陳　薇，王　軍

（南京理工大學(xué)自動化學(xué)院，南京　210094）

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彈炮結(jié)合防空武器系統(tǒng)新趨勢

陳薇，王軍

（南京理工大學(xué)自動化學(xué)院，南京210094）

摘要：自從科索沃戰(zhàn)爭開創(chuàng)了單純空襲作戰(zhàn)與反空襲作戰(zhàn)的先例之后，空襲就成為了戰(zhàn)爭的焦點，如何更好地抵御空中目標(biāo)的來襲成為各國戰(zhàn)爭防御的主題。彈炮結(jié)合防空武器系統(tǒng)具有防空區(qū)域大、效費比高等優(yōu)點，是防空武器系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一。在分析現(xiàn)有典型彈炮結(jié)合防空武器系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，依據(jù)彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)是否共用火控系統(tǒng)將其分為彈炮混編式和彈炮同控式兩種形式；隨后，結(jié)合現(xiàn)代空襲的特點提出了彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：防空武器系統(tǒng)，防空導(dǎo)彈，高炮，現(xiàn)狀，趨勢

0　引言

近年來的幾場局部戰(zhàn)爭表明，空襲作戰(zhàn)已成為當(dāng)前高科技局部戰(zhàn)爭的主要形式［1］，空襲作戰(zhàn)形式呈現(xiàn)出長時間、遠(yuǎn)距離、多方位、大規(guī)模打擊的新特點［2-3］，單一的防空高炮或防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)難以有效地應(yīng)對新特點的空襲作戰(zhàn)形式［4］。而防空導(dǎo)彈和防空高炮兩種武器系統(tǒng)相結(jié)合的彈炮結(jié)合防空武器系統(tǒng)，可對戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)、直升機(jī)、隱形飛機(jī)、巡航導(dǎo)彈等各種空中突襲目標(biāo)進(jìn)行有效打擊，是應(yīng)對空襲作戰(zhàn)的較好選擇，成為各國研制的熱點［5-7］。

彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代后期，最早的彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)是由瑞士研制的“防空衛(wèi)士/麻雀”。該系統(tǒng)主要由四聯(lián)裝“麻雀”導(dǎo)彈和雙35 mm高炮系統(tǒng)組成。射程達(dá)20 km的“麻雀”導(dǎo)彈可擊落轟炸機(jī)、直升機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)等空中目標(biāo)，初速高、反應(yīng)快、火力強(qiáng)的高炮可以對付4 km以內(nèi)的各類近距離目標(biāo)。彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)中的高炮射彈初速高，能對近程目標(biāo)進(jìn)行很好的打擊，彌補(bǔ)了防空導(dǎo)彈因初速為零而導(dǎo)致的反應(yīng)時間較長、近界死區(qū)大的不足。防空導(dǎo)彈和高炮相結(jié)合，可有效擴(kuò)大毀傷區(qū)域，提高毀傷概率，故近年來各國均在大力發(fā)展此類系統(tǒng)，如美國的“LAV-AD輕型防空裝甲車”、俄羅斯的“棕櫚”和中國的“FK-1000”等。彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)同時具備防空導(dǎo)彈射程遠(yuǎn)、精度高、單發(fā)毀傷概率大的優(yōu)點和防空高炮抗飽和攻擊能力強(qiáng)、抗電磁干擾能力強(qiáng)、效費比高的優(yōu)點，將成為防空武器序列的重要組成部分［8］。

然而，隨著空襲武器和空襲作戰(zhàn)策略的發(fā)展，彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)也要進(jìn)一步發(fā)展方能適應(yīng)未來防空作戰(zhàn)的需求。因此，進(jìn)一步深入研究和發(fā)展彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)，提高彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)性能，具有歷史緊迫性和深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。本文在分析彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合近期幾場局部戰(zhàn)爭的特點，提出了彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，為進(jìn)一步深入研究和發(fā)展彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)提供有益參考。

1彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

廣義上的彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)是指防空導(dǎo)彈和高炮共用指控系統(tǒng)或火控系統(tǒng)的武器系統(tǒng)。在役的典型彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)主要有：美國的“小懈樹”、瑞士的“天兵”、俄羅斯的“通古斯卡”、美國與法國共同研制的“運動衫”等［9-10］。依據(jù)是否共用火控系統(tǒng)，本文將彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)分為彈炮混編式和彈炮同控式。

1.1彈炮混編式

彈炮混編式彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)是指防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)和高炮武器系統(tǒng)通過共同的指控系統(tǒng)來協(xié)調(diào)、指揮、控制、通信，但是火力控制由彈、炮各自的火控系統(tǒng)來完成，作戰(zhàn)時，彈、炮承擔(dān)各自有效作戰(zhàn)范圍內(nèi)的防御任務(wù)。

彈炮混編式彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)以美國的“小懈樹”為典型代表，它以營為單位，每營有導(dǎo)彈、高炮各4個連，導(dǎo)彈連編有12輛導(dǎo)彈發(fā)射車，借助于AN/MPO-49型雷達(dá)提供目標(biāo)指示，由營統(tǒng)一分配各自射擊的目標(biāo)。

彈炮混編的結(jié)合方式將高炮武器系統(tǒng)與防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)直接編制在部隊同一作戰(zhàn)單元，不存在不同系統(tǒng)個體之間的功能銜接與共用，簡單易行，但火力控制由兩個分系統(tǒng)分別完成，故協(xié)調(diào)難度大，反應(yīng)時間長且機(jī)動性較差，不利于發(fā)揮整體的優(yōu)勢。

1.2彈炮同控式

彈炮同控式彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)是指系統(tǒng)不僅共用指控系統(tǒng)，而且共用火控系統(tǒng)。彈炮同控結(jié)合方式按照防空導(dǎo)彈與高炮是否共用同一載體分為彈炮分置型和彈炮一體型。

彈炮分置型彈炮同控式彈炮結(jié)合系統(tǒng)的防空導(dǎo)彈和高炮在空間上分開配置，其典型代表為“天兵”彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)。該系統(tǒng)由兩部四聯(lián)裝“麻雀”導(dǎo)彈發(fā)射架、兩到三門“厄利康”35 mm雙管高炮和一輛雷達(dá)車組成。其火控系統(tǒng)由搜索/跟蹤雷達(dá)、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)傳輸?shù)仍O(shè)備組成，為高炮和防空導(dǎo)彈提供目標(biāo)信息，并引導(dǎo)其實施射擊。該系統(tǒng)可在4.5 s內(nèi)發(fā)動攻擊，可以摧毀高空俯沖的飛機(jī)、空對地導(dǎo)彈以及各類貼地飛行的敵對目標(biāo)。由于共用了火控系統(tǒng)，分置型較彈炮混編式的彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在設(shè)備簡單，保障人員少，具有更高的效費比等方面。但由于其配置分散，要事先構(gòu)筑陣地，進(jìn)入陣地后需建立通信并進(jìn)行基線標(biāo)定，故機(jī)動能力較差。

一體型彈炮同控式彈炮結(jié)合系統(tǒng)的防空導(dǎo)彈、高炮、雷達(dá)、光電探測設(shè)備以及火控系統(tǒng)等集成在同一載體上。此類系統(tǒng)的典型代表為俄羅斯的“通古斯卡”彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)。該系統(tǒng)的所有武器、探測系統(tǒng)和火控系統(tǒng)都裝在炮塔上。炮塔兩側(cè)各裝有兩門30 mm機(jī)關(guān)炮，各炮下方裝有4枚防空導(dǎo)彈，能夠?qū)Ω?0 m～8 000 m范圍內(nèi)的近程空中目標(biāo)。一體型彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)將防空導(dǎo)彈和高炮更加緊密地結(jié)合在一起，提高了彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)機(jī)動能力。

總的來說，彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)不僅能保持防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)和高炮武器系統(tǒng)的性能，且二者優(yōu)勢互補(bǔ)，故系統(tǒng)的整體性能有較大的提高。高炮彌補(bǔ)了防空導(dǎo)彈近界死區(qū)大，反應(yīng)時間長的缺點，能夠有效地對抗低空、超低空的目標(biāo)；彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)的毀傷概率有較大提高，彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)可在導(dǎo)彈未擊中目標(biāo)的情況下，以高炮進(jìn)行再次攔截，增加了攔截次數(shù)，且由于共用火、指控系統(tǒng)，可更合理地分配火力，進(jìn)一步提高毀傷概率；彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)的效費比較高，這是因為系統(tǒng)是在原有的、比較成熟的高炮系統(tǒng)和防空導(dǎo)彈系統(tǒng)基礎(chǔ)上改進(jìn)的，節(jié)省了大量研制成本。

2彈炮結(jié)合防空武器系統(tǒng)發(fā)展趨勢

近年的幾次局部戰(zhàn)爭的空襲作戰(zhàn)呈現(xiàn)出“突防主要集中在低空和超低空”及“在防區(qū)外精確打擊”等特點，隨著現(xiàn)代武器裝備的高速發(fā)展，未來高技術(shù)戰(zhàn)爭中空襲將會朝著進(jìn)攻方式多元化、進(jìn)攻遠(yuǎn)距離化、對特定目標(biāo)突擊瞬間達(dá)到飽和、武器的裝備全面隱身化的方向發(fā)展，且戰(zhàn)爭將伴隨著強(qiáng)烈的電磁干擾［11-14］。為了更好地適應(yīng)戰(zhàn)爭的發(fā)展，未來的彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)必須具備更短的反應(yīng)時間、更大的毀傷范圍、更強(qiáng)的抗干擾能力、更高的毀傷概率以及更好的抗毀傷能力。彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)性能的提高可從火控體系、火力分配、探測單元、火力單元等方面著手。

2.1改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化分布式火控系統(tǒng)

目前，分布式網(wǎng)絡(luò)化火控體系結(jié)構(gòu)得到了廣泛的研究和應(yīng)用，其突出優(yōu)勢是可以實現(xiàn)火力單元與探測單元的大間隔配置，從而提高生存能力。現(xiàn)有的分布式網(wǎng)絡(luò)化火控系統(tǒng)將目標(biāo)探測設(shè)備和火力單元分割開來，火力單元須經(jīng)過相應(yīng)的指揮節(jié)點方可獲得目標(biāo)信息，從而進(jìn)行射擊［15-16］，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。分布式火控網(wǎng)將友鄰作戰(zhàn)單元以及各級指揮所以有線或無線的形式連接成一個網(wǎng)絡(luò)，每個作戰(zhàn)單元可與火控網(wǎng)指揮節(jié)點及友鄰作戰(zhàn)單元進(jìn)行信息交換，能將本作戰(zhàn)單元得到的目標(biāo)信息與網(wǎng)絡(luò)上傳來的目標(biāo)信息相融合，擴(kuò)大了探測和跟蹤范圍，提高了對目標(biāo)的探測精度，可以更好地應(yīng)對高速突防目標(biāo)的來襲。然而，現(xiàn)有的分布式網(wǎng)絡(luò)化火控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)雖然指揮層次明確，但是一旦火控網(wǎng)指揮節(jié)點被毀，火力單元將僅靠瞄具進(jìn)行射擊，難以達(dá)到最佳的射擊效果［17］。因此，改進(jìn)現(xiàn)有分布式火控系統(tǒng)成為未來彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)的重要方向之一。

未來的網(wǎng)絡(luò)化火控系統(tǒng)應(yīng)是火力單元、探測單元及指揮節(jié)點以點對點的形式連接的網(wǎng)絡(luò)化分布式火控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［18-20］，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。每個節(jié)點都可接收上級指揮所的命令，且每個作戰(zhàn)單元可以與友鄰單元進(jìn)行信息交換。上述結(jié)構(gòu)可彌補(bǔ)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的不足，即，某些指揮節(jié)點損毀時，火力單元可通過鄰近火力單元或探測單元獲得目標(biāo)信息和其他指揮節(jié)點的信息，可自動或由人工干預(yù)使本火力單元接受其他指揮節(jié)點的作戰(zhàn)指令，如此可在本火力單元指揮節(jié)點被毀或故障的情況下保障彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能不會大幅降低。

圖2　未來網(wǎng)絡(luò)化分布式火控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2提高目標(biāo)探測及跟蹤能力

在目標(biāo)探測與目標(biāo)跟蹤方面，面對未來空襲武器的隱身化、戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜化、攻擊戰(zhàn)術(shù)多元化的挑戰(zhàn)，當(dāng)前彈炮結(jié)合防空武器系統(tǒng)的探測手段需要增強(qiáng)反隱身能力、抗毀傷能力和抗干擾能力，并進(jìn)一步提高目標(biāo)定位與跟蹤的精度。首先，要著力發(fā)展具有反隱身能力的米波諧振雷達(dá)系統(tǒng)。米波諧振雷達(dá)是針對隱身武器系統(tǒng)的隱身外形設(shè)計技術(shù)以及吸波材料技術(shù)發(fā)展起來的［21］。現(xiàn)有的隱身技術(shù)主要有兩種：其一，合理設(shè)計武器的外形以減少雷達(dá)散射截面積；其二，在武器表面涂上一定厚度的吸波材料以減弱電磁波的能量。然而，現(xiàn)目標(biāo)使用的吸波材料多僅對1 GHz～20 GHz頻率的電磁波有較好的吸收作用，在米波諧振雷達(dá)所使用的波長下，其隱身效果大大減低。不僅如此，米波諧振雷達(dá)將雷達(dá)的工作頻率選擇為目標(biāo)的主諧振頻率，以達(dá)到擴(kuò)大目標(biāo)的雷達(dá)散射截面積的目的。所以米波雷達(dá)具有很好的反隱身能力，能夠有效地探測和跟蹤隱身武器。

此外，還要研制新型無源雷達(dá)系統(tǒng)。無源雷達(dá)是利用目標(biāo)自身攜帶的輻射源或借助第三方輻射源來進(jìn)行探測的雷達(dá)，因其自身不輻射電磁波，故難以被敵軍發(fā)現(xiàn)，有較強(qiáng)的戰(zhàn)場生存能力和抗干擾能力；并且，由于目標(biāo)不可能做到全頻段隱身，作戰(zhàn)期間也不可能實現(xiàn)完全的無線電靜默，使得無源雷達(dá)可以借助第三方輻射源進(jìn)行探測工作，故無源雷達(dá)具有良好反隱身能力［22-23］。在發(fā)展米波諧振雷達(dá)和無源雷達(dá)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)積極探索新的跟蹤系統(tǒng)組網(wǎng)模式，如不同平臺的預(yù)警雷達(dá)、搜索雷達(dá)和火控雷達(dá)以及各類光電跟蹤系統(tǒng)組網(wǎng)，以使火控系統(tǒng)獲得更為精確的目標(biāo)信息，最終提高作戰(zhàn)效能［24-25］。

2.3優(yōu)化火力分配方式

彈炮結(jié)合系統(tǒng)的火力分配是使用高炮和防空導(dǎo)彈的時機(jī)問題，現(xiàn)有的處理方法一般為依據(jù)高炮和防空導(dǎo)彈射程和毀傷概率，確定一個射擊距離作為火力轉(zhuǎn)換的依據(jù)［26-29］，但采取上述“一刀切”的方式無法使彈炮火力重疊區(qū)域的毀傷效能達(dá)到最優(yōu)。并且，在實際作戰(zhàn)中只考慮毀傷概率是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還希望有較低的毀傷成本，以及盡可能早地毀傷目標(biāo)，這些參數(shù)都應(yīng)被納入評判標(biāo)準(zhǔn)中。

為了能夠更加合理地協(xié)調(diào)各武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)行為，以達(dá)到最佳的作戰(zhàn)效果，一方面應(yīng)該進(jìn)一步研究防空導(dǎo)彈和火炮的毀傷概率的計算方法，如對射擊誤差進(jìn)行時空特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，用蒙特卡羅法計算毀傷概率，為火力分配提供依據(jù)；另一方面應(yīng)發(fā)展能實時對彈炮火力重疊區(qū)的彈、炮毀傷概率，射擊時間、費效比等進(jìn)行分析的完整算法體系，利用智能優(yōu)化算法設(shè)計出最佳的火力分配策略。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研制可實時接收數(shù)據(jù)、解算諸元、分析決策的通用軟、硬件，最后實現(xiàn)火力轉(zhuǎn)換點的優(yōu)選，進(jìn)而實現(xiàn)最佳的火力分配。

2.4提升火力單元性能

火力單元作為武器系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對武器系統(tǒng)的整體性能有著至關(guān)重要的影響，因此，火力單元性能的提升成為未來彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)發(fā)展的必由之路。

防空導(dǎo)彈方面要研制新型導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)和新型彈體材料，以提高發(fā)動機(jī)比沖、降低導(dǎo)彈質(zhì)量，達(dá)到縮短反應(yīng)時間，提高射程和飛行速度的目的；此外，要應(yīng)用新材料、新結(jié)構(gòu)使單位質(zhì)量戰(zhàn)斗部獲得更高的殺傷效能；要采用復(fù)合制導(dǎo)方式，提高抗干擾能力、制導(dǎo)精度，最終增強(qiáng)殺傷效能。

高炮方面，針對不同口徑的高炮，應(yīng)采取不同的發(fā)展策略。針對較大口徑高炮，應(yīng)以發(fā)展制導(dǎo)型可編程電子時間引信炮彈為主要方向，并建立完善的射擊體制，以對不同類型目標(biāo)獲得較高的毀傷概率。針對小口徑高炮，要發(fā)展高射速、快慢彈搭配的新型小高炮以提高毀傷概率。

3　結(jié)論

彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)綜合了導(dǎo)彈射擊精度高、單發(fā)殺傷概率大、射程較遠(yuǎn)的優(yōu)點和高炮快速機(jī)動、持續(xù)射擊、抗干擾能力強(qiáng)、成本低的優(yōu)點，具有較大的毀傷區(qū)域以及較高的作戰(zhàn)效能，能夠很好地適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭。結(jié)合我國高炮保有量高的現(xiàn)狀，彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)將在我國近程防空反導(dǎo)中扮演重要角色，因此，本文在簡述當(dāng)前典型彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)進(jìn)行了分類，并分析了各類彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)的優(yōu)點與不足，結(jié)合空襲作戰(zhàn)的發(fā)展方向，提出了未來彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)的發(fā)展方向，為未來彈炮結(jié)合武器系統(tǒng)的研制提供有價值的參考。

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The Trend of Missile-Gun Combined Weapon System for Aerial Defense

CHEN Wei，WANG Jun
（School of Automation，Nanjing University of Science and Technology，Nanjing 210094，China）

Abstract：Since the Kosovo War started to use a form of simple air raids and counter-air raids，a increasing number of wars use air raids to attack the enemy，so how to defense the enemy in the air become more and more important.Missile-Gun combined weapon system not only has a big air defense area but also has a high effective-cost，so it will become the trend of air defense weapon system.This paper describes the structure and classification of Missile-Gun combined weapon system，and analyzes the advantages and disadvantages of the current systems; finally the trend of Missile-Gun combined weapon system is proposed.

Keywords：missile-guncombinedweaponsystem，airdefensemissile，antiaircraftgun，presentsituation，trend

作者簡介：陳薇（1990-），女，浙江杭州人，碩士研究生。研究方向：火控總體。

收稿日期：2015-02-26修回日期：2015-04-11

文章編號：1002-0640（2016）03-0001-04

中圖分類號：E926.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A