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标题: 斗牛士的袖箭 [打印本页]
作者: 忘情    时间: 2017-3-9 14:44
标题: 斗牛士的袖箭
斗牛士的袖箭——颇为另类的西班牙“梅罗卡”舰载近程反导火炮系统
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9 i1 Y1 r$ c' G7 e6 j/ Y8 h9 y! k/ F. L$ k本文实名发表在《兵工科技》上，以下是正文：: y) v8 M" x9 t6 y% r

. B9 _4 h& G! F1967年10月21日，是世界海战史上具有里程碑意义的日子。这天黄昏，埃及海军排水仅70吨的苏制“蚊子”级导弹艇发射“冥河”反舰导弹，将标准排水量1718吨的以色列海军“埃拉特”号驱逐舰送入了海底。这是反舰导弹的首个实战战果，标志着反舰导弹已取代传统的火炮，成为现代海战的主角。8 [% y0 }! e# C

% ]3 A$ P% o) r0 v此战后，世界各国海军都充分意识到反舰导弹的巨大威力和现实威胁，纷纷着手开发舰载近程反导火炮系统，作为舰艇对反舰导弹防御的最后一道防线。
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4 a2 V0 y) _* x8 @! L, |9 a到上世纪80年代，各国的舰载近程反导火炮系统陆续开始服役。在西方，装舰数量最多的此类系统，无疑是美国的“密集阵”。紧随其后的，是荷兰的“守门员”。鲜为人知的是，装备数量排名第三的，既不是“海天顶”，也不是“萨摩斯”，而是西班牙研发的“梅罗卡”近程反导火炮系统。该系统在西班牙海军里“一统江湖”，装备了上至“阿斯图里亚斯亲王”号航母，下至巡逻艇在内的各型舰艇，堪称“西班牙斗牛士”的防身“袖箭”。
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! E8 U  s5 M) \* v+ M  e: K“梅罗卡”广泛装备于西班牙海军大中型水面舰艇上
作者: 忘情    时间: 2017-3-9 14:46
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) c7 |1 \* h$ c% H  q: o' {另类火炮# V# M5 U0 J% N8 c7 U0 |- `
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“梅罗卡”舰载近程反导火炮系统由搜索雷达、跟踪雷达、火炮装置和显控台几部分组成，这和世界上其他同类型系统没啥区别。但“梅罗卡”的火炮装置却是个特立独行的异类。因为其他同类型系统为追求高射速，多数采用加特林转管炮，少数采用转膛炮，而“梅罗卡”采用的却是多管火炮并联齐射这一颇为“复古”的设计。, N$ D) _6 |* U$ J" t
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1975年，西班牙特种材料技术研究中心（CETME）受西班牙海军委托，开始研制舰载近程反导火炮系统。西班牙海军要求该系统能在距舰300米距离上摧毁以325米∕秒速度来袭的反舰导弹，而且系统还要尽可能简单，造价也要让西班牙海军能承受得起。CETME认为，要满足这一要求，舰载近程反导火炮系统必须满足精度好、射速高、弹丸威力大。但火炮的射速和精度往往是一对矛盾。在研究了各种火炮自动原理的优劣后，CETME决定采用多联装火炮齐射的方法，以最小的代价来解决火炮射速和精度的天然矛盾。
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CETME先后论证过6、8、12管联装，20、25、30、35、40毫米等口径的不同结构方案，最后在陆用型“梅罗卡”12-203式高射炮的基础上研制成了“梅罗卡”20毫米12联装舰炮，以此作为“梅罗卡”舰载近程反导火炮系统的基础和核心部件。
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该炮将12根瑞士厄利孔公司生产的KAB-001式20毫米自动炮身管分上、下两排水平排列，每排6根，用4条钢箍固定成为一个整体。KAB-001式20毫米自动炮是厄利孔公司的各式自动炮中重量最轻的一种。采用自动闭锁导气式浮动工作原理的自动机，炮口配有制退器。在最后一发炮弹发射后，炮闩自动处于开闩状态。在“梅罗卡”20毫米12联装舰炮上，12根身管使用共同的炮闩。各身管通过铰链连接头与炮闩体相结合。炮闩上有2个卡锁，一个在上，一个在下，两者共同闭锁炮闩。射击时12管火炮整体后坐。
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KAB-001式20毫米自动炮身管长达120倍径，膛内有12条渐速膛线，缠角0-6度。如此长的炮管保证了该炮发射榴弹时，炮口初速高达1215米∕秒，有效射程增大到2000米，这两项指标在同类型同口径自动炮中是最高的。炮口初速高，有利于缩短弹丸飞行时间，减少外界因素的干扰，对提高射击精度是非常有利的。但如此长的身管，连续发射时炮口挠动肯定小不了。“梅罗卡”的解决之道是用4条钢箍将12根炮管固定成为一个整体，极大提高了炮管刚度，减少了射击时炮口扰动，保证了射击精度。此外，通过调节靠近炮口制退器处的钢箍松紧，还可人为调节该炮的射击密集度，有利于适应各种作战需求。$ n: e/ J" X- d6 {0 r8 t

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+ T' L3 b; ?( }2 x# F- c6 _装在军舰上的“梅罗卡”, U+ f$ U3 G; I3 G/ o4 H8 _5 A4 u
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“梅罗卡”火炮的12根身管分成4组，依次齐射。各组火炮齐射时保持同样的时间间隔。通过CETME的巧妙设计，该火炮4组齐射实际上只产生2次后坐：第1组弹发射后的复进能量抵消第2组发射后的后坐能量。第3组弹发射后的复进能量抵消第4组弹发射后的后坐能量。因此作用在炮架上的总后坐力大大减少，其峰值仅为28千牛，平均值为13千牛。后坐力的极大减少，不仅有利于提高射击精度，同时也能极大减轻系统总重。, u+ ?6 K7 ]% E7 r) I* E" D( X

8 {0 }6 E' O- ^2 W此外，CETME对每组3根身管的位置进行了精心研究，使其发射时作用在炮架上的力分布均匀，并可抵消火炮发射时的回转力矩。$ r" v. q& f1 E0 `$ s
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如此设计后，“梅罗卡” 一次齐射（12发炮弹）仅需0.08秒。由此计算，其爆发射速高达9000发∕分，远超“密集阵”和“守门员”。不过，“梅罗卡”系统2次齐射间需要耗时0.42秒再装填炮弹，因此1秒钟只可实现2次齐射。以此计算，其理论射速只有1440发∕分。不过，CETME坚持认为，这仍能保证对小型快速目标具有足够的火力密度。由于每根身管的实际射速较低，身管的磨损较小。由两个液压缓冲器制动的后坐部分能在重新装弹时稳定下来，以保证下次齐射的精度。因此，“梅罗卡”的平均齐射散布精度为1.1毫弧，命中概率为87%。
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6 c& c! E) F# `' R' a1 n“梅罗卡”由置于环形弹仓内的2条弹链（上、下排身管各共用1条弹链），弹仓容弹720发，可供60次齐射消耗。一旦火炮进入战斗状态，环形弹仓即由液压马达带动低速运转。两条弹链经过垂直供弹槽向上伸到炮尾右方，并通过可容纳12发炮弹的水平输弹槽与炮尾处相接。12发炮弹在极短时间内输送到各炮膛的后方位置，待一次齐射完毕，火炮自动重新输弹和进行射击循环。
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# x! u8 F. [2 J: n6 i: X0 A“梅罗卡”在进行陆上射击测试, E6 _# @2 A* e

! N4 e* _: Q" a+ W2 [3 t, ~0 H“梅罗卡”的铝合金炮塔高3200毫米，炮塔座宽2200毫米（甲板以上）。火炮输弹和开、关闩均由炮塔内的空气压缩机提供动力。火炮的回转、俯仰和供弹则靠液压动力。火炮为自动控制，电击发，应急时也可人工控制。炮塔基座上有3个对称旋转的弹箱，每个弹箱容弹240发，可以射击时为环形弹仓补充弹药。弹仓的再装填时间仅需3分钟。/ a- Q3 a$ U0 J& L1 z/ R; S8 ]( p9 b
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“梅罗卡”舰载12联装20毫米火炮配用弹种主要有榴弹，钨合金脱壳穿甲弹及燃烧弹。其中，榴弹全弹重0.32千克，弹丸重0.102千克，炮口初速1215米∕秒，飞行至1500米耗时1.92秒，飞行至3000米处耗时6.62秒。钨合金脱壳穿甲弹弹芯直径12毫米，重0.075千克，炮口初速1300米∕秒，在1500米距离上可侵彻30毫米厚的钢板。' q) |8 R8 V, `: x' H
作者: 忘情    时间: 2017-3-9 14:48

3 I7 Q) }: j( W/ u' }两位一体       
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4 S% h, ^. @5 t从布局上看，“梅罗卡”舰载近程反导火炮系统属二位一体结构。即跟踪雷达置于炮塔上方，而搜索雷达则安置在其它平台上。
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“梅罗卡”采用由意大利塞莱尼亚公司的RAN-12L∕X搜索雷达。该雷达属于双射束雷达。一个射束工作在I∕J波段，作用距离较远，适合于低空和对海警戒；另一射束工作在D波段，适合于对空警戒。两个射束互相同步，有15和30转∕分两种转速，并通过同一稳定天线辐射。D波段收发机为脉冲多普勒雷达，它采用了多普勒滤波和脉冲压缩技术。该复合雷达具有很强的抗电子干扰能力以及在杂波干扰严重情况下提取出弱射频信号的能力，对低空战斗机的探测距离大于37千米，对雷达反射截面0.1平方米的掠海导弹探测距离大于10.5千米。& g* ^% q) H5 F% p

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装在“阿斯图里亚斯亲王”号航母上的“梅罗卡”
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该搜索雷达可控制4座“梅罗卡”炮塔，在探测到目标后，可自动对目标威胁进行评估，并通过武器分配系统选择最合适的火炮，将目标数据传送到该火炮的火控系统中去。
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* S& z* v. L1 B& K: d( Y“梅罗卡”的跟踪雷达采用美国洛克希德公司的AN∕VPS-2“神枪手”I波段单脉冲多普勒雷达。该雷达安放在炮塔上方，与显控台一并构成“神枪手”火控系统。该雷达中装有数字式距离跟踪装置，能自动捕捉和跟踪目标，作用距离在5千米以上。, a, F" c3 t+ y! ?0 J* j

' i/ E$ f- ?! p7 cAN∕VPS-2跟踪雷达在技术上有两个特点。一是装有滤波装置，从而可消除球面坐标的误差。自动跟踪目标时，有关动目标的球面坐标数据输入到通用数字计算机中，在此计算出直接命中目标所需要的方位角和仰角。二是采用一种跟踪补偿装置，从而可避免由海面反射形成的多路效应的影响，降低了虚警率。该雷达从外部信号源特别是RAN-12L∕X搜索雷达接收目标指示，并将探测到的目标的精确方位角、仰角以及距离数据输送到显控台内的火控计算机中，做进一步数据处理用。) B2 f, `" w; p& s

& G' W: ~0 H, `9 x" S" s8 p' EAN∕VPS-2雷达还配装一台通用电气公司的微光TV摄像机。它可由操作手通过操纵杆进行控制，以备在应急情况下手控跟踪目标用。
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“梅罗卡”的显控台
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% z2 m4 ~+ h  |6 @“梅罗卡”采用的是美国洛克希德公司的PDS-10显控台。它可接收RAN-12L∕X搜索雷达的目标指示数据，并自动控制跟踪雷达捕捉和跟踪目标。在显示器上同时显示出目标雷达图像和数据，操作手据此可通过操纵杆控制跟踪雷达瞄准目标并实施射击。在显示器两侧备有各种指示灯、开关和控制器。6 ?9 H+ I. o3 e. l1 p1 i, {
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显控台中的火控计算机可完成射击目标所需数据的计算。计算中考虑了风速和炮弹型号的变化，然后向火炮提供瞄准数据。整个计算时间为2秒。
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作者: 忘情    时间: 2017-3-9 14:48

6 M. ]% e+ P  O- ~' l横向比较
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和同时代的“密集阵”、“守门员”比较，“梅罗卡”无疑是个另类。三者的基本性能对比如下9 L$ W" f0 a& ]" r/ V
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        梅罗卡        密集阵        守门员
* ]5 P9 H* l, K1 |- c% L' d研制国别        西班牙        美国        荷兰
, b% r* r' B. a$ N8 D- }口径（毫米）        20        20        30$ w) @7 W! U, U" D
火炮管数        12        6        7- ]* _% `4 _/ H( d# x% Z. R
全炮系统全重（千克）        4500        5500        9902
5 R7 ?2 a2 A( u( {* z. `炮口初速（米∕秒）        1215（榴弹）1300（脱壳穿甲弹）        1135（脱壳穿甲弹）        1021（燃烧榴弹）1189（脱壳穿甲弹）
! f* M( [3 v9 S% |6 z6 A% }理论射速（发∕分）        1440        3000        4200
  x( v! ~7 b9 Z" J6 i1 {* `高低射界        -20度~+85度        -20度~+80度        -20度~+85度% E' Y3 l$ j$ I& N7 i2 T
方向射界        360        360        360' @3 W: A3 c* d
高低瞄准速度（度∕秒）        86        86        100
" {4 |1 }1 |6 }' A9 R- N方向瞄准速度（度∕秒）        115        100        100
* {. |" S0 T# P9 b6 v5 ?高低瞄准加速度（度∕秒2）        230        160        255
9 a% s1 y8 Z8 T7 E+ }方向瞄准加速度（度∕秒2）        230        160        2559 b1 ?% U' z" B  i& [
供弹方式        弹链        无弹链供弹        无弹链供弹
' n/ J1 z0 ]1 ]8 d+ k系统结构        二位一体        三位一体        三位一体
  f4 L! ]( k1 U  S0 [7 A" t射击精度（毫弧）        1.1        0.5        1.2
' ~8 q9 f' ~6 J  g& t( z7 G弹仓储弹量（发）        720        989（后期型号1550）        1190$ X2 M$ r* r8 Q; O% w( J: @
系统反应时间（秒）        ≦4        ≦4.3        5.5
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     通过上表可以看出，“梅罗卡”的系统重量是三者中最轻的。火炮瞬时改变指向的能力超过了“密集阵”，略弱于“守门员”。系统快速反应能力，“梅罗卡”是三者中最优秀的。" ~, q3 v$ I6 B1 n  Z5 p: `! q

7 D# p( x9 C; z8 ~; [& m; \5 L由于西班牙海军降低系统成本的需要，“梅罗卡”被设计成二位一体的构架。一部搜索雷达最多可为4座炮指示目标，这既降低了系统造价，又避开了三位一体共架设计时解决电磁干扰的难题。但是，由于搜索雷达和跟踪雷达并不处于同一平台上，系统很难同步校正，因此理论上二位一体构架的射击精度是比不上三位一体的。但难能可贵的，通过巧妙设计，“梅罗卡”的射击精度居然超过了采用三位一体架构的“守门员”，这不能不说是个奇迹。 “密集阵”之所以能拥有更好的射击精度，是因为采用了先进的大闭环火控系统。拿它来和“梅罗卡”比较是不公平的。' U/ S) m/ l! j% J

' M6 f* o- g6 p9 y# [9 _在适装性方面，“密集阵”由于不需要穿透甲板安装，只要找到一块空处，用螺栓固定住底座，接通电源就能工作，所以适装性最好。轻便的“梅罗卡”由于外廓尺寸相对较小，甲板下空间高度比“守门员”系统要低，在适装性方面位居次席。
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在造价方面，“密集阵”的售价约3500万美元一套，“守门员”的造价是“密集阵”的2倍。相比之下，“梅罗卡”售价约2000万美元一套，算得上是物美价廉了。" }1 C0 I3 [5 r, w7 b; e
作者: 忘情    时间: 2017-3-9 14:49
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结语
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% A' \9 T6 H" R7 B到上世纪80年代末期，在西班牙海军大中型舰艇上，都能看到“梅罗卡”的身影。就连被西班牙视为镇国重器的“阿斯图里亚斯亲王”号航母上，也安装了4座“梅罗卡”，由此也足见西班牙海军对“梅罗卡”的满意和信赖。
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7 R# \0 L3 H3 `9 x进入上世纪90年代，“梅罗卡”也与时俱进，进行了升级换代。主要是换用带有活动目标指示器的更大功率雷达发射机；安装了新型ENOSA光电传感器组（由红外摄像机和视频跟踪仪组成）和新的数字数据处理机，以增强目标捕获、弹道计算和伺服控制能力，；采用新型火控计算机，用于自动目标捕捉并改进对付掠海目标的性能。经过升级的“梅罗卡”射击精度更上一层楼，被称为“梅罗卡”2B型。  
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进入21世纪，西班牙新服役的F100型宙斯盾护卫舰上，虽然由于舰上的MK41垂直发射系统可混装ESSM短程防空导弹，从而使得该舰装备近程反导火炮系统的必要性大幅降低，但西班牙海军仍在该舰机库上方预留了“梅罗卡”2B安装位置及相应接口。一旦有需求，“梅罗卡”2B将在短时间内轻而易举地安装到位。# L2 v; W1 C, `

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这座“梅罗卡”的炮管上套上了帆布护套. Z" U; Q; `+ B& o

# g( U6 M; a# Y, A很明显，西班牙海军对“梅罗卡”2B依旧信心满满。但客观地说，面对新世纪日新月异的反舰导弹威胁，“梅罗卡”已显得力不从心了。首先，该系统独特的火炮构型决定了其射速已无提升的空间。而研究表明，面对新世纪的反舰导弹，尤其是超音速反舰导弹，舰载近程反导火炮系统的理论射速至少要达到10000发∕分钟以上，才有可能取得较理想的命中概率。其次，20毫米的口径决定了，其对反舰导弹，尤其是关键部位有一定防护能力的重型反舰导弹的毁伤能力不足。这类反舰导弹即便被命中了1至2发20毫米炮弹，只要不是恰巧命中了关键部件，就依然能沿原轨迹继续前进，目标舰艇依旧无法摆脱被毁伤的命运。  ; F2 e" }) [, v1 b: T) Q1 f$ S" a1 {

( |6 K5 u/ N7 e; F8 `8 ]* N( H不过，虽说“梅罗卡”舰载近程反导火炮系统存在种种不足，但其在工程设计上另辟蹊径，用相对简单的技术和较小的代价实现设计目标的思路，却是非常值得借鉴的。
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