经过几百年的发展，舰炮已经形成了一套完整的武器系统，不论是结构还是操作方式均发生了巨大变化。舰炮武器系统集机械、自动控制、光电、信息等技术于一体，在威力、准确性、快速反应能力、可靠性、维修性、适装性、自主作战能力等方面都得到了显著提升。在这个过程中，技术的进步起到了核心作用，它不仅使传统舰炮得以继续发挥优势，更衍生出了品目繁多的新概念武器系统，舰炮在未来的发展也将继续依托于各种高新技术的革新。本期我们特邀中国船舶工业集团公司首席专家张兵，从技术发展脉络出发，纵览舰炮发展历程，并就大家对舰炮在设计理念和使用方面所关心的诸多问题予以解答。
舰炮技术的演变
记者（以下简称记）：舰炮的使用是海军装备的一次巨大变革，在早期舰艇刚刚安装火炮时，曾遭遇过哪些问题？
张兵（以下简称张）：很高兴能够通过《舰船知识》这个平台，与大家进行舰炮武器系统相关技术的交流，共同探讨舰炮的未来发展。
从14世纪中叶开始，西方海军进入了风帆战舰的时代，这时中国的火药和火器技术已传到西方，很多国家开始将火炮搬到战舰上，布置在舷侧。火炮上舰虽然增加了战舰的攻击力，但也存在诸多问题。最初的火炮均为前装滑膛炮，这种炮在射速、射程和精度方面存在明显缺陷，且体积大、口径小、不能移动瞄准，性能较差。同时，由于火炮数量少，又大多安装在狭窄的舰首、舰尾以及舰中部重心较高的位置，导致战舰的机动性和稳性大打折扣。在弹药技术方面，这时期装备的弹丸是实心弹，最初为石质弹丸，后改为金属制。但无论采用哪种材质，弹丸都只能通过穿透木制舰体或打断桅杆或帆索等方式使敌方战舰失去机动性。16世纪初，为了便于商船装载货物，法国人德·夏尔日在船舷上开设了舷窗，英国则立即将这一开创性设计用于战舰火炮的布置，在战舰侧面设置了炮孔，将火炮放在船舱中，这种方式不仅增加了火炮的数量，还使其可以布置在战舰重心以下，提高了舰体稳性，这为大规模海上炮战创造了条件。
记：从舰炮的出现到我们目前研制出的各种多功能、高技术舰炮，技术的发展经历了多次重大跨越，您认为其中有哪些有代表性的、划时代的技术进步？现代舰炮又有哪些发展方向？
张：在几百年的发展历程中，有以下几项对舰炮产生划时代影响的技术进步。首先是螺旋线膛炮的使用，膛线是在身管内部呈凹凸形的线，螺旋膛线可赋予弹丸飞行稳定所需的旋转速度，弹丸在炮膛内的旋转速度可达每分钟一万转以上，在射出炮膛后，能获得稳定的飞行姿态，不会像没有膛线的滑膛炮炮弹那样容易出现翻转的现象，在保证精度的同时，射程也有较大提升；第二是带有供弹机构的后装炮相关技术的采用，由于身管内增加了膛线，弹丸无法再从前部装入，这种技术通过供弹机构从身管后部装入弹丸，极大提高了发射率；第三是制退复进装置，即反后坐技术的应用，这项技术实现了身管和炮架的弹性连接，可以缓冲发射时的后坐力，使火炮不致移位，减轻了火炮的重量，并使连发和速射成为可能。第四，新的冶炼技术使造炮材料发生了质的变化，19世纪中期出现平炉炼钢法后，开始采用高质量高强度的钢材制造炮身，1878年英国改进了转炉炼钢法，降低了钢的含磷量，延长了炮的寿命。此外，随着技术的发展，雷达、光电、火控等系统与舰炮的集成，使舰炮的性能大大提升。
当前，各国舰炮的发展主要有两个方向：一是侧重于防空反导，这类舰炮要求射速快，选用中小口径，以俄罗斯的Ak 630、美国的“密集阵”系统、荷兰“守门员”系统以及中国的730/1130系统为代表，目前的最高射速每分钟近万发；另一种侧重对陆攻击能力，要求提高射程、精度、威力，在现有技术条件下，选用大口径舰炮装备远程制导炮弹，主要发挥远程制导炮弹性价比高的特点。今天，我们正经历着由信息化弹药、新概念武器等诸多新技术和装备为舰炮带来的又一个跨越式发展时期。
现代舰炮武器系统
记：舰炮装备系统共由哪些部分组成？
张：舰炮武器系统涉及系统工程、系统集成、雷达、光电、火控、计算机（含网络）、自动控制、材料、电子、机械等多个专业领域，其组成配置一般是按舰艇的使命任务和对武器系统的总体要求来确定的。我认为，舰炮系统实际上就类似于一套缩小版的作战系统，特别是承担近程反导任务的小口径舰炮系统，在系统组成配置方面，搜索警戒设备、跟踪设备、火控设备、捷联垂直参考设备、信息接口设备、弹药、检查训练设备等一应俱全，很多情况下小口径舰炮系统依靠自身的系统即可完成作战任务，不需要依赖于其他系统的介入；基于信息化弹药的使用，大口径舰炮将越来越依托于整个作战体系。
舰炮系统集搜索警戒设备、跟踪设备、火控设备、捷联垂直参考设备、信息接口设备、弹药、检查训练设备等于一体，相当于一套独立的小型作战系统，依靠自身系统即可完成任务。图为美海军维护人员检修“密集阵”系统的目标跟踪雷达。
记：一型舰炮的研制分为哪些阶段？每个阶段的主要任务是什么？
张：舰炮武器系统的研制一般分为立项论证阶段、方案阶段、初样研制阶段、正样研制阶段、设计定型阶段。在立项论证阶段主要是论证系统的作战任务需求、提出可选择的初步方案设想及主要技术途径，梳理拟采用的关键技术和预先研究成果的可用性；在方案阶段，要完成型号研制的方案技术论证和方案设计，进行原理样机研制与验证，突破关键技术，并报批系统研制总要求，完成试验定型（鉴定）方案等；在初样研制阶段，要完成初样技术设计、试制和专项试验工作，验证系统设计的正确性和关键技术的解决情况，进一步完善总体方案；在正样研制阶段，需要制定正样研制总体方案，进行正样技术设计、试制和试验，并通过试验检验系统的功能、性能和全系统工作的正确性和稳定性，对系统的精度和设计效果进行摸底，设计完善，固化系统技术状态；在设计定型阶段，需按照系统设计定型（鉴定）试验大纲，完成系统的主要功能、性能等战术技术指标的考核，通过系统的设计定型试验，包括性能试验、作战试验、在役考核试验等。在海军武器系统中，只有舰炮系统在设计定型阶段是分为陆上定型试验和海上定型试验两个阶段的。在研制一些技术跨越比较大或当前技术水平不够成熟的装备时，在立项前还会视请加入背景预研阶段，主要是对一些相关技术进行研究、攻关。
记：现代舰炮武器系统正越来越向着自动化、大射程、高精度等方向发展，这其中是否存在技术“双刃剑”的问题？
张：随着科技的发展，舰炮作为传统武器也在一步步革新。目前，舰炮武器系统向着自动化、智能化、信息化、大射程、高精度、高射速、高可靠性、高毁伤能力等方向发展，这大大提升了舰炮在体系作战中的多功能作用，提高了末端反导能力和远程对陆火力支援的持续作战能力。但自动化和智能化技术的发展，对舰炮系统执行维权反恐、反蛙人等任务的能力会打折扣，因为传统舰炮强调人在回路中的作用，这与自动化和智能化的要求是有一定矛盾的；再比如，一些新概念武器大大提升了舰炮的性能，但同时也带来了对电能、舰总体、弹药以及伺服系统设计的高要求。这些都是典型的技术“双刃剑”。
小口径舰炮利用转管技术提高射速，在单位时间内使更多的弹丸覆盖目标未来的运动点，因此每枚弹丸的命中概率均需精确计算。
舰炮释疑
记：小口径舰炮是近程防空反导的重要装备，但我听说在一些军演中，曾出现小口径舰炮在演练打击靶机科目时毁伤效果不突出的情况，其中的原因是什么？
张：你提到的这种情况，恐怕要身临演习现场才能找到真正的问题。但据我猜想，不外乎以下几个原因：首先小口径舰炮使用的是脱壳穿甲弹，这种弹丸本身不会发生爆炸产生破片，必须直接命中靶机才能将其击毁，如果此时靶机距离较远，超出了有效命中区域，毁伤效果就有可能不理想；另外，现代小口径舰炮均是以拦截来袭导弹目标设计的，对导弹的运动特征有良好的跟踪能力，但无人靶机受到天气等因素的影响，运动轨迹飘忽不定、难以预测，导弹则不会出现如此复杂的运动变化，所以对导弹拦截效果较好的小口径舰炮，在拦截靶机时有可能效果就不那么突出了。实际上，只要靶机处于舰炮的高命中范围内，使用中口径舰炮发射带有近炸引信的杀伤弹，基本能够有效拦截。
记：我们在观看小口径舰炮开火的视频时，会发现有些型号的炮口仅有烟尘喷出，而有些型号的炮口会出现较大火焰，这是什么原因呢？
张：在射击原理上，小口径舰炮基本都是一致的，出现这种区别的原因主要在于发射药不同。烟尘较小的舰炮，炮弹的发射药中加入了消烟剂，火焰较大的舰炮炮弹发射药中没有加入。加入消烟剂后，发射药的剂量就会相对降低，由于不同发射药的性能存在差距，要保证正常射击，有些发射药中就不能加入消烟剂，就会导致我们看到炮口的火焰较大。
记：西方国家于1980年代提出了未来空域窗射击理论，这是否是一个拦截目标的有效思路？
张：未来空域窗射击理论是指在预测的目标未来运动点的近旁建立由弹丸或破片构成的，具有近似均匀散布特性的空域，以提高对机动目标的命中概率，这与目前各国近防炮采用的跟踪射击的机理不同。未来空域窗射击理论需要满足多枚弹丸同时到达设定空域，如果是先后到达，就起不到作用了，这对于现在普遍使用的小口径近防炮是很难达到的。澳大利亚“金属风暴”武器的原理是利用电子化学气点火，采用多炮管在短时间内投射大量弹丸，即便如此，由于初速度难以完全相同，要保证达到弹丸同时到达设定空域也很困难。另外，“金属风暴”弹丸的初速不高，导致其穿甲能力不强，又无法使用近炸引信的弹药，对导弹的拦截效果也不够理想。如果在技术上能够实现未来空域窗射击理论的要求，弹丸威力也足够大，则不失为近程反导的一个思路。
我国新型小口径舰炮弹药采用尾翼稳定脱壳穿甲弹，弹丸的飞行稳定性、射击精度和威力均有所提升。
我国新型小口径舰炮采用11管结构，射速较原有舰炮成倍提升。
记：目前，我国新型海警公务船上已安装了舰炮系统，维权执法的舰炮与海军舰艇上的舰炮相比，有哪些不同？
张：现在，我国的海警船也逐渐开始安装舰炮武器，这将极大提升海警船的维权执法能力。我们知道，海军舰艇舰炮的主要用途是展开海上作战，海警船舰炮的主要用途是维权执法，两者的使命任务并不相同。在大多数情况下，后者的任务主要是对海上违法行为进行警告、震慑，而非毁伤对方目标。所以虽然两种舰炮从外观上看也许差距不大，但还是不尽相同的。比如在弹库的储弹量上，海警船就比军舰少；在射击精度方面，海警船舰炮的指标也要低于海军舰炮，可以理解为其简化版，这都是由两者的任务需求不同而决定的。
新概念武器的应用与发展
记：电磁炮作为目前炙手可热的新概念武器，是否可用于近程反导？
张：电磁炮作为新概念武器的代表，改变了传统舰炮依靠火药爆燃发射弹丸的机理，大大提高了舰炮发射的安全环保性、射程也大幅增加，在对陆、对海方面有着非常广阔的发展前景。
在防空反导领域，我们可以从其反导机理的角度考虑这一问题，小口径舰炮反导需要较高的发射率或采用有足够毁伤力的近炸引信炮弹，针对高速飞行的导弹，前后两枚弹丸的距离通常需要保证在5～10米才能有效拦截，过大的弹丸间距难以起到效果。而如果采用近炸引信炮弹，考虑到小口径舰炮炮弹的初速极高，炮弹内的制导和引信电子器件可能无法承受巨大的加速度过载（40000g～50000g）。如果电磁炮能较好地解决上述问题，将在近程反导领域有很广的应用前景。
记：舰炮技术发展到今天，还有哪些技术瓶颈需要突破？
张：尽管目前舰炮武器系统的技术发展到了很高的水平，但仍有难以突破的瓶颈。比如近程反导高射速发射技术，传统舰炮的发射率已接近极限，受体积重量、机械强度、材料、高速运转可靠性等因素的制约，再想提高已经很难；在对高速机动目标的火控预测技术方面，传统舰炮的瞄准技术的关键是提前点预测技术，也就是利用目标的现在坐标、目标速度和加速度以及本舰的运动姿态等信息，预测弹丸与目标相遇的提前点，对于高速机动目标，特别是随机机动目标的拦截是一个世界性难题，系统难以准确计算并预测出随机机动目标的运动情况，要实现有效拦截，难度是非常大的；在舰炮射程方面，传统弹药发射的距离受发射药、后坐力、外弹道等的限制，也很难再有提高，使用信息化弹药可以延伸射程，但据称200公里也已是极限，只有未来通过电磁发射技术，才有可能将射程进一步提升。
舰炮上安装的测速雷达（红圈内）可实时测算弹丸初速，并将数据提供给火控系统，使系统能够及时修正射击精度。
尽管新概念武器在研制和使用中仍会遇到一些技术难题，如电磁炮面临的能源供应问题，微波武器、激光武器面临的天气因素问题等，但其未来依然拥有广阔的发展空间与前景。图为美海军在“杜威”号驱逐舰上测试的激光武器系统。
在新概念武器方面，主要存在以下几类技术难题，一是平台对武器的支持，如能源管理能力、武器系统与平台的匹配，比如沉重的设备对舰艇总体和伺服系统设计要求较高等问题；二是需要降低天气因素对微波、激光武器打击效果的影响。此外，就是避免新概念武器在使用时对本舰产生的不利影响，如电磁兼容问题等。
舰炮的发展受到当前经济能力和科技水平的影响，也与各国的军事战略和战术思想息息相关。自二战以来，科技飞速进步，特别是微电子、计算机、光电子和新材料等技术的发展，使舰炮在设计、制造和使用等方面均发生了巨变。现代舰炮早已不是单纯的机械装置，而是与先进的侦察、指挥、通信、运载手段以及高性能弹药结合在一起的完整武器系统。因此，提升包括威力、反应速度和机动能力在内的综合性能，是舰炮武器系统发展的必然趋势。近年来，高新科技在兵器领域的应用，引起了火炮技术的重大变革，液体发射火炮、机器人火炮、电磁炮、电热炮、激光炮等新概念、新理论武器的出现，将揭开火炮发展史的新篇章。
来源：舰船知识
