研製背景
義大利布雷達雙管40L/70艦炮早在20世紀50年代，瑞典博福斯公司獨家研製的40L／70艦炮(口徑40mm，身管為70倍口徑)就頗有影響了。當時，它有SAK40／70-315和SAK40／70-350兩種型號，均為單管結構。英國、德國、西班牙等國都有意購買了該炮，並裝於它們自行研製的各種炮座上。到20世紀60年代中期，博福斯公司授權於義大利布雷達(Breda)公司，允許該公司在AK40／70艦炮的基礎上，開發新的火炮系統。至此，布雷達公司與博福斯公司相互協作，開始了共同發展新型40mm艦炮系統的研製工作。這種新型艦炮採用雙管結構，由博福斯公司提供自動機，布雷達公司負責炮架、改進供彈系統和提供炮塔部分，在全炮的設計上，力求使機械結構更加緊湊，雖然為雙炮管，但兩管間距只有300mm；另外，更多地採用輕合金材料，有效地減小了重量。該炮於1974年研製成功並服役，命名為“布雷達”緊湊型雙管40mm艦炮。
該炮可靠性好，射擊精度高。從1976?1982年間，在義大利某軍檢場對該型艦炮進行了大量嚴格的射擊精度試驗。
它使用近炸引信預製破片彈，對付飛航式反艦飛彈具有較強的殺傷威脅。在義大利“達多”(Dardo)近程反導武器系統中，被選中作為飛彈的攔截武器。在所有的CIWS中，它獨樹一幟地套用了近炸間接命中毀傷機理來摧毀來襲的反艦飛彈。雖說目前對這種命中毀傷體制的有效性存有爭議，尤指它對付未來超音速反艦飛彈效果欠佳，但它畢竟有值得借鑑可取的地方。有關的分析見下面的專門論述。另外，該炮還用於摧毀空中其他飛行目標，也可對付小型水上目標。據統計，緊湊型雙管40mm艦炮已在阿根廷、科威特、委內瑞拉等20多個國家或地區海軍艦艇上裝備。
系統組成
1．概述
從時間上看，緊湊型雙管40mm艦炮研製完成之時，正是義大利“達多”CIWS系統開始發展的時候，並被該系統選用。因此，目前裝備在義大利驅逐艦、護衛艦等水面艦艇上的緊湊型艦炮大多屬“達多"CIWS中的一部分，由“達多”火控系統控制。如果“達多”火控系統出現故障，緊湊型艦炮也可接受義大利NA30火控系統的控制，完成攔截飛彈的任務。
2．緊湊型艦炮系統概貌
該艦炮系統組成有：艦炮、彈鼓、炮位控制臺、變換機、電源櫃、氣水操作面板。
3．主要戰術技術性能
口徑(mm)40
身管長70倍口徑
初速(m／s)1000
射速(發／min)2×300
最大射程(m)12500
最大射高(m)8700
緊湊型艦炮系統組成圖
俯仰範圍(°)-13-+85
水平瞄準速度(°／s)90
高低瞄準速度(°/s)60
水平瞄準加速度(°／s2)120
高低瞄準加速度(°／s2)120
炮重／(無彈藥)(t)5．6／5．4
電源主電源為440V，3相／60Hz
伺服電源為115V，單相／400Hz
功耗(kW)4．5-8(跟蹤和發射)
13(峰值，捕獲目標)
4．艦炮各部分介紹
(1)炮塔和彈艙
艦炮及彈鼓內部結構圖
1?炮塔，由強化玻璃鋼製成；2--活動護板；3一左炮管扇形移彈器，移送左
路提升的炮彈並圍繞左側炮耳軸轉動；4--右炮管扇形移彈器，移送右路提升的炮彈並圍繞右側炮耳軸轉動；5口幫自動輸彈和發射裝置的“博福斯”雙管
俯仰機；6---後部的檢修門，連同炮塔兩側的檢修門，作為武器內部維修的進
出口；7?旋迴式功率驅動機；8?退殼槽；9?俯仰扇形齒弧；10--左炮管電
磁發射機，兩炮管的發射是獨立的；11一左路供彈系統的400V，60Hz驅動
電機；12--左路上部揚彈機；13一左炮管扇形移彈器與左路上部揚彈機的同
步機械；14?腑仰功率驅動機；15--排殼管道；16---射界障礙裝置和射擊限制器；17--彈艙；18--左路下部揚彈器；19--彈艙左區卸彈門
21)--彈艙右區裝彈位置。
火炮在正常運行期間，炮彈從彈艙中自動進入下部揚彈機，然後上升至上部揚彈機，炮彈繼續被提升直至送入扇形移彈器中，移彈器隨炮耳軸水平線來回擺動隨時適應火炮的發射角。移彈器將炮彈移送給輸彈器，隨後，推彈人膛，關閂發射。
緊湊型雙管40mm艦炮擁有左、右2套完全相同且相互獨立的揚、供、輸彈系統，分別為左右2門炮提供炮彈。當一門火炮供彈發生故障時，另一門火炮可繼續實施射擊。位於炮塔內的供彈系統驅動電機(圖中11)，有慢速和快速輸出。慢速輸出用於驅動彈艙輸彈器和揚彈機底部的轉彈機；快速輸出用於驅動揚彈機，確保揚彈機以每秒提取7發炮彈的速度工作。另外，揚彈機上部的轉彈器、扇形移彈器也均由快速輸出提供動力。
該型艦炮彈艙也有A、B兩型。A型彈艙為了層結構，能貯存736發炮彈；B型彈艙為4層結構，能貯存州發炮彈。按照艦艇甲板空間的設計要求，A、B兩型彈艙在裝艦時均可
置於甲板上，又可置於甲板下。
(2)炮位控制臺
該面板位於彈艙區附近。面板上裝有按鈕、開關和指示燈。它可不通過火控系統、直接由一人操作該面板上的有關按鈕、開關，以使火炮完成裝彈和退彈、火炮維護操作、炮管冷卻的功能。當開關打到遙控擋(由火控系統控制)，該面板可當作監視器，炮座上的各主要機械和電氣部件均與該面板上的各指示燈電路相連，因此，當某一指示燈變紅，則標出對應的某一故障的位置和故障原因類型。
為了減低炮管燒蝕磨損，保持良好的射擊精度，該40mm艦炮採用炮管自動冷卻方式。當火炮發射到160發炮彈時，炮位控制臺上的紅色閃光燈報警，按下冷卻按鈕，中斷擊發電路，炮管立即回到待髮狀態，炮管冷卻裝置啟動，打開供水閥門，噴嘴自動插入炮室，噴注海水，待冷卻完畢用氣浪消除海水；冷卻一般持續3s可明顯延長炮管壽命。據布雷達公司介紹，該40mm艦炮如果裝在小型艦艇上，通常採用60-70發連射方式，炮管溫度不會升得很高，因此，也可不配裝自動冷卻裝置。
(3)電源變換機
它包括1台400V、60Hz的三相異步電機和2台發電機。2台發電機靠電機提供的動力工作，其中一台為火炮伺服馬達提供電能，另一台用於其他輔助馬達。
異步電機和2台發電機同軸旋轉，它們的總體構成一個貯能飛輪。當火炮減速旋迴和俯仰時，部分能量貯存在飛輪中；當火炮加速運動時，它可快速據供隨動電機所需的50kVA的峰值功率，而僅需從艦上電源中吸收很小的功率(約為18kVA)。這樣降低了對艦電源的影響，因而適裝性好。
(4)氣水操作面板
該面板為炮管冷卻的接口設備，它包括：調節管中液體流量的電氣閥，它受自動冷卻程式的控制；減壓閥；壓力指示計。當冷卻炮管時，按照冷卻控制程式，操作該面板可從艦上得到所需的水和氣。
(5)彈藥
緊湊型艦炮配用以下幾種主要彈藥：
①高能爆破彈(HCHE)，用於對付近程空中支援飛機、攻擊型直升機、輕型裝甲車輛和中、小型水面艦艇等目標。
②殺傷爆破曳光彈(HET)，用於對付空中和海上目標，為北約的標準炮彈。
③近炸引信預製破片彈(PFHE)，用於對付飛航飛彈。
④曳光訓練彈(PT)。
4種炮彈的主要性能參數
種炮彈主要性能表
PFHEMK2
HCHE
HET
PT
初速／(m／s)
1025
1030
1005
1005
工作溫度／(℃)
-31～+60
-40～+60
-40～+60
-40～+60
彈丸重／g
880
870
960
960
炸藥重／g
120
165
103
引信類型
近炸
著發延時
著發延時
全彈長／mm
534
534
534
534
全彈重／kg
2．4
2．4
2．5
2．5
近炸引信預製破片彈是“達多”C1WS系統的專用炮彈。它的近炸引信利用都卜勒雷達原理，當與來襲目標相遇的距離達到其作用半徑時，便可引爆炮彈。在彈壁四周裝有650個鎢球，彈體由特種鋼製成，爆炸後能產生2400個碎片，平均飛散速度高達1500m／s。當來襲飛彈目標遭到這數千多個碎片和鎢球的撞擊時，飛彈制導部分的電子部件將受損而失靈，致使飛彈不能按正確軌跡飛向預定目標。這就是近炸間接毀傷的實質。
多年來，布雷達公司一直認為，對付低空飛行的飛彈目標，近炸間接毀傷機理是一種極其有效的防禦措施。首先，採用近炸引信明顯提高了炮彈的命中率。該引信裝有自動靈敏控制裝置，它可隨目標距海面的高度不同自動控制引爆半徑。如果目標的截面直徑為0．4m，飛行高度為5m，它的引爆半徑控制為2．5m，則相當於把目標可殺傷面直徑增大到5．4m，為飛彈實際截面直徑的190倍；對距海面40m高的同類目標的引爆半徑控制為4．5m，相當於把飛彈實際截面直徑擴大為500倍。由此不難看出，目標的等效面積擴大了，炮彈的命中率隨之而提高。另外，引信中的靈敏控制裝置還可防止由於海浪雜波引起過早引爆。
根據布雷達公司的研究報告，在典型飛彈制導部分的側面，僅25％左右有10mm厚的杜拉鋁作為保護層，它覆蓋著功率發電機、轉換器等部件；其餘一半多的制導部分是由於相當於6mm厚的杜拉鋁保護，它覆蓋著自動駕駛儀、脈衝收發機等部件；而覆蓋著電氣接線柱之類的杜拉鋁則只有2mm厚。在進行大量有關破片對目標各處不同厚度的穿透能力與引信引爆半徑之間的關係的動態試驗之後，布雷達公司總結中指示：擊中彈體的破片約近半數可穿透6mm厚的杜拉鋁防護層，約1／3可穿透10mm厚的杜拉鋁防護層。從這個意義上看，近炸引信預製破片彈對付飛彈具有一定的毀傷威力。
值得一提的是，上述研究是在肋年代初期，以當時在役的亞音速反艦飛彈為研究對象的情況下進行的。如今，反艦飛彈的飛行速度已明顯提高，超音速飛行已成為它的必然發展趨勢，在此之下，近炸間接殺傷機理將暴露出一些問題。第一，當飛彈制導系統的電子元件遭到破損後，要滯後一段時間才能使飛彈偏航。布雷達公司曾從理論上研究過這段時間，結論是：對1Ma的飛彈，最大失效時間為3s，因此，攔截飛彈的最近距離不得小於900m，否則，即使飛彈遭到破壞而偏航，目標艦仍會有被受傷的飛彈擊中的可能性。如果飛彈速度為2Ma，甚至更快，飛彈的攔截近距限必然要加大，致使攔截區段大大縮小。第二，若一發炮彈在2Ma飛彈頭部垂面上距軸線1．5m處引爆，引爆後的炮彈碎片飛散速度為1500m/s，當彈片飛抵飛彈彈體時，飛彈頭部已前移約1m。此時，制導頭有可能已越過了碎片飛散區而免遭碎片的撞損，造成攔截失效。飛彈速度越快，這一問題越加突出。另外，新型反艦飛彈也採用了許多相應的反對抗技術，彈體加裝保護裝甲；使得飛散破片和重金屬球無法穿透。通過上述分析，不難看出，近炸間接殺傷機理在某些場合下的套用效果並不理想，如何突破這些局限性有待於深入探討。
技術特點分析與評述
義大利布雷達雙管40L/70艦炮1．技術特點
(1)適裝性好
“布雷達”雙管40mm艦炮按彈艙貯量不同可向用戶提供A(444發彈)、B(736發彈)兩型。根據裝艦要求，彈艙可置於甲板上或甲板下，因此，適應於廣泛裝備各級水面艦艇。
(2)嚴謹的電力控制
伺服電機通過一個周轉齒輪箱來驅動火炮旋迴和俯仰動作，粗、精調同步機給出旋迴和俯仰的定位誤差，齒輪箱裡的測速發電機將誤差信號返饋回去，使隨動系統的動態誤差減小到最低限度。在正弦運動跟蹤條件下，最大方向誤差為±1．45mrad(當振幅A：±40°，頻率f=0．16Hz時)，最大高低誤差為±1．5mrad(當A=±30°，f=0．16Hz時)。
(3)峰值功率需求的自動限制
電源變換機相當於一個飛輪貯能裝置。當火炮在短暫周期內，需要大功率(高於50kW)電能時，該裝置能迅速釋放出較大能量，使火炮從艦上電源中吸收的功率小於18kVA。它即保證了火炮的正常發射，又不會影響艦上其他設備的正常工作。而且，彈艙備用彈種多、貯彈量大、火炮可靠性好、自動化程度高，這些特性均使火炮能實施高精度地長時間射擊。
2．發展情況
採用預製碎片彈攔截來襲飛彈的有效方法是利用碎片彈引爆後，向四周飛濺的上千個碎片和重金屬鎢球擊傷飛彈的電子部件，使其偏航，失去跟蹤預定目標的能力。但是，受傷的飛彈如果離目標艦很近，仍存在極大威脅。因此，採用此方法對付反艦飛彈的攔截距離不能離目標艦太近，前面曾討論過，這個距離不得小於900m。而且，隨著反艦飛彈的速度越來越快，這個距離將會更大，因此，在距目標艦1000m之內的區域上出現了防禦斷層。為此，從80年代中期開始，布雷達公司著手研究如何使小口徑艦炮末端防禦措施更完善，效果更好。它們首先提出了“雙重命中機理”體制，即，在3000m?1000m的距離上，使用近炸引信預製碎片彈；在1000m以內，採用高速發射彈尾穩定脫殼穿甲彈(APFSDS)，直接摧毀來襲飛彈。為了實現兩種殺傷機理相結合之目的，布雷達公司於1986年研製成功了快速型雙管40mm艦炮(見圖4．2-13)，它是在布雷達緊湊型雙管40mm炮的基礎上改進發展起來的。首先從提高40mm炮的發射速度人手，採取許多改進措施，使本來就很高的射速600發／min，又提高到900發／min。
從它的內部結構圖可看出，許多地方都與原緊湊型有明顯不同：
①在火炮兩側各增裝了一個上層彈倉，用於存放彈尾穩定脫殼穿甲彈(APFSDS)，貯量為200發。
②扇形移彈器設計成雙排，上排移送上層彈倉中的APFSDS炮彈，下排移送從下揚彈機提升的PFHE炮彈。據了解，更換彈種的時間不到0．5s。
③改進了反后座裝置。反后座裝置縮短了該裝置中活動部件的動作行程，后座長度從“緊湊”型230mm縮短到100mm，同時加快了炮閂的開閉肘間和輸彈周期，進而使射擊周期縮短了50％。
④輸彈機是重新設計的，以達到炮彈從供彈位置到炮閂進入炮膛所經過的路徑最短。
⑤採用了新型的數字伺服控制系統，提高了炮座瞄準速度。
⑥快速型艦炮使用的三種彈藥有PFHE、HET和APFSDS，這些彈藥的技術性能均有明顯提高。
世界主流艦炮
| 炮作為一種傳統的艦載武器，在世界海戰史上曾有過一段輝煌的歷史。20世紀50年代以後，飛彈武器的出現，對艦炮產生了很大的衝擊。當時，世界各國艦載武器的研究重點紛紛轉向各類飛彈，艦炮被冷落一邊。對此，不少人對它的生死存亡提出了疑議。在迷茫中，艦炮度過了它的60-70年代“低谷”時期。在經過了眾多次的實戰檢驗之後，艦炮在艦載武器中的不可替代性得到了重新確立。 |
