【科普中國軍事科技】解密近防炮如何攔截高速來襲的目標(biāo)

最近，熱播影片《流浪地球2》中的近防炮攔截隕石碎塊引起了觀眾的熱議。近防炮能否識別和攻擊隕石？又能起到什么樣的效果？引起了很多觀眾的好奇。進(jìn)而引發(fā)近防炮在大仰角下對高速來襲目標(biāo)的攔截這樣一個(gè)熱門話題。

早期近防系統(tǒng)發(fā)展

在第二次世界大戰(zhàn)末期，新技術(shù)源源不斷的發(fā)展，艦載雷達(dá)輔助的高射火炮和無線電/有線制導(dǎo)的空射反艦導(dǎo)彈也投入了戰(zhàn)場，噴氣式飛機(jī)和火箭武器的實(shí)用一定程度上改變了戰(zhàn)爭的形態(tài)，提高了海軍防空的壓力。在這一時(shí)期，同盟國的海軍力量通過對空雷達(dá)和無線電近炸引信獲得了較好的防空能力，可以成功攔截一部分速度更高的來襲飛行物，在對抗日本海軍航空兵的自殺式攻擊機(jī)時(shí)起到了不錯(cuò)的效果。

（圖為二戰(zhàn)期間的Hs-293反艦武器）

隨著科技的發(fā)展，反艦導(dǎo)彈武器也越來越先進(jìn)。在1950年代，美蘇雙方的導(dǎo)彈和火箭武器發(fā)展得越來越快。蘇聯(lián)海軍在1950年代末獲得了第一款超音速超視距反艦導(dǎo)彈P-6/35導(dǎo)彈系統(tǒng)。由于其相對較低的飛行高度和較快的飛行速度，已經(jīng)不太可能通過艦載戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行攔截。而此時(shí)的主要攔截手段來自于早期防空導(dǎo)彈和裝備近炸引信的中口徑高射炮，前者的準(zhǔn)備時(shí)間較長，且技術(shù)并不非?？煽?；后者的精度和射速都不太能滿足攔截巡航導(dǎo)彈的需求。美國海軍需要一種高射速，較高精度和更快反應(yīng)速度的武器替代傳統(tǒng)艦炮作為反導(dǎo)攔截的“最后防線”。于是，美國海軍最終把目光放在了“三軍通用”的20毫米M61加特林火炮上。

冷戰(zhàn)時(shí)期近防系統(tǒng)發(fā)展

相比于此前裝備的中口徑高炮，M61的重量相對較輕，可以用更小功率的電機(jī)驅(qū)動整個(gè)火炮轉(zhuǎn)塔的指向，也可以實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)向速度以快速對正目標(biāo)?；贛61的近防武器系統(tǒng)從1969年開始研發(fā)，采取了火控雷達(dá)、搜索雷達(dá)和火炮同架部署的方案，最終在1973年原型成果交付美國海軍測試，這就是日后人們所熟知的“密集陣”。作為現(xiàn)代CIWS（近防武器系統(tǒng)）的起源，“密集陣”的設(shè)計(jì)非常具有開創(chuàng)性。由于早期的電子技術(shù)限制和適配多種艦艇的需求，“密集陣”非常強(qiáng)調(diào)獨(dú)立工作能力，僅僅需要保障60V交流供電和冷卻水供應(yīng)即可滿足工作需求，不需要在甲板下方安裝體積龐大的控制和保障系統(tǒng)，降低了改造安裝的難度?！懊芗嚒辈捎昧俗尰鹂乩走_(dá)、搜索雷達(dá)同火炮一起俯仰，旋轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，在非常有限的空間內(nèi)整合了全部的獨(dú)立作戰(zhàn)能力，可以在艦艇主要系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p傷的情況下只獲得電力和冷卻水供應(yīng)堅(jiān)持作戰(zhàn)。

（圖為美國海軍的“密集陣”CIWS）

但是伴隨著導(dǎo)彈技術(shù)的不斷升級和電子技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)與1950年代的M61火炮，其毀傷性能和有效射程都逐步被更新的武器系統(tǒng)超越，早期的“密集陣”系統(tǒng)也不再是海軍近距離反導(dǎo)攔截的最佳方案。在1970年代末期，蘇聯(lián)海軍同樣裝備了加特林原理的AK-630轉(zhuǎn)管近防炮，并且在1980年代開發(fā)出了整合導(dǎo)彈和兩套加特林火炮的“卡什坦”近防武器系統(tǒng)。卡什坦采用了搜索雷達(dá)獨(dú)立布置，火控雷達(dá)一體部署的方式，通過結(jié)合近防攔截導(dǎo)彈獲得了更好的近距離攔截能力，擴(kuò)展了近防系統(tǒng)的射程遠(yuǎn)界，和其他獨(dú)立部署的防空導(dǎo)彈形成重合，提高了末端對導(dǎo)彈的攔截殺傷能力?！懊芗嚒毕到y(tǒng)的打擊目標(biāo)往往是進(jìn)入2公里范圍的反艦導(dǎo)彈，而卡什坦雖然重量更大，但是同時(shí)具備了2-4公里和2公里內(nèi)的目標(biāo)攔截能力，可以更好的銜接其他的近程防空導(dǎo)彈系統(tǒng)，在一定范圍內(nèi)可以進(jìn)行多次多系統(tǒng)的攔截。

新時(shí)代近防系統(tǒng)發(fā)展

在冷戰(zhàn)結(jié)束后，得益于電子技術(shù)的進(jìn)步，小口徑的近防火炮也有了裝備無線電近炸引信或其他智能引信的可能。德國在2000年代開發(fā)出了使用智能引信的近防火炮和彈藥系統(tǒng)，使用“先進(jìn)撞擊效率與摧毀炮彈”，也被稱為AHEAD。相比于傳統(tǒng)近炸引信，AHEAD對于火炮系統(tǒng)的要求更高，不僅要求能自動為彈藥裝訂標(biāo)尺、設(shè)置引爆距離，還要能“預(yù)判”導(dǎo)彈的飛行路徑，根據(jù)預(yù)期彈道交匯點(diǎn)而不是當(dāng)前距離設(shè)定起爆。更高的要求帶來的是更好的效果，相比于傳統(tǒng)近炸引信和撞擊引信，AHEAD彈藥不僅可以更有效的對抗隱身彈藥和隱形戰(zhàn)機(jī)，即便沒有準(zhǔn)確命中的彈藥也可以在目標(biāo)附近引爆，依靠破片完成對來襲導(dǎo)彈的破壞，極大的提高了容錯(cuò)率。

（圖為萊茵金屬“千禧年”GDM-008機(jī)炮）

而對于傳統(tǒng)高射速近防火炮的改進(jìn)也在持續(xù)，一些國家推出了擁有AHEAD彈藥的30毫米口徑等其他小口徑CIWS系統(tǒng)。這些系統(tǒng)不僅擁有加特林系統(tǒng)極高發(fā)射速度，還擁有AHEAD彈藥的極高殺傷性能，可以更好的攔截來襲彈藥。更先進(jìn)的AHEAD彈藥也讓一些更復(fù)雜的攔截和殺傷任務(wù)成為可能，只要修改軟件，就可以從非命中起爆，變成命中后穿透特定距離起爆，實(shí)現(xiàn)一些不同尋常的攔截任務(wù)，甚至破壞來襲的純動能殺傷手段。

《流浪地球2》中展現(xiàn)的近防炮攔截隕石，很可能就是基于這一原理。得益于加特林火炮的極高射速，其爆炸物投送量其實(shí)相當(dāng)可觀。隕石并沒有現(xiàn)代反艦導(dǎo)彈的規(guī)避彈道設(shè)計(jì)，很有可能通過人工智能實(shí)現(xiàn)對隕石的快速分析，確定最佳命中點(diǎn)和彈藥引爆深度，更有效率的瓦解隕石，使之成為傷害較小的碎片。

作者簡介：黃天，媒體工作者，主要從事軍事、科普相關(guān)媒體工作，長期研究冷戰(zhàn)軍事科技發(fā)展歷程

出品：科普中國

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

作者：黃 天 （矛隼工作室）

審核專家：費(fèi)伯禹 （中國軍網(wǎng)）

策劃：金 赫