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中国自行高炮研制史：根据厄利空３５毫米高炮仿制
日期：2014-09-24 14:16:55|2014-09-24 14:16:55 来源：《现代兵器》
自上世纪80年代初开始，拥有一型先进的自行高炮一直是中国陆军为数不多的装备现代化计划之一，其地位不比第三代主战坦克项目低多少。与其他陆军现代化项目一样，先进自行高炮由于系统复杂，对于技术基础薄弱、投入能力有限的中国国防工业来说是一项繁杂而艰巨的工作。80年代后期发生的一系列重大事件严重打乱了陆军装备现代化步伐，使中国陆军不得不在应付现实威胁和长远规划之间做出选择。在研制先进自行高炮发生困难后，中国选择研制一型系统简单的“简易型”自行高炮(即后来的PGZ95)以应对现实威胁，先进自行高炮则作为远期目标。
随着战机和导弹武器性能的发展，大口径高炮逐渐退出历史舞台，小口径高炮由于射速快、反应时间短等优点，仍然大量服役于各国军队之中。无论西方口径体系还是俄式口径体系国家，同时在本国军队中装备多种口径高炮势必会增大后勤负担。因此，如何简化高炮口径且不影响装备效能就成为各国高炮武器研制单位急需解决的问题。进入上世纪60年代，西方和前苏联都对高炮武器最优口径进行了大量计算和验证，最后认为30～35毫米是最佳口径。前苏联基于本国自身情况的考虑，最后选择了30毫米作为高炮系统的主要口径，并开发以双管30毫米“加斯特”自动炮为基型的自行高炮系统；欧洲虽然没有统一高炮口径，但瑞士厄利空35毫米系列高炮由于威力、射程、射速俱佳而颇受青睐，争相以其为基型研制自行高炮系统。中国经过上世纪70年代末到80年代中期对西方小口径高炮系统的考察和评估后，选择引进生产厄利空35毫米高炮作为2000年前后陆军高炮武器的主力，并计划以此为基型研制先进自行高炮系统。
最初的摸索
中国最早接触35毫米自行高炮，应始于英国“神枪手”(marksman)双管35毫米炮塔。自德国“猎豹”双管35毫米白行高炮出现后，其设计布局就成了各国陆军心目中自行高炮的理想模式。但是，诸如“猎豹”一类的复杂自行高炮由于系统过于复杂、价格较高而使得很多国家望而却步。英国马可尼公司认为，如果能出现一种性能适中、价格低廉的双管35毫米自行高炮系统，将会在国际军火市场取得不错的成绩。
在与英国保持着良好关系的潜在用户中，虽然大多数都使用英国生产的主战坦克，但也有很多国家使用苏式坦克，两者在底盘容积上有很大差距。如果新的双管35毫米自行高炮采用和德国“猎豹”一样的设计，在总体布置势必会带来很多问题，而且采用了全新设计的底盘，也会使成本上升。因此，马可尼公司首先要解决的，就是如何兼顾东西方坦克底盘差异来设计新的高炮系统。为此，马可尼公司将新双管35毫米自行高炮的主要设备都集中在炮塔里，炮塔按照尺寸最小的T一55坦克底盘设计座圈和吊篮，并配备了适应了不同座圈直径的转接环以适应不同的坦克底盘。这样一来，用户只需购买双管35毫米高炮炮塔，将其安装在本国多余的主战坦克底盘上，就成了一型性能不错的自行高炮。在2小时内方便地安装到任何一种主战坦克底盘上就成了“神枪手”双管35毫米炮塔系统的突出卖点。
将主要设备集中在炮塔内的设计思路虽然提高了“神枪手”的适应能力，但限制了其性能的提高。其炮塔内部除了容纳火炮传动／供弹机构、雷达火控设备、弹药箱、供车长和炮手操作的乘员舱外，还要安装原本可放置在底盘内、用于驱动炮塔和电子设备运转的辅助动力设备。“神枪手”炮塔的吊篮尺寸较小，并且已经安装了电池组，所以弹药箱必须提升到炮塔内。由于炮塔中部要布置乘员舱，只能将弹药箱安放在炮塔前部。相比之下，“猎豹”自行高炮的弹药箱安装在吊篮内，其内部空间大，对其他设备的安置没有任何影响。另外，由于空间所限，集成在“神枪手”炮塔后部的辅助动力系统只能提供13千瓦的电力。为了避免辅助动力系统供电能力弱对作战带来不利影响，“神枪手”炮塔还在吊篮地板上安装了一组电池来为火控系统提供电力。
现代自行高炮火控系统的运转离不开大功率电力设备的支持，为了尽量减少底盘发动机的工作时间，自行高炮系统通常都采用专门的辅助动力系统进行供电，如“猎豹”辅助动力系统的功率高达66千瓦，而“神枪手”炮塔的辅助动力系统只能提供前者1／5的电力。因此，“神枪手”炮塔火控系统的选取受到了很大的限制。尽管“神枪手”在设计之初就强调了要和“猎豹”一样具有全天候作战能力，但当时光学设备的夜视能力有限，采用“搜索雷达+光学跟踪”的火控系统搭配无法满足需要；而由于辅助动力系统功率的限制，“搜索雷达+跟踪雷达”的搭配也不能实现，唯一能满足要求的就是搜索／跟踪雷达合一的火控系统。搜索／跟踪合一火控雷达在搜索状态发现目标后转入跟踪状态，在跟踪状态结束后才能开始搜索下一个目标，掌握空情的能力和多目标交战能力有限。尽管马克尼公司在“神枪手”炮塔上使用的0型搜索／跟踪合一火控雷达采用了当时较先进的数字信号处理技术，但是其作用距离也只有12公里。
我国在1985年左右将“神枪手”炮塔安装在59式坦克底盘上进行试验，虽然其价格较便宜，但是由于性能与“猎豹”有较大差距，与当时我国基本完成研制的88式双管37毫米自行高炮没有本质提高，经过一番权衡后放弃了引进该系统的计划。马可尼公司的想法固然不错，但是相对于当时的技术水平而言过于超前，导致“神枪手”炮塔的实际销售量很少，只有芬兰在上世纪80年代末和90年代中期购买了两批不足20座炮塔，安装在T一55坦克底盘上。
曲折的道路
1987年，我国正式引进厄利空双管35毫米牵引高炮，其国产化仿制工作随即展开。在综合前期对德国“猎豹”双管35毫米自行高炮的评估结果和对英国“神枪手”双管35毫米炮塔在华试验的情况后，参与引进双管35毫米牵引高炮的军工部门正式提出研制具有全天候作战能力的双管35毫米自行高炮。1994年初，中央军委批准研制双管35毫米自行高炮，并将其列为适应21世纪作战需要的陆军重点装备项目。
研制双管35毫米自行高炮是一个庞大的系统工程，包括35毫米链式供弹自动炮、复杂的火控系统和大型专用底盘等一系列子系统。其中，最关键的就是专用底盘和火控系统的研制，这两者研制的成败对整个自行高炮项目起着决定性的作用。
底盘的承载能力和容积大小直接关系到双管35毫米自行高炮的先进程度，它要在安装一个15吨以上的大型炮塔后有足够的稳定性和机动能力，还要容纳火控系统的电气设备和为自行火炮运转提供动力的辅助动力系统。参照“猎豹”自行高炮采用的“豹”1主战坦克改进型底盘，我国双管35毫米自行高炮底盘的承载能力至少要与之接近，也就是说要研制一种30吨级的新型装甲底盘。上世纪90年代中期，在我国坦克装甲车辆底盘中，只有88B型主战坦克的底盘在承载能力上接近要求。但是，由于88B型坦克底盘的有效容积与“豹”1底盘有较大差距，所以采用坦克底盘改装自行高炮底盘的想法很快被否定。虽然当时我国第三代坦克底盘基本成型，但是出于成本控制和降低技术风险的考虑，采用一种不成熟的坦克底盘作为新型自行高炮底盘是非常不明智的。
既然采用坦克底盘来改装自行高炮底盘的道路行不同，那么只能研制一种大型专用底盘来满足需要，正好同一时期研制的新型1 55毫米自行加榴炮也需要一种承载能力较强的底盘。新型通用底盘不仅要保证有足够的承载能力和有效容积，其机动能力也要跟得上当时正在研制的第三代主战坦克和第二代步兵战车。经过初步计算，新的通用底盘需要一种功率达到600千瓦左右的发动机来提供动力。我国的发动机工业一直是弱项，当时技术最成熟、功率最大的是12150ZL型12缸水冷废气增压柴油发动机(537千瓦)。虽然通过改进可以使其功率达到600千瓦左右，但考虑到发动机体积和技术潜力，12150并不是最好的选择。科研人员经过研究后决定，在通用底盘上使用功率密度更大的8V150系列发动机，它也是我国某新型主战坦克的发动机。8V150系列发动机当时尚处在研制之中，存在一定的技术风险。该型发动机研制的成功与否，将直接影响到新型双管35毫米自行高炮项目的成败。
为了避免双管35毫米自行高炮项目失败后，陆军仍然能装备具有全天候作战能力的自行高炮，军工部门又提出一种技术风险较低的方案。新方案将自行高炮炮塔的重量减小到10吨以下，采用承载能力适中、对发动机要求较小、由WZ551轮式装甲车发展而来的8 X 8轮式装甲车底盘，发动机则选用当时非常成熟的“道依茨”中型风冷柴油发动机。
由于炮塔重量减小到10吨以下，必需对火控系统和火炮做一定的调整。科研人员提出两种炮塔设计方案：
一、采用集成热像仪的自动光学跟踪系统来代替跟踪雷达。光学跟踪系统的体积远小于跟踪雷达，炮塔前部不需要容纳太多的电气设备，炮塔整体布局类似南非ZA一35，重量只有9吨左右。光学跟踪系统的耗电量较小，所以不需要布置大功率的辅助动力系统。
二、将两门35毫米自动炮换为两门有效射程同为4公里的“喀什”一30双管30毫米自动炮。171径减小后弹丸威力也随之减小，射速却提高了4倍多，毁伤概率相差不大。仍然采用跟踪雷达和搜索雷达搭配体制，采用功率和体积较小的轻型雷达，将部分电气设备布置到底盘后部的舱室中；取消车内辅助动力系统，底盘发动机关闭后采用外部电源为火控系统供电。
由于光学跟踪系统的作用距离有限，易受天气因素的影响导致性能下降，且反应时间长，所以很少有双管35毫米自行高炮采用光学跟踪系统作为唯一的目标跟踪指示系统。南非zA一35型双管35毫米自行高炮是唯一只使用光学跟踪系统作为目标跟踪指示系统的自行高炮，这其中除了技术条件和降低成本的考虑外，南部非洲地区干燥的气候环境也是一个重要原因。列于我国，由于国土面积大，几个主要战略方向上存在着多种不同的气候环境，单一的光学跟踪系统显然难以满足要求。当时，电视跟踪摄像机在我国多种防空系统上已得到应用，但在远距离热像仪方面基本属于空白，所以在双管35毫米自行高炮上采用光学跟踪系统也有不小的技术风。险。综上所述，轮式双管35毫米自行高炮方案不能满足我国陆军的需要，在方案提出后不久就被淘汰。
方案二的提出和上世纪90年代中期开始的大规模中俄军事技术合作有关。另外，双管35毫米牵引高炮国产化工作初期遇到的诸多技术难题，也促使军工部门不得不考虑用技术水平较低的俄式30毫米自动炮来代替厄利空35毫米自动炮。在方案设计之初，甚至有人提出直接从俄罗斯引进“通古斯卡”作为我国陆军未来的野战防空系统。“通古斯卡”弹炮合一系统的有效射程达到了8公里左右，但是其昂贵的成本使任何一个对其感兴趣的用户在选择之前，都要考虑下银子的问题。上世纪90年代中期，以我国的经济实力，大规模引进“通古斯卡”显然不现实。作为陆军重点项目的备用方案，其获得的技术和财力支持也是有限的，所以引进2A38M双管“加斯特”自动炮和9M311导弹一样不可能实现。无奈之下，我国科研人员利用随苏一27战斗机一起引进的“喀什”一30双管“加斯特”自动炮作为新方案的火力系统。该炮是2A38M的同族自动炮，两者最大的区别是2A38M增加了水冷套管。
方案二的最大弱项在于底盘，其采用的8轮底盘在WZ551式6轮底盘上发展而来，与原型相比，只加长了底盘、提高了承载能力，底盘高、机动能力有限的毛病没有得到明显改善。另外，因为取消了辅助动力系统，火控系统的运转必需有赖于底盘发动机的运行，在某些情况下行军转换时间较长；更有甚者，在自行高炮行驶过程中如果忽然减速，雷达系统会因为发动机输出功率减小而死机。方案二出于应急的技术定位使其技术性能和发展都受到限制，最终没能通过军方的审核。
获得突破
进入新世纪后，在我国科研人员的努力下，陆军重点装备项目取得了突破性进展，展开双管35毫米自行高炮型号研制工作的时机趋于成熟。与上世纪90年代初预想的不同，新世纪之初的防空作战环境更加恶劣，不仅有多如牛毛的空中目标可以对地面构成威胁，由于电子干扰手段的大量运用，电磁环境愈加恶劣，要求防空系统必须有很强的抗干扰和独立作战能力。为此，我国科研人员不得不对原先双管35毫米自行高炮的火控系统方案做出修改。
针对现代防空作战环境更加恶劣的特点，为了防止跟踪雷达在敌方强电子干扰下丢失目标从而导致整个自行高炮系统失效，上世纪90年代后期，世界各国在原有跟踪雷达的基础上又加装了辅助光电跟踪系统。与“猎豹”这类早期自行高炮不同，波兰在1994年开始研制的“劳拉”自行高炮上配备了包括电视摄像机、热像仪及激光测距机的多功能光学跟踪系统。除了要遂行强电磁环境下的作战任务外，光学跟踪系统还显著提高了对诸如巡航导弹和制导炸弹这一类电磁信号特征较小目标的发现能力。
早在上世纪80年代中期，我国就在舰载高炮火控雷达上成功集成了电视摄像机，对于跟踪雷达和光学系统的集成设计有着丰富的经验。2000年左右，采用雷达／光电复合体制的730近防系统已经接进完成，其光电跟踪系统使用具有欧洲血统的热像仪，有着相当不错的技术水平，此时在双管35毫米自行高炮上采用雷达／光电复合跟踪系统没有任何的技术难度。接近成型的双管35毫米自行高炮在跟踪雷达转塔上集成了热像仪、昼问电视摄像机和激光测距仪。当敌人实施阻塞式干扰、使搜索雷达和跟踪雷达失效时，可以由电视摄像机或热像仪完成对目标的跟踪，激光测距机负责测量目标的距离参数；当敌人实施距离欺骗时，可以由激光测距机代替跟踪雷达完成测距任务；在对付一些小目标时，可以采用跟踪雷达／电视测角、跟踪雷达／激光测距仪测距的复合手段提高测量精度。
笔者推测，出于对自身功率和探测距离的平衡，新双管35毫米自行高炮很可能采用J波段单脉冲(国际无线电管理会议标准)跟踪雷达。这一波段的雷达有着很高的精度，抗干扰能力较强，作用距离在15～20公里之间。目前精度更高的K波段跟踪雷达在防空系统已得到应用，但是在相同功率下，J波段的作用距离更远。从外形上看，新型双管35毫米自行高炮的搜索雷达应为频扫三坐标雷达。与脉冲多普勒雷达相比，该雷达在测量精度上有所下降，但多目标跟踪能力要远强于前者。从搜索雷达的支撑结构来判断，该雷达天线质量较轻，如果要达到20公里左右搜索距离的话，最适合的波段应是E／F波段。
弹炮能否合一
弹炮合一是将高炮和近程防空导弹整合到同一系统中，组成一套复合防空系统。在获得目标信息后，火控系统根据目标远近来选择用防空导弹还是高炮。与传统意义上单靠高炮或者近程防空导弹的防空系统相比，弹炮合一系统的防卫手段更全面、覆盖空域更宽广。一般采用将导弹和高炮通过共架的方式安装在一起的力式，用一套火控系统来完成高炮引导或者导弹制导。进行具体设计的时候，通常在高炮的基础上搭配合适的近程防空导弹，将导弹需要的制导设备集成到火控系统中。
近程防空导弹由于体积限制，大多采用被动红外制导、无线电指令制导和驾束制导三种方式。被动红外制导只需把导弹朝目标方向打出去，由导弹上的红外导引头来控制导弹；无线电指令制导和驾束制导则通过雷达、电视或者光学设备来测量导弹飞行方向和目标方向的角偏差量，然后通过无线电指令或者驾束来控制导弹。被动红外制导导弹可以在不增加任何额外设备的情况下，与高炮组成弹炮合一系统；无线电指令和驾束制导导弹对高炮火控系统的要求较高，火控系统必须拥有可以进行测角的跟踪雷达或者光学设备，还要增加指令发射天线或者驾束发射机构。
从上世纪90年代中期中俄军事技术合作开始，要不要在自行高炮的基础上研制弹炮合一系统一直是很有争议的话题。一些有着较深苏联情结的专家们认为，“通古斯卡”弹炮合一系统要比诸如“猎豹”之类的自行高炮先进，代表了21世纪地面防空系统的发展潮流。笔者以为，这种观点多少有些片面。 弹炮合一的关键是导弹和高炮的搭配问题。高炮的毁伤概率在某个射程范围内基本一样，超过这个范围后开始急剧下降；导弹的毁伤概率从最小射程开始是一个上升曲线，在导弹飞行状态达到最佳区域的前后呈近似水平的直线。通常，弹炮合一系统选择高炮和导弹的原则，就是要在高炮毁伤概率开始下降的时候，导弹的毁伤概率接近或者刚刚达到最大。“通古斯卡”弹炮合一系统使用的9M311导弹毁伤概率是在2A38M炮毁伤概率开始急剧减小不久达到最大。众所周知，双管35毫米高炮的毁伤概率高于两门2A38M，如果使弹炮搭配比较合理，那么选取的导弹性能应达到甚至超过9M311。以9M31 1为例，在重量15吨左右的双管35毫米高炮炮塔上集成8枚9M311，重量也要增加O.5吨以上，每侧4枚导弹与火炮并列布置的话，整个炮塔的宽度很可能超过底盘，给总体设计带来不便。
从整个防空体系来看，“通古斯卡”弹炮合一系统并不能完全替代与之射程相差不大的“道尔”M1防空导弹系统。从某种意义上说，“通古斯卡”弹炮合一系统之所以要集成导弹，是为了弥补高炮性能不足而想出的补救措施。“通古斯卡”采用的2A38M自动炮虽然声称有效射程达到4公里，但是在弹道性能、散布精度、弹丸威力等方面均落后西方同一口径高炮，其作战效能究竟如何，笔者持怀疑态度。
在以双管35毫米自行高炮为主要装备的国家中，都会装备一型性能合适、射程适中的近程防空导弹与之搭配使用，如德国在装备“猎豹”自行高炮的同时，还装备了“罗兰”近程防空导弹。上世纪80年代末90年代初，新设计的双管35毫米自行高炮设计伊始就为其搭配了专用的防空导弹，如南非ZA一35和波兰“劳拉”自行高炮。需要说明的是，“猎豹”在上世纪90年代后期加装了“西北风”一类的便携式防空导弹，但这只作为一个应急手段，严格的说不能将其归为弹炮合一系统。
从目前情况来看，我国陆军未来主力近程防空导弹的性能将与“道尔”M1相当，新型双管35毫米自行高炮装备后，在有效射程上这两种装备已经衔接得很好。笔者以为，在双管35自行高炮的基础上加装便携式防空导弹作为补充，将比专门研制一型弹炮合一系统更加符合我国陆军的实际情况。
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