2021, Vol. 43
多次局部战争经验表明，单纯采用某一种武器进行对空防御有其局限性。导弹武器具有射程远、精度高、单发杀伤概率大的优点，但其抗饱和攻击能力差，又易于被干扰。高发射率舰炮是以拦阻射击杀伤目标的，虽然单发杀伤概率低，射程亦近，但抗饱和能力强。尽管耗弹量大，但价格低廉，成本低。弹炮结合武器是随作战方式的发展和各种武器装备的成熟而产生的一种综合作战武器，是将导弹和火炮的发射集中布置在一套发射平台上，使一种武器平台具备导弹和舰炮2种武器的作战使命。弹炮结合武器系统可充分发挥导弹和火炮各自的作战优势，协调作战，实现对低空、近距目标的快速反应和多次拦截，发挥火力强、毁伤概率高的突出优势，以达到最佳的近程防御系统作战效果，在来袭目标处于远距离时用导弹拦截来袭目标，在来袭目标处于近距离时采用火炮进行拦截，将一种武器平台的拦截纵深和拦截次数扩展，提高了武器平台的效率和能力[1]。
1 国内外弹炮结合武器的发展国外弹炮结合武器自瑞士20世纪60年代后期率先研制“空中卫士/麻雀”弹炮结合防空武器系统以来，弹炮结合武器成为各国研究和发展的重要装备，其中舰用的主要有：俄罗斯的“卡什坦”弹炮共架武器、“旋风”-K弹炮共架武器，美国的“拉姆”与“密集阵”非共架的综合防御系统，以色列的“台风”弹炮共架近程防御系统等。陆用的主要有：俄罗斯的“铠甲”弹炮共架防控系统，意大利的“西达姆25”，美国的“轻型防空装甲车”、“运动衫”、RDF/LT-75等[2]。通过分析这些弹炮结合武器，可以看出国外弹炮结合武器的发展趋势主要是：
1）不断增强抗饱和攻击能力
饱和攻击已经成为现代海战的重要进攻方式，因此，各国在发展舰载武器时基本上以提高抗饱和攻击能力为目标。弹炮结合武器通过一套火控系统控制导弹和火炮独立攻击目标，可在短时间内射击几个目标，从而提高其抗饱和攻击能力。
2）向弹炮共架发展
弹炮共架武器的显著特点是弹、炮2种武器装备集于一体，共同利用同一发射平台，减小了体积，对舰载或车载平台来讲，减小了空间，提高了平台资源使用效率，机动性好。同时，2种装备共用一套火控系统，作战准备时间短，快速反应性高。
2）向中大口径舰炮与导弹结合武器发展
目前的弹炮结合武器基本为小口径火炮和导弹的结合，其作战使命任务也主要是防空和近程防御为主。随着技术的发展，根据现代作战模式的要求，中大口径舰炮也在成熟技术的基础上开展了弹炮结合武器的研制，如美国的RDF/LT-75型弹炮结合武器是在一门“阿里斯”（Ares）75 mm自动加农炮的两边各装一座四联装“毒刺”导弹发射箱组成弹炮结合武器；瑞典的“博福斯”120 mm舰炮的两侧各加挂了3套火箭发射架组成了舰炮与火箭结合武器等。
3）向多作战使命任务发展
随着现代作战模式的发展和多样化，一种武器平台要求多种作战使命任务，弹炮结合武器就是这种发展的产物。对于小口径火炮和导弹结合而言，其作战使命任务主要是对空防御和近程反导，而对于中大口径舰炮，其作战使命任务有防空、对海和对岸。为增强3种作战使命任务的能力，国外开展了导弹、火箭和火炮三者结合的弹箭炮结合武器系统，3种武器装备中，共用火炮平台，导弹和火箭共架发射。如美国洛克希德·马丁公司研制的“轻型防空装甲车”就是一种弹、箭、炮三结合武器系统。
国内从20世纪80年代中期就开展了弹炮共架武器的预研和研制工作，在多年技术储备的基础上，研制成功了以第1代小口径舰炮为平台的弹炮结合武器，成功解决了导弹和舰炮发射振动匹配等多项关键技术，圆满完成了海上实弹首发命中的射击试验。在此基础上，又完成了以第2代小口径舰炮为平台的弹炮结合武器样机的研制工作，解决了总体匹配等多项关键技术，完成了弹炮结合匹配性等试验。21世纪初，陆续发展了陆地防空用弹炮结合武器系统装备，舰载弹炮共架武器的研制还未完全形成装备[3]。
通过上述分析，弹炮结合武器系统的作战使用多样而且功能高效，而弹炮共架武器具有共用一套发射平台且占用空间小、发射功能集成化的特点，因此，应当大力发展舰载弹炮共架武器，以满足海军适应未来作战的需求。对于近程防御系统来讲，应发展以小口径舰炮和近程防御导弹为主的弹炮共架武器，对于中程防空、反舰和海上作战，以及对岸火力支援来讲，应发展以中大口径舰炮、中近程防御导弹、火箭弹等为主的弹箭炮共架武器[4]。
2 舰载弹箭炮共架武器的构想 2.1 舰载弹箭炮武器的总体设想目前，以中大口径舰炮为平台的弹炮结合武器在役装备还较少，但是越来越受到普遍重视，通过选择性能指标合适的导弹与舰炮结合，可提高舰炮的作战性能，拓展其作战使命任务。
通过在舰炮平台上加挂导弹、火箭弹形成的导弹/火箭弹/舰炮结合武器系统可简称为“弹箭炮”三结合武器。其总体方案设想是在现有某型舰炮的两侧各伸出一套发射装置，该发射装置依附于舰炮平台，随炮一起回转和俯仰。同时，由几枚火箭弹组成一个储运发射箱，几枚导弹组成一个储运发射箱，2种储运发射箱的外形尺寸等物理接口相同，均能与布置在舰炮两侧的发射装置匹配发射。2种储运发射箱的再装填在舰炮固定的方位角和俯仰角装填。舰炮两侧甲板下部为火箭弹储运发射箱和导弹储运发射箱的弹库，并具有一套自动选择储运发射箱的能够实现自动装填的再装填系统，以满足火力打击的需要。
2.2 舰载弹箭炮共架武器的实现弹箭炮共架武器是将原来独立的导弹、火箭弹、火炮集中布置在一套发射平台上，扩大武器平台的作战使命任务，将导弹的精确打击功能、火箭弹的面杀伤功能、火炮的防御功能进行有效综合。
舰载弹箭炮共架武器的总体方案就是将导弹、火箭弹、炮弹的发射装置集成在一个武器平台上，由于导弹、火箭弹的结构尺寸较大，应与中大口径舰炮进行集合配置。以某型单管舰炮为例，共架武器是在舰炮的两侧加上通用的发射架，可以兼容发射火箭弹、导弹等多弹种，共用一套火控系统来进行搜索、瞄准、跟踪、发射，武器系统可根据不同的作战任务需求，选择配备不同的弹种，使用不同的弹种对不同的目标进行攻击，或使用不同的弹种对同一目标实施分段、分批次的攻击。舰炮在中近程上攻击敌空中目标；导弹在中远程上攻击敌空中目标，火箭弹在中、远距离上对岸上和海上目标进行火力压制，实现了各个弹种的优势互补，使武器系统具有多层次拦截和抗击多目标的能力。舰炮共架武器示意图如图1所示。
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图 1 舰炮共架武器总体布置 Fig. 1 Naval gun common-frame weapon |
该共架武器发射平台对火箭弹和导弹的接口是一致的，单侧可挂8发火箭弹或1枚防空导弹。在不同的作战任务时，武器系统可与配套的自动装填机构联合使用，实现快速更换弹种和快速再装填。
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图 2 分别挂导弹和火箭弹的发射平台通用接口模型 Fig. 2 Universal interface prototype for launch platforms for mounted missile and rockets, respectively |
两侧共配备16枚火箭弹后，经粗略计算，方位转动惯量将比原舰炮增加10000 kg·m2，高低转动惯量将比原舰炮增加2400 kg·m2；配备2枚防空导弹，方位转动惯量将比原舰炮增加4000 kg·m2，高低转动惯量将比原舰炮增加1200 kg·m2，对瞄准传动机构和随动系统造成的影响有限，技术上不存在风险。
发射接口是将原舰炮的耳轴加长，上面安装传递杠杆，传递杠杆的另一端和通用发射架的轴端连接，在转台两侧炮塔附近，用一托架来支撑通用发射架和发射装置，为了使通用发射架和火炮共同俯仰，在耳轴处设置同步传动机构；为了使较长的导弹和火箭弹和舰炮具有相同的俯仰范围，发射架的俯仰中心可高于火炮的俯仰中心。导弹发射梁或火箭弹运发箱和通用发射架采用燕尾槽连接，在装填到位后用定位机构将导弹发射梁或火箭弹运发箱锁住，使导弹发射梁或火箭弹内运发箱准确定位并承受发射时的后坐力。在总体方案设计时，对通用发射架和传递杠杆的强度和刚度进行了有限元计算，安全系数可达到1.97，可以满足共架发射需求。
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图 3 通用发射架虚拟样机有限元仿真 Fig. 3 Universal launcher virtual prototype and its finite element simulation |
在原舰炮基础上，通过加装一体化多功能发射架，实现常规炮弹、防空导弹、火箭弹兼容发射，可以节省舰艇安装空间，同时弹、箭、炮结合，将多种武器的优点结合在一起，扩大了单一武器的作战效能，实现各个弹种的优势互补，使舰炮多弹种综合武器发射平台具有多弹种对多目标的选择防御，又具有多弹种对单目标的分段多重防御功能，技术风险低，具有很强的应用前景。
3 舰载弹箭炮共架武器关键技术分析 3.1 满足总体的作战需求在总体上吻合舰艇作战系统的需求，以需求为中心形成有效的拦截层次，充分发挥导弹和火炮的优势，实现本系统与其他作战因素的整体协调。从这个角度讲，弹、箭、炮结合并不是一味地追求远距离交战，关键在于实现作战区域的匹配、火力范围的衔接、火力与捕获跟踪能力的衔接，在自己的拦截区段内达到很高的毁伤概率，从而形成作战效能更高的武器装备。
在物理集成方面，尤其在采用“共架综合体”方案时，要着重考虑多传感器的安装位置、多武器的优化布置和协调工作等问题，保证各自相对运动的结构能合理、通畅。在功能集成方面，则要充分利用各类传感器资源，协调使用导弹、火箭弹、火炮火力，精确设计各种作战使用，只有各个指标协调设计才能最大化总体的效能。如俄罗斯“卡什坦”系统，系统使用双联装交汇式小口径火炮，其交汇角设计就要从典型目标特性、火炮最佳打击区段、弹药散布特性等方面进行论证，确定最佳毁伤效能时火力交汇点。
3.2 炮架与基座之间的减隔振和防护技术多种武器的共架平台射击时要综合考虑各类武器之间的相互影响，首先要有效控制跟踪器平台和导弹发射架的振动，研究炮架的振动特性，采用减振材料和减振结构，减小多武器射击时的相互影响。还要研究有效的防护措施，减小导弹及诱饵弹底部火焰对火炮的损伤。
3.3 实时多任务管理策略和自适应控制算法共架武器发射平台控制系统是强实时系统，存在随动跟踪、射击控制、供弹控制、安全控制等多项实时控制任务。另外，摩擦力矩和射击力矩特性具有随机性，如何采用实时多任务管理策略完善舰炮的控制，运用自适应控制算法提高随动系统的跟踪精度和高频实时射击精度，是一项需要解决的关键技术。
3.4 武器射击匹配性研究多种武器集中于一个平台，势必存在各种武器射击时的尾焰相互干扰问题，特别是火箭弹和导弹射击时尾焰对舰炮的影响，同时还应当对舰炮射击时产生的振动等因素对导弹和火箭弹影响进行充分研究，确定隔震减震措施。
总之，弹箭炮共架武器在研制过程中需要突破多种关键技术，既有武器之间匹配性等关键技术研究，又有各种武器在新型作战平台上的适应性研究。
4 结 语弹、箭、炮结合武器是武器装备的发展趋势之一，它具有在一种作战平台上实现多种作战效能的优点、机动性好、占有空间小等特点。对于舰载弹、箭、炮结合武器而言，又增强了武器装备的适装性、提高了武器装备本身的作战效能。因此，应当利用现有的成熟产品、技术快速发展弹、箭、炮结合武器，提高武器装备的作战力，提高舰船的作战效能。
| [1] |
张俊, 裴桂艳, 冯昌林, 等. 舰载弹炮结合武器系统火力分配模型[J]. 探测与控制学报, 2018, 40(6): 106-109. ZHANG Jun, PEI Guiyan, FENG Changlin, et al. Firepower distribution model of shipboard missile-gun combined weapon system[J]. Journal of Detection and Control, 2018, 40(6): 106-109. |
| [2] |
吴法文, 罗非心, 陈西宏, 等. 国外弹炮结合防空武器系统发展趋势[J]. 飞航导弹, 2012(9): 62-65. |
| [3] |
冯忠国, 钟生新, 朱传伟. 舰载弹炮结合近程防空武器系统研究[J]. 现代防御技术, 2007, 35(5): 32-35. FENG Zhongguo, ZHONG Shengxin, ZHU Chuanwei. Study on the Shipyard Close-in Antiaircraft Weapon System of Integration of Missile and Artillery[J]. Modern Defence Technology, 2007, 35(5): 32-35. DOI:10.3969/j.issn.1009-086X.2007.05.008 |
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闵松, 霍玲. 突破传统束缚 加大创新力度-关于发展弹炮合一武器系统的思考[C]// 《舰炮武器装备发展研讨会论文集》, 2000(7): 28−35.
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