055驱逐舰的1130近防炮：全球最先进末端防御

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中国的1130炮是目前世界射速最快也是最先进的舰载近程防御武器系统，射速达到10000发/分钟，使用11管30毫米口径加特林式转管机炮，发射30×165毫米尾翼稳定脱壳穿甲弹，配有雷达、光学、红外线追踪系统，大幅度提高了对突防速度超过2马赫以上的超音速掠海飞行目标的拦截能力。

众所周知，美国自二战中后期便拥有了世界上最强大的舰队，随着50年代后期，核动力航母的研制与生产，新锐而强大的武备似乎宣告着20世纪无敌舰队的时代到来。但是山姆大叔依靠什么保卫着他的海上力量呢？答案相当原始：127mm高平两用炮+40mm博福斯高炮+20mm厄利孔高炮+12.7mm高射机枪构成远、中、近三道防线。斜距6700~12000米的目标由被称为“5英寸机关炮”的几种127毫米高平两用炮负责，主要靠带有时间引信或者无线电近炸引信的杀伤爆破弹空炸破片拦截目标；

斜距在6700~3000米的目标由著名的博福斯40毫米高射机关炮负责；

3000米以下的目标由厄利孔20毫米高射机关炮负责，后两种火炮发射的是以碰炸引信直接命中摧毁目标的杀伤榴弹。

马上就要下水核动力航母的美帝，还在用“土得掉渣”的手操或半手操高炮作为舰队的主要防空力量，以应对大洋彼端的威胁。

1960年，时任美国海军作战部长的阿利·伯克就曾经提出过进一步升级战舰火炮系统的构想，他察觉到苏联的“狗鱼”反舰导弹可能会带来“一些威胁”，但当时并未得到认可，毕竟50年代的反舰导弹无论是精度还是体积都是个“技术笑话”。因此即使苏联在之后快速拿出了“狗鱼”的继承者P15“冥河”反舰导弹，仍未引起美国方面的重视。最大的转折点发生在1967年，埃及派出两艘导弹艇以3发“冥河”反舰导弹的微弱代价将以色列的埃拉特号驱逐舰击沉，实战验证了苏联反舰导弹的正确思路。

海上力量的攻防对比彻底发生变化，苏联的轰炸机不需要再顶着美国战舰的防空炮火，使用P15反舰导弹可以轻松在30公里对美国军舰实施打击，同时代的舰空导弹几乎形同虚设，美军当时的“小猎犬”、“黄铜骑士”和“鞑靼人”3T防空导弹难以拦截。随后苏联又先后推出了舰射型、潜射型的P-6/35等一众远程反舰导弹，对于美军舰队的威胁更甚。即使美国在1964年，为了应对苏联威胁研制了更为轻便的“海麻雀”点防空导弹，但是初代“海麻雀”受制于孱弱的低空防御能力、手操指挥仪与瞄准具，漫长的火控操作反应时间，要在8公里内对来袭的多枚反舰导弹进行拦截是不可能的。

于是1968年初，美国海军再次提出，希望能够获得一种在各种情况下能够打击漏网的反舰导弹的火炮系统，而此时终于得到了来自国会方面的部分认可，要知道在60年代导弹万能论的影响下，国会大多数成员倾向于要么推出同样威力的反舰导弹，要么认为应当继续改进现有导弹系统，只有少数人认同改进的火炮系统可以作为防御导弹威胁的武器。而实际上，可能是很了解反舰导弹的威力吧，1959年苏联就推出世界首个近防武器系统AK-230，并于1969年正式服役。

恰逢此时，通用动力公司提出了快速反应概念与火控闭环修正概念，完全符合美国海军对于新一代火炮系统的需求，经过5个月的理论论证，终于让美国政府批准研发。当时美国陆军已经成功利用M61A1“火神炮”改造出了自己的M163自行高炮系统，同时美国海军与空军对于当时装备的带有M61航炮的A7攻击机的性能也十分认可，于是美国海军新的火炮系统就拟定以M61A1炮为基础改良。

M61火神式机炮是一种使用外力驱动的六枪管滚动运作、气冷、电子击发的加特林机枪。多管结构采用旋转交替射击，多管共用弹匣，机械传动控制上膛、射击、装填循环，这个设计能有效保证射击的连续性，加快了射击速度。加特林结构虽然射速高，但几个枪管是循环使用，单个枪管射速不高，这样就能采用循环冷却。M61已经广泛使用于F-104星式战机，F-14雄猫、F/A-18黄蜂、F-22猛禽、F-16战隼以及A-10疣猪上。

该武器系统设计为能够独立完成作战的自备式武器系统，能自主地完成搜索、发现、威胁估计、捕获、跟踪、射击和摧毁目标，进行杀伤评估和贯序地与目标交战，采用了一体化结构，将现有的M61A1火炮、搜索雷达、跟踪雷达、弹药库等整合在一起，构成一个坚固而紧凑的整体，可以克服过去视差效应的影响并且有效地实现闭环火控校正，从而提高系统的精度。同时采用模块化的设计缩小了体积与安装面积，只需要5.5米直径的回旋立体空间，为其提供440V 60Hz三相交流电与115V 60Hz交流电，以及30升/分钟流量海水用于冷却即可。

作战计算机配备当时超大的16K内存，AN/VPS-2自备式Ku波段脉冲多普勒搜索雷达，可以在不占用战舰主搜索雷达的资源下自主快速寻找威胁目标；通过炮架伺服驱动对整个炮架进行有效调整，同时对于整个炮架采用了减震设计，防止环境震动与自身震动对于射击精度的影响。需要说明的是炮架是可以垂直90度打击目标的，但当时认为是没有必要的，所以无论是目标跟踪还是炮架伺服器都没有提供90度的计算支持。为了保证损毁击伤的要求，采用次口径硬芯脱壳贫铀弹芯穿甲弹MK149-0/2，具有良好的弹道性能缩短了炮弹与目标相遇的时间。同时为了保证快速供弹又不影响供弹的可靠性，传统的金属弹链就不再适应，因此专门研发了无链弹带进行供弹。闭环弹着偏差校正同样依靠计算机编程自动完成，在捕获目标并开火的同时，计算机便开始运行相应程序，同时测量目标与弹丸的位置，并根据脱靶量校正火控解算，减少系统的偏差，在整个射击期间自动和连续地使用弹流对着目标，提升系统的命中能力。由此，1970年初代火炮系统设计完毕，通用动力为他起了“密集阵”这个有点意味不明但又十分切题的名字。

无论是海军高层还是国会高层，都对通用动力的闭环火控技术存在疑虑，于是在第一款原理样机研制完毕之后直接就拉到白沙靶场进行了一次打靶表演。这次表演是非常成功的，原理样机仅用不到6秒的时间就先后击落了两架自由飞行的靶机，这个效率是前所未有的。此后，从1971年开始又接连进行了长达6年的实验与调配工作，直到1980年4月安装在珊瑚海号航空母舰才正式服役。

密集阵近防系统接战逻辑，是在5100米距离侦测到目标、3900米距离捕捉目标、2300米距离开始射击，最近接战距离为91至210米，从侦测到捕捉目标要在2秒内，实际的反应时间为3.7秒，并以平均使用200发弹药的条件下破坏目标。当然，密集阵系统“单打独斗”的特性现在看来是巨大的缺点，只倚赖自身的雷达火控系统进行接战，与舰上其他系统没有协同互助。即使舰载雷达已经精确捕捉并锁定目标，密集阵系统仍然必需重新以自身孱弱的雷达进行空域搜索，不仅浪费时间，也增加了漏失目标的可能性，且密集阵近防系统也无法从敌友辨识系统得到支援信息，因此一旦启动密集阵近防系统就是敌我不分攻击目标。比如1996年美日联合演习，一架A6攻击机拖着一架靶机飞过，日本的夕雾号驱逐舰上的密集阵干脆利落的击落了A6攻击机。此外受限于载台的限制，密集阵系统的雷达只能与机炮共用同一个回旋/俯仰角，无法独立执行广域搜索，因此系统开机后只能一次攻击一个目标。另外射速仅4500发每分钟，密集阵系统无力拦截高速目标的短板非常严重。

苏联更早在1963年开始基于Gsh-6-30机炮研制AK-230的升级版AK-630，Gsh-6-30使用了少见的内能源气动结构，也就意味着它不需要电机和外部能源驱动就可以运行，其射速为4000到6000发每分钟，初速845米每秒，采用了MR-123-02火控雷达系统和SP-521电光跟踪器，单台雷达可以控制两门火炮并且和光电探测系统协同工作，火炮外形小巧，单艘军舰往往可以安装多座炮塔，以基洛夫为例，在P700导弹发射器的两边侧舷上各有两座AK630，这两座炮主要用于对付侧面和正前方约270度范围内的目标。舰尾处还有4门AK630，这四门炮能提供后向270度的防御，总共有8门炮，4部雷达。按理说基洛夫级的近防火力是相当凶猛的，美国的提康德罗加也就两座近防炮而已，但是沉没的莫斯科号却画了一个大大的问号。

中国海军舰艇在90年代前，在区域防空方面近乎裸奔。我国的舰载近防炮是1985年7月“857”会议上确定大方向的，采用外能源转管炮和穿甲弹直接命中摧毁体制，可以认为是走西方路线。彼时意大利海军展出了采用“未来空域窗射击体制”的“米瑞得”舰载近程反导系统模型，并首次提出了“未来空域窗”的系统理论。传统的跟踪集火射击体制通过高炮向目标预测未来点射击来达到毁歼目标的目的，而未来空域窗射击体制则是在目标预测迎弹面内，以目标预测未来点为中心，形成一个有界的、具有均匀或近似均匀分布密度的射弹散布区域，使得当目标进行一定幅度的机动时，都必须通过所建立的未来空中区域，由此提高对目标的毁歼概率。为了形成一个未来空域窗，火控中心在向火炮传送目标现在点时，为多门火炮给出散布中心和散布特征，当然对于天然具有多个炮管的加特林武器系统则只需给出各个炮管的发射散角。

国产近防武器系统的研制没有那么快，通过上世纪九十年代末期引进的四艘现代级驱逐舰，我国获得的第一种成熟可用的近防炮是苏制AK-630M。于是我国以AK-630M为原型，先开始仿制H/PJ-13型6管30mm内能源近防炮，重新研制了火控，使用隐形炮塔，H/PJ-13还增加了薄壁榴弹、定距预制破片弹、易碎穿甲弹等新弹种，确定了我国未来近防武器系统的弹药规格。H/PJ-13型近防炮虽不算理想，但胜在重量轻、体积小、成本低、适装性好，所以安装在几款辅助舰艇和小型舰艇上，出镜率最高的就是被称为“导弹艇绝唱”的022型隐身导弹艇。

而“857”会议确定的近防炮是由西安昆仑公司研制的H/PJ12，即730近防系统。730的核心就是7管30毫米机炮，根据不同的目标，射速可以在1200和2200以及4200发每分钟进行调节，安装了TR47C J波段雷达和OFC-3光电探测系统，整套系统包括激光测距仪、彩色电视摄像机和红外摄像机，可以在8千米的范围截获雷达反射面积为0.1平方米的目标，在火炮射程的3千米内能发现各种目标。730一经问世就成为我国的标配近防炮，主力的054A护卫舰、052B/C/D以及051C都使用730舰炮。

但是我国还是觉得730性能不够出色，在730的基础上研制了更加强大1130近防炮，1130毫无疑问是世界之最，炮管增加到了11个，射速为11000发每分钟，是传统近防炮的两到三倍，1130可以拦截4马赫的反舰导弹，拥有96%的拦截概率，对付一般的亚音速导弹甚至可以做到一击必杀。

1130系统上搭载的是349型跟踪雷达，349从“跟踪目标-测算射击诸元-引导开火”的反应时间大约是2.75秒，“火炮响应-调整炮口-稳定炮座”大约又要1秒。但是，349型雷达虽然可以跟踪多目标，本身却没有多目标测算能力，在实际交战中只能“一盯一”，在一个目标的射击闭环完成后，如果要攻击新目标，就必须重新对新目标进行测算、装定新的射击诸元，再走一遍射击流程，这是现役所有近防系统的通病。

于是，我国又进一步升级了1130，搭载了具备多波束控制能力的相控阵火控雷达，可以灵活切换发射频率和波束方向，以对抗海面低空目标探测的多路径效应，实现对多目标的跟踪，通过计算机判定威胁程度，根据不同程度进行排序打击，意味着它可以应对敌方导弹的饱和打击，可以实现多达48个目标的跟踪和测算，对目标的处理能力超过密集阵十几倍，对2平方厘米的反射截面积目标都可以稳定跟踪。这样的火控精度允许1130近防炮对自己发射的穿甲弹进行实时的跟踪，结算弹丸的运动轨迹和速度，随时测算上一发弹炮的脱靶量。保障下一发炮弹始终都有比上一发更高的命中率。

射速上，1130冠绝全球！一般的多管速射炮多采用5管或6管，最多7管，再提高管数对提高射速贡献不大，俄罗斯AK-630 M2以及卡什坦弹炮合一系统采用的是在一座炮塔上集成2门630炮以达到万发射速，这种简单的并联方式同时开火会产生振动干扰影响射击精度。而1130采用了双路供弹，在同一个旋转轴上并联了两门转管炮。并联的方法是将两个转管炮的炮管展开围绕在一个转轴上，一门炮占据半圈的周长，不妨称左右炮，随着旋转在左右相同的位置进行装弹、击发、退壳等并行动作，并进行双路供弹，这样构成只有一个旋转轴的转管炮。所谓双向交替供弹，就是连续射击时，左右交替进行供弹。因此1130不是简单的并列联合，而是通过深入挖掘多管射击原理后的联合，这种设计方式比两门多管炮联装结构简单，只需要一套动力系统，射弹分布也要密集的多，在同样的射速下具有高于双炮并列联装的命中率。

威力上，1130近防炮比同类产品高得多！1130采用30mm尾翼稳定脱壳钨合金穿甲弹，动能充足，可以在3000米的距离上射穿现役所有反舰导弹的战斗部。对于亚音速目标只需要打一个0. 1秒短点射，打17发弹，超音速目标就一个长点射。

而美国的密集阵采用的是20mm的口径，射程仅有1500米，俄罗斯的AK630则采用的是三军通用弹药，穿甲能力上大打折扣。

弹药储备上，1130世界最多！近防炮是最后一道防御手段，而且不一定能够防得住，所以在备弹数量上都不多。美国密集阵备弹1550发，荷兰守门员是1190发。俄罗斯卡什坦射速高达每分钟万发，备弹却是最少的，仅有1000发。我国的1130充分考虑到作战的延续性，一门炮采用两个弹箱备弹，每个弹箱备弹1280发，这样，1130的总备弹数量就有2560发。如果针对一个目标需要发射200枚穿甲弹的话，1130理论上可以发射12次以击毁12枚反舰导弹。

当然近防系统再先进也只是舰艇最后自保的手段，多数情况下近防炮的启动是其防空任务失败的标志。

反舰导弹一旦穿透中远程防空进入末端贴海飞行阶段，由于海面水汽很大，海面的雷达反射又强，多普勒效应不明显，回波会被海面反射的背景杂波掩盖，形成多路径效应，一般性能的相控阵雷达都无法有效探测。美军的舰载无源相控阵雷达一般以S频段作为警戒工作频段，S频段与C频段和X频段相比较而言，波束宽，可用带宽窄，对海杂波的抑制能力不强。为了进行三坐标测量，该类型雷达都采用针状波束，为了提高可靠性，一般都采用工作在饱和放大模式的固态发射机。由于发射机输出功率不可调，不能对发射波束进行赋形，导致在低空或掠海工作模式时海杂波更加强烈。在近岸工作时，如果蒸发波导等异常传播效应明显，会有大量远距陆地、岛屿等杂波出现，距离上的多重折叠会进一步增加杂波抑制的难度。

另外，密集阵的雷达性能孱弱，即使探测到了目标，也很难快速测出目标的准确速度和距离，密集阵即使有大闭环修正能力也无济于事，采用近防炮或近防导弹的硬杀伤拦截极为困难，美军也只能采用舰载电子战系统对反舰导弹进行最后的干扰反制。所以英国的谢菲尔德号驱逐舰的雷达无法锁定来袭飞鱼导弹，收到时断时续的信号5秒后就中弹。美国斯塔克号护卫舰是瞭望员用肉眼发现伊拉克发射的飞鱼，密集阵甚至都没有启动。所以，如果密集阵响了，其作用就是提醒水兵们赶紧穿救生衣准备弃船。

密集阵系统无力拦截超低空掠海飞行目标，也无法拦截高速目标，这两种缺陷让美国对近防炮系统没什么太大兴趣，自从密集阵出现后，美国近防炮时至今日都没有太大提升。

中国的1130近防炮拦截超低空掠海反舰导弹一样挑战重重，美军还研发了可以在3~4米高度掠海的鱼叉block1G和可以在2~3米掠海的鱼叉block2L。而隐身的AGM-158C不仅可以做智能航路规划，甚至会在弹群中杂有ADM-160C电子战无人机，这使得雷达制导的防空导弹在接战时难以正常进入末制导，同时舰载雷达系统资源占用压力较大，并发接战能力大为下降，所以AGM-158C对目前红旗9B，红旗16此类防空系统的突防效能无疑是大幅度提升的，有可能进入末端贴海飞行阶段。

055驱逐舰的四面阵AESA X波段雷达，052D的364对海补盲警戒雷达，为了增强从海杂波中快速找出并锁定来袭目标的能力，采用频率分集或者频率捷变的方法来补盲，其原理为采用不同频率的雷达信号进行低空目标探测时，直接路径与反射路径合成的回波相位差不同，从而导致回波信号盲区位置发生变化，综合各频率回波信号，达到回波信号去相关效果，实现低空目标探测补盲的目的。

此外海面大气环境复杂，大气波导传播条件下, 电磁波被陷获在波导层内来回反射向前传播，如何计算雷达海面掠射角随距离的变化一直是一个难题，需要充分考虑大气对电磁波折射率垂直梯度的变化, 可以提高雷达对海面目标的监测性能。

另外055的X波段相控阵雷达采用了超余割平方波束，这种波束形状下沿陡削平直，能减少海面杂波的影响，同时优化剩余杂波点迹分类和过滤的算法可以进一步提升性能。而1130近防炮设计之初就可以和055的相控阵雷达共享数据，远比密集阵的单打独斗的探测和跟踪能力强。

055的一体化桅杆还集成了米波雷达，发现隐身目标后，其余相控阵雷达可共同采用集能“烧穿”工作方式提高跟踪距离，为舰载武器系统提供更多的反应时间。

同时1130近防炮的红外侦搜频率为超长波长的红外线，该波段较不易被反射自水面的太阳光、近防炮本身发射时的烟雾与火光所干扰，较过去使用的波长8~12mm超长波与波长3~5mm中波长的红外线的可靠度更高。红外传感器都是制冷型，通常由斯特林制冷机提供冷却，匹配精密的光学系统，一般有两个焦距，短焦视场宽用于大面积搜索目标，长焦视场窄成像质量好用于目标的精确跟踪，再加上一个远距离的激光测距仪，这一整套还要安装在精密的稳定云台上消除颠簸和震动。所以1130装备的先进红外线侦搜系统可以稳定跟踪低空掠海突防和隐身突防的反舰导弹。

结合国内外末端防御武器和技术的发展规律及趋势，可以预测，超高射速、高初速发射技术，电磁发射制导炮弹，多武器结合技术，高机动目标跟踪技术等新机理武器技术将是下一代末端防御武器的主要发展方向。

根据理论计算和仿真，对3.5马赫的导弹要达到有效毁伤，需要18000发/分的发射率，而要对5马赫的导弹要达到有效毁伤，则需要22000发/分的发射率。高初速发射技术可用于提高近防炮的拦截距离，若要在3公里以上实施拦截，就必须在目前水平上大幅度提高弹丸初速。在舰艇近防压力持续增大的形势下，下一代末端防御舰炮就必然向制导打击的技术方向发展，能承受高冲击载荷的传感器和控制器件的研制成功，基于电磁发射的反导舰炮的制导弹药一定会得到发展，从而实现对5～6马赫目标保持90%以上的拦截成功率，以及在单次战斗中拦截数十枚反舰导弹的作战能力。

近程防空导弹与近防炮共架发射、使用同一个火控系统，在3~9公里范围内，近程防空导弹海红旗10与反导舰炮互为补充，发挥各自有效射程的最佳毁伤效果，具有对同一批目标梯次拦截和拦截多批目标的能力，整个系统的毁伤概率大幅度提高。

最后反舰导弹的末端高速机动飞行将导致火控解算精度的大幅度降低，目标预测误差占火控系统误差的60%～75%以上，对于末端机动的反舰导弹所占比例更大。仿真计算表明，反舰导弹的末端跃升俯冲，将使得近防炮的诸元解算误差增大3倍以上，纯数学的卡尔曼滤波自适应算法、交互式多模型算法、最小方差滤波等算法，无法满足对付高速机动反舰导弹的要求，必须应用火控新机理以提高系统瞄准精度和快速反应能力。

中国近防炮从无到有，一日千里，已经成为世界第一的近防炮研发大国，可以说以后这一技术领域创新全看中国，只因为我们没有停下发展的脚步，为人民海军的战舰撑起了一面面坚实的盾牌。

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