mod4的重量有所增加，系统总重为24吨左右，但仍在美国海军的容许范围内。

在炮塔的俯仰角度、旋转速度方面，MK45 Mod4的参数与此前的型号基本一致。供弹机构的基本结构也没有大的改变，但为了储存和发射ERGM，弹仓的尺寸进行了修改，以容纳更长、更重的制导弹药。MK45 Mod4的主要改动，还是在炮塔外观方面。

MK45 Mod0～2型舰炮的炮塔外观均为圆弧形状。此种形状的炮塔虽有强度较高、节省重量等优点，但在遭敌方雷达探测时，圆弧形的外壳对雷达波形成近似于漫反射的回波，这意味着敌方雷达无论是在远方地平线或是在空中，对本舰进行照射时，都可以通过炮塔和舰体的反射，获得强度较弱、但较为稳定的雷达回波。在现代电子器件水平之下，这种弱回波易为雷达系统识别，而持续不断的稳定回波非常便于敌方对本舰进行持续跟踪。

为减少雷达回波，必须对炮塔进行彻底修形。MK45 Mod4型舰炮将原先炮塔的圆弧外壳几乎全改为平面，其中炮塔左右侧面的外壳为两块内倾的平板，内倾角度与阿利·伯克级上层建筑的内倾角度基本一致。经此修改，当阿利·伯克级遭地平线附近射来的雷达波照射时，炮塔和舰体的特定角度平板结构将使绝大部分雷达波向上方反射，从而大大降低了从原路反射回去的雷达波强度。炮塔前部和尾部的外壳结构也进行了精心的修整，用数块平面结构替代了原先的圆弧过渡式结构。

经过上述改进，MK45 Mod4型舰炮重新跟上了世界舰炮发展的潮流。除达到了较好的雷达隐身效果，该炮配用的各型制导弹药大大扩展了它的对地/对海打击范围。在发射EX-175制导炮弹时，火炮射程达38千米。MK171型ERGM最大射程达115千米，且具备攻击陆地/海上移动目标的能力。MK45 Mod4受到美国海军及美国的盟国广泛欢迎，目前已有美国、韩国、日本、丹麦等国的水面舰艇安装MK45 Mod4型舰炮。

全面提高——155毫米AGS舰炮系统

在阿利·伯克级驱逐舰实现了初步的隐身化设计后，美国海军研制的下一代驱逐舰DDG1000对隐身性能提出了相当高的要求。下一代驱逐舰将主要在敌国沿岸活动，随时可能遭到敌国岸舰导弹、陆基作战飞机的攻击，因而必须做到对雷达和红外探测手段的彻底隐身。

尽管MK45 Mod4型舰炮的性能已非常完善，但127毫米口径的舰炮弹丸质量仅为31千克左右，在安装了制导系统、火箭增程发动机后，战斗部质量太小，毁伤能力不足。美国海军希望DDG1000能安装口径更大的火炮，以增强其对陆攻击能力。

新型舰炮被命名为“先进舰炮系统”（AGS），口径定为155毫米。在DDG1000设计之初，美国海军曾考虑设计垂直发射舰炮。此方案彻底取消了炮塔，舰炮将不会对舰体的隐身产生任何不利影响。但垂直发射舰炮无法发射常规弹药，只能采用全炮射导弹方案，且垂直发射的炮射导弹在调整姿态至平飞时易陷入螺旋坠落。最终经过权衡，AGS重回传统的单管炮塔方案。

AGS身管为62倍径，炮弹初速825米/秒。该炮配用的远程对陆攻击弹药（LRLAP）重达102千克，远程惯导弹药（BLRP）重90千克，远超陆军155毫米加榴炮的弹丸重量（后者弹丸重只有50千克左右）。AGS的俯仰范围-5°～+70°，设计射速12发/分，目前已生产的样炮射速为10发/分。

为了保证能够以10发分的射速持续发射弹库中的炮弹，AGS的输弹机构以MK45为基础，但进行了一定的改进。炮弹储存于甲板下的弹药库中，发射时由自动装弹系统送至炮塔，且设计了非常独特的模块式供弹系统和自动化弹库。所有的弹药模块分三层码放在炮位下方的弹药库中，每个弹药模块内有8枚弹丸和8个药筒。弹药模块穿梭机平移运送，然后通过垂直电梯实现上下移动。弹药模块运送至火炮回转中心下方的提升机后，提升机通过机械臂取弹，将弹丸和药筒同时提升至炮塔内，再由摆弹机送至火炮的俯仰部分。此外，为了保持高射速，AGS还采用了完善的火炮身管水冷却系统。

AGS的炮塔长6.4米（不含身管槽）、宽7.6米、高4米，系统全重达106吨，即便在AGS基础上改进的轻量化版本AGS-L（原计划安装在改进型阿利·伯克级驱逐舰上），全重也有51吨。如此庞大的体积会对隐身性能造成负面影响。为达到全面的隐身效果，AGS在各方面都进行了周密的考虑。AGS的炮塔采用棱面折射体外形，棱面的面积和角度经过了精心的设计，比MK45 Mod4的隐身性能更好。

仅仅修改炮塔外形还不够。为了实现DDG“全面隐身”的设计目标，AGS还需要考虑炮管的隐身问题。在整座舰炮中，炮管其实也是一个很明显的圆弧体，同样容易引发低强度的稳定雷达回波。为解决炮管的隐身问题，美国海军先是参照FCS中的隐身坦克设计，在155毫米身管的裸露部分套上了一个三角形的隐身外罩。但经实验室测试证明，此种外罩的隐身性能并不理想。最后采用了掩埋式结构，平时炮管收于炮塔前方的隐身身管槽内，射击时打开身管槽上盖，炮管伸出。这种结构不仅可提高全舰的雷达隐身能力，将射击后炽热的身管收在槽内，还能有效降低全舰的红外热特征，以避免舰艇被装备红外探测设备的敌方锁定。

通过上述设计，AGS基本满足了美国海军对未来舰炮的需求。LRLAP弹药的最大射程达185千米，圆概率误差约20米，每发炮弹成本约10万美元，是一种廉价而又高效的武器。AGS是DDG1000的两种主力对陆/对海打击手段之一（另一种打击手段是远程巡航导弹）。在未来的局部战争中，AGS因弹药更为廉价、反应更为迅速，可能会比巡航导弹更“出风头”。AGS的问世，意味着在经过了70年的“配角”时期之后，舰炮有望再次成为美国水面舰艇的主要作战武器。endprint