关于大口径舰炮技术发展的思考

彭松江，张 强，李凡营

(郑州机电工程研究所，河南 郑州 450015)

0 引 言

随着信息化弹药技术的快速发展，大口径舰炮被赋予了更多的对岸火力支援任务，目前大型驱逐舰主炮口径多为127 和130 mm，多个国家正在积极发展具备远程精确打击能力的155 mm 舰炮。为了尽快实现155 mm 舰炮装备上舰，2002 年，德国提出了模块化海上火力概念（MONARC）DE 解决方案，在F124 型“汉堡” 号护卫舰上，用PzH2000 型155 mm 自行火炮炮塔替换了原来的OTO76 舰炮，并进行海上试验。

德国PzH2000 火炮系统是世界上最先进的陆军自行火炮，可提供优秀的压制火力，1995 年设计定型，1997 年装备部队。采用52 倍口径的155 mm 火炮，发射的L15A1 标准炮弹射程30 km，增程弹40 km，尾翼稳定制导弹药60 km（误差10 m 以内）。弹药储备量大，存放有60 个弹丸，在炮塔尾部携带67 个装药，每套为6 个模块药，能组成60 发分装式炮弹。安装了自动装弹机，实现弹丸自动装填和装药半自动装填，射速8 发/min，行进-战斗转换用时30 s。

目前德国已放弃自行火炮炮塔上舰原有思路，2016年入列的F125 型护卫舰主炮最终选择了OTO127 舰炮。PzH2000 自行火炮炮塔上舰现象曾引发了大口径舰炮行业的巨大关注，由于自行火炮和舰炮在使用方式、使用环境、设计理念的差异，注定了自行火炮炮塔上舰试验后又最终落选的命运，但到底如何发展大口径舰炮，依旧值得思考。

1 大口径舰炮与自行火炮的差异分析

随着科技的发展，陆军压制兵器队伍中涌现出了性能优异的自行火炮，如PzH2000，M109A6 战士等，但是作为大口径火炮的了2 个分支，大口径舰炮和陆军自行火炮武器在使用方式、使用环境、设计特点方面存在着较大的差异。

1.1 使用方式差异

大口径舰炮作为大中型舰艇主炮，一般一艘舰仅配置1～2 门，单舰武器系统配置集中，通常需要具备多任务、多功能作战能力，如对岸、对海、兼顾对空作战；要求舰炮发射率、自动化程度较高，具有全自动供弹装填功能，甚至为了提高火力强度，出现多管并联设计；目前还提出了远程、超远程打击能力。自行火炮等陆军武器通常为集群配置数量较多，统一指挥，集群作战，单炮的任务、功能相对单一，发射率低，鲜有全自动装填功能。

1.2 使用环境差异

舰炮作战时需要时刻克服舰船摇摆的附加惯性力和较大的后坐力，要求架体及发射、供弹结构刚强度较高，对随动系统功率、精度、耐久性要求较高；舰载武备安装距离较近，舰炮一般不采用炮口制退器，即使采用也往往效率较低，对其冲击波存在安全限制；舰船电磁环境较为恶劣，武器系统中各子系统的电磁兼容要求较高；海上环境较为潮湿，盐雾环境恶劣，电子元器件、机械零部件需要有较特殊的三防要求。而一般陆军自行火炮在作战使用时，多为静止、短停射击，结构设计不考虑行进惯性力的影响；随动系统配置简单，速度、加速度、功率较小，甚至是仅仅替代人工劳动；为实现轻型化其炮口制退器效率往往过高，冲击波较强，对相邻设备影响较大；各种设备阵地配置较为分散，电磁环境相对较好，对防沙尘要求较高，防盐雾环境要求不高。

1.3 设计特点差异

1）弹药形式方面

大口径舰炮弹药形式多采用定装药方式，采用药筒封装以适应自动化供弹、舰上存储和机械强度要求的同时，兼顾了自动化设计需求。而自行火炮大多采用可变装药方式，射击时根据战术需要随时加减药包调节装药量，在不转移阵地的情况下扩大射程覆盖范围，同时为提高机动性，采用可燃药筒、半可燃药筒，发展方向为全等式模块装药和双模块装药，对自动化方式限制较多。

2）射速与自动化方面

为提高火力密度要求，大口径舰炮单炮发射率高，对供弹装填自动化要求较高；如130，155 口径要求达到30，12 发/min，需要配置高速、全自动的供弹系统，是典型的复杂机电气液一体化产品，涉及专业门类较广，系统复杂。陆军火炮由于强调火力机动性，自动化程度、发射率均受到重量、空间限制，供弹系统较为简单，甚至是人工操作，同口径产品射速仅6～8 发/min，大多数155 口径自行火炮最大射速7～8 发/min，持续射速仅4 发/min。

3）瞄准随动系统方面

大口径舰炮为克服舰船摇摆产生的附加惯性力，随动系统往往速度、加速度、功率较大，射角范围较大，进而瞄准机、架体等刚强度较大，重量体积较大；自行火炮随动系统功率较小，瞄准速度、加速度较小，进而瞄准机、架体等刚强度较小，而其他的牵引火炮甚至没有随动系统，为人工瞄准。

4）持续作战能力方面

大口径舰炮要求单炮持续作战能力较强，除了随炮弹鼓、弹链平台外，在舰炮安装位置之下，在垂直向下空间内配置自动化的弹药储运、补弹装置，备弹量大（数以百计），射击间歇可快速补充弹药；一般自行火炮、坦克炮，受安装平台结构限制，往往在炮塔尾部配置小容量弹鼓，并设置补弹接口，为解决持续问题，需要配置专用弹药车，战斗间隙由专用弹药车与炮塔对接，水平转运补给弹药。

综上分析，由于大口径舰炮与自行火炮在武器使用方式、使用环境、设计思想的不同，两类武器产生了较大的差别，直接上舰显然不符合舰炮发展需求。

2 大口径自行火炮炮塔上舰需要的改进分析

由于大口径舰炮与自行火炮的种种差异，即使维持自行火炮炮塔原有的半自动装填方式、发射率、射程和威力，直接移植上舰仍存在大量的改进工作。

2.1 火力系统舰用化改进

自行火炮的可变装药、可燃药筒装药、模块装药不利于自动化程度的提高，舰上供、补弹路线长、速度快，对弹药机械强度要求高，供弹状态不可避免夹持、底部冲击、侧面刮擦，尤其对可燃药筒方式极为不利，可变药筒也需要进行定装药改造防止装药外窜。现有弹药体系不能适合海上作战环境，如激光半主动末制导方式需要解决激光照射问题。

2.2 供弹装填系统改进

虽然维持原有半自动装填方式和发射率不变，但由于海上工作环境不存在短停射击工况，舰炮装备要求在5 级海情能使用，9 级海情不破坏，往往附加惯性力极大，现有自行火炮炮弹供输、装填系统结构强度必须加强，同时射角实时变化条件下供弹装填的性能、可靠性将面临极大考验。另外，炮塔后上方排壳，舰面环境安全将极大限制其火力射界，排壳方式及其通道也应适应舰用环境进行改变。

2.3 瞄准随动重新研制

自行火炮原随动速度、加速度较低，当舰艇摇摆时火炮无法保证火力瞄准线稳定，随动系统必须做出重新设计，提高性能、功率。同时由于加速度的增大又使得瞄准机和架体刚强度必须同时随之增大，并同时考虑附加惯性力的影响，否则将存在安全性隐患。

2.4 补供弹模式全新规划

自行加榴炮炮塔尾部设置弹仓，自身携带弹药30～60 发，而军舰上数以百计的大量弹药存放在甲板以下的多层舱室之中，为保障持续作战能力，弹药补弹路线、补给接口均需要改进设计，而且需要新研制1 套全自动弹药储运系统。

2.5 海上环境适应性改进

针对海上环境防腐、防潮、防水、防浪、隐身性设计等方面，自行火炮需要按照海上使用需求进行改进，并且在使用、维护、维修方面根据海军特点进行保障性设计改进。

自行火炮炮塔上舰所需的改进工作量极大，效费比较低。自行火炮炮塔上舰即使保持发射率等主要指标不进行提高，也需要做出较大的改进，工作量与新研一门大口径舰炮相差无几，并需要重新进行试验考核，资金投入仍然较大，风险较高，效费比较低。

3 大口径舰炮技术发展建议

现代大口径舰炮正朝远程精确打击、多弹种、模块化、轻型化方向发展，自行火炮炮塔虽然具备以上的部分特点，但舰炮研制绝不能是简单地从自行火炮上 “拿来”。舰炮研制需要从信息化条件下的作战使用出发，从作战使用、保障、补给的需求论证出发，从舰船总体一体化设计的大局出发，贯彻系统工程方法，开展顶层设计，走协调发展的大口径舰炮发展道路，提出4 点技术发展建议。

3.1 信息化牵引

以信息化作战为牵引，科学规划兼容发射多型精确制导弹药的火力系统技术体系，形成兼具侦察、指示、信息传输、精确打击、毁伤评估等功能的信息化作战能力；为提高远程精确打击能力，突破原有药室容积对弹药发展的桎梏，构建舰炮大药室结构体系，建立舰用发射药定装药筒结构，兼容发射现有陆军弹丸，为提高超远程打击提供优势基础。

3.2 一体化规划

从舰艇的总体视角审视未来信息化条件下的编队作战场景，对大口径舰炮发射、供弹、储运和补给的全流程进行梳理和顶层规划，着眼于智能化、信息化舰炮发展方向，形成发供储补的一体化舰炮总体构架；确定通用化标准弹药模块，完善补给、转运、保障、测试接口设计；与舰艇共同进行一体化隐身设计，简化上部装备外露部分设计。

3.3 简约化发展

围绕 “远程精确+高可靠性” 构建指标体系，简约化发展，转变高射速的常规弹药密集打击模式，向中低射速的远程精确打击模式过渡，从 “打得快” 转向“打得远、打得准、打得稳” 转变，降低发射率，提高可靠性，加强保障性，简化供弹路线，实现结构简洁化、紧凑化，也为舰炮结构轻型化设计创造条件。

3.4 模块化设计

加强大口径舰炮模块化顶层设计，确立基础模块分级配置策略和模块化接口技术规范，形成大口径舰炮发射平台的系列化通用构架，为总体系列化发展进行顶层设计，为装备全寿命周期的使用、保障和升级改造奠定模块化构架基础。

4 结 语

大口径舰炮是基于海军作战的任务使命、使用形式、使用环境而发展形成的火炮产品，其设计思想和特点早已深深地扎根落地，并且随着信息化弹药技术的发展，又会呈现出新的发展需求和时代特征，大口径舰炮装备的研制绝不能简单地从自行火炮炮塔上“拿来”，而要根据其在信息化作战场景下的任务需求，从顶层角度科学规划、与时俱进、特色前行。