隨著防空飛彈的出現和不斷完善,高炮的地位也越來越受到擠壓。發展至今各國對於高炮和防空飛彈的態度基本是:飛彈為主(中、高空以及低空),高炮為輔(低空以及超低空)。飛彈雖然擁有攻擊距離遠,全自動尋的,命中概率高等優點,但是在300米以下甚至是150米以下的超低空,機動靈活的高炮在戰鬥效率方面又比飛彈技高一籌。此外飛彈技術難度和造價都高出高炮不少層次,而且飛彈存在死角且靈活性差。本著這一原則蘇聯和德國相繼研製出了「獵豹」和「石勒喀河」等自行高炮,此後的俄羅斯乾脆把飛彈和高炮合為一體搞出了類似於「鎧甲」這樣的彈炮合一近程防空系統,不得不說在如今無人機越來越小型,各種小型制導武器越來越普及的情況下,這種小口徑、高射速的高炮真不失為一種最優的選擇。下面我就全面的給大家介紹一下防空高炮的彈藥系統,來一窺這種讓各國絲毫不敢鬆懈的神秘彈種。
▲我軍自行高炮射擊場面,現如今高炮主流的發展方向就是小口徑高射速,可以和防空飛彈形成有效的互補
高炮彈藥的特點
如今的大口徑高炮已經退出了歷史的舞臺,各國的研製方向基本偏向於小口徑多管高射速。從目標的搜索到射擊可以實現自動化,這類高炮最大的一個特點就是高射速,最好的辦法就是多聯小口徑加定裝彈藥,比如射速為2*550發每分鐘的「獵豹」自行高炮、射速為4*850發每分鐘的「石勒喀河」自行高炮再或者是美軍密集陣近防系統M61A1旋轉機炮4500發每分鐘的恐怖射速。此外該炮彈藥的炮口初速極高,增加射程的同時還可以減少彈藥的飛行時間。為了避免彈藥落地造成不必要的損失,一般都帶有自炸機構,而且其尾部還安裝有便於修正射擊諸元的曳光管。
▲高炮最大射擊空域示意圖
一般來說高炮都具備全方位射擊的能力,加之巨大的射角一般能做到全方位覆蓋,所以各種彈丸形成的彈道在空間中就會形成一個最大射擊空域,也就是最大射擊範圍,一些仰角不到90度的高炮還會形成一個喇叭狀的射擊死角,最大射擊範圍最高的那個點就是高炮的最大射高。在該點範圍處高炮彈藥彈速低、散布大,威力也就會急速下降,對目標基本沒有什麼損傷能力。這樣一來在最大射擊空域內就會形成一個半圓狀的有效射擊範圍,也稱之為火力空域。只有在這個空域內彈藥才會對目標實現有效的摧毀。同時目標飛過的高度越低,停留在火力空域的時間也就越長,被擊中的概率也就越大,反之亦然。從實戰的角度出發在火力空域內還有一個合適射高,在這個高度內高炮才能對目標進行有效射擊,這就是有效射高。
高炮彈藥的種類
高炮榴彈
高炮的榴彈和普通榴彈一樣,主要有兩種毀傷機制,一種就是彈丸直接命中(有的彈藥帶有燃燒屬性)依靠爆炸毀傷目標,這種機制主要適用於小口徑高炮。另外一種就是依靠爆炸產生大量的碎片,近炸時依靠大量的高速破片摧毀目標,這種機制主要適用於大口徑高炮。由於這種彈藥過於普遍,我們選取兩款具有代表性的講解一下:
▲從上往下為厄利空公司的35毫米彈底電子引信榴彈、彈頭機械引信曳光榴彈、彈頭機械引信無曳光榴彈。這種小口徑彈藥可以攻擊戰機、輕型車輛和艦船,內部裝填了鋁粉和高能炸藥,配合延時引信可以對目標內部造成巨大的損傷,同時彈底電子引信榴彈安裝了風帽並加強了彈頭強度,使其具備一定的穿甲能力
▲博福毫米P-HV彈(簡稱3P彈),該彈是一種可編程近炸引信預製破片彈,該彈彈底也可以產生大量的破片,橫向飛散時可以打擊側前方的目標。此外彈帶前方預裝有1100枚直徑3毫米的碳化鎢球,用塑料粘合成筒狀,可編程電子引信可以根據實際戰場情況來進行編程設置,一共有6種模式可以分別打擊戰機、直升機、超低空飛行飛彈、障礙物後面的人員、輕裝甲車等眾多目標
AHEAD「阿海德」子母彈
▲厄利空公司的35毫米AHEAD彈
AHEAD彈也是厄利空公司的傑作,為一種集束式預製破片編程引信子母彈,AHEAD是英文Advanced Hit Efficiency And Destruction(高命中效率與毀傷)首字母的縮寫,這種彈藥不依靠於爆炸產生碎片,而是靠著彈丸的存速將彈體內部預製的重金屬柱形子彈高速拋出,在彈體前方形成一個子彈雲,從而達到摧毀目標的最終作用。這種炮彈最大的特點就是數據測量傳輸方面,首先就是位於彈體尾部的電子時間引信,通過同樣位於尾部的數據接收線圈接受數據。在炮口處有3個線圈,最前面的兩個線圈可以測出炮彈的炮口初速,並將數據出輸給計算機,計算機根據目標飛行參數計算出彈頭的最佳引爆時間,並通過第三個線圈傳輸給彈尾後部的接受線圈。到達最佳引爆位置後152顆重金屬子彈在離心力的作用下,形成密集的子彈雲,由於高炮往往會進行連射,在短時間內形成一堵彈幕牆,從而實現對目標的摧毀。
▲該系統的工作原理首先是雷達探測到目標後向火炮發送指令,火炮開炮後完成上述的數據測定和傳輸過程,引信在合適位置引爆彈藥向前方拋出152個重金屬子彈,不過這種彈藥嚴重依賴釋放時期彈體的速度,為了使毀傷效果更好,彈體釋放子彈時的速度不宜太低,這就嚴重影響了有效距離,好在該彈子彈密度大,時間引信裝定適時,所以毀傷能力較強,尤其是超低空飛行的各種小型飛機和飛彈,下圖是被該彈藥命中摧毀的小型無人機
該彈彈體的自轉除了為彈體提供穩定性外,還可以通過離心作用使得152枚子彈得到充分的飛散,全彈主要由風帽、彈體、殺傷元素、引信組成。風帽為高強度鋁合金錐形薄殼結構,可以減少飛行途中的阻力;彈體內腔為柱形,方便子彈的裝填,在釋放子彈的時候彈體可以破裂成六塊;殺傷元素就是152塊單個質量為3.3克的重金屬柱形子彈,在保證質量的同時還可以減少體積增加裝量,子彈形狀可以為圓柱形(飛行過程穩定但是中間有空隙)和六角形(飛行過程不穩定但是不佔地方,此外工藝性較差);引信則是可編程的電子時間引信,炮彈發射過程中可實現編程,從而能在最佳時間點上釋放子彈。
▲AHEAD彈的內部結構圖
高炮穿甲彈
高炮穿甲彈主要是提高了彈藥的穿甲效能,以便於對付各種戰機和飛彈,一般是由可脫離的彈拖包裹著一個由鎢合金(或者是貧鈾合金)和頭部鋯合金(一種易燃金屬)組成的的彈芯,不過這種穿甲彈脫離的彈拖容易影響後續彈丸的飛行,而且穿甲能力也不是很優秀,所以如今的小口徑高炮穿甲彈也在朝著尾翼穩定脫殼穿甲彈發展。此外還有一種新型穿甲彈藥,這種彈藥的彈芯在擊中目標時會破裂,在內部產生巨大的二次效應,然後不斷重複這一過程,直到能量耗盡,特別適合對付強度不高的間隙結構裝甲,這就是易碎穿甲彈(FAP)。
▲易碎穿甲彈穿甲效果圖和彈體結構示意圖,這種彈藥的彈體和彈芯是通過注塑的方法結合在一起的,此外在彈芯處還有四條環形槽,可以控制彈芯的破碎過程。當彈藥擊穿戰機表面的蒙皮後,彈芯就會逐漸破碎,在內部以輻射的形式形成大量的二次破片,從而達到毀傷目標的效果,此外還有一種脫殼易碎穿甲彈(FAPDS),為了避免彈芯杆在接觸時就發生完全破碎,彈芯頭通常會採用一些延展性好的金屬材料,後部的彈芯體才是易碎的脆性金屬材料
高炮彈道修正彈
顧名思義這種彈藥就是用來修正彈道的,這種彈藥的飛行軌跡可以在空中進行微調,而不像常規彈藥那樣飛行軌跡全靠射擊諸元,在基準彈道的基礎上給炮彈傳送大量的修正量,從而修正出準確的攻擊彈道,提高後續彈藥的命中率。這種彈藥可分為脈衝矢量修正和氣體修正:脈衝矢量修正就是在炮彈內部放置燃氣發生裝置產生推力,並通過環繞彈體的噴嘴產生推力矢量來達到修正彈道的目的。氣體修正就是利用常規的氣動舵面、活動翼面、阻力板等實現彈藥飛行軌跡的修改。此外還有的彈道修正彈採用的是結構簡單的一次性小型發動機,不同於飛彈,這種彈藥只需要在某個時刻進行較小的修正,所以在成本和技術難度上都比較小。因為修正彈可以大幅提升高炮的命中精度,所以近些年來各國都在不餘遺力的發展該彈藥。
▲帶有噴嘴的脈衝矢量修正彈和帶有阻力板的氣體修正彈引信
展望高炮發展之路
飛彈射程遠,反應時間長,精度和毀傷能力高、存在射擊死角;高炮射程近,快速靈活,彈丸密度大但精度低、射擊基本無死角。那麼將兩者結合起來相輔相成豈不是完美?本著這一原則蘇俄前後相繼發展出了陸基的「通古斯卡」、「鎧甲S1」、海基的「卡什坦」等近程彈炮合一防空系統,可惜好景不長,在俄軍最先進的「鎧甲SA」近程防空系統上面俄羅斯人卻去除了高炮,增加了防空飛彈的數量。
▲俄羅斯「鎧甲SA」近程防空系統沒有了高炮,在面對靈活的直升機時,高炮確實比飛彈好用一些,而且在無人機泛濫的當下,「鎧甲SA」就只能用昂貴的飛彈去打廉價的無人機
而在高炮彈藥方面,各國除了大力發展彈道修正彈外,還將精力放到了新型彈藥的研發工作中,除了可編程近炸引信預製破片彈外,還有25毫米液體發射藥炮彈、30毫米埋頭彈以及更加先進的雷射武器。由此可見各國始終都沒有鬆懈對小口徑高炮以及彈藥的研製,雖然高炮早就褪去了初登戰場時的光芒,但是事實卻告訴我們高炮這個百年老兵永遠不可能退出戰爭的舞臺。