艦載彈箭炮共架武器發展構想

賈蘭俊，孟 昕，耿新泰

(中國船舶集團有限公司第七一三研究所，河南 鄭州 450015)

0 引 言

多次局部戰爭經驗表明，單純采用某一種武器進行對空防御有其局限性。導彈武器具有射程遠、精度高、單發殺傷概率大的優點，但其抗飽和攻擊能力差，又易于被干擾。高發射率艦炮是以攔阻射擊殺傷目標的，雖然單發殺傷概率低，射程亦近，但抗飽和能力強。盡管耗彈量大，但價格低廉，成本低。彈炮結合武器是隨作戰方式的發展和各種武器裝備的成熟而產生的一種綜合作戰武器，是將導彈和火炮的發射集中布置在一套發射平臺上，使一種武器平臺具備導彈和艦炮2 種武器的作戰使命。彈炮結合武器系統可充分發揮導彈和火炮各自的作戰優勢，協調作戰，實現對低空、近距目標的快速反應和多次攔截，發揮火力強、毀傷概率高的突出優勢，以達到最佳的近程防御系統作戰效果，在來襲目標處于遠距離時用導彈攔截來襲目標，在來襲目標處于近距離時采用火炮進行攔截，將一種武器平臺的攔截縱深和攔截次數擴展，提高了武器平臺的效率和能力[1]。

1 國內外彈炮結合武器的發展

國外彈炮結合武器自瑞士20 世紀60 年代后期率先研制“空中衛士/麻雀”彈炮結合防空武器系統以來，彈炮結合武器成為各國研究和發展的重要裝備，其中艦用的主要有：俄羅斯的“卡什坦”彈炮共架武器、“旋風”-K 彈炮共架武器，美國的“拉姆”與“密集陣”非共架的綜合防御系統，以色列的“臺風”彈炮共架近程防御系統等。陸用的主要有：俄羅斯的“鎧甲”彈炮共架防控系統，意大利的“西達姆2 5”，美國的“輕型防空裝甲車”、“運動衫”、RDF/LT-75 等[2]。通過分析這些彈炮結合武器，可以看出國外彈炮結合武器的發展趨勢主要是：

1）不斷增強抗飽和攻擊能力

飽和攻擊已經成為現代海戰的重要進攻方式，因此，各國在發展艦載武器時基本上以提高抗飽和攻擊能力為目標。彈炮結合武器通過一套火控系統控制導彈和火炮獨立攻擊目標，可在短時間內射擊幾個目標，從而提高其抗飽和攻擊能力。

2）向彈炮共架發展

彈炮共架武器的顯著特點是彈、炮2 種武器裝備集于一體，共同利用同一發射平臺，減小了體積，對艦載或車載平臺來講，減小了空間，提高了平臺資源使用效率，機動性好。同時，2 種裝備共用一套火控系統，作戰準備時間短，快速反應性高。

2）向中大口徑艦炮與導彈結合武器發展

目前的彈炮結合武器基本為小口徑火炮和導彈的結合，其作戰使命任務也主要是防空和近程防御為主。隨著技術的發展，根據現代作戰模式的要求，中大口徑艦炮也在成熟技術的基礎上開展了彈炮結合武器的研制，如美國的RDF/LT-75 型彈炮結合武器是在一門“阿里斯”（Ares）75 mm 自動加農炮的兩邊各裝一座四聯裝“毒刺”導彈發射箱組成彈炮結合武器；瑞典的“博福斯”120 mm 艦炮的兩側各加掛了3 套火箭發射架組成了艦炮與火箭結合武器等。

3）向多作戰使命任務發展

隨著現代作戰模式的發展和多樣化，一種武器平臺要求多種作戰使命任務，彈炮結合武器就是這種發展的產物。對于小口徑火炮和導彈結合而言，其作戰使命任務主要是對空防御和近程反導，而對于中大口徑艦炮，其作戰使命任務有防空、對海和對岸。為增強3 種作戰使命任務的能力，國外開展了導彈、火箭和火炮三者結合的彈箭炮結合武器系統，3 種武器裝備中，共用火炮平臺，導彈和火箭共架發射。如美國洛克希德·馬丁公司研制的“輕型防空裝甲車”就是一種彈、箭、炮三結合武器系統。

國內從20 世紀80 年代中期就開展了彈炮共架武器的預研和研制工作，在多年技術儲備的基礎上，研制成功了以第1 代小口徑艦炮為平臺的彈炮結合武器，成功解決了導彈和艦炮發射振動匹配等多項關鍵技術，圓滿完成了海上實彈首發命中的射擊試驗。在此基礎上，又完成了以第2 代小口徑艦炮為平臺的彈炮結合武器樣機的研制工作，解決了總體匹配等多項關鍵技術，完成了彈炮結合匹配性等試驗。21 世紀初，陸續發展了陸地防空用彈炮結合武器系統裝備，艦載彈炮共架武器的研制還未完全形成裝備[3]。

通過上述分析，彈炮結合武器系統的作戰使用多樣而且功能高效，而彈炮共架武器具有共用一套發射平臺且占用空間小、發射功能集成化的特點，因此，應當大力發展艦載彈炮共架武器，以滿足海軍適應未來作戰的需求。對于近程防御系統來講，應發展以小口徑艦炮和近程防御導彈為主的彈炮共架武器，對于中程防空、反艦和海上作戰，以及對岸火力支援來講，應發展以中大口徑艦炮、中近程防御導彈、火箭彈等為主的彈箭炮共架武器[4]。

2 艦載彈箭炮共架武器的構想

2.1 艦載彈箭炮武器的總體設想

目前，以中大口徑艦炮為平臺的彈炮結合武器在役裝備還較少，但是越來越受到普遍重視，通過選擇性能指標合適的導彈與艦炮結合，可提高艦炮的作戰性能，拓展其作戰使命任務。

通過在艦炮平臺上加掛導彈、火箭彈形成的導彈/火箭彈/艦炮結合武器系統可簡稱為“彈箭炮”三結合武器。其總體方案設想是在現有某型艦炮的兩側各伸出一套發射裝置，該發射裝置依附于艦炮平臺，隨炮一起回轉和俯仰。同時，由幾枚火箭彈組成一個儲運發射箱，幾枚導彈組成一個儲運發射箱，2 種儲運發射箱的外形尺寸等物理接口相同，均能與布置在艦炮兩側的發射裝置匹配發射。2 種儲運發射箱的再裝填在艦炮固定的方位角和俯仰角裝填。艦炮兩側甲板下部為火箭彈儲運發射箱和導彈儲運發射箱的彈庫，并具有一套自動選擇儲運發射箱的能夠實現自動裝填的再裝填系統，以滿足火力打擊的需要。

2.2 艦載彈箭炮共架武器的實現

彈箭炮共架武器是將原來獨立的導彈、火箭彈、火炮集中布置在一套發射平臺上，擴大武器平臺的作戰使命任務，將導彈的精確打擊功能、火箭彈的面殺傷功能、火炮的防御功能進行有效綜合。

艦載彈箭炮共架武器的總體方案就是將導彈、火箭彈、炮彈的發射裝置集成在一個武器平臺上，由于導彈、火箭彈的結構尺寸較大，應與中大口徑艦炮進行集合配置。以某型單管艦炮為例，共架武器是在艦炮的兩側加上通用的發射架，可以兼容發射火箭彈、導彈等多彈種，共用一套火控系統來進行搜索、瞄準、跟蹤、發射，武器系統可根據不同的作戰任務需求，選擇配備不同的彈種，使用不同的彈種對不同的目標進行攻擊，或使用不同的彈種對同一目標實施分段、分批次的攻擊。艦炮在中近程上攻擊敵空中目標；導彈在中遠程上攻擊敵空中目標，火箭彈在中、遠距離上對岸上和海上目標進行火力壓制，實現了各個彈種的優勢互補，使武器系統具有多層次攔截和抗擊多目標的能力。艦炮共架武器示意圖如圖1 所示。

圖1 艦炮共架武器總體布置Fig.1 Naval gun common-frame weapon

該共架武器發射平臺對火箭彈和導彈的接口是一致的，單側可掛8 發火箭彈或1 枚防空導彈。在不同的作戰任務時，武器系統可與配套的自動裝填機構聯合使用，實現快速更換彈種和快速再裝填。

圖2 分別掛導彈和火箭彈的發射平臺通用接口模型Fig.2 Universal interface prototype for launch platforms for mounted missile and rockets,respectively

圖3 通用發射架虛擬樣機有限元仿真Fig.3 Universal launcher virtual prototype and its finite element simulation

兩側共配備16 枚火箭彈后，經粗略計算，方位轉動慣量將比原艦炮增加10 000 kg·m2，高低轉動慣量將比原艦炮增加2 400 kg·m2；配備2 枚防空導彈，方位轉動慣量將比原艦炮增加4 000 kg·m2，高低轉動慣量將比原艦炮增加1 200 kg·m2，對瞄準傳動機構和隨動系統造成的影響有限，技術上不存在風險。

發射接口是將原艦炮的耳軸加長，上面安裝傳遞杠桿，傳遞杠桿的另一端和通用發射架的軸端連接，在轉臺兩側炮塔附近，用一托架來支撐通用發射架和發射裝置，為了使通用發射架和火炮共同俯仰，在耳軸處設置同步傳動機構；為了使較長的導彈和火箭彈和艦炮具有相同的俯仰范圍，發射架的俯仰中心可高于火炮的俯仰中心。導彈發射梁或火箭彈運發箱和通用發射架采用燕尾槽連接，在裝填到位后用定位機構將導彈發射梁或火箭彈運發箱鎖住，使導彈發射梁或火箭彈內運發箱準確定位并承受發射時的后坐力。在總體方案設計時，對通用發射架和傳遞杠桿的強度和剛度進行了有限元計算，安全系數可達到1.97，可以滿足共架發射需求。

在原艦炮基礎上，通過加裝一體化多功能發射架，實現常規炮彈、防空導彈、火箭彈兼容發射，可以節省艦艇安裝空間，同時彈、箭、炮結合，將多種武器的優點結合在一起，擴大了單一武器的作戰效能，實現各個彈種的優勢互補，使艦炮多彈種綜合武器發射平臺具有多彈種對多目標的選擇防御，又具有多彈種對單目標的分段多重防御功能，技術風險低，具有很強的應用前景。

3 艦載彈箭炮共架武器關鍵技術分析

3.1 滿足總體的作戰需求

在總體上吻合艦艇作戰系統的需求，以需求為中心形成有效的攔截層次，充分發揮導彈和火炮的優勢，實現本系統與其他作戰因素的整體協調。從這個角度講，彈、箭、炮結合并不是一味地追求遠距離交戰，關鍵在于實現作戰區域的匹配、火力范圍的銜接、火力與捕獲跟蹤能力的銜接，在自己的攔截區段內達到很高的毀傷概率，從而形成作戰效能更高的武器裝備。

在物理集成方面，尤其在采用“共架綜合體”方案時，要著重考慮多傳感器的安裝位置、多武器的優化布置和協調工作等問題，保證各自相對運動的結構能合理、通暢。在功能集成方面，則要充分利用各類傳感器資源，協調使用導彈、火箭彈、火炮火力，精確設計各種作戰使用，只有各個指標協調設計才能最大化總體的效能。如俄羅斯“卡什坦”系統，系統使用雙聯裝交匯式小口徑火炮，其交匯角設計就要從典型目標特性、火炮最佳打擊區段、彈藥散布特性等方面進行論證，確定最佳毀傷效能時火力交匯點。

3.2 炮架與基座之間的減隔振和防護技術

多種武器的共架平臺射擊時要綜合考慮各類武器之間的相互影響，首先要有效控制跟蹤器平臺和導彈發射架的振動，研究炮架的振動特性，采用減振材料和減振結構，減小多武器射擊時的相互影響。還要研究有效的防護措施，減小導彈及誘餌彈底部火焰對火炮的損傷。

3.3 實時多任務管理策略和自適應控制算法

共架武器發射平臺控制系統是強實時系統，存在隨動跟蹤、射擊控制、供彈控制、安全控制等多項實時控制任務。另外，摩擦力矩和射擊力矩特性具有隨機性，如何采用實時多任務管理策略完善艦炮的控制，運用自適應控制算法提高隨動系統的跟蹤精度和高頻實時射擊精度，是一項需要解決的關鍵技術。

3.4 武器射擊匹配性研究

多種武器集中于一個平臺，勢必存在各種武器射擊時的尾焰相互干擾問題，特別是火箭彈和導彈射擊時尾焰對艦炮的影響，同時還應當對艦炮射擊時產生的振動等因素對導彈和火箭彈影響進行充分研究，確定隔震減震措施。

總之，彈箭炮共架武器在研制過程中需要突破多種關鍵技術，既有武器之間匹配性等關鍵技術研究，又有各種武器在新型作戰平臺上的適應性研究。

4 結 語

彈、箭、炮結合武器是武器裝備的發展趨勢之一，它具有在一種作戰平臺上實現多種作戰效能的優點、機動性好、占有空間小等特點。對于艦載彈、箭、炮結合武器而言，又增強了武器裝備的適裝性、提高了武器裝備本身的作戰效能。因此，應當利用現有的成熟產品、技術快速發展彈、箭、炮結合武器，提高武器裝備的作戰力，提高艦船的作戰效能。