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高射炮是一種防空火炮，其主要功能是攻擊空中目標(biāo)，如飛機(jī)、直升機(jī)、無人飛行器等。在第一次世界大戰(zhàn)期間，高射炮正式亮相戰(zhàn)場，并在第二次世界大戰(zhàn)期間得到了廣泛使用。德國將領(lǐng)隆美爾曾用高射炮打擊敵方坦克，并取得了不俗的戰(zhàn)果。高射炮的出現(xiàn)使得防空作戰(zhàn)成為可能，對戰(zhàn)爭產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。高射炮
攔截空中目標(biāo)的防空火炮
北京市昌平區(qū)中國航空博物館中的高射炮裝備
高射炮又被稱為防空炮，它在第一次世界大戰(zhàn)期間正式亮相戰(zhàn)場，主要用于攻擊空中目標(biāo)，例如飛機(jī)、直升機(jī)、無人飛行器等。在第二次世界大戰(zhàn)期間，德國將領(lǐng)隆美爾也曾用其打擊敵方坦克，取得過不俗戰(zhàn)果。高射炮的出現(xiàn)，在戰(zhàn)爭史上開辟了防空作戰(zhàn)新篇章。
基本信息
中文名
高射炮
英文名
Anti-Aircraft(AA)Gun，F(xiàn)laKGun
別名
高炮，防空炮
發(fā)展沿革
研制背景
高射炮起源最早可追溯至1870年普法戰(zhàn)爭，普法戰(zhàn)爭爆發(fā)后，當(dāng)年9月，普魯士派重兵包圍了法國首都巴黎，切斷了它同外界的地面聯(lián)系。
法國政府為了突破重圍，決定派人乘氣球飛出城區(qū)，同城外聯(lián)系。10月初，內(nèi)政部長甘必達(dá)乘坐載人氣球，飛越普軍防線，在都爾市進(jìn)行宣傳和鼓動，很快組織了新的作戰(zhàn)部隊(duì)，并通過氣球不斷與巴黎政府保持聯(lián)系。普軍發(fā)現(xiàn)這一情況后，立即研究對策，決定首先擊毀這些人的氣球。普軍總參謀長毛奇下令，研制專打氣球的火炮，以切斷巴黎與都爾之間的聯(lián)系。
普魯士人將加農(nóng)炮改裝，研制出來了一種專門打氣球的火炮，其口徑只有37毫米，可裝在移動的四輪車上，普魯士士兵利用該武器，不斷改變炮位和射擊方向，擊落了不少法國載人氣球，因此該武器又得名為“氣球炮”。它就是高射炮的雛形。
研制歷程
二十世紀(jì)初
在1906年，德國愛哈爾特軍火公司在研究氣球和戰(zhàn)機(jī)的特性后，改進(jìn)了原來的“氣球炮”裝置，將其徹底改裝為打擊飛艇和戰(zhàn)機(jī)的武器，這也意味著世界上第一門高射炮正式出現(xiàn)。這門新式火炮的口徑為50毫米，炮管長度為1.5米，發(fā)射榴彈時，其初始速度可達(dá)572米/秒，最大射高為4200米。
第一次世界大戰(zhàn)
第一次世界大戰(zhàn)期間，高射炮正式成為了主流防空武器，由于軍用飛機(jī)的不斷發(fā)展，各國都試圖研發(fā)機(jī)動性更強(qiáng)的高射炮。1914年，沙俄帝國研制出來了第一款自行高射炮，其炮彈口徑為76毫米，可直接安裝于卡車底盤之上，能夠幫助部隊(duì)快速進(jìn)行戰(zhàn)斗。
1915年9月30日，塞爾維亞陸軍利用一門改裝過的土耳其加農(nóng)炮，擊落了轟炸克拉庫耶伐次市的一架轟炸機(jī)，盡管該火炮不是專門的高射炮，但是其創(chuàng)造了一個戰(zhàn)場上的歷史記錄，即使用地面火力擊落了固定翼飛機(jī)。
兩戰(zhàn)之間
為了提升高射炮設(shè)計(jì)精度，英國Barr&Stroud公司首先為高射炮引入了UB2光學(xué)測距機(jī)，這一裝置與引信裝定機(jī)構(gòu)結(jié)合，形成了測高/引信兩用裝置。為了計(jì)算射擊前置角，英國和法國都采用了跟蹤和計(jì)速裝置。其中法國人采用的Brocq射擊指揮儀是電子系統(tǒng)，操作手輸入目標(biāo)的高度，追蹤結(jié)果直接顯示在火炮上；英國采用的是Wilson-Dalby系統(tǒng)，采用了2臺跟蹤裝置和機(jī)械極速儀，操作手輸入測高儀讀出的引信長度，計(jì)算結(jié)果顯示在儀器上，需要匯報(bào)給火炮操作手。
1923年，英國軍隊(duì)采用了維克斯公司設(shè)計(jì)的Ⅰ型高射炮指揮儀，這是一種帶有摩擦積分器的機(jī)械式模擬計(jì)算機(jī)，幫助火炮射擊運(yùn)動目標(biāo)。在觀瞄系統(tǒng)方面，炮手通過“手搖對針”方式操作火炮瞄準(zhǔn)目標(biāo)。UB2型測高儀也逐漸被更精確的7m/10m測高裝置取代。
第二次世界大戰(zhàn)
第二次世界大戰(zhàn)期間，各國陸軍均以防空機(jī)槍和固定式高射炮為防空主要手段，由于固定式高射炮需要車輛牽引，一旦遇襲，很難第一時間作出反應(yīng)，1944年，德國為了減少地面部隊(duì)損傷，研發(fā)出了“東風(fēng)”37毫米自行高射炮、“旋風(fēng)”四聯(lián)裝20毫米自行火炮，但由于武器生產(chǎn)數(shù)量有限、性能尚未不完善，在戰(zhàn)場上并未起到扭轉(zhuǎn)局勢的作用。同期，德國還裝備了30毫米口徑的自行高射炮，以輕型坦克為載體，其火力覆蓋范圍達(dá)到了360度。
第二次世界大戰(zhàn)中，高射炮自動機(jī)浮動技術(shù)在小口徑自動炮中得到了發(fā)展，德國在這個時期研制出了首發(fā)浮動式自動機(jī)。浮動式自動機(jī)可控制火炮自動機(jī)在復(fù)進(jìn)到位時對炮架的撞擊，同時還可以抵消部分后坐能量，達(dá)到減小后坐力的效果，對高射炮射速、精度和密集度有顯著提升。
1938年，英國開始用沃森·瓦特設(shè)計(jì)的雷達(dá)組建世界上最早的防空雷達(dá)警網(wǎng)。1939年9月，第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)時，英國發(fā)明工作在3000兆赫的功率磁控管，地面和飛機(jī)上裝備了采用這種磁控管的微波雷達(dá)。在二戰(zhàn)期間，英國研制的雷達(dá)已經(jīng)可以相當(dāng)精確探測飛機(jī)數(shù)量，從而使盟軍防空部隊(duì)能預(yù)知敵機(jī)的動向，進(jìn)行有效的防御和打擊。在盟軍防空部隊(duì)，過去平均要用5000顆炮彈才能擊中1架飛機(jī)，而用雷達(dá)對目標(biāo)實(shí)施自動跟蹤后，敵機(jī)幾乎很難從高射炮火中漏網(wǎng)。
雷達(dá)的出現(xiàn)催生了各種傳感器和自動指揮系統(tǒng)，高射炮指揮儀開始普遍運(yùn)用，英國率先研發(fā)了“克里森（Kerrison）”高射炮指揮儀，1940年前后，指揮儀系統(tǒng)發(fā)展為機(jī)械式指揮控制系統(tǒng)和機(jī)電式模擬指揮儀這兩種。在二戰(zhàn)后期，模擬式電子指揮儀短暫出現(xiàn)在歷史舞臺上。這種指揮儀比機(jī)電式的更輕巧，如MK-68火炮射擊指揮儀。但因?yàn)檫@種指揮儀運(yùn)用大量的阻容元件和感性元件，其參數(shù)漂移較嚴(yán)重，加上1946年電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的誕生，模擬式電子指揮儀很快被淘汰。
二戰(zhàn)期間，美國的MK37火控系統(tǒng)比較出名，其最初是設(shè)計(jì)出來用于防空的。MK37系統(tǒng)集炮瞄雷達(dá)和指揮儀于一體，其中火控計(jì)算機(jī)的解算答案可以顯示火炮對一個正在移動的目標(biāo)的瞄準(zhǔn)提前量，從而讓高射炮更精準(zhǔn)鎖定并跟蹤目標(biāo)。
大戰(zhàn)后期，美國進(jìn)一步把磁控管的頻率提高到10吉赫，實(shí)現(xiàn)了機(jī)載雷達(dá)小型化并提高了測量精度，美國研制的精密自動跟蹤雷達(dá)SCR-584，使高射炮命中率從戰(zhàn)爭初期的數(shù)千發(fā)炮彈擊落一架飛機(jī)，提高到數(shù)十發(fā)擊中一架飛機(jī)。
20世紀(jì)40年代，彈藥引信進(jìn)一步發(fā)展，延時引信和近炸引信開始走入戰(zhàn)場，無線電、氣壓、靜電近炸引信逐漸出現(xiàn)。最早裝備的近炸引信是主動式無線電引信，也稱為雷達(dá)引信，當(dāng)時稱為可變時間引信。1944年起美國海軍開始采用近炸引信，殺傷效率是定時引信的三倍。
20世紀(jì)30年代到二戰(zhàn)后期這一階段，可以看做是機(jī)械式火力控制系統(tǒng)的發(fā)展階段。在這一時期，機(jī)械式計(jì)算機(jī)發(fā)展逐漸成熟，其運(yùn)算精度提高，再伴隨著光學(xué)器材的明顯發(fā)展，使得機(jī)械式火控系統(tǒng)的使用開始增多，并一直延續(xù)到了50年代。
冷戰(zhàn)時期
50年代，由于晶體管技術(shù)的發(fā)展，使電子計(jì)算機(jī)的可靠性有了質(zhì)的飛躍，數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)在火控系統(tǒng)中的應(yīng)用成為可能。1959年，第一臺“法達(dá)克”野戰(zhàn)炮兵自動數(shù)字計(jì)算機(jī)出現(xiàn)，60年代，高射炮的火控系統(tǒng)一般都采用晶體管計(jì)算機(jī)，并且不配備數(shù)據(jù)傳輸裝置，只能計(jì)算炮兵連中心位置的射擊諸元。
20世紀(jì)50年代末，瑞士在MK353式35毫米雙管牽引高射炮上采用了液體氣壓式浮動技術(shù)，成為了世界上先進(jìn)的自動火炮之一。20世紀(jì)60年代以來，浮動技術(shù)得到了很大的發(fā)展和完善。
60年代，裝備炮瞄雷達(dá)的高射炮開始逐步普及，集成雷達(dá)和光學(xué)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的第二代高射炮開始出現(xiàn)，高射炮防空的自動化程度進(jìn)一步提高。這一代高射炮在技術(shù)上逐漸向信息化靠攏，炮瞄雷達(dá)、光電系統(tǒng)和火控系統(tǒng)開始結(jié)合起來，大幅提升了高射炮射擊精度。該階段，高射炮在提高射速的同時增強(qiáng)了火力，采用了各種提高初速措施，縮短了彈丸的飛行時間。動力化和自動化瞄準(zhǔn)發(fā)展迅速，瞄準(zhǔn)速度和加速度提高，手動瞄準(zhǔn)只作備用方式。
以蘇聯(lián)S-60和瑞士GDF-001為代表的牽引高射炮系統(tǒng)，以及以ZSU-23-4和美國M163為代表自行高射炮系統(tǒng)，它們技術(shù)上都有了新的發(fā)展。GDF-001型牽引高射炮于1959年定型，采用“超蝙蝠”火控系統(tǒng)，裝配了新的火控雷達(dá)和新的數(shù)字式火控計(jì)算機(jī)，其最大特點(diǎn)是具有對付多目標(biāo)的能力，大幅度地提高了毀殲概率。
S-60 57毫米高射炮于1950年推出，用于替代M1939式37毫米高射炮，其火控系統(tǒng)是包括指揮儀、炮瞄雷達(dá)雙重功能的“瓣輪”雷達(dá)，或配有COH-9A型雷達(dá)和機(jī)電模擬式六型指揮儀兩種。最新的“瓣輪”雷達(dá)還能在電子干擾之下使用低照度電視攝象機(jī)和敵我識別機(jī)。
為提高整個系統(tǒng)的機(jī)動性，縮短戰(zhàn)斗準(zhǔn)備時間，自行高射炮也受到更多的重視。新的自行高射炮開始配用環(huán)形搜索雷達(dá)，以光學(xué)瞄準(zhǔn)具瞄準(zhǔn)，成為了全天候武器系統(tǒng)，能跟隨坦克越野作戰(zhàn)。在自行高射炮發(fā)展過程中，蘇聯(lián)研發(fā)的ZSU-23-4自行高射炮較為出名，該自行高射炮又名“石勒喀河”，是世界上第一個將炮瞄雷達(dá)、火控系統(tǒng)、高射炮與履帶車底盤集成為一體的自行高射炮武器系統(tǒng)，信息化水平較高，具備全天候、全天時、全自動和獨(dú)立作戰(zhàn)能力，集探測、火力和火控于一體。主要是為了應(yīng)對當(dāng)時主流的噴氣機(jī)，該高射炮裝配了雷達(dá)火控系統(tǒng)，搭配有4門高射速的23毫米高射炮，能在1500米以內(nèi)的低空作戰(zhàn)區(qū)域快速響應(yīng)，有著相當(dāng)可觀的命中率。
為了應(yīng)對蘇聯(lián)空軍帶來的壓力，美國的M42、M163高射炮逐漸進(jìn)入人們視野，前者采用了雙聯(lián)裝M1型40毫米高射炮作為武器，但火控設(shè)備簡單，全天候作戰(zhàn)能力弱，而后者采用了M163六管20毫米自動炮，以M113裝甲人員運(yùn)輸車為底座，其研發(fā)成本和生產(chǎn)成本都大大降低。最終版本的M163自行高射炮配備了AN/VPS-2型測距雷達(dá)，5000米內(nèi)對雷達(dá)反射面積在1平方米左右的目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)概率達(dá)到99.5%，該高射炮的攔截范圍為3000米，基本滿足了當(dāng)時美軍的使用需求。
20世紀(jì)60年代末，前蘇聯(lián)開始采用30毫米新型彈藥。新的基型彈藥幾乎能適用海、陸、空所有的30毫米火炮，包括“通古斯卡”彈、炮一體化防空系統(tǒng)，體現(xiàn)了國防大系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益思想。
20世紀(jì)70年代，光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)開始蓬勃發(fā)展。因?yàn)槿旌蚍揽杖蝿?wù)的需要，在這時期出現(xiàn)了全天候全自動的自行高射炮和反應(yīng)時間短、性能先進(jìn)的牽引高射炮。這一時期牽引高射炮和自行高射炮的火控，在技術(shù)上通常采用中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，并且部分配有數(shù)據(jù)傳輸裝置。這些系統(tǒng)可為每門高射炮設(shè)計(jì)計(jì)算諸元。
該時期的高射炮大致可分兩類，較小口徑的輕型高射炮和35、40毫米口徑的中型高射炮。輕型高射炮射速高，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，但射程近，彈丸威力不足。理論研究表明，一般需命中4發(fā)彈才能擊落現(xiàn)代轟炸機(jī)。這類高射炮主要采用光學(xué)儀器瞄準(zhǔn)、搜索和跟蹤目標(biāo)，由動力或人工操作，有的還配簡易的瞄準(zhǔn)計(jì)算裝置。中型高射炮射速稍低，武器系統(tǒng)亦重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但射程較遠(yuǎn)，用動力操作，可至天候作戰(zhàn)。
例如，瑞典“波菲”配用與火炮一體化的光電火控系統(tǒng)，其中包括光學(xué)瞄準(zhǔn)裝置、激光測距機(jī)、計(jì)算機(jī)、光學(xué)目標(biāo)指示器、目標(biāo)數(shù)據(jù)接收器和控制板。這種新的全天候火控系統(tǒng)精度高，戰(zhàn)斗準(zhǔn)備時間短，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，能晝夜工作。后又為該系統(tǒng)增添了新的跟蹤雷達(dá)，使火炮有兩個獨(dú)立的跟蹤系統(tǒng)，因而具備有全天候工作能力。
1975年，德國更新并裝備了“獵豹”自行高射炮，該高射炮以“豹1”坦克為底盤，以厄利空公司生產(chǎn)的兩門KDA35毫米鏈?zhǔn)綑C(jī)炮為主武器，添加了火控計(jì)算機(jī)、搜索跟蹤雷達(dá)、光電系統(tǒng)，能攔截3000米以內(nèi)的低空飛行器和武器，在野戰(zhàn)和抗電子干擾上有不俗的表現(xiàn)。
同年，瑞典博福斯公司首次在40毫米高射炮上研制成功近炸引信預(yù)制破片彈，該彈種大大增加了對目標(biāo)的毀傷面積，對戰(zhàn)斗機(jī)毀傷面積增加50倍，對導(dǎo)彈毀傷面積增加350倍，使40毫米高射炮能以300發(fā)/分的射速達(dá)到了射速大于1000發(fā)/分的毀殲效果。
80年代，隨著各種先進(jìn)電子、光電技術(shù)與常規(guī)武器的結(jié)合，高射炮的射擊精度、射程、威力都有了大幅提升，牽引和自行高射炮的火控系統(tǒng)和自動化程度優(yōu)化，激光測距、炮口測速技術(shù)開始逐步成熟。
該時期的火控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有2種類型，一種是整體結(jié)構(gòu)的全天候火控系統(tǒng)，包括整體結(jié)構(gòu)的搜索和跟蹤雷達(dá)、激光測距儀、敵我識別裝置、火控計(jì)算機(jī)及數(shù)字式系統(tǒng)控制器等。美國的“約克中士”40毫米自行高射炮就采用了這類系統(tǒng)。另一種系統(tǒng)是光電火控系統(tǒng)，一般包括電視攝象機(jī)、激光測距機(jī)和控制中心，由于未配備雷達(dá)，全炮系統(tǒng)較為輕便，激光測距也比雷達(dá)測距更為精準(zhǔn)，希臘“月神”30毫米雙管牽引高射炮就采用了這類光電火控系統(tǒng)。
部分西方國家融合2者，研制出綜合性火控系統(tǒng)，將雷達(dá)和光電火控結(jié)合使用，以達(dá)到更好的射擊精度。80年代中期，厄利空公司為提升單兵作戰(zhàn)能力，在GDF-004（試驗(yàn)型）的基礎(chǔ)上，研發(fā)成功了GDF-005型高射炮，是用“防空衛(wèi)士”火控系統(tǒng)取代了“超蝙蝠”火控系統(tǒng)，用康特拉夫斯公司的“炮王”光電瞄準(zhǔn)具取代了GSA MK3式光學(xué)瞄準(zhǔn)具，使火炮具備了雷達(dá)和光電兩套火控系統(tǒng)，提高了射擊精度和命中精度，增強(qiáng)了抗干擾能力。
以德國獵豹為代表的自行高射炮，火控系統(tǒng)由西門子搜索雷達(dá)、西門子-阿爾卑斯跟蹤雷達(dá)及康特拉夫斯小型全晶體管模擬計(jì)算機(jī)組成，該高射炮炮口裝有制退器和初速測量器（一對感應(yīng)線圈），初速測定器可以連續(xù)測定彈丸初速，供計(jì)算機(jī)計(jì)算提前量用。
該時期，激光多普勒技術(shù)也進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用的新階段，1987 年，美國報(bào)道了NASA支持的相干多普勒激光雷達(dá)研究，采用了固體激光器，由于多普勒雷達(dá)具有體積小、短波長工作、距離分辨率和測量精度相對較高的特點(diǎn)，因此該雷達(dá)也被廣泛用于炮彈等目標(biāo)移動速度的遙測。
20世紀(jì)80年代后，各國根據(jù)空中目標(biāo)的發(fā)展變化，紛紛開始研制小高射炮和導(dǎo)彈結(jié)合的松散型防空反導(dǎo)系統(tǒng)，進(jìn)而發(fā)展為集裝于履帶式和輪式車輛上以及艦載的緊密型彈炮一體化全空域防空反導(dǎo)系統(tǒng)。
冷戰(zhàn)后及新世紀(jì)的發(fā)展
隨著制導(dǎo)導(dǎo)彈的發(fā)展，傳統(tǒng)概念的高射炮系統(tǒng)開始力不從心，新技術(shù)、新概念的高射炮系統(tǒng)研究開始提上日程，瑞士厄利空-康特拉夫斯公司在該項(xiàng)技術(shù)研究上處于領(lǐng)先地位，該公司于1991年開始 AHEAD 技術(shù)的研究，1993年首次公開其 AHEAD 防空系統(tǒng)。 其研制的“千發(fā)”AHEAD 彈藥系統(tǒng)，采用35mm AHEAD可編程時間引信的動能子彈丸載體，其可編程定時引信可在目標(biāo)前方適時拋射鎢合金子彈，形成直徑8米、由3800個鎢合金子彈構(gòu)成的彈幕，以此來提高攔截目標(biāo)的成功率。
2000年后，西方國家非常重視35mm高射炮的發(fā)展，發(fā)展了多型35mm防空高射炮和多用途火炮系統(tǒng)，基于AHEAD彈藥（集束定向預(yù)制破片彈）技術(shù)發(fā)展了系列化非制導(dǎo)彈藥，35mm口徑也是西方國家防空高射炮的主力口徑。
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。
近年來，埋頭彈火炮以其結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、維護(hù)性好等特點(diǎn)也得到大力發(fā)展，相應(yīng)的埋頭彈藥在保持性能不變的情況下，可使彈藥體積減小約30%，或者在保持占有體積不變的情況下，可使埋頭彈性能提高30%，基于埋頭彈的諸多優(yōu)秀性能，法國發(fā)展了中口徑埋頭彈高射炮系統(tǒng)。
大口徑火炮防空也在西方國家得到重視，德國多年前研發(fā)了“多納爾”155mm榴彈炮防空技術(shù)；2020年9月2日，美國利用M-109A6型155mm自行榴彈炮發(fā)射HVP制導(dǎo)彈藥，成功擊落了一架亞音速巡航導(dǎo)彈模擬靶彈。
在體系防空的理念下，未來高射炮的主要作戰(zhàn)任務(wù)是抗擊戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)、蜂群無人機(jī)、低成本空中目標(biāo)和精確制導(dǎo)彈藥，高射炮逐漸向著智能化發(fā)展，目前，先進(jìn)防空系統(tǒng)在目標(biāo)探測、目標(biāo)建航、運(yùn)動軌跡平滑、威脅判定、戰(zhàn)場態(tài)勢顯示等方面已發(fā)展了多種算法并得到廣泛應(yīng)用。
高射炮分類
運(yùn)動模式劃分
高射炮按照運(yùn)動模式，可以分為牽引式高射炮和自行式高射炮2種類型。
牽引式高射炮
牽引式高射炮最早出現(xiàn)于第一次世界大戰(zhàn)，配有方向機(jī)、高低機(jī)、炮車，等到了第二次世界大戰(zhàn)，配備自動機(jī)、測距儀、指揮儀和炮瞄雷達(dá)的高射炮系統(tǒng)開始出現(xiàn)。近年來，牽引式高射炮大部分以小口徑為主，例如20毫米、35毫米高射炮，并且不斷朝著高射速、高精度發(fā)展。早期牽引式高射炮，主要以手動瞄準(zhǔn)方式為主，更先進(jìn)一些的則配備有炮瞄雷達(dá)、攜帶光學(xué)測距機(jī)的指揮儀、隨動系統(tǒng)，近些年研發(fā)生產(chǎn)的牽引高射炮，開始搭配搜索、炮瞄雷達(dá)，紅外熱像儀，激光測距機(jī)、連指揮計(jì)算機(jī)和數(shù)字隨動系統(tǒng)。
自行式高射炮
自行式高射炮是將高射炮裝至裝甲車、坦克等底盤上的機(jī)械化武器，常用來打擊低空飛行目標(biāo)，例如直升機(jī)、無人飛行器、攔截低空導(dǎo)彈等，同時，也可以毀傷地面目標(biāo)。自行式高射炮主要由火炮、雷達(dá)、設(shè)計(jì)指揮儀、車體組成，車體又分為履帶式車體和輪式車體，其機(jī)動性更高、安全性也更強(qiáng)，長期以來都是野戰(zhàn)防空的主力。
口徑劃分
如果按照口徑來劃分，則可以分為小、中、大三種口徑的高射炮，在對空作戰(zhàn)中，大、中、小高射炮系統(tǒng)組成一個嚴(yán)密的防空火力系統(tǒng)。
小口徑高射炮
小口徑高射炮的炮管直徑為20~40mm，彈藥大多配備觸發(fā)引信，可以直接命中并毀傷目標(biāo)，部分則配備近炸引信，利用彈藥碎片打擊目標(biāo)，主要打擊中、低空空襲武器。當(dāng)今時代，部分35mm系列高射炮具有發(fā)射炮口裝定時間引信的預(yù)制破片彈功能。
中口徑高射炮
中口徑高射炮的炮管直徑為40mm~100mm，彈藥多配備時間引信或者是近炸引信，彈藥爆炸后，可利用彈丸破片毀傷目標(biāo)。中口徑高射炮以打擊中、低空空襲武器為主。例如，美國海軍發(fā)展了“奧卡”“狂火”等多型57mm的炮射制導(dǎo)彈藥，裝備MK110型57mm艦炮，采用精確命中體制攔截反艦導(dǎo)彈和集群目標(biāo)。俄羅斯新研制的57mm“偏流”自行高射炮，可發(fā)射預(yù)制破片彈和激光駕束防空制導(dǎo)炮彈，主要用于抗擊蜂群目標(biāo);意大利發(fā)展的76mm制導(dǎo)彈采用次口徑彈藥、毫米波駕束制導(dǎo)技術(shù)，主要用于攔截反艦導(dǎo)彈。
大口徑高射炮
大口徑高射炮的炮管直徑超過100mm，其彈藥與中口徑高射炮類似，采用時間引信或是近炸引信，彈藥爆炸后，可利用彈丸破片毀傷目標(biāo)。大口徑高射炮主要打擊高空空襲武器。大口徑火炮防空在西方國家得到重視，德國曾研發(fā)了“多納爾”155mm榴彈炮防空技術(shù)。2020年9月2日，美國利用M-109A6型155mm自行榴彈炮發(fā)射HVP制導(dǎo)彈藥，成功擊落了一架亞音速巡航導(dǎo)彈模擬靶彈。
基本設(shè)計(jì)
牽引式高射炮
武器系統(tǒng)
武器系統(tǒng)一般包括發(fā)射裝置、供彈裝置、平衡機(jī)等部分。其中發(fā)射裝置由炮口制退器、反后坐裝置、自動機(jī)等組成。早期高射炮只裝有炮口制退器，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可以分為沖擊式炮口制退器、反作用式炮口制退器、沖擊反作用式炮口制退器3種類型，能夠有效降低火炮后坐動能、后坐力，提高連續(xù)射擊精度、射速與機(jī)動性等。
現(xiàn)在部分炮口裝置采用了帶電磁感應(yīng)裝定能力的制退器，能夠進(jìn)行初速測量、為電子引信裝定數(shù)據(jù)、更好吸收炮彈發(fā)射后坐力等功能，通過制退器革新，讓火控系統(tǒng)能快速、自動將關(guān)于目標(biāo)的最新數(shù)據(jù)傳輸給引信，再由引信控制彈體實(shí)時起爆，實(shí)現(xiàn)炸點(diǎn)的精確控制，大幅度提升毀傷概率。
反后坐裝置主要是為了吸收火炮發(fā)射帶來的后坐力，并將武器后坐部分重新恢復(fù)到發(fā)射位置。反后坐裝置包括三個基本組成部分：后坐制動器、復(fù)進(jìn)機(jī)和復(fù)進(jìn)節(jié)制器，我國和俄羅斯火炮通常將反后坐裝置三個基本組成部分組合為駐退機(jī)和復(fù)進(jìn)機(jī)，西方國家傾向于將三個基本組成部分組合為駐退復(fù)進(jìn)機(jī)，其與高效率炮口制退器配合，可以將炮架受力再減小一半以上，若采用前沖發(fā)射，炮架受力可以再減小60％以上。
自動機(jī)則是為了加速裝填，一般分為后坐式和導(dǎo)氣式兩種，能利用火藥和炮管的后坐能量，幫助高射炮快速實(shí)現(xiàn)裝彈、關(guān)栓、發(fā)射、拋殼等操作，這樣做的好處是能夠確保高射炮進(jìn)行自動連發(fā)，中國的37mm高射炮和57mm采用身管短后坐式，25mm高射炮和35mm高射炮則采用導(dǎo)氣式。除了傳統(tǒng)的后坐式和導(dǎo)氣式，其他如轉(zhuǎn)管式、轉(zhuǎn)膛式、鏈?zhǔn)?、雙管聯(lián)動式自動機(jī)都得到了充分的“挖掘”，并在新式高射炮上加以應(yīng)用。
供彈裝置是給高射炮儲備、供應(yīng)彈藥的系統(tǒng)，包括彈鏈、彈夾或彈轂等多種供彈方式。較為復(fù)雜的供彈系統(tǒng)包括撥彈機(jī)、揚(yáng)彈機(jī)、主彈箱和備用彈箱等，簡易版本只有彈箱、導(dǎo)彈槽或者托彈板。
平衡機(jī)是帶有機(jī)械彈簧（或充氣）的儲能部件，安裝于火炮搖架與上架之間，主要作用是補(bǔ)償高射炮發(fā)射系統(tǒng)因重心前移所形成的失衡力矩。
瞄準(zhǔn)系統(tǒng)
光學(xué)和機(jī)械瞄準(zhǔn)系統(tǒng)
20世紀(jì)30年代至50年代，高射炮瞄準(zhǔn)系統(tǒng)多采用光學(xué)瞄準(zhǔn)具和機(jī)械瞄準(zhǔn)具，原因是當(dāng)時的機(jī)械式模擬計(jì)算機(jī)精度提升，光學(xué)器材明顯發(fā)展，機(jī)械式火控系統(tǒng)得到了長足發(fā)展。
其中，陀螺光學(xué)瞄準(zhǔn)具包括機(jī)械陀螺、陀螺驅(qū)動機(jī)構(gòu)、幾何光學(xué)等部分，需要人工估計(jì)目標(biāo)方位，操作較為簡單。機(jī)械瞄準(zhǔn)具含有測速裝置、瞄準(zhǔn)鏡、計(jì)算裝置，不僅需要多人操作，確定目標(biāo)目標(biāo)飛行速度、斜距離、航路角、航向角等多種參數(shù)，而且功能較為單一，其精準(zhǔn)度不如數(shù)字瞄準(zhǔn)具和陀螺瞄準(zhǔn)具。
隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)字化火控系統(tǒng)開始成為主流，不過，數(shù)字化火控系統(tǒng)雖然能利用雷達(dá)信號，增加預(yù)警時間、縮短高射炮反應(yīng)時間，但卻很容易受到電子干擾的影響。現(xiàn)代高射炮繼續(xù)使用光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)恰好能彌補(bǔ)這一不足。所以，光電瞄準(zhǔn)具和火控系統(tǒng)在與數(shù)字瞄準(zhǔn)具的配合中，依然能顯示其優(yōu)勢。
瞄準(zhǔn)機(jī)是高射炮上帶有操作手輪的機(jī)械傳動系統(tǒng)，它與隨動系統(tǒng)相連接，帶動炮管進(jìn)行方向調(diào)整和高低瞄準(zhǔn)，一般由高低機(jī)與方向機(jī)兩部分組成，在瞄準(zhǔn)裝置裝定射擊諸元后以裝定值為參照通過瞄準(zhǔn)機(jī)賦予火炮射角和射向。
搖架是由板殼和環(huán)狀零件組合的部件，能幫助高射炮轉(zhuǎn)換不同射擊角度；托架是由板殼和環(huán)狀零件組成的回轉(zhuǎn)部件，用來讓高射炮完成方向調(diào)整。
火控瞄準(zhǔn)系統(tǒng)
20世紀(jì)60年代至70年代，火控系統(tǒng)的研制逐漸從模擬式向數(shù)字式轉(zhuǎn)變，數(shù)字式火控系統(tǒng)成為火控系統(tǒng)的主體。到80年代，隨著信息技術(shù)、通信技術(shù)和航空航天等技術(shù)的發(fā)展，火控系統(tǒng)又從單純對武器的控制發(fā)展到與情報(bào)處理、作戰(zhàn)指揮相結(jié)合。
光電數(shù)字式瞄準(zhǔn)具配備多種傳感器和顯示器，讓高射炮的瞄準(zhǔn)由傳統(tǒng)的光學(xué)瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)向光電圖像瞄準(zhǔn)，對目標(biāo)的跟蹤變得更精確。同時在火控計(jì)算機(jī)、隨動系統(tǒng)、炮口測速系統(tǒng)和引信裝定系統(tǒng)的加持下，高射炮系統(tǒng)對目標(biāo)的打擊能夠更精準(zhǔn)，攔截效率更高。配合光電技術(shù)組成綜合式光電火控系統(tǒng)，可有效地對付敵人的電子干擾，所以現(xiàn)役大多高射炮，還采用了冗余設(shè)計(jì)，利用兩套獨(dú)立跟蹤系統(tǒng)提升武器的精度和可靠性。
高射炮火控瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的另一個重要組成部分是炮瞄雷達(dá)，炮瞄雷達(dá)又稱為火炮控制雷達(dá)，擁有方向性很強(qiáng)的天線，能定向發(fā)射針狀波束和接收目標(biāo)回波信號。發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，天線軸不斷地對準(zhǔn)目標(biāo)，轉(zhuǎn)入自動跟蹤，在這一過程中，炮瞄雷達(dá)可以連續(xù)不斷地測出目標(biāo)的方位角、高低角和距離，并將此數(shù)據(jù)傳給指揮儀，從而控制高射炮瞄準(zhǔn)。
隨動裝置是用來保證高射炮能有效跟隨移動目標(biāo)，按照炮位計(jì)算機(jī)解算的提前方位角、射角和射彈飛行時間等因素，使得高射炮對空中飛行目標(biāo)實(shí)施跟蹤和射擊，有模擬與數(shù)字兩種不同類型，后者預(yù)測更準(zhǔn)。
車體系統(tǒng)
牽引桿是牽引車與炮車的連接部件，能幫助炮車前輪轉(zhuǎn)向。車輪及其懸掛系統(tǒng)，是炮車行軍支撐與減震關(guān)鍵，確?；鹋谠谏鋼魰r能降低重心，行軍時有足夠的離地高度。車體與炮腳用于支撐和調(diào)平回轉(zhuǎn)部分，自動化程度較高的高射炮搭配有液壓支撐炮腳，具有自動升降和調(diào)平功能，方便快速部署高射炮，進(jìn)入戰(zhàn)斗狀態(tài)。剎車系統(tǒng)，是控制炮車行駛速度和實(shí)現(xiàn)臨時駐車的裝置，可實(shí)現(xiàn)半坡駐車戰(zhàn)斗。
自行式高射炮
武器系統(tǒng)
現(xiàn)代自行式高射炮系統(tǒng)的武器系統(tǒng)一般包括速射機(jī)關(guān)炮和自動供彈裝置，火炮采用數(shù)個結(jié)構(gòu)相同的小口徑自動炮身，部分也會采用單門中口徑炮身，當(dāng)采用數(shù)個小口徑炮身時，有兩種安裝方式，第一種是集中安裝在封閉式旋轉(zhuǎn)炮塔的前部，也可以對稱安裝在炮塔兩側(cè)。
火力系統(tǒng)負(fù)責(zé)火炮方位360°?高低－5°～87°的射擊任務(wù)。針對小口徑、多聯(lián)裝、高射速和高機(jī)動的特點(diǎn)，?一般起落裝置與炮塔的連接采用大耳軸?彈鏈?zhǔn)焦椃绞剑?供彈路線多采用柔性導(dǎo)引系統(tǒng)。
供彈裝置一般分為有彈鏈供彈裝置和無彈鏈供彈裝置。例如，“厄利空”發(fā)展出來的“獵豹”和“神射手”高射炮，采用了KDA導(dǎo)氣式彈鏈雙向供彈自動機(jī)，中國09式35毫米自行高射炮則采用了導(dǎo)氣式外能源無彈鏈供彈系統(tǒng)。
火炮部分采用數(shù)個結(jié)構(gòu)相同的小口徑機(jī)關(guān)炮，部分也會采用單門中口徑機(jī)關(guān)炮，當(dāng)采用數(shù)個小口徑機(jī)關(guān)炮時，會選用射速比較高的機(jī)關(guān)炮，并且采用多管聯(lián)裝。為了減少后坐阻力，自行高射炮還會采用性能先進(jìn)的液壓緩沖裝置。
瞄準(zhǔn)系統(tǒng)
現(xiàn)代自行高射炮瞄準(zhǔn)系統(tǒng)主要由探測跟蹤裝置、火控計(jì)算機(jī)、高射炮隨動裝置及穩(wěn)定系統(tǒng)組成。
光學(xué)和機(jī)械瞄準(zhǔn)系統(tǒng)
高射炮最初的觀瞄系統(tǒng)不配備雷達(dá)，采用機(jī)械模擬計(jì)算機(jī)。例如，美國的第一代自行高射炮火控系統(tǒng)是1953年研制而成，用于M42型雙管40毫米自信高射炮，其裝配有M38型計(jì)算瞄準(zhǔn)具，該瞄準(zhǔn)具配備了機(jī)械模擬計(jì)算裝置，可根據(jù)人工裝定的目標(biāo)距離、航速和航向獲得射擊提前量。在計(jì)算期間，不引入任何射擊修正量。如果M38型計(jì)算瞄準(zhǔn)具發(fā)生故障，炮手還可使用備用的環(huán)形瞄準(zhǔn)具。
光學(xué)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的探測跟蹤裝置為光學(xué)觀測跟蹤裝置。光學(xué)觀測跟蹤裝置包括光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡和光學(xué)測距機(jī)，具有測角精度高、不受電子干擾等特點(diǎn)，但測距精度較低，不能全天候工作。
隨動裝置是一種反饋控制系統(tǒng)，用于接收火控計(jì)算機(jī)輸出的射擊諸元，驅(qū)動高射炮瞄準(zhǔn)和實(shí)施射擊。
穩(wěn)定系統(tǒng)包括瞄準(zhǔn)線穩(wěn)定裝置和射線穩(wěn)定裝置，能自動保持自行高射炮的炮身軸線，使瞄準(zhǔn)不受車體震動的影響。按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分為雙向穩(wěn)定系統(tǒng)和瞄準(zhǔn)線獨(dú)立穩(wěn)定系統(tǒng)。雙向穩(wěn)定系統(tǒng)，其瞄準(zhǔn)線的穩(wěn)定精度與高射炮的穩(wěn)定精度相同，行進(jìn)間無法實(shí)現(xiàn)精確跟蹤與瞄準(zhǔn)。瞄準(zhǔn)線獨(dú)立穩(wěn)定系統(tǒng)具有獨(dú)立的瞄準(zhǔn)線穩(wěn)定裝置，高射炮隨動于穩(wěn)定的瞄準(zhǔn)線，可實(shí)現(xiàn)高射炮行進(jìn)間精確射擊。
火控瞄準(zhǔn)系統(tǒng)
20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的第二代自行高射炮，探測跟蹤裝置開始整合雷達(dá)、光學(xué)瞄準(zhǔn)、激光測距、電視跟蹤等裝置。自行高射炮系統(tǒng)的跟蹤裝置都安裝在炮塔之上，接收并復(fù)現(xiàn)火控計(jì)算機(jī)的數(shù)字指令信號，帶動火炮及炮塔，實(shí)現(xiàn)炮手半自動跟蹤或光電自動跟蹤，完成加入提前量的功能。配有姿態(tài)傳感器的自行高射炮，能自動穩(wěn)定瞄準(zhǔn)線和射擊線，保證在行進(jìn)間以較高的精度實(shí)施射擊。
火控計(jì)算機(jī)和隨動裝置則有模擬式和數(shù)字式兩種類型，可實(shí)施短時間停止射擊和行進(jìn)射擊，后者火控精度更高。為了滿足全天候探測，自行式高射炮，一般采用2至3套火控系統(tǒng)。
目前，數(shù)字火控計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于自行高射炮系統(tǒng)中，從搜索目標(biāo)到轉(zhuǎn)入自動跟蹤及諸元的計(jì)算與修正，從目標(biāo)分配到射擊實(shí)施，能夠全自動快速完成，讓射擊反應(yīng)速度進(jìn)一步縮短。
90年代以后，高射炮火控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)能快速準(zhǔn)確地計(jì)算射擊諸元，進(jìn)行威脅判斷和火力分配，優(yōu)選開火時機(jī)，并能在行進(jìn)間對空中目標(biāo)進(jìn)行搜索、跟蹤和射擊。在地空導(dǎo)彈、高射炮混合編成的防空分隊(duì)出現(xiàn)之后，又出現(xiàn)了既能控制高射炮，又能控制地空導(dǎo)彈的火控系統(tǒng)。
車體系統(tǒng)
炮塔一般分為封閉式、半封閉式和敞開式3種類型，第一次世界大戰(zhàn)時，高射炮一般安裝在汽車底盤上之上，到了第二次世界大戰(zhàn)時，各國就開始研制出履帶式、輪式和半履帶式自行火炮，大多采用敞開式炮塔，配備光學(xué)瞄準(zhǔn)具。發(fā)展到現(xiàn)在，現(xiàn)代自行式高射炮多用于封閉式炮塔。車輛底盤則由動力裝置、傳動裝置、行動裝置和操縱裝置等組成。部分高射炮系統(tǒng)使用裝甲車底盤或特制底盤。
性能參數(shù)
部分牽引高射炮性能參數(shù)
中文名稱 | 博福斯L/70式40毫米高射炮 | GDF-005式35毫米雙管高射炮 | “月神30”型30毫米雙管高射炮 | 火神M167式20毫米高射炮 |
研制國別 | 瑞典 | 瑞士 | 希臘 | 美國 |
操作人數(shù)（人） | 4-6 | 1 | 3 | 1 |
炮管數(shù)量 | 1 | 2 | 2 | 6 |
口徑（毫米） | 40 | 35 | 30 | 20 |
初速（米/秒） | 1005 | 1175 | 1150 | 1030 |
有效射高（米） | 3000 | 3000 | 3000 | 900 |
有效射程（米） | 4000 | 4000 | 3500 | 1650 |
理論射速（發(fā)/分） | 240 | 2*500 | 2*800 | 1000 |
部分自行高射炮性能參數(shù)
中文名稱 | M163“火神”自行高射炮 | 2S38“偏流”自行高射炮 | AMX30SA式30毫米雙管自行高射炮 | “獵豹”35毫米雙管自行高射炮 |
研制國別 | 美國 | 俄羅斯 | 法國 | 德國 |
操作人數(shù)（人） | 4 | 3 | 3 | 3 |
炮管數(shù)量 | 6 | 1 | 2 | 2 |
口徑（毫米） | 20 | 57 | 30 | 35 |
初速（米/秒） | 1030 | 1000 | 1080 | 1175 |
有效射高（米） | 900 | 4500 | 2000 | 3 |
有效射程（米） | 1650 | 6000 | 2500 | 4 |
理論射速（發(fā)/分） | 6*500 | 120 | 2*650 | 2*550 |
底盤行駛速度(千米/時） | 68 | 70 | 65 | 65 |
最大行程（千米） | 483 | 600 | 650 | 550 |
未來升級方向
信息化升級
防空高射炮武器系統(tǒng)信息化改造主要包括信息獲取能力升級，信息快速傳輸，信息融合分析等。簡單來說，就是利用信息處理結(jié)果分配作戰(zhàn)資源、擬定作戰(zhàn)計(jì)劃、確定防空行動，同時防止敵方獲取和利用我方防空系統(tǒng)的信息。
打擊能力升級
高概率命中和有效毀殲?zāi)繕?biāo)是防空高射炮武器系統(tǒng)火力打擊能力提升的重要方向，主要改進(jìn)方向有：一、研制新的彈藥系統(tǒng)；二、優(yōu)化火炮結(jié)構(gòu)；三、提升炮彈攻速和射速。
火控能力升級
高概率命中和有效毀殲?zāi)繕?biāo)是防空高射炮武器系統(tǒng)火力打擊能力提升的重要方向，現(xiàn)代高射炮應(yīng)改進(jìn)現(xiàn)有的火控系統(tǒng)，提高火炮的快速反應(yīng)能力和射擊精度，優(yōu)化全天候作戰(zhàn)能力和抗電子干擾的能力。其一，將光學(xué)-雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)升級為自動跟蹤雷達(dá)，其二，應(yīng)用光電火控系統(tǒng)或者光電與雷達(dá)相結(jié)合的火控系統(tǒng)，提升高射炮綜合作戰(zhàn)能力；其三，使用彈炮結(jié)合方式，組成防空導(dǎo)彈與高射炮協(xié)同防空體系。
偽裝能力升級
在某些特殊的作戰(zhàn)環(huán)境中，需要防空高射炮武器系統(tǒng)在升級改造中發(fā)展出偽裝隱身能力。具體設(shè)計(jì)中需要改變防空高射炮武器系統(tǒng)的電磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)特性，通常采用涂料、迷彩、遮障、煙霧、示假、被動探測、熱源隱蔽、熱源管理、結(jié)構(gòu)外形、表面材料、有源對消等手段，使敵方難以探測、識別和跟蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)先敵發(fā)現(xiàn)、先敵開火、先敵毀殲的目的。
歷史高光
第二次世界大戰(zhàn)期間，高射炮的風(fēng)頭一時無二。1942年3月起，德意聯(lián)軍進(jìn)攻馬耳他島，開啟了地毯式轟炸，當(dāng)?shù)厥剀娎?.7英寸的重型高射炮進(jìn)行反擊，在6000英尺的預(yù)定區(qū)域持續(xù)開火，迫使敵方轟炸機(jī)爬升轟炸，從而降低其轟炸準(zhǔn)度，這種炮兵戰(zhàn)術(shù)被稱為“方形戰(zhàn)術(shù)”。在德意聯(lián)軍最初進(jìn)攻馬耳他島的幾個月里，高射炮部隊(duì)起到了重要的防守作用。
1944年6月至8月，德國利用高射炮部隊(duì)擊落了盟軍12687架轟炸機(jī)，遠(yuǎn)超過用戰(zhàn)斗機(jī)擊落的數(shù)量，后者僅僅擊落182架盟軍轟炸機(jī)，德國88毫米FLAK高射炮也因此被人們所熟知。
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒寫！
作者
