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波兰“劳拉”近程防空武器系统

来源:互联网 责编:大嘴 作者:佚名 时间:2009-01-25

2008年第05期  来源www.cngc.com.cn
 

    07年岁末,某公开杂志的一张中国新型双35毫米自行高炮的照片在网络上掀起了一场自行高炮热。对于其渊源网友们提出了很多种猜测,在众多猜测中,外型与中国新双35自行高炮最为神似的波兰“劳拉”自行高炮成为网友们议论的热点。更有些人一度认为“劳拉”是世界上最先进的自行高炮,并进一步认为中国新型双35毫米自行高炮拥有与“劳拉”一样优秀的性能。那么,“劳拉”究竟是一套怎样的系统呢?

研制背景

 

    1991年,发生了三件对世界影响很大的事情:1月爆发海湾战争,联军以强大的空中优势打垮了伊拉克数十万的地面部队;7月华约集团宣告解体,苏军开始撤出原华约国家;12月苏联解体,原来强大的红色苏联分崩离析成若干个国家。为了填补原华约和苏联解体引起的波兰军事力量真空,波兰不得不开始军队改革和新军备发展计划。而波兰军方则结合未来地区环境和新的军事威胁开展了21世纪波兰防空作战需求的研究,并委托拉德沃集团CNPEP电子研究中心对未来防空系统的相关系统进行了先期概念性研究,经过研究后认为:

    第一、波兰军队空/海军用来承担要地防空任务的“萨姆”-6/8防空导弹系统、S-6057毫米高炮不能满足21世纪国土防空作战需求,陆军的ZSU-23-2系列牵引高炮和ZSU-23-4 型自行高炮也不能满足21世纪野战防空需求。由于波兰政府的财力有限,不能同时为陆海空三军研制各自需要的防空系统,这就要求未来的防空系统应该尽可能具有多种功能并最大限度满足陆海空三军的需求。

    第二、随着北约东扩的进行,波兰将融入欧洲大家庭,其安全环境得到改善。波兰国防军的使命不仅仅是保卫领土安全,而且还要与北约盟国一起来应付欧洲热点地区可能爆发的局部冲突。这就要求波兰军队研制的新装备应该与北约盟国的水平相当。为了能快速布置到距离遥远的热点地区,新装备必须有较强的机动性、高度的系统集成性和独立作战能力。

    波兰军方未来需求最大的防空装备,应该是以能在复杂条件下作战的自行高炮为基础的多功能防空系统和“格洛姆”轻型防空导弹系统。

    1994年初,波兰政府正式通过多功能防空系统和先进轻型防空导弹系统的研制计划,并下拨了1994年至1999年的研制预算,军方随即向本国军工企业公布了研制要求。波兰国内防空系统研发技术实力最强的两家企业参加了竞争,即曾负责ZSU-23-4自行高炮引进生产的塔尔诺机械厂和以研制防空雷达及电子系统见长的拉德沃集团CNPEP电子研究中心。

    塔尔诺机械厂在斯塔洛瓦·伍拉钢铁厂的协助下研制了“绍波尔”弹炮合一防空系统,它是在该厂原自行高炮弹炮合一方案基础上增加了一套以色列El-Op公司光电瞄准系统而成,成本低。另外,该系统将导弹换成了比“萨姆”-7 先进一代的“格洛姆”,底盘也换成了承载能力更好的2S1自行榴弹炮的底盘。

    拉德沃集团CNPEP电子研究中心认为满足未来作战要求的多功能防空系统应该具有10公里左右的射程、5000米左右的最大射高;可以在强电磁干扰环境下执行全天候作战任务,在必要时能通过防空指挥车为其他防空部队提供目标空情信息。由于本国制式23毫米高炮配备的“格洛姆”导弹射程和威力不足,CNPEP电子研究中心提出的“劳拉”方案没有再采用任何与苏式装备沾边的武器系统,他们建议在“劳拉”自行高炮上采用“博福斯”L70-40 或者“厄利空”KDA35毫米炮,并且研制与自行高炮高度通用的近程防空导弹系统。

    波兰军方经过比较后决定采用CNPEP电子研究中心提出的“劳拉”方案。在取得军方的支持后,CNPEP电子研究中心很快完成了系统研制的协调工作,确定了总体方案。“劳拉”方案包括“劳拉”-A自行高炮系统和“劳拉”-R近程防空导弹系统两个部分,两者采用相同的底盘和炮塔。搜索雷达采用CNPEP中心研制的MMSR三坐标雷达,跟踪系统包括雷达和光电两个部分──火控雷达采用瑞典爱立信公司“鹰”MK-l ,光电跟踪系统则采用CNPEP公司综合光学跟踪系统。自行高炮采用“厄利空”KDA35毫米炮,近程防空导弹使用瑞典萨伯·博福斯公司的“巴姆塞”导弹或者南非肯特龙公司的SAHV-3导弹。在方案确定下来后,研制单位也随之确定,CNPEP电子研究中心负责总体设计,PCO工业光学中心提供光电设备,斯塔洛瓦·伍拉钢铁厂负责KDA35毫米炮的引进生产,Bumar-Lahedy公司负责底盘的生产和系统的总装,另外还有多家企业为“劳拉”的研制提供了技术帮助。波兰国防部曾计划购买160门“劳拉”-A自行高射炮和96套“劳拉”-R自行防空导弹系统,后来由于经费不足,采购数量大大减少,最后决定先采购72门“劳拉”-A自行高炮,而“劳拉”-R近程防空导弹系统则待研制完成后再决定其采购数量。

    CNPEP2000年完成了“劳拉”-A自行高炮炮塔的研制工作,并将炮塔装在PT-91坦克底盘上进行了一系列试验,而后针对暴露出来的问题对底盘进行了重新设计,最终于2003年完成了全部试验任务。首辆生产型“劳拉”-A 型自行高炮于2004年底交付波兰军队,2010年将完成全部72门的交付工作。“劳拉”-R型原定于2006年完成研制,但是由于经费不足,进展十分缓慢,到目前为止还没有关于其完成研制的消息。按照原先计划,“劳拉”- A 和“劳拉”-R全部交付波兰军队后,将取代ZSU-23-4自行高炮和“萨姆”-8近程防空导弹系统承担陆军野战防空、海军和空军基地要地的防空任务。

系统组成

 

    如前所述,“劳拉”近程防空系统包括“劳拉”-A 型自行高炮和“劳拉”-R 型近程防空导弹系统,总体布局与德国“猎豹”双管35毫米自行高炮类似。

    火炮    “劳拉”-A采用本国特许生产的厄利空·康特拉夫斯公司的KDA35毫米自动炮,分别安装在炮塔外侧耳轴上,火炮采用纵动式炮门,机械击发方式,有装甲防护,维护保养方便。身管寿命为2500~3000发,身管中部断面为带凹槽的多棱形设计,以增大散热面积并保证炮管刚度。火炮自动机采用导气式浮动原理。火炮配有炮口制退器和初速测量装置,初速测量装置由相距250毫米的一对感应线圈组成,能连续测定弹药初速并随时修正射击诸元以提高火炮命中概率。火炮采用双向弹链供弹,每管火炮配有320发弹药。弹药分装在炮塔吊篮内固定弹仓的两个独立弹药隔仓中,重新装弹一次需要20分钟。弹仓口装有液压推弹器,在不同射角下均能顺利供弹。另外,每管炮还配有20发穿甲弹,分装在炮塔两侧的外弹仓内,弹仓外部有装甲防护板。炮手借助弹种选择器可迅速更换弹种。射弹计数器可随时检查各弹仓内的弹药数。火炮可单发也可20~40发点射射击。火炮除了使用厄利空35毫米弹药系列外,还可以使用波兰自行开发的脱壳易碎穿甲弹,该弹最大射程5公里,经过改进后“劳拉”-A 型自行高炮也可以使用AHEAD智能弹药。

    炮塔    “劳拉”近程防空系统的炮塔虽然是CNPEP电子研究中心完成的总体设计,不过在设计过程中得到了厄·康公司(目前已经并入莱茵金属集团旗下)的帮助,参考了“猎豹”自行高炮炮塔的设计。炮塔采用锻轧钢板焊接而成,可以有效防止破片侵彻。

    炮塔的方向回转和火炮的高低俯仰由电气系统驱动(由车内辅助动力单元提供动力)。在炮塔吊篮内装有液压动力装置,为火炮装弹机构的推弹换弹、雷达天线的升降、火炮的射击动作提供动力,另外液压机构还配有备用的手动液压泵。

    火炮的方向机及其左右传动机构固定在炮塔两侧,高低机的两个传动机构固定在炮塔内壁两侧,并通过联接轴相连接。高低机的驱动装置位于右侧高低机的传动机构上。炮塔密封,具有三防能力。

    由于“劳拉”炮塔内要容纳更多的电气和火控设备,尺寸比“猎豹”稍微大些;另外由于安装了集成有光电跟踪系统的火控雷达转塔,炮塔前部的转塔支撑平台也比‘猎豹”大。“猎豹”自行高炮的炮塔重15吨,虽然目前还没有关于“劳拉”高炮炮塔重量的数据,但至少有一点可以确认,“劳拉”的炮塔要比“猎豹”的重上不少,重量可能接近 17 吨。

    底盘    “劳拉”防空系统的底盘采用波兰Bumar-Lahedy公司生产的PT-91坦克底盘改进型。

    由于要承载17吨的巨大炮塔并容纳相关设备,Bumar-Lahedy公司对PT-91坦克底盘进行了相应改进。在保持承载能力不变的前提下,该公司减小了底盘的装甲厚度和首上装甲的倾斜角度,将原来居中的驾驶员位置移到了左边,将空出来的空间作为辅机的安装位置。辅助发动机应该为德国产品,功率在70千瓦左右,其冷却系统安装在底盘前部右侧裙板上方,可为车上不同的电气设备提供各自要求的电力输出。

    由于PT-91等苏式底盘的容积较小,不足以容纳“劳拉-A的炮塔吊篮,该公司决定将底盘加高400毫米,并增大了底盘座圈直径。为了满足“劳拉”在不开动发动机和辅机的情况下使用光学瞄准系统作战的需要,Bumar-Lahedy公司在底盘多余的空间里安装了一组可充电的电池组,电池组可以在高炮行进中利用发动机进行充电,或者在高炮停止时利用辅机进行充电。

    车内还装有GPS-惯导联合导航系统、垂直基准测量仪、三防装置、车内通话系统等一些辅助设备。GPS-惯导联合导航系统可以快速精确提供炮车的位置信息,垂直基准仪用来测定炮塔座圈的倾斜角,并控制液压机构对炮车进行调平。

    火控系统   “劳拉”自行高炮采用了强抗干扰能力的MMSR改进型S波段无源相扫三坐标雷达,由CNPEP电子研究中心研制。据称,该雷达可探测高度6公里以上、26公里范围内的目标。由于采用了相控阵体制,它最多可以同时搜索64个目标并能有效发现突然出现在地平线以上的直升机目标。在雷达工作时,空情数据每秒刷新一次。另外,该雷达与MMSR雷达一样可以自动将空情信息传递给火控雷达或光电跟踪设备,雷达基座里的基准测量仪在雷达升起之后控制液压机构对雷达进行调平,与车上的GPS-惯导联合导航系统快速交互测量雷达的位置信息,并通过通讯系统将位置信息上报给上级防空指挥车。

    “劳拉”的跟踪雷达采用瑞典爱立信公司“鹰”MK-l K波段跟踪雷达,作用距离最远可以达到30公里。该型雷达采用35吉赫毫米波,对目标的跟踪精度高。由于毫米波雷达的波束很窄,天线的旁瓣可以做得很低,使敌方的侦察和电子干扰/压制都很困难。最重要的一点是:目前的反辐射导弹导引头频率上限普遍都在18~20吉赫左右,均无法有效覆盖“鹰”MK-1跟踪雷达的工作频段,此类武器都无法对装备“鹰”MK-1跟踪雷达的“劳拉”防空系统形成实质性威胁。

    “劳拉”火控系统最与众不同的是在“鹰”MK-1跟踪雷达转塔上集成了一套综合光电跟踪系统,该系统是CNPEP电子研究中心ZGS-158综合光电跟踪系统的变形,由一台负责昼间监视的电视摄像机、一部激光测距机和法国萨基姆公司生产的第二代多功能IRIS热像仪组成。电视摄像机在白天良好情况下可以探测18公里左右的战斗机目标;激光测距机可以在10公里范围内精确测距;IRIS热像仪是萨基姆公司研制的通用热像仪,工作波长在8μm~12μm 波段,可以发现18公里外的直升机目标,识别距离在8.5公里左右。整套综合光电跟踪系统的有效作战距离在10公里左右。

    计算机系统包括主/辅计算机、数据转换器和机内自动检测装置。火控计算机根据目标数据、气象数据、弹丸初速以及车体倾斜度,采用加速直线飞行假定,计算火炮的提前角。主计算机可在光学跟踪时进行辅助控制,在雷达跟踪暂时中断时进行“记忆”控制。辅助计算机为简易机电模拟式,它以人工输入数据形式计算对空中、地面目标的射击诸元。主计算机损坏时,可用辅助计算机进行简单的提前量计算。自动检测装置能迅速对工作状态、计算电路、跟踪传动装置进行故障检测,并将所需信息显示在车长和炮长各自的 LCD显示器上。

    整套火控系统有两种自动工作状态(分别使用雷达和光学系统进行跟踪),在自动工作状态时,搜索雷达自动将目标信息输人跟踪系统,跟踪系统一旦锁定目标,立即开火射击。火控系统还相应有两种半自动工作状态,在半自动工作状态下,由车内人员选择目标进行瞄准射击。另外火控系统还有一种隐蔽工作状态,在搜索雷达关闭的情况下,由上级防空雷达提供空勤信息,由光学跟踪系统进行瞄准射击。当采用跟踪雷达进行目标跟踪并处于自动工作状态的时候,整套火控系统的反应时间为6秒左右;当采用光学跟踪系统时,整套火控系统的反应时间为10秒左右。

    除了装备有完善的火控系统之外,“劳拉”系统还为车长装备了一具上反稳定的光学搜索瞄准镜,它应与PT-91的车长瞄准镜有着很深的渊源。其作用距离在10公里左右,可以在行进中对空中目标进行跟踪和在慢速行进中对地面目标进行瞄准,也可以在雷达关闭条件下由车长进行目标搜索。

    导弹    目前“劳拉”-R 型近程防空导弹系统还没有完成研制,外界对其究竟使用何种导弹还不得而知。在最初的方案里,CNPEP电子研究中心计划为“劳拉”-R型配备瑞典的RBS-23型或者南非的SAHV-3型近程防空导弹。

    “劳拉”的火控系统在最初设计时已经考虑到兼容这两种导弹的问题。瑞典RBS-23采用瞄准线指令制导,制导站采用“鹰”式跟踪雷达和热像仪对导弹进行制导,热像仪则同样是萨基姆的第二代多用途热像仪。SAHV-3型导弹在ZA-35型防空系统里使用了光学指令制导,它由ZA-35的光学跟踪系统来进行制导。而ZA-35的光学跟踪系统同样采用了萨基姆的第二代多用途热像仪,只是由热像仪承担了测角的功能。

    如果按照性能来选择的话,瑞典的RBS-23占有绝对的优势,但在现实中选择导弹没有这么简单。1998年,波兰曾经和瑞典接触希望能引进RBS-23的海军型,但是由于多方面原因最终没有引进成功。如果“劳拉”-R选用RBS-23的话就得重新展开和瑞典方面的谈判,恐怕这是波兰方面不愿意看到的。CNPEP电子研究中心宣传“劳拉”的时候,着重强调了“劳拉”在雷达关闭条件下的隐蔽作战能力,而如果使用RBS-23的话,就必须使用跟踪雷达,这明显与CNPEP电子研究中心的宣传相悖,使用SAHV-3则可以满足“劳拉”隐蔽作战的要求。综上所述,“劳拉R”型近程防空系统最有可能使用的是南非SAHV-3 型防空导弹。

性能评析

 

    谈起“劳拉”-A 型双35毫米自行高炮,人们自然而然会拿它与其他35毫米口径甚至其他口径的自行高炮进行对比。

    与世界上现役的23毫米、25毫米甚至30毫米高炮相比,35毫米高炮在有效射程、弹道性能和杀伤威力上都有较大优势;与37毫米、40毫米高炮相比,虽然大口径高炮的威力和有效射程更大,但是由于弹丸尺寸的急剧增大会影响射速的提高,所以35毫米高炮杀伤概率要优于37毫米和40毫米高炮。

    对于23毫米、25毫米、30毫米高炮来说,由于有效射程较近,通常只承担有限的防空任务,这就使得这些口径的自行高炮只能装备较简单的火控系统,通常为搜索雷达和光学瞄准系统搭配使用。光学瞄准系统常用电视摄像机作为自动跟踪手段,只有少数几型配备了热像仪并具有夜间作战能力,如德国“野猫”双30毫米自行高炮和中国PGZ95425毫米自行高炮,其光学跟踪系统的反应时间较长,一般在10秒左右。由于使用的火控系统较简单,所以炮塔的体积不会太大,不需要承载能力较强的重型底盘,一般的步兵战车或者装甲车就可以胜任。

    37毫米和40毫米的高炮由于射速较低,毁伤概率不是很高,目前专门研制的自行高炮已经很少使用这两个口径。虽然瑞典博福斯曾研制了“特立尼达”和GV90-4040毫米自行高炮,但是它们更像一个多功能步兵战车,防空能力有限。

    目前使用最多且性能最好的就是双35毫米自行高炮,诸如德国“猎豹”和荷兰“凯撒”。由于35毫米高炮的有效射程和力较好,其担负的防空任务也较其他口繁重很多。为了能担负全天候的作战任务,它们通常采用搜索雷达和跟踪雷达合的火控系统,系统反应时间在 6 秒左右。这样做的代价是成本高,并且对底盘有高的要求,一方面底盘要能够承载较大炮塔,另一方面底盘还得留出空间以便装大功率的辅机,为搜索雷达和跟踪雷提供电力,通常这些高炮采用经过改进坦克底盘甚至专门设计的重型底盘。由成本和技术门槛较高,所以一些军火公司推出了降低成本或者要求的双35自行炮。英国马可尼公司的“神枪手”双35毫米高炮为了降低成本只用一部雷达执行搜索/跟踪任务,这样做的代价使得其在对付多目标时略显不济,快速反应能力也大打折扣。南非ZA-35高炮的火控系统采用搜索雷达和光学跟踪系统相结合,光学跟踪系统中集成了热像仪,具有全天候作战能力。虽然光学跟踪系统易受潮湿天气的干扰,但是在南非那样干燥的环境下影响不是很大。ZA-35 使用这样的火控搭配使炮塔重量降到不足10吨,对底盘的要求随之大大降低,而且辅机的功率也不用很大。

    为了避免跟踪雷达受到干扰导致火控系统失效,有些新研制的双35高炮在装备跟踪雷达的同时还装备了包括热像仪在内的光电复合跟踪系统,在雷达受到干扰的情况下使用光电复合跟踪系统时高炮仍然具有全天候作战能力,中国新型双35毫米自行高炮便是该类型的自行高炮。之前有人把“劳拉”-A 也归入此类,但笔者仔细研究后发现其火控系统与此类火控系统有不小区别。“劳拉”采用S波段无源相扫三坐标雷达和K波段多普勒跟踪雷达,相扫雷达的测量精度虽然不如脉冲多普勒雷达好,但是其它具有极强的抗干扰能力,而K波段毫米波跟踪雷达同样具有非常强的抗干扰能力,采用这两种雷达的搭配已经具有超强的抗干扰能力,再为其配备一套全天候的光学跟踪系统未免有些多余。所以,中国新型双35自行高炮的设计理念与“劳拉”-A 是截然不同的两种类型,不能将其简单地进行数据对比

    为了提高自行高炮的有效射程,很多国家都在自行高炮的基础上研制了弹炮结合系统。出于减小成本和避免结构过于复大部分弹炮合一系统只是在原来自行高炮的基础上加装便携式防空导弹,只有“通古斯卡”是专门设计弹炮合一系统。对于35高炮来说,有效射程已经达到了4公里,如果只安装便携防空导弹会带来较大的射程重叠(“猎豹”虽然可以加装便携防空导弹,但是只是将其作为一种应急的攻击手段)。安装威力和射程更大的近程防空导弹能有效提高自行高炮的但是在重达巧吨的炮塔上安装任何装置都会使其跟踪能力恶化,并且也会带来整体布置上的不便。采用分置式弹炮合一系统,即将自行高炮和近程防空导弹通过指挥系统结合在一起,这是在不影响自行高炮性能和导弹系统威力的前提下最明智的选择,瑞士“天盾”35/1000自行高炮和“阿达茨”近程防空导弹就是通过指挥系统的连接组成了分置式弹炮合一系统,像“劳拉”这样采用弹炮通用炮塔可以节约研制成本并缩短研制周期,采用作用距离比其他自行高炮更远的搜索雷达是为了兼顾导弹系统,但是一个巨大的双人炮塔对于近程防空导弹系统来说未免有些浪费,过大的搜索雷达作用距离对于有效射程只有5公里的自行高炮同样是一种浪费。

    波兰的特殊需求使得“劳拉”不单是一套担负野战防空作战任务的防空系统,还要兼顾近程要地防空任务,其装备光电跟踪系统更多是为了在要地防空时雷达关闭、通过上级雷达进行空情指示情况下进行被动跟踪的隐蔽作战。如果非要对“劳拉”防空系统进行评价的话,只能说“劳拉”-A 自行高炮是世界上系统最复杂、性能指标最强大的自行高炮,而“劳拉”-R 近程防空导弹系统只是可以满足波兰本国需要,与“劳拉”-A 搭配的弹炮合一系统模式不一定能满足其他国家的需要。CNPEP电子研制中心曾经考虑将“劳拉”打入国际市场,但是其上过多的外国设备给用户引进带来不小的阻力,将其潜在用户限制在较小的范围内。