大口径舰炮制导炮弹装填方式

张云杰，贾兰俊，李洪果，彭松江

(中国船舶重工集团公司 第七一三研究所，河南 郑州450015)

0 引 言

制导炮弹是一种高新技术炮弹，它使火炮这类间接瞄准杀伤武器具备了远距离精确打击点目标的能力。相对于常规炮弹而言，制导炮弹具备首发命中、费效比高、射程远等优势;相对于发射及制导系统复杂的其他制导武器而言，制导炮弹具有较为低廉的价格以及毫不逊色的制导精度。

近年来，制导炮弹在我国发展迅速，并已经在陆军某型自行火炮上得到了广泛应用，由于制导炮弹多为分装式结构，其在自动化程度较高的舰炮上的装填有别于常规炮弹，本文分析国内外现状，提出多种装填方案进行类比分析，对制导炮弹在大口径舰炮上的装填方式进行探讨。

1 国内外发展现状

20世纪70年代，随着光电技术、微电子技术以及现代寻的技术的长足进步，世界军事领域开始关注常规火炮弹药制导化的研究。

早期的制导炮弹采用激光半主动末制导方式，由于激光半主动制导炮弹进入末制导阶段后激光目标指示器需保持照射状态一定时间，致使发射后很长一段时间内前方观测人员不能离开阵地，增加了前方人员的危险系数，且激光制导受到天气以及烟雾等因素的影响较大，进入20世纪90年代以后，以美国为首的西方国家开始研制INS/GPS 复合制导等多种制导方式的制导炮弹。

以美增程制导炮弹(ERGM)为例，其弹丸包括尾翼、火箭发动机、炸药载荷、控制作动器系统、制导电子单元等组成，其作战过程是:弹丸发射后沿弹道飞行，火箭发动机随后点燃;到达弹道最高点时制导系统发出指令，展开弹头前端的鸭式翼并开始接收GPS 信号、调整弹丸的飞行弹道;弹丸到达适宜位置时进入滑翔下降过程，炮弹飞行到目标上空后垂直落下，弹药战斗部得以最大限度的发挥效能。

目前，制导炮弹的发射平台也开始由陆军火炮扩展到海军的舰炮，由于射程和威力的增加，使得通过舰炮发射的制导炮弹不但能准确攻击岸基目标，也可通过多弹同时弹着的方式攻击各种大型水面舰艇，同时还可执行反导防卫的任务。

舰炮发射制导炮弹在国外应用较为广泛，如美国AGS 舰炮，意大利OTO－127 舰炮等。

美国AGS 舰炮为DDG 1000 驱逐舰主炮，其弹药为分装式远程对陆攻击炮弹(LRLAP)，据报道其射速可达10 发/分，射程大于83 km。

图2 美AGS 舰炮Fig.2 Advanced gun system

AGS 舰炮的装填方式为垂直装填，发射前将俯仰部分带到垂直位，接弹装置首先将弹丸与药筒提出，下扬弹机活动筒将弹丸提升，转弹装置再将药筒转至弹丸下方，由扬弹机将弹丸与药筒一起提升入膛。

图3 美MK 45 舰炮Fig.3 MK 45 Mode 4

美国MK 45 Mod4 舰炮列装于“阿利·伯克”级驱逐舰，美国海军1994年开始为MK 45型127 mm舰炮研制EX－171 增程制导炮弹(ERGM)，并从2002年开始进行了一系列试验。ERGM 弹药为分装式，弹药部长1.55 m，重50 kg，需要2 次装填，射速为10 发/分，由于射程和重量的因素，增程制导弹药发射时炮口动能较高，将会大大降低身管寿命，MK 45 Mod4 舰炮可发射超过8 000 发常规弹，而仅能发射不到3 000 发制导炮弹。

图4 意大利OTO－127 舰炮Fig.4 Italy OTO－127

意大利为本国海军127 mm 舰炮和陆军155 mm火炮研制的“火山”系列炮弹，其远程制导型仍采用INS/GPS 复合制导。但由于其弹体结构由可自由旋转的尾部(包括战斗部)和固定头部组成，表明该制导炮弹弹体尾部在飞行过程中仍呈旋转状态，通过将制导部件安装在固定的头部解决了INS/GPS 在旋转飞行炮弹中应用的问题。由于选择了次口径加尾翼稳定的设计替代火箭增程技术来增大炮弹的射程，使得火山外形相对紧凑，可进行1 次装填发射，提高了射速，可让5～10 发炮弹同时命中20～80 km 距离内的目标，实现多弹同时弹着。

2 制导炮弹装填方案

按照弹丸与装药药筒(药包)之间的装配关系，炮弹可分为定装式炮弹、药筒分装式炮弹和药包分装式炮弹3 类。定装式炮弹的弹丸和装药药筒结合为1个整体，射击时一次装入炮膛。药筒分装式炮弹的弹丸和装药药筒不为一体，发射时先装弹丸，再装药筒。药包分装式炮弹的弹丸、药包和点火门管分3 次进行装填。

对于大口径舰炮的弹药来说，由于威力及射程的要求，炮弹的重量大、炮口动能高。故其制导炮弹的弹丸部较长，多采用药筒分装式结构。针对分装式制导炮弹而言，其装填方式可分为:2 次装填、双路供弹一次装填、垂直装填等方式。

2.1 两次装填方案

此方案可应用于大多数已装备舰炮，将分装式的制导炮弹按弹丸部与药筒部依次装载至舰炮弹鼓，发射时分2 次装填弹丸与药筒。弹鼓位于舰炮发射系统下方，为舰炮长连发射击循环提供充足的弹药，弹鼓与舰炮发射系统通过扬弹机相连。舰炮发射系统内的供弹装置用以将扬弹机上扬的弹药输送至炮膛内。其发射过程为，首先将制导炮弹的弹丸与药筒间隔输送至舰炮弹鼓内，其次弹丸经扬弹机到供弹装置并由供弹装置输送入膛，之后药筒也由相同路径输送入膛后击发射击。

如图5所示，输弹通道内为待入膛的药筒，身管内为已入膛的制导弹丸。

其优势为对现有舰炮改动较小，易于实现。

其缺点如下:

图5 两次装填方案Fig.5 The two loading scheme

1)降低舰炮射速，每发弹都需要装填2 次，大大增加了单发入膛时间，对于利用外能装填的舰炮可直接装弹，而对于利用后坐储能装弹的舰炮，在装填药筒时则需要人工储能;

2)弹丸首先入膛，药筒再次输弹入膛时对弹丸有较大的撞击，可能会对炮弹造成一定程度的破坏。半行程输弹方式的舰炮对输弹速度要求较高，此类破坏会更加严重;

3)由于弹丸的输弹距离长，高角装填时，若弹丸嵌膛不紧易发生回落现象;

4)药筒外形有别于弹丸前端的锥形结构，其前端多为薄壁的筒状结构，在输弹过程中易发生碰撞变形，影响入膛后与弹丸的对接。

2.2 双路供弹一次装填方案

对于具备双路供弹通道的舰炮来说，可采用两路分别装填制导弹丸与药筒，再利用输弹机构将制导弹丸与药筒一起输弹入膛。

双路供弹通道的舰炮多对应双弹鼓结构，在弹鼓装弹时可将弹丸与药筒分开装载，发射时由左右扬弹机分别将弹丸与药筒输送到左右供弹装置内。双通道舰炮发射系统包括炮身、炮尾、左供弹装置、右供弹装置、输弹装置等，左右供弹装置接收扬弹机输送的弹药并将其供弹至输弹通道上，输弹装置用以将输弹通道上的弹药输送至炮膛内。

其装填方案如图6所示，以右路装填制导弹丸，左路装填药筒为例。射击时，右供弹装置首先将制导弹丸推送至输弹线上，由输弹装置的前弹托将弹丸向炮口方向推动以让开供弹位置;左供弹装置随即将药筒推送至输弹线上，前弹托转开，后弹托将药筒和弹丸一起输送入膛。

图6 双路供弹一次装填方案Fig.6 Two way for a projectile loading scheme

其优势为:

1)保证了舰炮的射速，对于采用外能源供弹的舰炮可直接进行双路交替供弹。

对于后坐储能供弹的舰炮，可利用后坐时双路储能实现两侧的供弹，连发时无需进行人工储能，节省了单发入膛时间;

2)药筒对弹丸的撞击较小，由于药筒前端外壁多包络弹丸底端，在输弹过程中药筒不易发生碰撞变形;

3)弹种切换方便，且不影响发射常规弹射速，多弹种兼容性强。

其劣势为:

1)对舰炮的改动较大，特别是输弹装置需进行重新调整，设置前后弹托;

2)左右供弹线路切换频繁，输弹装置动作复杂，增加了控制系统的难度;

3)高角输弹时，前弹托的脱开会造成制导弹丸回落，撞击药筒。

2.3 垂直装填

垂直装填是一种固定角度装填的方式，装填时将俯仰部分带至垂直位，此时炮膛中心线与扬弹筒中心重合，由扬弹机将弹药直接输送入膛。垂直装填的舰炮优化了供弹线路，取消了发射系统的供弹、输弹装置，弹药从弹鼓甚至弹库内经扬弹机直接输送入膛。

中心扬弹是此类舰炮的特点，扬弹筒的中心即舰炮的回转中心，此类舰炮多为外能装弹。垂直装填舰炮的弹药将弹丸与药筒成组，同时提升到装弹位，提升时弹丸直接到扬弹筒内，而药筒则提升至其侧方，其扬弹机配有转弹装置与活动衬筒，活动衬筒用以将扬弹筒内的弹丸向上提升让位，装弹装置用以将侧方的药筒转至已让位的弹丸下方。

其装填方案如图7所示，射击时，将制导弹丸与药筒同时提升至装弹位;制导弹丸被直接提升到扬弹筒内，药筒被提升至扬弹筒侧方的转弹装置内，同时舰炮俯仰部分带到垂直位;扬弹筒内的活动衬筒带动制导弹丸向上提升让开装弹位;转弹装置将药筒转入扬弹筒后，扬弹筒内的弹托带动药筒与制导弹丸一起入膛。

其优势为:

图7 垂直装填方案Fig.7 Vertical loading scheme

1)缩短了供弹线路，节约了供弹时间;

2)结构简单，供弹装置大大简化，可靠性随之大大提高。

其劣势为:

1)固定角度装填有别于任意角度装填，装填后需将俯仰部分带至射击角度，增加了射击循环时间，降低了射速;

2)此类方式多适用于专门发射制导炮弹的舰炮，多弹种兼容性低。

3 结 语

通过对分装式制导炮弹装填方式的探讨，可以发现大口径舰炮制导炮弹的应用存在以下几方面需注意的问题:

1)对于单路供弹的舰炮，若采用2 次装填方案，可优化制导炮弹结构，在弹丸与药筒接触部位增加缓冲件以减小其碰撞力;或结合一次装填方案，改进输弹装置，先将弹丸前移让位，待药筒到输弹线后一次输弹到位。

2 次装填时，可调整输弹机构设置不同的输弹速度，适当提高输送弹丸时的输弹速度，保证弹丸嵌膛紧密，防止其在高角输弹时发生回落，同时在保证输弹到位的基础上尽可能的降低输送药筒时的速度，以减小其碰撞力。

2)双路供弹一次装填方案需对输弹装置进行改进，机构动作复杂且增加了控制难度。可采用如图8所示链式输弹方案，同样设置前后2个弹托，弹丸到输弹线后链条低速转动使弹丸前移，待药筒到输弹线后链条高速转动，双弹托同时带动弹丸和药筒入膛。

图8 链式输弹方案Fig.8 Chain feeding scheme

3)垂直装填方案应用较少，且有一定的局限性，可在任意角装填常规弹药的基础上，增设垂直装填线路，专门装填制导炮弹。

制导炮弹在大口径舰炮上的应用，应结合实际情况，综合考虑战术需求、原有装填结构等因素，进一步深入研究，选择适当的装填方式。

［1］丛姗.海军炮射远程制导弹药大观［J］.现代军事，2006(3):33－37.

［2］陈国祥.我国舰炮制导炮弹的发展思路及关键技术分析［J］.国防技术基础，2005(3):16－18.

［3］牟宇，程振轩，王江.制导炮弹技术现状与发展方向［J］.飞航导弹，2008(7):33－37.

［4］曾国强.舰炮制导炮弹发展趋势研究［J］.机械管理开发，2009(12):44－46.

［5］舒金龙，陈良瑜，朱振福.末制导炮弹的研究现状与发展趋势［J］.系统工程与电子技术，2003(4):443－446.

［6］梁辉，马春茂，潘江峰，等.大口径火炮弹药自动装填系统研发现状和趋势［J］.火炮发射与控制学报，2010(3):103－107.

［7］刘琮敏，孙大鹏，范志国，等.中大口径火炮弹药自动装填技术［J］.火炮发射与控制学报，2013(3):95－98.

［8］李宗海.中大口径双管火炮自动装填系统方案研究［D］.南京:南京理工大学，2009.

［9］方立波.中口径防空高炮自动供弹方案研究［D］.南京:南京理工大学，2009.

［10］陈波.中口径火炮自动供弹机方案研究［D］.南京:南京理工大学，2011.