解密近防炮如何拦截高速来袭的目标

2023-02-20 17:25:14 来源：科普中国

最近，热播影片《流浪地球2》中的近防炮拦截陨石碎块引起了观众的热议。近防炮能否识别和攻击陨石？又能起到什么样的效果？引起了很多观众的好奇。进而引发近防炮在大仰角下对高速来袭目标的拦截这样一个热门话题。

(资料图片仅供参考)

早期近防系统发展

在第二次世界大战末期，新技术源源不断的发展，舰载雷达辅助的高射火炮和无线电/有线制导的空射反舰导弹也投入了战场，喷气式飞机和火箭武器的实用一定程度上改变了战争的形态，提高了海军防空的压力。在这一时期，同盟国的海军力量通过对空雷达和无线电近炸引信获得了较好的防空能力，可以成功拦截一部分速度更高的来袭飞行物，在对抗日本海军航空兵的自杀式攻击机时起到了不错的效果。

（图为二战期间的Hs-293反舰武器）

随着科技的发展，反舰导弹武器也越来越先进。在1950年代，美苏双方的导弹和火箭武器发展得越来越快。苏联海军在1950年代末获得了第一款超音速超视距反舰导弹P-6/35导弹系统。由于其相对较低的飞行高度和较快的飞行速度，已经不太可能通过舰载战斗机进行拦截。而此时的主要拦截手段来自于早期防空导弹和装备近炸引信的中口径高射炮，前者的准备时间较长，且技术并不非常可靠；后者的精度和射速都不太能满足拦截巡航导弹的需求。美国海军需要一种高射速，较高精度和更快反应速度的武器替代传统舰炮作为反导拦截的“最后防线”。于是，美国海军最终把目光放在了“三军通用”的20毫米M61加特林火炮上。

冷战时期近防系统发展

相比于此前装备的中口径高炮，M61的重量相对较轻，可以用更小功率的电机驱动整个火炮转塔的指向，也可以实现更高的转向速度以快速对正目标。基于M61的近防武器系统从1969年开始研发，采取了火控雷达、搜索雷达和火炮同架部署的方案，最终在1973年原型成果交付美国海军测试，这就是日后人们所熟知的“密集阵”。作为现代CIWS（近防武器系统）的起源，“密集阵”的设计非常具有开创性。由于早期的电子技术限制和适配多种舰艇的需求，“密集阵”非常强调独立工作能力，仅仅需要保障60V交流供电和冷却水供应即可满足工作需求，不需要在甲板下方安装体积庞大的控制和保障系统，降低了改造安装的难度。“密集阵”采用了让火控雷达、搜索雷达同火炮一起俯仰，旋转的设计，在非常有限的空间内整合了全部的独立作战能力，可以在舰艇主要系统严重损伤的情况下只获得电力和冷却水供应坚持作战。

（图为美国海军的“密集阵”CIWS）

但是伴随着导弹技术的不断升级和电子技术的发展，设计与1950年代的M61火炮，其毁伤性能和有效射程都逐步被更新的武器系统超越，早期的“密集阵”系统也不再是海军近距离反导拦截的最佳方案。在1970年代末期，苏联海军同样装备了加特林原理的AK-630转管近防炮，并且在1980年代开发出了整合导弹和两套加特林火炮的“卡什坦”近防武器系统。卡什坦采用了搜索雷达独立布置，火控雷达一体部署的方式，通过结合近防拦截导弹获得了更好的近距离拦截能力，扩展了近防系统的射程远界，和其他独立部署的防空导弹形成重合，提高了末端对导弹的拦截杀伤能力。“密集阵”系统的打击目标往往是进入2公里范围的反舰导弹，而卡什坦虽然重量更大，但是同时具备了2-4公里和2公里内的目标拦截能力，可以更好的衔接其他的近程防空导弹系统，在一定范围内可以进行多次多系统的拦截。

新时代近防系统发展

在冷战结束后，得益于电子技术的进步，小口径的近防火炮也有了装备无线电近炸引信或其他智能引信的可能。德国在2000年代开发出了使用智能引信的近防火炮和弹药系统，使用“先进撞击效率与摧毁炮弹”，也被称为AHEAD。相比于传统近炸引信，AHEAD对于火炮系统的要求更高，不仅要求能自动为弹药装订标尺、设置引爆距离，还要能“预判”导弹的飞行路径，根据预期弹道交汇点而不是当前距离设定起爆。更高的要求带来的是更好的效果，相比于传统近炸引信和撞击引信，AHEAD弹药不仅可以更有效的对抗隐身弹药和隐形战机，即便没有准确命中的弹药也可以在目标附近引爆，依靠破片完成对来袭导弹的破坏，极大的提高了容错率。

（图为莱茵金属“千禧年”GDM-008机炮）

而对于传统高射速近防火炮的改进也在持续，一些国家推出了拥有AHEAD弹药的30毫米口径等其他小口径CIWS系统。这些系统不仅拥有加特林系统极高发射速度，还拥有AHEAD弹药的极高杀伤性能，可以更好的拦截来袭弹药。更先进的AHEAD弹药也让一些更复杂的拦截和杀伤任务成为可能，只要修改软件，就可以从非命中起爆，变成命中后穿透特定距离起爆，实现一些不同寻常的拦截任务，甚至破坏来袭的纯动能杀伤手段。

《流浪地球2》中展现的近防炮拦截陨石，很可能就是基于这一原理。得益于加特林火炮的极高射速，其爆炸物投送量其实相当可观。陨石并没有现代反舰导弹的规避弹道设计，很有可能通过人工智能实现对陨石的快速分析，确定最佳命中点和弹药引爆深度，更有效率的瓦解陨石，使之成为伤害较小的碎片。

作者简介：黄天，媒体工作者，主要从事军事、科普相关媒体工作，长期研究冷战军事科技发展历程

出品：科普中国

监制：光明网科普事业部

作者：黄天（矛隼工作室）

审核专家：费伯禹（中国军网）

策划：金赫

关键词：近炸引信近防系统反舰导弹