戰後艦上近迫武器系統(近程防禦武器系統)有著怎樣的發展思路和歷程?


瀉藥

姿勢水平不足所以開始未敢直接回答

炮的思路大體思路可能比較近似於「動能殺傷-破片殺傷-雙重命中殺傷」

整體思路現在尚不明確,炮-導彈-彈炮合一

像最早的蘇聯AK-230艦炮,可能尚不能算做真正的CIWS,但基本具備了CIWS的特點(高射速,防空反導,自動瞄準)

蘇聯在此基礎上發展了AK-630/630M,乃是世界上第一款真正意義上的CIWS,具備極高的射速,技術成熟可靠,裝備了幾乎所有蘇聯/俄羅斯海軍作戰艦艇

他的另一個發展型號是AK-306,輕便型的6-30火炮。

在理念上,蘇聯確實領先世界,認識到高射速的重要性,並且在全軍內同意小口徑炮口徑30mm,這個的利弊不是重點,不在此贅述。另一個理念是使用破片殺傷機制,引用如下:

俄羅斯的彈藥工業並未為這種口徑的火炮生產反導拓客穿甲彈,而一直使用燃燒榴彈或高爆燃燒曳光彈。全裝彈重832g(燃燒榴彈),828g(高爆燃燒曳光彈),與西方相應的30mmx170彈藥大致相同。但其炮口速度僅為880m/s,遠低於30mmx170炮彈的1080m/s。

然而,上述彈藥裝備的仍然是觸發引信,必須保證命中才能觸發擊毀來襲導彈。

蘇聯/俄羅斯的二代CIWS就是著名的卡什坦彈炮合一裝置,有點自不必說,SA-N-11和雙630的逆天配置足以壓倒一切被發現的來襲目標。

缺點則是彈炮合一系統共有的:結構複雜,重量過大(19噸多),兩個630中心距過大,精度有所下降(靠射速彌補),但整體耗彈量大備彈略顯不足,雷達制導導彈在射擊目標時限制炮塔旋迴導致多目標攻擊能力下降。

在此基礎上俄羅斯改進生產了「短劍」系統,不在此贅述。

蘇聯/俄羅斯的思想比較明確,殺爆燃燒彈破片殺傷,彈炮共架合一。----------------------------------------------------------------------

歐洲人在60-80年代好像對小口徑近防武器不太感興趣,所以裝備的中口徑低射速艦炮比較多,英軍在馬島吃虧之後就裝了密集陣,法國人死性不改,還在玩中口徑防空(也不能說不好)。

基本思想也是直接命中+剩餘動能觸發導彈戰鬥部

典型的有守門員,梅羅卡。

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美國人落後蘇聯一些開始搞密集陣系統,口徑比較小,整個系統介紹起來夠一篇論文,這裡主要介紹殺傷機制。美國人比較傾向於穿甲彈引爆導彈戰鬥部的殺傷方式

引用如下

使用次口徑硬芯脫殼穿甲彈具有較高的動能,較小的衝擊面積能穿透導彈引爆戰鬥部或損壞導航儀器。由於導彈有好幾層隔板,若用普通穿甲彈,往往穿透第一層就過不去了,或能穿透第二層但歪了,再能穿以後的層就歪的更多,以致導彈內又傳出來。實驗證明,密集陣系統曾兩次成功攔截175mm的超音射彈。

實驗表明,殺傷能力沒有想像的那麼不堪。

而且密集陣相對來說,輕便、高效、廉價,因此用戶極為廣泛。

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接下來是比較新近提出的概念 ,AHEAD(阿海德)(先進有效的命中和摧毀彈藥),屬於定向預製破片彈。

每發炮彈內裝有152 粒重金屬製成的圓柱形彈丸, 每粒彈丸重3.3克, 彈底內裝有可編程的近炸時間引信, 裝備彈藥的艦炮需要同目標搜索雷達和火控計算機配合使用才能有效

地發揮作用。在火炮管口前端, 裝有三個相距有一定距離的線圈, 前兩個線圈是專門測定炮彈初速用的。火炮發身朴瞬間, 被測定的炮彈初速傳送到火控計算機, 計算機依據這一炮彈初速和雷達探測的來襲導彈參數, 立即計算出炮彈與目標相遇點的飛幣升付間, 並將炮彈飛萬和寸間參數傳送到火炮炮口的第三個線圈。當炮彈經過第三個線圈時,

當炮彈飛到距目標前方2一3米時, 時間引信點燃拋射葯, 假設對方是0.7一0.9馬赫的亞音速反艦導彈, 拋射葯將AHEAD彈內粒152彈丸以每秒1200米的相對速度和集束定向的方式拋射出去, 從而達到殺傷來襲目標的目的。如果發射25發AHEAD炮彈, 這些炮彈則在來襲導彈的運動前方形成了一個直徑約8米、具有三千八百個動能殺傷子彈丸構成的彈幕, 這就大大地提高了炮彈命中目標的殺傷概率

現在AHEAD實裝的只有35mm火炮,防禦距離不超過4600m(據信我軍的新雙管自行高炮也是類似的彈藥,整車價格堪比99)

還有一種比較特殊的3P彈,3P-HV彈藥,博福斯公司研製,與AHEAD相似,在此不再贅述。

實驗證明,脫殼穿甲彈和近炸引信彈的毀傷概率依照距離不同差距很大,在700m左右距離上位分水嶺,如圖

故而,提出了相應的「雙重命中體制」

這個概念我國提出的也很早,研究的也比較早,進展很快

在研究「 雙重命中體制」 的過程中, 我們高興地注意到: 利用同一座火炮首先發射近炸引信預製破片彈, 繼而發射脫殼穿甲彈, 則可發現, 在轉換彈種後的一個區段上, 既飛行有近炸引信預製破片彈, 又存在脫殼穿甲彈, 自然地形成一個雙重反導防禦區, 猶如「 銅牆鐵壁」 一般攔截來襲的導彈, 我們稱這一特殊防禦區為「 疊合彈幕」 ,這種現象主要由於脫殼穿甲彈的初速高於近炸引信彈所造成(見上圖B C 段)。

這個概念我國提出的也很早,研究的也比較早,進展很快

中國某型小口徑艦炮的毀傷概率PL=0.2167;採用雙重命中體制並適當提高精度後,改型艦炮PL=0.6304

注意到「雙重命中體制」關鍵在於轉換彈種,即近距離使用穿甲彈穿甲殺傷,遠距離使用榴彈破片殺傷,同時在800m左右距離形成一道高殺傷概率區域。

艦炮要發射兩種命中體制的彈藥, 就要解決更換彈種的問題。這裡面有一個不同於普通艦炮的要求, 那就是更換彈種的時間必須極短,時間越短越好, 我們稱之為「零轉換」

相應的,下面給出義大利「快40」火炮的零轉換特點

義大利的「 快40」 , 由於設計合理, 其更換彈種的時間是接近於零的。換句話說, 在更換彈種的情況下, 火炮可以連續發射並可維持正常的發射速度。該炮在設計中注意了以下兩個問題:

( 1) 接近自動機進彈口的彈藥通道必須儲有餘彈。

( 2) 脫殼穿甲彈專用通道離進彈口的距離比近炸引信彈專用通道減少1 一2 個節距。

總結:目前近防炮殺傷體制主要為破片殺傷(俄)、直接命中殺傷(美歐中)、雙重命中體制殺傷(歐中),但雙重命中體制應用尚不廣泛,前途光明。

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至於彈炮合一,只有俄羅斯的卡什坦和短劍使用了共架技術,優缺點上面已經有敘述,

中國是1130+HHQ10成組出現,近處為HHQ10

美國則是前後分別布置密集陣和海拉姆

(據說本來想前後各布置一座,但是窮逼沒錢,就用密集陣先代替了)

未來可能出現的近防武器主要是已經裝備的RAM,激光武器系統、金屬風暴(我小學看小哥白尼就講過,至今也沒有實裝)

和電磁炮(這個有點為時尚早)

同時,要注意的是一些關鍵技術,除了彈藥、火控以外還有個「過天頂」的問題

這個不展開敘述,因為沒什麼太複雜的技術,比較好玩的解決思路就是「海天頂」的歪脖子(萌萌噠)

比較普遍的就是增加仰角,

這樣w

還有就是提高射速,比如某大國喪心病狂的11管(梅羅卡的12管是最多的但射速沒咱們這個高)

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以上

時間倉促,了解不足,如有紕漏希望廣大菊苣打臉

感謝 @相控陣 菊苣打臉指出FL為外貿型,我軍自用是HQ10,已經改正

參考資料

小口徑艦炮的雙重命中體制,發展中的艦炮反導新技術--謝群

小口徑艦炮配用阿海姆彈的初步構想--應國淼

近距離接觸雙重命中體制專家,總師談對抗反艦導彈的雙重命中體制

遠程防空反導與C-RAM武器系統的發展與現狀--毛征

艦載CIWS小口徑艦炮的過天頂技術--楊宇剛

反艦導彈易損性模型分析--王誠成

訪我國著名小口徑高炮專家-楊少宇-黃國志

艦炮彈丸對典型反艦導彈的毀傷分析--王誠成

艦用防空彈藥的發展--韓秀榮


二戰結束後幾年,博福斯依然是主流。因為這時候空中並沒有什麼需要更強大火力來防禦的目標。實用化的反艦導彈在50年代才得以出現,當時可能連「近防」這個概念都還沒有出現。

上圖為博福斯40mm防空炮,下圖為蘇聯70-K型45mm防空炮。到了50年代,空中目標變得複雜起來,各種新型的噴氣式戰鬥機和巡航導彈都開始嶄露頭角。軍艦開始面臨一些速度更快,機動性更強的空中目標。於是對更先進的防空火炮的需求也就應運而生。以蘇聯裝備在56型驅逐艦上的 СМ-20-ЗИФ為例,射速達到了600發/分的水平,同時有更先進的機械設計提高在海上的射擊精度。同時,這款火炮實現了以人工為備份的全自動化射擊,這可以說是相對二戰中小口徑火炮的一個最大區別。

然而包括СМ20在內的武器,本質上仍然是防空火炮,並沒有真正依託電子信息系統,火控也較為原始。

60年代,A4攻擊機等高亞音速的噴氣式飛機開始在USN服役。其可搭載大量的空地武器,包括AGM12這樣有反艦能力的導彈。蘇聯自己也發展了AS1等反艦導彈。面對這些武器,老式的防空火炮幾乎沒有還手之力。於是新型的近防武器系統就出現了。

1959年,AK230正式加入現役,其單管射速超過1000發,初速也超過了1000m/s,採用雷達測量的自動控制技術,依靠載艦的對空跟蹤雷達對火炮進行引導控制,而帶500發彈藥的炮塔重量不過1800kg。其針對高亞音速攻擊機的近距攔截概率可以達到0.7左右,這在當時可以說是世界頂尖的水平。當然,缺陷也是存在的,AK230的火控和火炮驅動系統過於複雜,配用的30mm彈藥雖然初速高,但因為氣動設計的落後,沒有良好的彈道性能。


我就來補充幾點:

  1. 所謂「雙重命中體制」,我懷疑很可能從來沒有真正地實用化過。因為這玩意需要射擊的時候切換彈種,那就得兩套獨立的供彈系統,還得能快速切換,空間和重量的代價太大了。
  2. 瑞士的AHEAD本質上就是定時空炸引信,只是整個裝訂系統的精度高到可以攔截高速小目標。這個玩意主要是給陸地上的野戰用高炮的,殺傷威力不足以作為艦船反導彈的近防系統。
  3. 蘇聯在冷戰後期搞的三軍一體化小口徑,並沒有達到通用彈種:雖然都是30x165,但是底火不一樣。而且這麼搞犧牲了各自的性能:防空火炮需要高初速,但步兵戰車並不那麼需要,而航炮不能忍受太大的后座。如此一來,與其相互湊合,還不如放棄治療,各自搞各自合適的口徑、初速、彈重。


看這個就行

【施老的幀察】每分鐘350發算啥?火力全開的彈幕之爭--中美俄歐戰艦近防系統巡禮_星海_科技_bilibili_嗶哩嗶哩


我記得瑞典還是哪個國家,搞過一個35mm所謂編程式防空火炮,就是一般的雙管35火炮,但是在炮彈和炮口上加了程序,可以在出炮管的時候根據初速和雷達提供的目標信號進行編程,然後達到在目標附近爆破產生大量的碎片的目的來攔截,感覺倒是獨闢蹊徑,不知道後來怎麼樣了


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