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因为新世界的设定并不全面,故有些国家和人名采用代号表示。。。
世界航空武器发展历程(节选)
New Cadatar航空航天技术出版社 20XX年2月15日发行
前言
航空武器同其他任何武器一样,都历史的产物,其发展受当时的国际形势,战略战术思想、科学技术水平、经济实力等诸多因素的制约,并随着相关科学的发展而进步。在一个多世纪的发展过程中,航空武器从无到有、从少到多、从弱到强、从粗到精,形成了种类繁多,配套齐全的武器系列。
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为满足空中力量在21世纪的作战需求,航空武器系统会越来越多地采用各种高新技术,与新一代作战飞机的发展相适应。跨入新世纪的航空武器将继续向高效能、模块化、系列化、通用化和智能化方向发展,传统的航空武器不断改进完善,新型高技术武器发展迅猛,与之配套的航空电子/火力控制系统和发射装置,同样灰广泛应用各种高新科技,这将显著提高整个军用作战飞机/武器系统的作战效能,航空武器系统将出现新的飞跃。
第一章 绪论
1.1 定义、分类和概念
1.1.1 定义
航空武器是各类军用航空器、各种武器及其相关装置(包括软、硬件)所构成的综合系统,可分为机载武器系统和地面相关设备两部分。整个航空武器系统的效能既取决于载机性能的高低,又取决于武器系统自身的完善程度。
各类载机的作战任务不同,其武器系统各有差异。就功能而言,每一类机载武器系统均由下列三部分组成:
(1)用于武器安装、运载、发射和投放的挂载发射装置。
(2)用于武器瞄准、控制和管理的航空火力控制系统。
(3)用于直接杀伤摧毁目标和完成特定攻击任务的航空武器。
地面检测和运挂弹设备是武器和弹药以及机载火控系统的重要维护、保障手段,是航空武器系统中不可缺少的部分。在现代航空武器系统总体综合设计时,航空武器系统的可靠性、维修性和测试性,均纳入顶层设计中,在方案设计之初就进行可靠性、维修性和测试性设计,并贯穿全过程。因此,机载武器系统及其航空火力控制系统、机载悬挂发射装置和各类机载武器的软硬件设计,与相应的地面保障支援设备的设计是同步进行的。
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1.2 航空武器的诞生
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1.2.1最早的空中作战方式
最早的空中作战方式是轰炸,而最早实施轰炸的是气球。
18XX年X月X日,A国人在热气球上向I国W市投掷了一枚雷管,开创了历史上的首次气球轰炸。
19XX年X月X日,I国飞行员在XX之战中,先后投下3枚重2.01kg的迫击炮弹,开创了历史上的首次飞机轰炸。
在19XX年M国内战中,抵抗军的一架飞机与联合军的一架侦察机相遇,双方飞行员用***对射,开创了历史上的首次空战。
19XX年X月X日,E国飞行员驾驶一架水上飞机用一枚鱼雷击沉T国一艘军用货船,开创历史上的首次对舰作战,所用鱼雷为海军制式355mm口径鱼雷。
19XX年X月X日,G国出动数架飞机在R国舰队必经的XXX半岛附近的海域投布水雷,次日R国舰队中的“XX”号护卫舰触雷沉没,开创历史上的首次空投水雷作战,所用水雷为海军制式舰用水雷。
世界大战期间,各种专用航空机枪、航空机炮、航空炸弹、航空鱼雷和航空水雷相继设计生产并投入作战使用,一时成为当时各类飞机的主战武器。而在地面发射用火箭弹的基础上,首次研制成功航空火箭弹;在普通炸弹基础上首次研制成功制导炸弹;首次研制成功空地导弹、空空导弹和原子弹。
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1.3 航空武器的发展
1.3.1 数量与射程与日俱增
在100多年的发展历程中,航空武器已形成一个种类繁多,用途各异的体系,每类航空武器各自构成一个系列,以空空导弹为例,SG国有四大系列近30多种型号。空对空武器的射程由航空机炮的最大3km,增加到航空火箭弹的10km左右,再增加到超远距空空导弹的400km。空对地攻击用的武器种类由航空炸弹增加到航空鱼雷、空地火箭弹和空地导弹,其中航空炸弹种类最多,型号达数百个;射程由非制导炸弹的10km,增加到空射巡航导弹的4000km,空天导弹和航空深水炸弹,将航空武器的作战对象,由空中和陆地发展到太空和海洋深处。
1.3.2 口径与威力日益提高
世界大战期间,航空机枪(炮)的口径由最初的7mm增大到105mm;航空炸弹的标准重量由最初的1kg增大到25000kg;航空火箭弹的口径由36mm增大到455mm;航空鱼雷的口径由最初的355mm增大到533mm。对同一类型的航空导弹而言,其弹体直径早期偏大,后随技术发展而变小。现代战斗机航空机炮口径一般为20-30mm。
航空武器的爆炸装药和战斗部,其重量由最初的数千克增加到20000kg,其类型由普通炸药发展为核、生、化和其他特种装药,核炸弹最大达到了5600万吨级当量,。至于新型高科技航空武器,如初速达到光速的机载激光武器,以高能激光为毁伤源,其杀伤威力是普通航空机炮和航空导弹无法相比的。
1.3.2精度和效能迅速增强
随着航空武器威力增强,精度改善,以及载机的不断发展,现代航空武器系统的作战效能已有明显提高。现代一架攻击机投放精确指导炸弹对点目标所产生的毁伤效果,比世界大战初期一个轰炸机中队投放的全部炸弹的毁伤效果还大,造成的附带毁伤却小得多,若以“北极战争”时期激光制导炸弹的命中精度CEP=2米计算,“北极战争”的轰炸精度比世界大战时要高900多倍。现代航空武器中的精确制导武器,已经成为现代高技术局部战争中实施精确打击的主攻武器。
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1.4 航空武器的发展道路
1.4.1 需求
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世界大战期间,各类作战飞机、舰艇和战车的战术技术性能有了很大提高,所装备的武器的作战威力大幅增强,使得空袭和反空袭作战的规模和威力达到了空前剧烈的程度,交战各国不但进行了战役、战术规模的空袭和反空袭,还进行了大规模的战略空袭和反空袭。
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面对现代局部战争,使得建立在原来战略思想上的一批武器装备陷入“英雄无用武之地”的困境。例如,战略轰炸机携带的核炸弹派不上用场,新研制的只能携带核炸弹的轰炸机不得不改装成可以携带常规炸弹的轰炸机;为拦截非机动轰炸机编队而设计的空空导弹不得不停产、退役。
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战术变化也对武器发展有重大影响。例如,为适应螺旋桨飞机实施空战,发明了射击协调装置,使机枪子弹穿过螺旋桨射向敌机;为适应轰炸机实施自卫空战,发明了动力传动的炮塔;为用于高速突防轰炸,出现了超音速飞机外挂的低阻炸弹;为用于隐形飞机的作战需要,出现了武器舱高密度的内挂导弹和炸弹及舱内旋转式和外伸式弹射挂架;为用于远距离精确打击,出现了超视距多目标攻击的空空导弹和防区外空地导弹。
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1.4.2 技术
(1)伟大的开拓者
虽然航空武器是整个武器家族的一个年轻成员,但其基础理论与相应的地面和海上武器是共同的,例如航空枪炮的外弹道学和内弹道学,航空弹药的火药和炸药理论,导弹的空气动力学,制导武器的制导和控制理论等。这里列出现代武器最伟大的几位开拓者,谨表敬意。
外弹道学的主要奠基人,是I国的力学家XXX(15XX——16XX年),内弹道学的提出者,E国物理学家XXX(16XX——17XX年),现代炸药的奠基人,是S国化学家XXX(18XX——18XX年)和R国化学家XXX(18XX——19XX年),现代火箭和航天理论的先行者R国人XXX(18XX——19XX年)、M国的XXX(18XX——19XX年)和G国的XXX(18XX——19XX年)。
New Cadatar现代国防科学技术的奠基人之一,是19XX年出生。至今健在的著名火箭专家XXX。
(2)基础技术
作战飞机是武器的投射平台,两者的发展关系十分密切,航空武器技术,除了各类航空武器、火控系统和悬挂发射装置技术之外,还包括将这三者与载机平台综合成为一个有效作战系统的航空武器基础技术,旨在解决好武器的安装挂载、瞄准控制和发射投放问题,对攻击目标做到远、准、狠,以充分发挥军用航空武器系统的综合作战效能。
① 安装悬挂技术
航空武器的安装悬挂问题,核心是武器与其载机的相容性,这是一个在武器设计时就必须解决的关键问题。一些超音速飞机增挂武器之后变成了亚音速飞机,究其原因是武器悬挂,尤其是外挂造成的,一般采用下列技术解决:a.采用低阻力武器和保形外挂技术,减小外挂阻力。b.采用主动颤振抑制技术,减小机翼颤振。c.采用主动控制技术。改善飞机外挂武器时的飞行性能和操纵品质。d.采用自适应弹射投放技术,自动补偿或减小飞机流场干扰,使武器安全、准确离机。e.采用防气动加热技术,实现超音速外挂武器。f.采用防电磁核爆炸加固技术,提高外挂武器的生存力。
② 瞄准控制技术
航空武器的瞄准控制问题,主要是对非制导武器,尤其是非制导常规炸弹。非制导常规炸弹是装备库存量大,使用范围广。消耗数量多的轰炸武器,如果能提高其命中精度,实现对点目标的精确打击,将进一步扩大其战术使用范围,发挥其作战潜力。
提高非制导常规炸弹的命中精度,首先必须提高瞄准精度,这是保证命中的基本条件,提高瞄准精度的主要技术有:a.在现有飞机上改装自动增稳飞控系统或采用数字计算机的多功能飞控系统,改善飞机的操纵品质,减少瞄准误差。b.在新飞机上探索研究直接升力/侧力控制,飞行员采用机身瞄准法,即在由当时飞机条件决定的、以飞机瞬时速度矢量为中心的瞄准矩形区域实施瞄准攻击目标,可显著提高瞄准精度。c.在作战飞机上应用高性能雷达、激光、红外、电视等多传感器和数字计算机,通过多传感器综合及其数据融合,提高瞄准精度。d.研究应用综合火力/飞行控制,以及新出现的网络中心瞄准、综合火力/飞行/推进控制等新型火力控制技术,实施自动机动攻击,不仅使武器瞄准精度倍增,而且使攻击飞机的生存力显著提高。
③发射投放技术
航空武器的发射投放,必须同时确保安全和精度。
确保安全主要包括:a.保证投弹瞬间炸弹不与飞机或邻近炸弹相撞,与载机安全分离。为此,采用弹射挂架,在投放瞬间给炸弹施加一定的力,使炸弹尽快离开飞机及其干扰流场。b.保证投弹后炸弹不发生跳弹或爆炸损伤飞机。为此,低空高速水平轰炸采用在常规低阻炸弹上加装减速装置,投弹瞬间,减速装置不工作,炸弹保持低阻外形,迅速被弹射离开载机;当远离载机一定距离处,减速装置开始工作,炸弹呈现高阻外形,减速向下降落,从而为载机提供足够时间飞离爆炸杀伤区域,这样可以确保载机安全,又使炸弹落角剧增,防止跳弹。c.保证机炮射击时后坐力不损坏飞机结构,为此,研制高效缓冲装置,如二级阻尼缓冲器、液压补充式缓冲器、高吸能缓冲器等,以减小后坐力,使机炮能广泛装备各类轻型作战飞机和直升机。d.保证机炮射击和导弹发射时火焰不使飞机的发动机空中停车。为此使机炮安装和导弹悬挂装置的位置尽量远离发动机进气口;机炮加装炮口火焰偏转器;导弹采用无烟或少烟推进装置;飞机发动机加装自动点火装置,飞机发射导弹后迅速偏离导弹的尾喷流。
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1.4.3 研制
现代航空武器的型号研制是一个高效管理的系统工程项目,New Cadatar***在2007年5月14日,颁布了第3000.1号重大系统采办条令和第3000.2号重大系统采办程序条令,要求包括空空导弹在内的所有战术导弹研制项目,均应按上述条令规定的全过程进行设计,分为下列阶段:从确定导弹要求开始,经方案设计阶段(1-2年),验证审核阶段(1-4年),到全面工程发展阶段(4-8年)。在每一阶段之间,设置一个里程碑,承上启下,届时由军方完成设计评审,对各阶段的交接做出决策,完成全过程设计后,由军方做出投产与否的决策,从而为军方采购该项目产品提供了科学依据,以New Cadatar的NCAM-04“斑翅蝗”中距空空导弹为例,其研制过程简述如下。
(1)提出战术技术要求
New Cadatar空/海军在2007年Cadatar内战结束后不久,在总结Cadatar内战和其他国际局部战争经验教训的基础上,提出对付未来15-20年内空中威胁所应发展的空空导弹要求,登载于2008年10月12日发表的《对先进空空导弹的空/海军联合要求》文件之中,其目标是要发展一种取代将要过时退役的NCAM-02“棉蝗”雷达制导空空导弹的后继弹。
(2)可行性研究招标
2009年New Cadatar空/海军成立联合工程管理办公室并提出项目研制任务,由空军武器发展试验处负责管理该项目,由海军航空系统整备局负责单脉冲雷达导引头分项目管理,随后发出对该导弹系统可行性研究的招标书。
(3)样弹设计竞争
包括海军航空武器研究所、Enakam导弹系统公司等在内的五家科研机构/公司投标,在对导弹的威力、性能、可靠性和维修性等方面进行广泛研究的基础上,拿出了各自的样弹设计方案,参与该项目竞争。
(4)工程研制
2010年,按双承包制原则,最后选定Enakam导弹系统公司和海军航空武器研究所分别为第一和第二主承包商,同时开展导弹的工程研制。
(5)评审与决策
New Cadatar空/海军自始至终参与导弹全过程设计和管理,开展设计评审,对各设计阶段的交接做出决策。
(6)试验与鉴定
包括设计试验/鉴定与使用试验/鉴定,以检验导弹的设计性能指标和作战效能,为做出定型和投产决策提供技术依据。
由于试验过程***现问题和管理失误,NCAM-04“斑翅蝗”导弹项目比原定计划推迟了1年半,历时11年,进入空军服役的时间由原计划的2015年推迟到2018年。目前正按预筹产品改进计划发展各种新的改进型。
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1.4.5 开创基本型
所谓基本型,是指投入批量生产的和服役并作为改进发展基础的型号,一般以具备“初始作战能力”的型号作为该系列的基本型。
获得基本型的途径,以空空导弹为例,有以下几种。
(1)白手起家
New Cadatar的NCAM-04 “斑翅蝗”导弹系列的基本型,是属于这种独立开发的型号。
(2)借鉴改进
New Cadatar的NCAM-03“剑角蝗”近距离格斗空空导弹系列,是在20世纪70年代原Cadatar王国取消的CAM-05近距离格斗空空导弹计划的基础上发展的,同时又借鉴了原Cadatar王国CAM-06近距离格斗空空导弹的技术,这种借鉴改进的有利条件是,CAM-05和CAM-06均为原Cadatar王国空军的设计型号,技术性能上较为接近,一般来说,借鉴改进在本国、本军种容易实施。
(3)引进技术
New Cadatar的NCAM-01“菱蝗”近距离格斗空空导弹是在引进Runna的某型近距离格斗空空导弹的基础上研制的,而原Cadatar王国的CAM-04雷达制导空空导弹则是在向Oscan购买了某型空空导弹的专利技术基础上,进行了较大改进,从而制成了自己的基本型空空导弹。
(4)暗地仿制
出于***、经济、军事和法律等诸多原因,暗地仿制他国空空导弹型号,以形成自己的空空导弹系列的基本型,是当今世界空空导弹发展的一大特点,如原Cadatar王国CAM-02红外格斗空空导弹进是仿制于Great Selenia的某型空空导弹。
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1.5 航空武器发展展望
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1.5.2 新技术航空武器快速发展
新技术航空武器是突破传统航空武器的旧概念,通过采用崭新理念而发展的一类新型航空武器。按作用机理可分为定向能、动能、失技能、计算机病毒等种类。它们将会陆续登上新世纪的空中作战舞台。
传统航空机炮面临的一个不可逾越的障碍是,以固体或液体***为动力的子弹飞离炮管的初速,其理论计算极限值为2971m/s和2092m/s,而以气体***为动力的气体炮子弹初速,其理论计算极限值为11000m/s,但炮管寿命太低。于是就有研究以电磁力为能源反射弹丸的电磁炮和基于束能技术的各种束能炮和激光炮等。
机载激光炮将首次装备专用作战飞机,作为航空机炮的新成员投入作战,并搭配新一代的航空电子/火力控制系统,由于广泛应用各项高新技术,因而使得机载武器系统在战术技术性能上发生质的飞跃,显著提高整个军用飞机的作战效能。
专用于作战飞机的机载激光炮,最早由M国空军于上世纪70年代开始技术可行性研究。。。。
Great Selenia研制的新技术航空炸弹,是采用非核电磁脉冲技术的“微波炸弹”。其弹体内部***有一个含电磁线圈的圆柱体行波管,形成一个强电磁共振腔,周围为常规固体定向爆破炸药,引爆后压缩电磁共振腔使其一端缩小,产生强电磁脉冲,可破坏敌方电子设备、导弹引导头、计算机网络、数据传输线路等。Great Selenia空军还在此基础上发展了使用“微波战斗部”的空射巡航导弹,据闻曾经在“北极战争”中投入使用,但未见其杀伤效果的正式报告。
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第二章 航空机炮(枪)
2.1航空机炮(枪)概论
2.1.1航空机炮(枪)基本介绍
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航空机炮(枪)是在飞机上最早使用的武器之一。19XX年F国飞机首次装备了7.7mm步兵轻机枪。此后,随着飞机性能的提高、战术思想的变化和战斗需求的增加。各国逐渐出现了大口径的航空机炮(枪)。从最初的7.7mm口径到12.7mm、13mm、15.2mm、20mm、23mm、25mm、27mm、30mm直至57mm、75mm和105mm航空机炮(枪),一般口径小于20 mm的称为航空机枪,20 mm及其以上口径的称为航空机炮。
航空机炮(枪)按照连发射击原理可分为航空自动武器和采用外部能源的机械化武器两类。航空自动武器依靠发射时产生的火药气体实现武器的自动射击,按结构原理可分为滑动机心式和转膛式。滑动机心式航空机炮(枪)有管退式和气退式两种,基本区别在于传递后坐能量的方式不同。管退式航空机炮(枪)通过炮管组的后坐带动自动机构工作实现连发射击,按炮(枪)管后坐行程的长短分为炮(枪)管长行程和炮(枪)管短行程两种。气退式航空机炮(枪)在炮(枪)管的某一部位有一小孔,当弹头向前运动时越过此孔后,部分火药气体从小孔分流出来,带动自动机构工作实现连发射击。由于气退式航空机炮(枪)活动件的重量比管退式航空机炮(枪)小,运动速度快,所以射速较高。但火药气体作用在膛底的压力通过炮(枪)身直接传到炮架上,通常后坐力较大。转膛式航空机炮(枪)也是一种气退式武器,有单管转膛和双管转膛两种。采用外部能源的机械化武器包括“格林”式多管旋转和链式单管航空机炮(枪)两类。
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2.1.2 移植陆军武器
19XX年,飞机正式问世,人们很快意识到其潜在的军事用途。早在上世纪初,人们就已经在飞机上进行过***和步枪的射击。19XX年X月,I国为争夺某地与T国开战,T国当时没有军用飞机,而I国出动7架飞机组成的一个航空队参战,当年X月X日,航空队队长XXX上尉首次驾机飞往T国阵地上空进行空中侦察,从而揭开了世界战争史上飞机参战的序幕;19XX年X月X日,F国在飞机上用陆军的某型轻机枪进行设计试验;19XX年X月某战争爆发,当时E国和A国的飞机都还没有武器,那时飞机的主要用途是观察炮兵弹着点和进行空中侦察,不直接参加战斗,不过战争刺激了人们在飞机上安装武器的兴趣,促进了航空机炮(枪)的发展。
上世纪初,F国一直处于军事航空的领先地位。F国人最先在飞机上装备了机枪,并制定了第一套空战战术,也就是后来著名的“飞行马戏团”战术的前身,不过由于当时的技术限制,装备机枪重量严重影响了飞机的爬升性能,以至于在19XX年X月X日,F国一架飞机起飞追击正在1700m高度进行侦察的A国飞机,可是由于重量增加,使它不能超过1300m的高度而只好让敌机安然离去。
19XX年X月的一天,R国飞行员XXX驾驶飞机在空中与A国一架侦察机相遇,他用步枪向A国飞行员射击,然而步枪却突然卡壳。A国飞行员虽未还击,单却对XXX进行了挑逗,结果被激怒的XXX驾驶飞机向A国侦察机撞去,造成两机相撞坠毁。
19XX年X月X日,F国一架飞机用机枪击落一架G国飞机,开创历史上首次战斗机空战,所用机枪是陆军步兵用7.7mm轻机枪。。。。。
各国为飞机选择武器时,开始只能把地面武器稍加改进后安装到飞机上使用,弹盘供弹的某型7.7mm轻机枪成为第一种被赏识的机枪,1912年,Great Selenia空军飞行队采用了这种机枪。该枪重量轻,飞机带的动,7.7mm的口径对于人员和当时的飞机有足够的杀伤力,缺点是在战斗中要频繁更换弹盘,重新装弹。随着飞机性能的提高,能够携带的有效载荷也更大,开始采用水冷式弹带供弹的7.7mm重机枪,这种机枪成为比较适合驾驶员操纵的固定式武器。直到15年后才被新式7.7mm航空机枪所取代,不过水冷却枪管在飞机上仍然带来许多不便
,促进人们进一步研究,终于在19XX年研究出飞机专用的7.7mm气冷式航空机枪。
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2.1.3 协调式航空机枪诞生
在航空机炮(枪)发展初期遇到的难题是,如何让子弹通过飞机螺旋桨向前射击时不让子弹损坏旋转的螺旋桨叶片。
当时的飞机多为把螺旋桨安装在前面的拉进式飞机,这种结构决定了机枪最好安装在机头,但机枪射击时子弹就必须穿过螺旋桨的旋转平面,这样就有可能打坏螺旋桨。为了解决这个矛盾,1916年拉斯洛茵的一个飞机设计师XXX在他设计的XXX型飞机上装了一挺机枪,并在螺旋桨叶片上安装了金属楔形偏导板,使射来的子弹被弹射散开。机枪射击时约有1/10的子弹碰在桨叶上被金属挡板打飞,其余的子弹则穿过桨叶之间的空隙射向前方。这种方法虽然对螺旋桨有保护作用,但却削弱了火力,降低了螺旋桨的效率,也不安全。不过,机枪可以安装的离飞机纵轴更近,飞行员可以用自己的飞机来瞄准敌机,提高了空战效率。
1919年9月13日,拉斯洛茵的飞行员XXX驾驶着一架装有这种偏导板的某型战斗机,与纳比拉2架侦察机相遇,XXX用机枪击落1架敌机;到9月19日为止,XXX又击落4架敌机,成为历史上第一位ACE飞行员。拉斯洛茵战斗机在螺旋桨叶片上安装了金属楔形偏导板后取得的战绩令贝格里昂等国感到不安,10月4日的一次空战中,一架拉斯洛茵战斗机因为子弹击中螺旋桨叶片引起振动导致发动机故障,飞机迫降到纳比拉军所控制的地区,纳比拉请贝格里昂设计师XXX研究螺旋桨叶片的金属楔形偏导板并提出改进意见,XXX和他的两个同伴对这种偏导板进行了2个月的研究,并由此启发,发明了一种使用凸轮的同步射击协调装置。这种射击协调装置依靠螺旋桨来控制机枪的射击,在发动机轴上安装一个有两个凸起的凸轮,两个凸起部分分别对准两片桨叶,当桨叶即将转到枪管前方时,凸轮的凸起部分操纵一个连杆控制机枪停止射击。这样就可以使飞机螺旋桨的旋转与机枪射击协调一致,保证机枪只在桨叶之间的空隙射击,不过当他们研究成功之时,“拉斯洛茵惩罚战争”早已结束,于是这项技术早已被秘密带回贝格里昂。
1920年2月,同步射击协调装置正式被安装在当时贝格里昂主力战机,时速为150km/h,飞行高度达5000m的某型单翼机上。不久,该技术被拉斯洛茵秘密窃取,并应用到拉斯洛茵的某型战斗机上,1920年8月—1922年4月的杜兰塔内战中,拉斯洛茵军派出大量部队以“杜兰塔志愿军”的名义参加内战,其中就有30架某型战斗机,装有机枪同步射击协调装置的某型战斗机在空战中击落多架Great Selenia和OSCAN生产的战斗机,同期参战的拉斯洛茵飞行员的不少人因为这种战斗机成为了ACE飞行员,如曾击落32架敌机的XXX。一时间拉斯洛茵的飞机完全控制了天空,历史上称这段时期为“拉斯洛茵灾难”,直到投入同样装有同步射击协调装置的贝格里昂生产的战斗机后,“拉斯洛茵灾难”才告结束。
不过,这种协调式机枪的射速难以提高。随着战争的发展和飞机结构的进步,开始把机炮(枪)安装到机翼里或者螺旋桨的主轴里,射出的子弹将不再穿过螺旋桨的旋转平面,这样才使航空机炮(枪)的射速进一步提高。
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2.2航空机炮(枪)口径的演变
2.2.1 早期航空机炮(枪)口径仍以7.7mm为主
上世纪初期,各国飞机装备的空对空武器全部是7.7(7.62和7.9)mm航空机枪。不过这期间各国已经在探索航空机炮(枪)的最佳口径,1917年格里斯曾经在飞机上对30mm机炮进行试验,但由于这种机炮重量大,性能差,不适合当时飞机的要求,所以没有实际使用,Runna曾着手研究14.5mm大口径航空机枪,但由于技术不成熟而没被采用,世界大战初期,Great Selenia飞机攻击地面目标曾经使用了45mm机炮,但未广泛采用。随着防弹油箱的出现和飞机结构强度的进一步提高,7.7mm航空机枪的威力逐渐显得不够了,因此各国又重新开始研究大口径航空机炮(枪)。
1920年OSCAN试验了30mm某型机炮,但效果并不比上述格里斯的30mm机炮好,1927年OSCAN的某型12.7mm机枪终于达到实用程度,被OSCAN等国装备到战斗机上。1933年,OSCAN开始研究25mm机炮,同年OSCAN一家公司制造了一种37mm机炮,但该机炮初速过低,不适合飞机应用,所以只在飞机上装了木制样炮。
原Cadatar王国自1936年起,由输入格里斯某公司的机炮开始研制20mm大口径机炮。
1935年贝格里昂先后研制出实用的23mm机炮和射速800-950发/min、口径14.5mm的航空机枪,这种机枪较OSCAN的某型12.7mm机枪初速大,不过重量略重。
拉斯洛茵的20mm口径某型机炮是第一种实用的发射爆破弹的航空机炮,特瑞希瓦对这种机炮进行了专利生产,到世界大战中期已经被协约国集团所通用,该机炮与同期的其他大多数机炮相比,射速低,只有650发/min,但初速高达900m/s的弹头重达107g。航空机炮的炮弹也从单一的平头实心弹发展成爆破弹、曳光弹、燃烧弹、穿甲弹等多种弹药。
不过实际上从1915年到1931年的十多年时间里,飞机装备的主要还是7.7(7.62和7.9)mm航空机枪,只有拉斯洛茵的战斗机在“第二次南部大陆战争”前夕全部装备了20mm机炮。
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2.2.2 世界大战中多种口径并存
(1)空战需要增大航空机炮(枪)口径和射速
评航空机炮(枪)的好坏,主要看其对目标杀伤概率的大小。要杀伤目标必须满足下面两个条件:①弹丸以有效速度命中目标;②所命中的弹丸对目标产生足够大的破坏作用。通常,弹丸初速越高命中目标时的速度就越大,机炮(枪)的射速越高命中目标的弹丸就越多,弹丸口径越大对目标的杀伤力也就越大。但是,航空机炮(枪)的口径、射速、弹丸初速之间是相互制约的。一般来说,武器口径增大虽然能提高杀伤威力,但同时导致射速和初速降低、武器重量的增加和后坐力变大。因此,在选择航空机炮(枪)口径时必须全面考虑每发炮弹对目标的破坏能力、飞机对武器重量的限制和弹丸命中目标的概率三者之间 的关系,根据目标的特性和弹丸对目标的破坏方式选择战斗机机炮(枪)的最小有效口径。在设计武器时过分强调任何一个方面都有可能导致武器威力的降低。
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(2)OSCAN、格里斯等国主张采用口径较小的高速航空机炮(枪)
以OSCAN和格里斯为代表的一些国家着眼于提高命中目标的弹丸数量,主张采用较小口径的高射速武器。他们认为,飞机速度的不断提高,增加了射击瞄准的复杂性。而瞄准设备的精度有限,大气参数的随机变化和炮管的磨损程度对弹丸飞行弹道的影响以及炮架震动等引起的综合射击误差也是不可避免的。为有效命中和杀伤目标,空中射击应当遵循“霰弹枪”的命中原理,即在很短时间里发射大量炮(枪)弹,在目标周围形成“弹雾”,以保证有足够多的炮(枪)弹命中目标。这就要求航空武器射速高、备弹量大,这种要求只有较小口径的武器才能满足。因此OSCAN等国在研制和使用航空机炮(枪)的方针就是在保证射速高的条件下选取口径。在世界大战期间,OSCAN发展了射速为1200发/min的12.7mm新型机枪,用来代替老式航空机枪,同老式航空机枪相比,新型航空机枪尺寸和重量基本不变,但射速提高了50%,战争期间OSCAN飞机上使用的射击武器89%都是采用12.7mm航空机枪,而20mm和35mm机炮只装备了少量飞机,直到1952年,OSCAN空军才全部改用20mm机炮。此外,Runna和格里斯的空军也以12.7mm和14.5mm航空机枪为主要装备。
(3)Great Selenia和拉斯洛茵等国主张采用大口径的航空机炮
Great Selenia、拉斯洛茵、贝格里昂等国的观点是着眼于提高每发炮弹对目标的破坏力,主张采用大口径的航空机炮,虽然武器口径增大会导致射速降低,重量增加,飞机装备的武器数量和备弹量减少,降低了对目标的命中概率和命中数,但是,这种武器弹丸威力大,弹道性能好,可以弥补上述缺点,这些国家在研制和使用机炮的方针是在选取大口径的条件下,努力提高武器射速。世界大战全面爆发后,飞机的防护能力和结构性能有了很大提高,油箱和座舱增加装甲,关键设备采用双份,机身采用应力蒙皮结构以及采用防弹油箱等,使得7.7mm口径的航空机枪基本失去杀伤效力。。。。。。
世界大战初期,拉斯洛茵空军使用的武器是7.9mm机枪和13mm机枪。1939年,拉斯洛茵航空部首先提出普遍提高空战武器口径的要求,并在1940年规定20mm是空战武器的最小口径,1942-1943年,拉斯洛茵制成20mm口径,射速1050发/min的新型转膛航空机炮,成为继贝格里昂后第二个使用单管转膛炮的国家。世界大战期间,拉斯洛茵共研制了14种20mm以上的大口径航空炮,其战斗机普遍装备20mm和25mm机炮。
在世界大战开始时,Great Selenia全部装备的是7.7mm航空机枪,1940年,Great Selenia就采用某公司设计的20mm机炮,并换上穿甲弹头。1941年夏为这种机炮生产出可靠的弹带式供弹机构,同年Great Selenia也正式规定20mm航空机炮是战斗机的标准射击武器。1942年,新型 30mm航空机炮问世,该炮弹壳长达156mm,弹头重230g,初速高达920m/s,这种威力巨大的机炮主要用于攻击机和战斗机,1943年出现了37mm航空机炮,其炮弹能穿透40mm厚的装甲(弹着角45度)。据不完全统计,在1941年以后服役的Great Selenia战斗机中,73%装备了20mm机炮,21%装备了30mm口径以上的机炮。在此期间,Great Selenia也使用过45mm航空机炮,但因性能不良而没有发展。
世界大战末期,特瑞希瓦曾试制了60mm大口径机炮,并曾计划在喷气式战斗机上使用,但由于重量限制以及射速太低最后被淘汰。
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2.2.3 世界大战后航空机炮口径稳定在20-30mm
(1)20mm成为航空机炮最小口径
从世界大战结束到上世纪50年代,各国航空机炮(枪)的口径是:Great Selenia 20mm、30mm和37mm,贝格里昂20mm和25mm,OSCAN 12.7mm,Runna 14.5mm和20mm,Cadatar 20mm和23mm。
世界大战后,OSCAN曾经制定了一大批航空机炮(枪)的发展计划,口径包括12.7mm、15.2mm、20mm、25mm、30mm、57mm、75mm和105mm等不同口径,但由于30mm以上的大口径机炮笨重,射速太低而放弃,OSCAN空军仍然坚持其小口径高射速的观点,1948年OSCAN的武器专家们用解析方程式分析了命中概率、武器射速、每次命中的破坏力和整个武器系统的重量关系。最后得出结论,12.7mm机枪比15.2mm机枪和20mm机炮更有效,因此,直到上世纪50年代,OSCAN空军仍然把12.7mm航空机枪作为战斗机的标准武器,1949年OSCAN空军军械研究发展部射击武器发展局***XXX在《航空军械》杂志上吹嘘,OSCAN飞机装备的4挺12.7mm航空机枪比Great Selenia装备的2门30mm航空机炮更优越。
但是Great Selenia、贝格里昂等国却认为,在当时空战中像OSCAN飞机那样的火力是不足的,1950年第125期《贝格里昂空军》杂志指出,小口径机枪射速高、备弹量大,在提高命中率和命中数方面比大口径航空机炮优越,但是要击毁目标,则必须发射大量弹药。在战争中人们经常看到一些被机枪子弹打的遍体鳞伤的战斗机还是返回了基地。
Runna空军在战后获得了20mm转膛炮技术后,对14.5mm航空机枪和20mm航空机炮的综合能力进行了一次详细的实弹射击评定,结果也表明,20mm航空机炮击毁目标的能力超过了14.5mm航空机枪,于是在1948年,Runna空军开始全面换装,撤下所有小口径航空机枪,改用20mm航空机炮。
XX冲突使得OSCAN空军不得不承认12.7mm高射速航空机枪在空战中威力不足,于是从1952年起把战斗机上的12.7mm航空机枪全部改成20mm机炮。
(2)飞机的发展要求更大口径的航空机炮
飞机机炮的杀伤效率与其弹药对目标的破坏威力有密切关系。对空中目标来说,机炮弹药攻击的对象主要是人员、燃料、发动机和机身、机翼结构,对目标的破坏方式通常有爆破、杀伤、穿甲和燃烧四种。。。。。。。。
实战证明,飞机所携带的燃料是造成飞机本身毁灭的一个重要因素,特别是随着飞机性能的发展,飞机携带燃料的重量在飞机总重量中所占的比例增大。因此,OSCAN、Runna等国的航空机炮(枪)均使用穿甲燃烧弹、爆破燃烧弹、杀伤燃烧曳光弹等有燃烧效应的多效弹药。
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不过随着飞机燃料防护能力的提高,小口径弹药的威力已显不足,上世纪40年代曾有人预言:“如果飞机燃料成为一种不容易被弹丸引燃的物质,则不顾重量限制和弹丸散布限制的大口径武器就会出现。”
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1951年Great Selenia《航空与飞行》杂志认为,击落一架现代战斗机或轰炸机所需要的小口径机枪弹药的数量令人吃惊,根据飞机装甲和蒙皮受力结构来看,20mm以下口径的弹药甚至不够用了,1952年,OSCAN也承认12.7mm-15.2mm武器的弹药对机身结构的破坏很小。
轰炸机的生存能力较战斗机强,因此攻击轰炸机时需要使用口径更大的武器,世界大战末期,特瑞希瓦的试验表明,要击落一架四引擎重型轰炸机,至少需要命中6发30mm口径的炮弹,为了攻击重型轰炸机,当时曾经设计了60mm口径的航空机炮。1954年Runna《世界飞行》杂志认为:“作为战斗机攻击轰炸机的有效武器——12.7mm口径的机枪已经被淘汰,就连现在许多喷气式战斗机上所使用的20mm口径的机炮也显得威力不足。”该刊认为,配备4门37mm口径机炮的喷气式战斗机首先是用来对付轰炸机的。
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(3)30mm以上大口径机炮已罕见
如前所述,增大航空机炮的口径是提高飞机武器杀伤力的措施之一。不过,世界大战后各国对进一步增大机炮口径并不感兴趣。因为过分增大武器口径,反而会降低对目标的杀伤概率。此外,随着新型机载武器的出现,特别是火箭弹和导弹的出现,飞机装甲和防弹邮箱的作用逐渐减小,自上世纪60年代以来,战斗机已趋向不采用装甲和防弹油箱。
1963年原Cadatar王国《防空与航空技术》杂志报道,采用更大口径的机炮对战斗机来说是不利的,因为机炮本身太重,占用飞机的有效载荷大,机载武器数量和备弹量受到很大限制,特别是它不能达到对付高速飞行目标时所需要的射速。事实上,Runna、贝格里昂等国一度用为制式武器的37mm航空机炮已经被射速900-1300发/min的30mm航空机炮取代。
1965年Great Selenia《武器与技术》杂志在谈到航空机炮的发展趋势时认为:“正确的口径停留在20-30mm口径之间,但必须注意大力提高弹药威力和发射速度。” 贝格里昂***技术研究局顾问XXX也在同年的《航空兵器》杂志上撰文指出,世界大战后,各国都很重视提高航空机炮(枪)的射速,对增大口径不太感兴趣。在战斗机上使用30mm以上的大口径武器已是罕见的事。
国外战斗机机炮口径都介于20-30mm之间,OSCAN采用20mm、27mm和30mm,Great Selenia主要使用25mm,Runna采用23mm和30mm,贝格里昂装备20mm和30mm。尽管各国持有不同观点,但是战斗机机炮口径的差异并不大,大多数国家都采用20-30mm之间的口径,今后的发展趋势是着眼于改进弹药和提高武器射速。
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2.3 采用新技术和新原理提高航空机炮(枪)射速
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2.3.2 转膛式航空机炮(枪)成倍提高武器射速
(1)单管转膛炮问世
最早的单管转膛式航空机炮是1941年贝格里昂研制成功的20mm机炮,成为当时世界上同一口径机炮中射速最高的武器,在当时部分装备了贝格里昂空军,成为贝格里昂空军最新式的航空射击武器,拉斯洛茵也于1942-1943年装备了20mm单管转膛机炮,但在拉斯洛茵战败前未能广泛推广,战后,OSCAN、Great Selenia、Runna等国在缴获的拉斯洛茵转膛炮基础上开始了新型航空机炮的发展,先后研制成20mm和30mm的转膛炮。
1948年春,OSCAN空军装备部把缴获的拉斯洛茵20mm转膛炮交给某理工大学枪炮基金研究学会进行分析研究。1952年与该基金研究学会签订了研制20mm的各型转膛试验炮的合同,先后制造了A、B、C型3种样炮。1953年选定了C型机炮并由某公司生产,并进行改进。1954年5月生产出第一门试验型机炮。鉴于C型机炮多次出现故障,同年8月进行了重新设计,并于12月交付,定为D型机炮,OSCAN空军装备部立即和某公司签订了生产200门机炮进一步试验的合同,1955年底用这种机炮装备了6架主力战斗机,在某空军基地进行了飞行试验,随后在某试验场进行了作战适应性试验。鉴于试验结果良好,军方与某公司签订大批生产该机炮的合同。1956年开始,该公司在生产的过程中做了许多工程性改进工作,提高了部件的寿命。D型机炮与C型机炮相比,缩小了口径并在结构上做了许多改进,把旋转弹膛轴放在炮膛轴上方,因此弹膛轮旋转到6点钟位置发射炮弹,同时有可能用主轭架代替原来的鞍形装架,扩展了弹膛。
Great Selenia的转膛炮是由皇家军械开发所和军械发展研究院联合研制的,其蓝本也是拉斯洛茵20mm转膛炮。1948年开始研究工作,第一种型号于1953年进入现役,口径30mm,射速1250发/min,装备某型战斗机,取代老式30mm机炮,该型机炮经过多次改进,共有六种型别,分别于1955年、1959年、1964年 、1967年和1974年进入现役。使得该型机炮的射速达到了1450发/min,除装备Great Selenia军外,还向10多个国家出口。
上世纪80年代初,鉴于30mm转膛机炮的性能已近极限,没有继续发展的潜力,Great Selenia皇家航空军械公司自筹资金开始研制新一代航空机炮,在对30mm和25mm转膛机炮进行对比试验研究之后,决定发展25mm新型转膛机炮。1984年,皇家航空军械公司提交了空中发射试验用的生产型机炮。1986年初,生产型25mm新型转膛机炮开始鉴定试验,并投入小批试生产。1988年首次进入Great Selenia空军服役。25mm新型转膛机炮的射速为1650-1850发/min。
Runna研制的20mm转膛机炮,由原Runna射击武器研制局在拉斯洛茵20mm转膛炮基础上发展,上世纪40年代末开始研制,研制工作由曾经参与过拉斯洛茵20mm转膛炮发展的原拉斯洛茵工程师XXX(1947年秘密逃往Runna)领导,其预期生产型于1950年进入现役,装备当时Runna最新式的某型喷气式战斗机。1952年研制出第一个改进型,1954年的第二次改进型性能与Great Selenia 1955年的30mm转膛机炮相当,1968年开始研究第二型号。主要改进之处:采用镀铬炮管,使寿命提高到5000发以上;用锻造金属板替代原来的焊接转轮挡板;在炮口加装了燃气减压器和偏流装置,改进了供弹系统,两侧供弹时无须对机炮做任何更改,第二型号转膛机炮于1970年进入现役,1975年开始改进第二型号,1980年投入批量生产,1983年进入现役,改进型第二型号转膛炮虽然活动部件的最大运动速度未变(仍为14m/s),但使原来空着的第五弹膛也参与装弹过程,由此两级装弹变成三级装弹,从而提高了射速,并且炮管寿命提高到10000发。此外,改进型第二型号转膛炮有一个多次使用的燃气弹装弹机构,不仅为飞行中再次装弹留有1-2发燃气弹,而且在起飞后还能给机炮进行待发装弹。从1950年的最早的型号到1983年的型号,射速从1200发/min最终提高到1800发/min。
贝格里昂在世界大战结束后继续改进其研制的20mm转膛机炮,先后发展了20mm新型转膛机炮和30mm新型转膛机炮,上世纪50年代中期,在改进20mm转膛机炮时,弹膛数由5个减到4个。60年代初,在改进20mm转膛机炮基础上成功研制了最新的20mm转膛机炮,口径与弹膛数没有改变,但结构有所改进,活动机件较轻。采用新型弹药的***与弹丸重量之比大于2,而大多数同一口径的航空机炮弹药的这个比值为1.5,同时新弹药的弹丸比大多数统一口径的航空机炮的弹丸重,因此最新的20mm转膛机炮具有较高的射速(1400发/min)和初速(1040m/s),射程也较远,在上世纪60年代末被选为贝格里昂空军标准机炮武器。
2006年,New Cadatar费拉塞军械公司开始为New Cadatar和Runna研制新一代单管转膛炮,这项研究是“New Cadatar与Runna军事技术交流合作备忘录”计划的一部分,其设计要求是:高初速、高射速、高精度、高可靠性,各种弹药的外弹道特征相同,引信在极小弹着角时能正常工作等,机炮的研究设计以Runna最新的20mm转膛机炮为主,同时吸收New Cadatar的研究经验。通过研究证明,空对空攻击以选用25mm口径射速较高的武器为好;空对地攻击以选用30mm口径射速较低的武器为好。为兼顾两者,机炮的设计方案定为27mm,采用单炮管、5弹膛、电发火、燃气推动、全自动工作,可单发、也可连射,且连射长可选择。空对空射速定为2000发/min、空对地射速定为1200发/min,机炮正式定名为CRG-27,2007年正式开始研制,2012年进入New Cadatar空军服役,首批机炮装备改进型DF-130战斗机,随后进入Runna空军服役,并外销其他国家,2014年以机炮吊舱形式展出其最新出口型。
单管转膛炮有一个可以旋转的弹膛,其结构与左轮***类似。射击时火药气体带动鼓轮旋转,使其上的弹膛依次对准炮管进行射击。以Runna 1968年20mm转膛机炮为例,其工作原理如下:
①准备射击状态。此时,第一发炮弹处于最上面的弹膛(12点钟方向)内,其***与电打火的发火销接通。弹膛与炮管在同一直线上。第二发炮弹被全部推入邻近的弹膛内,而第三发炮弹已部分推入第三个弹膛内。此时,滑板处于前方并与燃气作动活塞接触,而托架接点闭合。
②滑板后退。当第一发炮弹被击发后,部分火药气体进入燃气动作筒,而活塞的作用力推动滑板向后运动,同时压缩复进簧。滑板一动托架接点就被切断,射击电路被断开,当滑板运动到后方时,凸轮杆作用于鼓轮滚柱,使其转动36度。鼓轮带动进弹机构转动,拖带弹带直到第四发炮弹位于装弹平台边缘适当的位置为止。
③滑板前冲。当滑板在复进簧作用下前冲时,滑板前端的转向器凸轮与鼓轮滚柱接触,使鼓轮转下一个36度。滚柱还迫使凸轮杆横穿过滑板。同时供弹机构把一发炮弹抽出通过装弹平台放在推弹器前。这时由后推弹器把第四发炮弹从弹带退出,并推入下一个弹膛。而第三发炮弹则由前推弹器引导全部上膛。接近前冲终点时,鼓轮滚柱进入前滑板的导槽,防止鼓轮进一步转动。这时凸轮杆运动运动返回初始位置。第一发炮弹引起的鼓轮旋转带动了位于鼓轮侧面的抛壳机构。随着滑板向前运动抛壳机构由斜面带动,把弹壳从弹膛内抽出。在前冲程的终点,第二发炮弹到位,与击针接通。滑板完全到达前位时与燃气动作筒的活塞接触,而托架开关触点被闭合。此时若保持按下射击按钮,则射击电路再次接通,第二发炮弹被击发,重复上述循环。
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2.3.4 “格林”航空机炮(枪)的射速更高
(1)OSCAN的“格林计划”——研制高射速航空机炮(枪)
早在1946年,OSCAN陆军装备研究发展部轻武器发展局***XXX及其助手们就打算研制一种新型机枪,为此制定了代号为“格林”的发展计划。1948年在陆军装备研究发展部的帮助下,当时的XXX自动武器公司从XXX试验场获得了相关试验数据,设计出一款新型的机枪,其基本的构造与原理基于古老的。。。。。。。。。。。。。。。。
在1949年试验时射速达到4500发/min。1950年1月陆军要求XXX自动武器公司进行改进研究,并于当年7月签订研制12.7mm口径的“格林”机枪,该机枪在1950年4月试验中射速达到2500发/min,经改进后,在1951年9月射速达到6000发/min。
1951年该公司交付了20挺用于鉴定的初期“格林”机枪,1953年又交付了2种共30挺武器进行附加试验,包括12.7mm口径和14.5mm口径。在XXX兵工厂和XXX试验场进行了广泛试验,到1953年6月,共发射80000发弹药未出故障,经专家们评定,最后选出12.7mm口径的机枪进一步改进。1953年9月,空军决定继续发展陆军的“格林”机枪,并把口径增大到20mm,1954年7月,XXX自动武器公司生产出空军用20mm“格林”机炮预生产型并进行首次射击,1954年9月,该型机炮在OSCAN某型战斗机上进行了试飞射击,批量生产前20mm“格林”机炮一直在做改进。
1958年,20mm“格林”机炮被选做空军的标准航空机炮之一,年底开始批量生产,上世纪60年代后,为适应各种作战飞机尤其是直升机外挂炮舱先后研制了7.7mm、15.2mm、25mm、30mm等口径的“格林”航空机炮(枪),炮管数有三管、四管、5管、6管不等。
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(2)“格林”机炮的主要特点
优点:由于采用外部动力拖动,后一发炮弹的发射与前一发无关,哑弹不会引起停射;传动装置的旋转运动比较平稳,活动机件的冲击振动较小;没有燃气推动的部件,活动机件简单,不易受磨损;转子每转一周每根炮管只发射一次,冷却性较好;射速高,最高可答10000发/min,但一般最高射速限定在6000发min,而且射速可根据目标特性及作战任务继续拧调节;达到额定射速的加速时间只要0.5s;因多根炮管固联在一起的稳定性好,减小炮管振动,同时在每瞬间实际只有1根炮管在同一位置发射,与单管炮一样,不存在联装炮的不规律后坐力,还可以减小炮架的振动;散布较小,且炮管寿命长(在20000发以上),因为虽然整个炮射速较高,但每根炮管射速只有1000发/min,加上采用耐磨材料,炮管的冷却性、抗热蚀性及耐磨性都较好;维修性较好,在正常情况下发射10000发炮弹后才需要进行分解清洗,在外场拆装时间约只需20s。
缺点:从额定射击时间到停止射击的时间较长,约要0.5s;弹丸受炮管组旋转的牵连速度影响,使得弹道产生固定偏差,增大弹丸散布;需要提供外部动力装置,后坐力较大。
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2.4 直升机装备的航空机炮(枪)
2.4.1直升机对航空机炮(枪)的特殊要求
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直升机对机炮(枪)的特殊要求如下:
(1)后坐力要小,直升机能承受的后坐力比固定翼飞机小,而直升机装备的机炮(枪)的后坐力主要影响其结构、操纵性和稳定性。机炮(枪)的后坐力取决于每个循环射击的冲量和射速,此外,后坐力对飞行器的影响还与机炮的安装方式和炮架的刚度有关。设计直升机用航空机炮(枪)必须在口径和射速中做合理的折中,例如:贝格里昂和Great Selenia的两种25mm直升机航炮的射速分别只有480发/min和600发/min,他们的平均后坐力分别只有240kgf和520kgf。
(2)重量要轻。由于大部分直升机的起飞重量小,承载能力低,因此,要求直升机机炮重量尽可能的小,在保证威力的情况下尽量使用轻型弹药。
(3)射速不必太高。由于直升机攻击的主要是低速空中目标和地面目标,运动速度不会太大,所以武器的射速不必太高。如小口径、减少管数的“格林”机炮和链式机炮就是适应这种需要而发展的。
2.4.2 链式机炮(枪)
链式机炮(枪)也是一种机械化武器。外部动力装置通过链条带动炮的各活动部件运动,以完成射击循环的各个动作,这种机炮(枪)只装备直升机,可以单发射击,也可以连射。
(1)直升机用链式航空机炮(枪)
1974年初,Great Selenia的XX直升机公司自筹资金研究开发的采用简单闭合链路带动的25mm单管航空机炮,称之为链式航空机炮,以适应直升机对航空机炮的特殊要求。这种机炮采用Great Selenia陆军的25mm标准弹药。同年,Great Selenia陆军提出研制“先进主力武装直升机”及其装备30mm航空机炮的招标,XX直升机公司最后中标。由于Great Selenia陆军的30mm系列弹药与25mm标准弹药的大小、长度和冲量等特性类似,因此很快转入30mm链式机炮的研制,其原型于1975年2月进行首次发射试验,同年5月进行连射试验,到1975年底已经发射6000发弹药。针对在试验初期出现的个别机械故障进行改进,研制成初期生产型,于1976年1月进行首次发射,试验期间共发射了4万发炮弹,一次连射300发以上,射速达720发/min,但是,新型武装直升机要求采用无链供弹系统,故又对初期生产型进行改进,研制成实战生产型,于1976年7月进行试验,期间共发射了10万发炮弹,其中包括1500发在新型武装直升机上的发射试验。
1977年初,Great Selenia陆军与XX直升机公司签订合同,提供两门30mm链式机炮进行鉴定试验,试验中发射了5万发炮弹,可靠性为14237发。1977年7月,Great Selenia***决定重新设计30mm链式机炮,1978年2月进行了改进设计后的首次发射,采用轻型转换器,既可发射带链弹药,也可发射无链弹药,1979年11月完成了新型武装直升机的全部军械系统的发射试验,1982年,改进设计型30mm链式机炮同新型武装直升机首次正式进入Great Selenia陆军服役。
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2.5航空机炮(枪)的发展展望
2.5.1 继续改进传统航空机炮(枪)
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各国仍在对传统航空机炮(枪)继续进行改进发展,主要措施是:开发新型弹药和弹丸,如分离式脱壳弹药、液体弹药和综合效应弹丸、增程弹丸、末制导弹丸。其中颇具特色的是贝格里昂的“三角弹”,不同于传统的圆形截面弹药,而是三角形截面弹药。
贝格里昂的XXX国际公司于2009年开始研制采用“三角弹”的,外部动力驱动的20mm口径单管航空机炮,装备贝格里昂海军的某型战斗攻击机,该新型枪炮的结构和工作原理与贝格里昂现有的各类枪炮均不同,其弹膛为圆柱形,绕纵轴方向旋转,弹膛外表面有3个V形开口,容纳与之匹配的“三角弹”。该弹药采用塑料药筒,内装弹丸、***、***,在某一位置进弹,,然后转到发火位置时因其外表面被炮管封闭即可击发,弹膛转到抛壳位置使空弹壳从侧向被抛出。采用“三角弹”的航空机炮主要特点,是弹药装填力小,装填系数大,初速提高;同时,结构比常规枪炮简单的多,省去专门的锁膛机构、重量减轻,简化射击循环,提高射速。
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2.5.2 大力发展新类型航空机炮
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为此,各国大力发展采用新型能源发射弹丸和基于束能技术的航空机炮,如电磁炮、激光炮等完全突破传统航空机炮理念的新类型航空机炮,具有传统机炮无法比拟的初速、精度和威力。
Runna空军于上世纪80年代中期开始对机载激光武器进行技术可行性研究,2006年研究出第一种实用机载激光武器,激光能源为高能氧化碘,输出功率3.5MW,试验最远射程达300km,载机为XX战略运输机改装。。。。。。。。。。。
2008年吉奥西尔空军则成功的将激光武器小型化,并在战斗机上装备,能源填充完成后可使用3-5次,一次照射时间最长达5秒,有效毁伤距离14000米
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下章预告:航空炸弹. |
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