每分钟发射超万发的近防炮,为何要用价格昂贵的钨芯弹?

樊溢明


每分钟发射超万发的近防炮是军舰上的最后一道防空屏障,如果近防炮系统被触发了,那只能说明一个问题——敌方来袭导弹在我方防空系统层层拦截之下出现“漏网之鱼”,我方军舰处于极度危险的境地!

此时近防炮就要发挥它唯一的作用——拦截“漏网之鱼”以确保军舰安全;而军舰对近防炮系统也只有一个要求——必须保证成功拦截来“漏网之鱼”,拦截率100%!

如果拦截失败,军舰有可能在“漏网之鱼”的攻击下沉没,对于近防炮而言,失败的拦截也就成为它以及它的同款弟兄们这一生最后一次开火了,现实就是这么残酷。

那么究竟如何才能确保近防炮做到100%地拦截“漏网之鱼”呢?答案很简单——命中和摧毁。

近防炮确保100%命中目标的方法有三种,即提高火炮射速、提高系统探测精度、缩短系统响应时间。

确保100%摧毁目标的方法则只有一个,那就是提高弹药的威力,而使用价格昂贵的钨芯弹的目的就是为了达到这样的目的。

为什么说使用了钨合金脱壳穿甲弹就能确保“命中即摧毁”呢?我们从以下几点来进行分析。

▼俄罗斯AK-630M1-2型双联“一窝蜂”近防炮,2门6管30毫米加特林机炮,射速10000发/分钟,有效射程2500米,系统响应时间7秒,由于拦截精度差、响应时间漫长(我国730近防炮响应时间为3秒,是世界上响应速度最快的近防炮),所以它只能以双联的形式向目标泼洒大量弹药来提高命中率。

近防炮对来袭目标的拦截原理

所谓近防炮其实就是“舰载近程防空火炮系统”的简称,说白了就是舰载防空炮,常见的舰载防空炮有单管式、双管式、多管式以及转管式四种。

单管式的舰载防空炮大多数由舰艇的大中口径主炮兼顾,比如我军主力舰艇装备的130mm单管舰炮,它具备对海、对陆、对空射击功能;当然有小口径的单管防空炮,但是这类火炮同时还要兼顾对海射击任务,比如我国研发的H/PJ-17型30mm舰炮。

双管式舰炮的用途和性能基本上与单管式相同,只是火力输出能力更强大,相对于单管式而言防空效率要稍微高一些,比如“现代”级驱逐舰装备的AK-130型130mm双管主炮和61式25mm双管舰炮.

多管式舰炮则是以防空为主的舰载火炮,以小口径为主,比如二战时期英国海军装备的MK-II型8联40mm“乒乓炮”,多管舰炮。

而防空效率最高的舰炮则是现代转管式小口径防空炮,比如美国海军装备的MK-15型6管20mm“火神”密集阵防空系统,在对方圆1500米的近程低空空域内飞行速度不超过2马赫的目标拦截率为96%,对飞行速度在1马赫以下的的目标拦截率为100%。

▼下图为西班牙军舰上装备的“梅罗卡”A/2A/2B型30mm多管式舰炮系统,它一共有12根炮管,高射速为9000发/分钟,有效射程2000米,系统响应时间为4秒(与美国“火神”密集阵系统相同)。

转管式近程防空炮防空效率如此之高的主要原因就是高射速和高精度,我们以我国海军装备的H/PJ-11型11管30mm舰炮系统为例(以下简称1130舰炮)来说明转管式近程防空炮的对空拦截原理:

1130舰炮的炮架上有1具EFR-1I波段跟踪雷达、1套华中光电技术研究所的OFC3光电跟踪系统,该系统由1个热成相仪,1个电视摄像机、1个激光测距仪组成。其对RCS值为2的目标探测距离为15公里,比如美军装备的AGM-129隐身巡航导弹;RCS值为10的目标探测距离为20公里,比如法国的“飞鱼”反舰导弹(RCS值的意思是目标的雷达散射面积值)。

假设突破军舰层层防空网的“漏网之鱼”为一枚法国AM39空射型“鱼叉”反舰导弹(马岛战争中击沉英国“谢菲尔德号”驱逐舰的同款),那么1130舰炮是这样实施拦截的:

能成为“漏网之鱼”,说明这枚AM39空射型“鱼叉”反舰导弹已经距离我方军舰不到20公里了,飞行速度已经加速到0.9马赫,主动搜寻雷达已经开机,再飞行1分钟就会命中军舰。

此时军舰上的相控阵雷达会将目标信息传输给1130舰炮系统;军舰火控系统向1130舰炮系统分配拦截任务;指挥系统向1130舰炮系统下达拦截指令。

1130舰炮系统得到指示后立即激活系统,炮塔上的各光、电、雷达探测仪器全部开机;火炮完成推弹上膛动作;炮塔根据相控阵雷达传输的探测信息在伺服电机的驱动下旋转至目标方位;火炮抬起至目标所在仰角;EFR-1I波段跟踪雷达发现并锁定目标;激光测距仪每2秒对目标实施一次精确测距。到此,1130舰炮系统完成拦截准备。

当漏网的“鱼叉”反舰导弹飞行至5公里时,1130舰炮系统以3档射速实施第一轮对空射击拦截(3档射速为128发/秒),持续开火2.4秒,此时一共有307发30mm炮弹扑向这枚“漏网之鱼”,只要有其中一枚击中其弹体就能确保摧毁。

如果第一次拦截失败,1130舰炮系统调整方位与仰角以后使用4档射速实施第二轮开火(4档射速为最高射速,即166发/秒),持续开火时间为5秒整,此时“鱼叉”导弹距离军舰只有最后1500米了,而这个距离是1130舰炮100%命中距离。

当830发30mm炮弹泼洒过去以后,“鱼叉”导弹将会凌爆炸,拦截任务完成。此时1130舰炮的弹鼓中只剩下143发炮弹,水兵们需要立即为弹鼓压弹,以应对再次出现的“漏网之鱼”(1130舰炮的弹鼓弹容量为1280发)。

▼下图为某型近程防空系统的使用手册上对拦截原理的描述内容,包括1130近防炮在内的先进近程防空系统对目标的拦截原理与俄罗斯的AK-630系统或“卡什坦”弹炮合一系统完全不同,前者主要以精准射击的形式实施拦截,而后者则是泼洒弹药实施概率拦截。

反舰导弹能击沉大型军舰的原理

为什么马岛战争中阿根廷空军能用一发AM39空射型“鱼叉”反舰导弹就将英军满载排水量4100吨的“谢菲尔德”号导弹驱逐舰击沉呢?

原因在于反舰导弹采用了经过特殊设计的战斗部,这种战斗部装填有大量高爆炸药的同时,外壳还安装有一个具备穿甲能力的外壳,它就是就是被广泛应用于攻击水面舰艇、地面和地下目标的半穿甲式战斗部。

半穿甲战斗部有两个重要的技术指标:第一、装药系数,指战斗部的装药量与战斗部质量之比,现代导弹用的这种战斗部该系数一般大于30%,甚至高达50%以上;第二、战斗部长径比,指战斗部的长度与战斗部的直径之比。

战斗部的装药系数高,则战斗部的威力大;战斗部的长径比大,说明导弹的布局合理。同时也反映导弹生产国的工艺水平,能把雷达和控制系统小型化,给战斗部提供更大的长度空间。

长径比大的半穿甲战斗部不但可以提高装药系数,同时扩大了侵彻口标的范围,大长径比的半穿甲战斗部最典型的代表是美国的反舰型“战斧”巡航导弹战斗部,其长径比为7,装药系数为40%。

半穿甲战斗部的外壳采用双锥锻压成形工艺制成的合金钢药罩,外形一般为钝头型、尖卵形或截锥形,在与目标高速碰撞时,可近似认为即使在小着角的情况下也能在钝头部的作用下产生转正力矩使弹体头部与目标碰撞。

在以≥340米/秒的速度击穿目标装甲时产生的碰撞压力(指压强)就必定高于弹体材料的屈服极限,这样,战斗部内装填的炸药装药受就会到两种力的作用,即冲击波的冲击压力和剧烈变形的弹体挤压力,在这两种力的作用下触发装药发生爆炸,从而达到击毁/击沉目标的目的。

▼下图为美军B-2隐身轰炸机正在投掷激光制导巨型钻地弹,它的半穿甲式战斗部采用贫铀合金钢制作,能击穿60米厚的钢筋混凝土,如果近防炮没有使用穿甲弹,那么在拦截该弹时即便命中了也没有任何意义。

近防炮必须使用钨合金穿甲弹才能确保“命中即摧毁”的原因

反舰导弹的战斗部外壳是一个有一定厚度的锻压合金钢药罩,而且必须在受到两种压力的作用下才会爆炸,这就意味着普通炮弹如果不具备击穿合金钢药罩的能力就无法确保摧毁反舰导弹。

比如说榴弹,1130舰炮所使用的炮弹为30×165mm系列炮弹,榴弹的炸药装药量仅为14g,威力仅为木柄手榴弹的28%,根本不可能具备破坏反舰导弹合金钢药罩的能力。

那么有没有可能在使用榴弹的情况下以击中导弹其他部位的形式来摧毁导弹呢?答案虽然不是完全否定的,但是不得不说做这样的企图得到的结果只能是降低拦截成功率。

原因在于两点:第一、精确射击出去的炮弹相对于来袭导弹而言是“迎面而来”的,几百发迎面而来”的炮弹中只有其中几发会与来袭导弹重合(即命中),而重合的形式90%都是炮弹的弹头撞击在导弹的弹头上,如果这击发炮弹无法对导弹的弹头产生有效破坏,那么导弹依旧能后击沉或击伤军舰。

第二、假设在实施第一轮拦截时没有命中,在实施第二轮拦截时来袭导弹与军舰之间的距离已经缩短到1500米,如果炮弹命中的部位是导弹战斗部以外的部位,那么导弹在解体以后战斗部依旧存在着一定的速度,而此时导弹已经锁定军舰,即便战斗部已经不能直接命中军舰,但是在解体过程中仍然存在着撞击到军舰的风险。

基于上述考虑,做为军舰最后一道防空屏障的近防炮必须做到100%的“命中即摧毁”,具体方法就是提高弹药的威力,即使用能够确保击穿来袭导弹的半穿甲式战斗部的钨芯穿甲弹。

这样的结论并不是作者编排出来的,更不是军工人员们主观臆断出来的,而是根据美军装备的陆基版MK-15型6管20mm“火神”密集阵防空系统在拦截实验中得到的经验而得出的。

美军早期的“火神”系统所使用的弹药与机载火炮一样,即分别使用高爆榴弹与穿甲弹组合供弹,弹链中的炮弹以榴弹为主,每5发榴弹后面配1发穿甲弹。

在对120mm迫击炮实施拦截实验中就出现过这样的现象:成功命中来袭的120mm迫击炮炮弹,但是被击中的炮弹坠地以后还是发生了爆炸。

经分析,造成该现象的原因是命中的炮弹威力不足以摧毁目标!即榴弹无法击穿或破坏来袭炮弹的外壳,炮弹在保持结构基本完好的情况下依旧能成功引爆。

为了吸取这个教训,美军将所有“火神”系统的20mm炮弹全部换成贫铀穿甲弹,不再使用榴弹(美军不使用钨合金穿甲弹的原因是美国的钨矿资源极度匮乏)。

我国也做过相关实验(730近防炮陆基版,即陆盾-2000),尽管30mm火炮所发射的30×165mm榴弹威力巨大,完全能够破炮弹钢制外壳,从而成功引爆来袭炮弹,但是为了确保万无一失,最终还是做出近防炮全部使用钨合金穿甲弹的决定,也就是题主所说的“钨芯弹”了。

▼下图为正在使用高爆榴弹做炮弹拦截实验的美军陆基版MK-15型6管20mm“火神”密集阵防空系统,榴弹在达到一定高度以后就会自行引爆,所以看上去就像在放烟花。由于小口径防空炮的榴弹装药量太小,造成威力过小,不能确保100%击毁来袭目标。

综上所述我们可以得出这样的结论:第一、近防炮每分钟超万发的射速是为了提高防空拦截效率,也可以理解为提高命中率,比如我国的H/PJ-11型11管30mm舰炮系统最高射速达到了166发/秒,高射速的意义在于向目标泼洒尽可能多的弹药,只要其中数发甚至是单发命中目标就达到了目的。

第二、近防炮使用价格昂贵的钨芯穿甲弹是为了提高炮弹的威力,以确保达到“命中即摧毁”的效果,即100%摧毁目标。

现代反舰弹药基本上全部使用半穿甲式战斗部,因此必须使用一种具备一定穿甲能力的弹药来对这类目标实施拦截。

最重要的是近防炮是保护军舰不受伤害的最后一道屏障,如果战斗已经发展到使用近防炮的程度了,那就意味着军舰已经处于极度危险的环境中,假如近防炮不能有效拦截来袭目标,后果将不堪设想,所以使用成本高一点的弹药也是也可理解的,同时也是刚需,无可指责。

文章最后我们来简要地解答另一个为广大读者所困惑的问题——使用钨芯弹的近防炮能不能打穿坦克的侧面装甲?

答案是不能,因为近防炮的钨芯穿甲弹的弹头只是一根单纯的尖头硬质钨合金棒,穿甲能力仅为25~30mm。

用来打坦克的30mm穿甲弹则是使用“尾翼稳定脱壳”穿甲弹,它的结构与坦克炮所使用的尾翼稳定脱壳穿甲弹完全一致,穿甲能力为60mm,可以击穿中型坦克的侧面装甲,当然了,价格也是近防炮钨芯穿甲弹的2~3倍。

▼下图为为防务展上展示的三款30×165mm炮弹,从左至右分别为为步战车30mm火炮专用的反装甲尾翼稳定脱壳穿甲弹、飞机30mm机炮专用的高爆榴弹、近防炮专用的30mm钨芯穿甲弹。


兵器知识谱


正所谓大炮一响,黄金万两,特别是在海军舰艇上的武器更加贵,根据温消息的报道称中国新型的1130进防炮使用的钨芯穿甲弹单价高达1000多块人民币,按照现在给出的数据来看,一分钟能倾泻1万多发炮弹,平均每秒166发,每秒钟就搭出去的炮弹价格就高达16.6万元人民币,一分钟996万人民币,这个价格可以随便在中国哪一个城市买一套房。那么怎么样选择价格更贵的钨芯穿甲弹而不是普通的钢质穿甲弹呢?

诚然,如果是使用普通的钢制穿甲弹价格肯定没有钨芯穿甲弹那么贵,但为什么会选择钨芯穿甲弹呢?这钨芯穿甲弹一般不是坦克进行穿甲的时候使用的吗?为什么进防炮要装备这种炮弹呢?其实这主要是考虑到现在反舰导弹性能增强的原因,像以前的部分反舰导弹的末端突防速度都在音速以下,但是随着科技的进一步增强,现在反舰导弹的末端突防速度最高可以达三马赫以左右,为了适应在三马赫左右的速度飞行单体的结构强度设计就必须加强,所以为了更好的对导弹进行破坏使用高性能的穿甲弹拦截效果会更好。

所以像现在中国使用的一般都是30毫米脱壳尾翼稳定穿甲弹,而相对之下美国则是使用贫铀穿甲弹,这种穿甲弹的穿甲性能要高于钨芯穿甲弹。所以提高炮弹的性能就是为了增加拦截的成功率,毕竟是军舰的最后一道防线近防泡拦截不成功的话,那军舰只能成仁了。不过一般都是穿甲弹和高爆弹混搭,这样的效果才会更好。


在十字路口等等你


军舰上的最后一道防线近防炮射速动辄五六千发甚至上万发,而且30毫米钨合金脱壳穿甲弹一发炮弹的价格就是将近1千元,也就是说,这个东西随随便便扫一轮就是几十万大洋。

但是几十万上百万的近防炮炮弹的价格和动辄数以亿计的军舰,哪个更贵?

这跟日系车为了省油疯狂减重有什么区别?不都是用安全换油耗么?

如果为了节省2000万美元,而将数以亿计美元的军舰安危于不顾。

短时间来看,确实省了不少钱。但是如果战争爆发,一发反舰导弹侥幸穿过了远程防空导弹与中程防空导弹的封锁线。那么接下来,战舰就再无还手之力。

只能任人宰割。

所以,扣这点钱怕是疯了吧,更何况炮弹才多少钱?防空导弹价格那是以百万为单位的,一发导弹就购买一大堆的近防炮炮弹了,所以要不要连导弹一块取消了?


啸鹰评


近防炮是舰艇最后一道防护网,所以必须想尽办法来提高拦截效率,一旦被破防,舰艇将会遭受巨大打击,轻则受伤,重则瘫痪丧失战斗力。



提高拦截概率的一个直接办法就是提高射速,美军的“密集阵”每分钟射速4000发,只能拦截一倍音速的飞行器,而我国最新研发的1130近防炮每分钟射速达到了11000发,所谓1130就是11根炮管,30毫米口径。凭超高射速和先进的火控系统,1130近防炮可以有效拦截3倍音速的导弹。



但是,近防炮的有效拦截距离很短,虽然30毫米口径弹药最大射程可达5000米,但针对飞机拦截距离只有3000米,针对反舰导弹的有效距离只有2000米左右,也就是拦截时间非常短,一旦失手,后果不堪设想。近防炮必须保证一次性摧毁目标。


反舰导弹的前端是导引头,打中导引头不会立刻使其爆炸,导弹因为惯性仍然有可能撞到舰艇,所以近防炮弹药得有一定的穿甲能力。而目前主流穿甲弹都采用重钨合金作为弹芯,钨合金密度大,硬度高,钨芯弹头直径只有弹药口径的二分之一到三分之一,穿甲能力极强,采用钨芯弹头的30毫米近防炮弹,有效穿甲深度可达50-70毫米,而且,近防炮高速持续射击时,炮弹要承受很高的火焰温度,钨芯硬度大,不易变形,保证了射击精度。


止水兴波


事实上绝大多数近防炮的射速都在5000发/分以下,欧洲的守门员近防炮系统主武器是GAU-8A“复仇者”30毫米七管加特林速射炮,最高射速只有4200发/分钟,而美国的密集阵近防炮则采用6管20毫米M61A1加特林枪炮管,射速在3000到4500发/分钟左右,俄罗斯的AK630近防炮使用6管AO-18型30mm加特林机炮作为输出,射速在3000发/分钟。唯一超过万发每分的是我国最强的1130近防炮,其射速可达1.1万发/分,性能高居世界第一!
(欧洲守门员近防炮系统)

那么射速这么快的近防炮是不是使用的弹药很便宜呢?还真不是!近防炮主要装备穿甲弹、高爆榴弹、半穿甲榴弹等多型号弹种,而其中又以小口径的尾翼稳定脱壳穿甲弹使用最多。近防炮穿甲弹构造和坦克用穿甲弹基本类似,内部长杆式弹芯也多使用钨合金或者贫铀合金材料制造而成。
(730近防炮装弹)

(30毫米脱壳穿甲弹外观)

相比于一体成型的普通高爆弹和尖头穿甲弹而言,由于高规格的弹体材料和复杂的加工工艺,尾稳脱壳穿甲弹的价格也随之水涨船高,目前1130近防炮上所使用的30毫米口径钨合金弹体尾稳脱穿弹,单发价格大约为1000元人民币/发,密集阵和守门员近防系统则多采用贫铀穿甲弹。贫铀弹成本约为钨合金弹的一半,但是考虑到物价和汇率因素,密集阵所使用的贫铀弹价格应该与1130穿甲弹价格相差不多,甚至可能更贵!
(30毫米脱壳穿甲弹钨合金弹芯)

1130近防炮射速每分钟1.1万发,每秒约183发单价1000元,也就是说一分钟持续射击能够泼洒出去1100万元人民币,每秒消费高达18.3万人民币,如果真是这样,那近防炮的花费是不是太高了点呢?


(730近防炮对海射击训练,看看地上的弹壳)

其实近防炮的攻击模式和我们想的并不相同,近防炮因为有火控雷达自动进行搜索瞄准,因此可以迅速完成对目标的方位锁定,所以只需要通过超高射速在指定空域形成密集弹幕就可以对空中目标进行有效拦截,不需要向老式防空火炮一样连续不停地对目标进行跟踪射击。

(苏联卡什坦近防系统拦截目标过程,火控雷达指引,然后直接弹幕覆盖)

1130炮通常是以长短点射的方式进行防空拦截,每次拦截发射时间为0.1秒,也就是一次拦截只消耗约20发钨合金穿甲弹,换算下来也就是说2万人民币而已,如果再算上穿甲弹与高爆弹的搭配混合使用,费用还会更低,相对于反舰导弹动辄数十万甚至上百万的单价而言,还是非常划算的!
(近防炮弹链通常穿甲弹与高爆弹组合装弹)

那么为什么近防炮一定要使用昂贵的钨芯穿甲弹呢?这主要是由近防炮的战术任务决定!近防炮作为军舰防空系统的最后一道屏障,拦截距离通常在3公里以内,所以必须确保在短时间内对来袭目标做到一击必杀,如果不能在较远距离将目标打爆,其弹体仍旧会因为惯性冲击对军舰造成较大损伤。而且现代反舰导弹和飞机通常都有一定的防弹设计,特别是像苏24这样的对地攻击飞机拥有厚度十几毫米的钛合金防弹钢板,只有使用穿甲能力达到30毫米以上的钨芯脱壳穿甲弹才能做到真正的绝杀!


军武吐槽君


兔哥回答,近防炮的炮弹有多种,就所使用的穿甲弹而言则是近防炮主要的弹种,那么近防炮为什么要使用高硬度的穿甲弹呢?这和近防炮的作战性质有关系。所谓近防炮就是对近距离的目标进行防御性的拦截,近防炮的射程都很近,通常根据口径不同在5000米左右,近防炮的主要作战目标是逼近的导弹等目标。近防炮被广泛的使用在陆地防空,舰船上的防御反舰导弹的攻击。近防炮在舰船上属于整个舰船的最后一个防御手段,也是最后的屏障。因此,近防炮的射速都很高,通常都达到数千至上万发,所以都采用多管布置力求射速满足防御反舰导弹的能力。



近防炮的拦截反舰导弹的方法很简单,就是在反舰导弹的前面形成一个弹幕,距离通常是2000千米左右,这个距离对于亚音速的反舰导弹来说也只有5~6秒左右的时间,而对于两倍音速的反舰导弹来说只有3秒左右的时间,这对于近防炮的拦截不光是能拦住的问题,还必须要保证击毁来袭的反舰导弹。否则即便是能够拦住而无法击毁反舰导弹,那么,如此高速飞行的反舰导弹即便是失去爆炸威力,巨大的惯性冲击力也会将舰体击破,这样的拦截显然是不成功的,也是不能被 受的。



那么,要加大近防炮的拦截成功率就只能是从近防炮所使用的炮弹上面下功夫了,近防炮的口径受多管安装布局和高射速要求的限制不能过大,通常只有20~30厘米的口径,口径小也意味着动能小,普通的弹药对于反舰导弹的击毁效率并不高。从反舰导弹方面来说,并不是纸糊的,反舰导弹为了能够获得突防的成功率和射入舰体内爆炸通常都是半穿甲弹头,弹头都具备抗击炮弹爆炸破片损伤的能力,前面兔哥说了,即便是被近防炮击中不能将其击毁或是改变弹道,那么近距离反舰导弹的残骸依然会对舰船造成损伤,所以就必须要增强弹头侵彻力。



近防炮为什么采用钨合金或者高硬度的弹头,这是因为,这是因为钨合金的硬度能够满足撞击反舰导弹所需穿透性能。只有这样才能把来袭的反舰导弹打爆,一旦反舰导弹爆炸也就失去了它自身的爆炸威力。其实,近防炮和反舰导弹的对撞并不容易,一分钟几千上万发的高射速,炮弹就像是一盆水一样的泼了过去,即便是这样能够命中导弹的数量也不多,主要是反舰导弹的体积太小了。反舰导弹长度不算短,但飞行至舰船两千米左右的距离时就是最后的冲刺了,这个距离上反舰导弹已经不会在采取机动规避动作了,因此,基本都和近防炮的射击角度近乎垂直,这无疑是增加了近防炮的拦截难度。



近防炮的钨合金弹药本身就是一个高价值的产品,加上几千上万发的高射速,一次拦截的费用是高昂的,但对于一艘军舰而言又算是小菜一碟,如果能够挽救军舰不被反舰导弹所击中,这个钱花的就太值了。在军舰的防御手段和导弹的攻击来说,导弹目前依然是战上风,发展也比军舰的防御武器要快速,目前,反舰导弹普遍向超音速的领域迈进,而且是速度越来越快,俗话说唯快不破,因此,面对反舰导弹的超音速甚至是高超音速的到来,近防武器的发展必将会发生改变,近防炮每分钟上万发的泼射炮弹已经到了极限,而且,拦截距离随着反舰导弹速度的提高,使拦截变的困难的同时,也必须要面对被近防炮击毁的反舰导弹高速破片来来的可能杀伤,另外,反舰导弹爆炸波束对军舰探测系统所产生的的波振扰动也是要面对的课题,为此,这种矛与盾的较量会继续下去。




兔哥42928


近防炮作为一种舰艇常用的近程防御武器,也是舰艇防御的最后一道屏障,它的最大作用是用来击毁其他防御系统漏掉的对舰艇具有较大威胁的目标,主要有高速反舰导弹、小型飞行器和直升机等空中目标。

当雷达、红外等预警系统扫描到有反舰导弹来袭时,就会向导弹来袭方向,高速射击形成弹幕对目标进行拦截。

由于反舰导弹往往拥有高速、高机动性,通过减少舰艇的反应时间来增加其击中目标的成功率。

现代反舰导弹的飞行速度往往超过了0.85马赫,而超音速反舰导弹速度更快,可以达到音速的2.5-3倍。

为了增强拦截成功率,就必须采取“以快制快”的原则,因此近防炮的需要拥有超高的射速,美国的密集阵系统射速最大可达每分钟4500发,而中国的中国的1130型近防炮射速更加惊人,最大火力每分钟可以达到11000发。

此外,光有初速还不够,我们知道动能等于质量+速度,

即使高速反舰导弹被击毁后,其导弹剩余残骸部分依然拥有较高的动能,残骸也会凭借惯性继续威胁到舰艇的安全。

因此最好要在距离舰艇1公里之外将来袭目标彻底击碎,这样就对近防炮的炮弹提出了一定的要求,

所以近防炮的炮弹必须具备一定的穿甲能力和更高的硬度,因此近防炮必须采用高硬度合金制作的穿甲弹,才能真正成为舰艇防御的最后一道屏障。

而钨合金是一种即致密又硬度超凡的一种致密金属,也是制造硬芯弹药的首选,

以钨合金为基础制造的钨芯穿甲弹具有硬度高、速度高、弹道低伸、穿甲威力大等优点,已经广泛应用在高射机枪弹药、反坦克导弹等领域。

因此使用钨芯弹药可以有效保障穿透反舰导弹的弹体,破坏导弹结构,所以性能优异的钨芯穿甲弹就成为了近防炮的首选。

虽然钨芯穿甲弹造价比较昂贵,再加上每分钟近万发的射速,可以说简直就是一部射击钞票的ATM机。但是与造价更加昂贵的舰艇来说,就是小巫见大巫了,只要能保障舰艇的安全,这点钱花的还是非常值得。


小油瓶侃历史


首先说近防炮是一种小口径速射炮。

大家看近防炮的时候千万别被炮口的火焰所吸引,注意力放在掉出的弹壳上理解就能更深刻了。

看到下面瀑布一般涌出的弹壳了吧。可想而知这门炮的射速有多快。1分钟10000发炮弹的数字在动图里是不是具像化了一点点?


那么好——咱们先得讲讲火炮的三个要素:射速、初速、威力。


这是一个特别特别制约火炮发展的三角形结构。加大任何一个要素,其他两个部分都会受到影响。

例如,我们要提高火炮的威力,最简单的办法就是增大口径,但这样的一个结果就是,初速和射速都会大幅度的降低。

那么有没有在不提高口径的前提下提高威力的方式呢?还真有,这就是用次口径弹。

很多追求动能威力的弹药都是使用次口径弹。利用一个轻的弹托带动大质量的弹芯高速的射出。

如果使用普通弹药的时候,炮弹的初速是800米/秒 很容易将次口径弹达到1200米/秒甚至1800米/秒的速度。

为什么次口径弹药初速这么高?这就得从加速度的公式来看了 a=f/m:在同等膛压内炮弹在炮管里面所受到的推力和炮膛的截面积成正比,截面积越大初速就越大;同时这个加速度又和弹丸的质量成反比,质量越大的弹丸初速度就越低。

在这种条件下,人们很自然的就可以想到利用更大直径的炮口发射质量更轻的弹丸。

最早就是锥膛炮了,但锥膛炮在发射过程中有弹丸重铸造的过程,会导致损失大量能量——效率不高

于是基于滑膛炮的尾翼稳定脱壳穿甲弹就应孕而出了。


说回1130,1130的最大特定在于射速高,但是并不能因为射速高就忽略了弹药的威力。这样就只好使用脱壳穿甲弹了。


从结构上看,小口径的脱壳穿甲弹其实和坦克炮上使用的脱壳穿甲弹并没有太大区别:


依旧是弹芯+弹托的结构。这时另外一个指标就要起作用了——弹芯片质量。

过轻的弹芯在飞行过程中会受到空气阻力影响迅速的降低速度,因此质量越大的单芯的着靶速度则越快。

这就要求单芯用密度更高的金属制作,例如贫铀、金、钨等材料。

相对于贫铀和金来说,一方面钨的硬度足够,另一方面来说材料成本更低,因此我们就必然选择使用钨作为弹芯了。

其实,无论从哪个指标说,钨(比重19.35g/cm³) 都是最好的小口径动能弹材料的。



所以说,不用钨芯,还真想不出用什么其他的弹芯了。


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钨芯弹,尾翼稳定脱壳穿甲弹的一种,是目前各国军队普遍装备的一种穿甲弹。采用一根细长的钨芯作为穿甲弹头,发射时,包住钨芯的弹托会脱落,同时弹头尾部还有四片尾翼用于稳当弹头。尾翼稳定脱壳穿甲弹除了使用钨芯作为弹头之外,还可以使用贫铀制作弹头。贫铀制作的弹头有自锐性,在冲击敌方装甲时依然可以保持自身尖锐,穿甲能力非常出色,当年伊拉克不知折了多少坦克在美国人的贫铀穿甲弹手里。不过贫铀穿甲弹有辐射,使用这个不安全,也容易被国际社会骂,所以钨芯弹成了现在主流穿甲弹。


穿甲弹一般是坦克才会使用,为何近防炮也用穿甲弹呢?为何不用普通的钢芯穿甲弹,而要成本高昂的钨芯弹呢?是为了在最短时间内,将来袭导弹打碎!近防炮是军舰保命的最后一层防御,要的就是爆表的性能,成本问题根本不在考虑之列。

近防炮打击来袭目标时,距离我方舰艇已经非常近了,如果不能在最短时间内将来袭目标摧毁,我方舰艇依然可能受到毁伤。以1130近防炮为例,其最大射程5000米,对普通飞行器的精确拦截距离在3000米左右,对超音速飞行的反舰导弹等目标则需要进一步压缩到2000米左右。


在这么近的距离上,要拦住一个对着自己高速飞行的目标,保证我方军舰不会受到目标殉爆和惯性飞行的残骸撞击的办法只有一个,那就是在最短的时间内将来袭导弹打得稀巴烂!为了保险起见,近防炮使用的炮弹是破坏力强悍的钨芯穿甲弹。这种穿甲弹的使用碳化钨作为制成的针状弹头,四片尾翼稳定飞行姿态,利用火药燃气高速飞行,撞击目标。碳化钨的密度和硬度都非常大,可以在撞击目标时带来巨大冲击能量,并且使敌方目标被撞击位置产生巨大的应力集中,最终破裂被钨针穿过,击毁其内部结构。

强悍的穿甲能力,再配合超高的射速,精度极高的光电瞄准系统和反应迅速的火控计算机。近防炮可以做到瞄准即锁定,锁定即发射,发射击摧毁,在极短的时间内,靠穿甲能力出色的钨芯弹头高速连续打击,使来袭导弹碎裂,进而避免剩余的大块残骸依靠惯性继续飞行,撞击我方舰船。▼这是装备在辽宁舰上的1130近防炮开火瞬间,炮口熊熊的火焰和倾泻而下的大量弹壳都显示着,这款射速高达11000发/分的近防炮有着强悍的摧毁能力。1130近防炮采用的钨芯弹规格为30mm×165mm,价格在1000元人民币左右。1130近防炮的备弹是1280发,一次性全部打出去的话需要7秒钟左右,不计设备使用寿命损耗的话,直接成本将是128万元。128万在在普通人心里是一笔巨款,足够在二三线城市购置一套不错的房子了。但在军事上128万元简直不值一提,128万元甚至不够一枚导弹的发射成本,但用在近防炮上却能够挽救一艘造价高达几十亿的军舰。这么一对比,这笔账就清楚了,钨心弹所谓的昂贵只是相对于钢芯弹,相比于它保护的军舰根本不值一提。
最后说一下,1130射速11000发/分,备弹只有1280发,看起来很少对不?其实够用了,它不会一次性打光,而且近防炮工作的机会极少。当一艘军舰到了需要近防炮来同时应对多枚反舰导弹的时候说明战争的天平已经朝着对方倒下去了,就算备弹再多,也无济于事了。备弹不在多,够用就好,近防炮设计这么高的射速不是用来火力压制的,而是为了形成密集的弹幕,用最短的时间摧毁目标。所以它在工作时一般是根据火控计算机的指令进行高射速的长点射,目标摧毁后会立马停火,1280发够打掉好几枚来袭导弹了。


赤焰哒哒哒


近防炮的作用主要是在末端拦截反舰导弹,或者是对付一些低空目标,比如无人机、武装直升机等,而近防炮本身的口径又不大,一般在20~30毫米左右,所以为了保证能击穿导弹的弹体或者是武直的外部装甲,达到理想的破坏效果,近防炮的弹药一般都会使用纯动能穿甲弹。而现在用来制造炮弹穿甲弹的材料常见的主要有两种,分别是:钨重合金(WHA)和贫铀(DU),那么为什么不使用传统的钢作为穿甲弹材料呢?

▲近防炮的重钨合金弹芯

因为穿甲弹的穿透能力与弹丸的动能以及能量的小范围集中释放有关,所以,想要提高穿甲能力,有效手段就是增加弹丸的速度和截面密度(弹道系数的其中一个指标),使弹丸的动能更大、弹道系数更高(高速下的弹道加更稳定),但是问题来了,如果弹丸的速度增加,那么就意味着弹丸在高速撞击目标的情况下,同时也会对弹丸本身产生更加剧烈的震动,而材料的最大抗震能力是有限度的,当超过它的极限时,弹丸自身就会先被震碎解体,最终导致穿甲性能大打折扣。

▲传统钢合金穿甲弹

所以,在这种情况下,钢就不再是最合适的穿甲材料了,而是使用更适合于高速环境以及具有更强抗震性、抗碎性的高密度钨重合金或者贫铀,而且,钨重合金同时也拥有更高的耐高温性能(贫铀要稍微差一点),弹丸在高速飞行时,受到气动加热的作用是不可避免的,此时弹丸的温度可以超过2200摄氏度,在这种高温环境以及气动力的耦合下,如果是普通的钢合金的话,早就承受不住而变型了,也就只有耐高温的钨可以扛下来,即使是使用贫铀,因为气动加热而出现的形变程度也要高于钨重合合金。

▲“密集阵”使用的贫铀穿甲弹

最后一点,前面提到,除了提高速度之外,弹丸的能量越集中释放,穿甲能力就越强,所以,现在的穿甲弹弹芯基本上都是高长径比(长度和直径的比值)的细长型结构,这种结构有两个优点,第一就是能量释放更加集中,二则是弹芯越尖锐、细长,界面密度就越大,高速运动时的弹道性能更高,只不过,当高密度材料的弹芯长径比大于10时,自旋稳定性会失效,所以需要在尾部加一个尾翼来保证气动稳定性,也就是我们平时常见的尾翼稳定脱壳穿甲弹。

▲尾翼稳定脱壳穿甲弹弹芯

尾翼稳定穿甲弹是一种次口径弹药(即弹丸直径明显小于火炮口径),本来次口径的优势就是弹丸的质量相对更小,可以获得更高的初速,但是前面已经提到,钢芯的抗震性、耐高温性不行,不适用于高速环境,且钢合金的密度远小于钨重合金,同体积小的质量也就越小,在同样是5~6马赫速度的情况下,质量更大的钨重合金的动能明显更大,同时远距离存速性能也更好。因此,这就是为什么现在的尾翼稳定脱壳穿甲弹弹芯材料都是使用钨重合金的原因,对了,题目中说到的近防炮使用的钨合金穿甲弹,就是一种尾翼稳定脱壳穿甲弹。


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