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洗地终结者,猎豹自行高炮,成为一个历史时期自行高炮的领跑者

 逍遥_书斋 2022-06-30 发布于河南

讲在前面的话:

在世界防空发展史上,一战时期诞生以来的高射炮至今依旧是地面防空作战不可或缺的组成部分,随着战斗机和新兴防空导弹的技术变迁和发展,高射炮这种传统的防空作战武器逐渐边缘化,逐渐作为陆军装甲集群和防空反导末端拦截力量存在;最早实现自行化的高射炮在历史的变迁中得以保留下俩,并与时俱进的发展到今天。在自行高炮发展史上,有两款划时代意义的型号,一个是在相当长一段历史时期中承担着自行高炮领跑者角色的德国'猎豹'自行高炮,另一个是代表自行高炮发展正是迈入弹炮一体化时代的苏联通古斯卡防空系统。德国'猎豹'自行高炮作为最早自行高炮的原始形态,在自行高炮发展史上具有重要的历史意义,奠定了当前自行高炮发展的总体格局,这和德国作为最早注重自行高炮的历史传统有密不可分的关联性。

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波兰版本的'猎豹'自行高炮在当前已经是极为罕见的了

德国人在自行高炮发展上走在世界前列

1903年美国人莱特兄弟将人类历史上第一架飞机送上蓝天,实现了人类'飞上天'的千年梦想。飞机和很多高科技产品一样首先被应用到战争中,空中轰炸模式的出现彻底改变了长达几千年的平面战争模式,将战争正式带入空地立体的时代,同步也催生了专用防空武器的发展。其实最早对付空中飞机最有效的手段就是使用飞机,但是对于首当其冲最先受到空中威胁的地面部队来说,己方空中的战机支援是鞭长莫及,在实效性上并不理想。于是地面部队就迫切需要一种能够有效对付飞机的武器,德国人在专门对付飞机的高射武器上走到了前列。

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二战时期德国装备的高射炮

1914年,德国人研发成功了带有简易炮盘的防空炮,这种简易的炮盘简单又实用,成为近代防空炮盘的鼻祖,为后续专用的防空高射炮的出现奠定了基础。三年后,德国成功研制出了世界上第一种能连续射击的20mm高射炮,该型火炮具有射速高、操作灵活的特点,正式开创了小口径自行高炮的发展先河。

在战争的牵引下,航空工业迅速发展,到了二战时期,活塞式发动机被广泛应用,飞机的飞行速度和高度都得到大幅度提升,对地面防空炮发出新的挑战同时也推动了其后续与时俱进的发展。德国在战争中一直对高射炮进行不断的研发和改进,高射炮更加多样化,逐步发展形成了以对付低空战斗机的20mm和37mm小口径轻型高射炮和对付高空轰炸机的88mm、105mm和128mm口径大型高炮的能够对付不同高度敌机的防空网。

同时期,德军极为崇尚机动作战,因而非常强调高炮的机动性,将大量的防空高射炮安装在运输车和坦克底盘上,成为最早的自行式高射炮样式,但是也基本奠定了自行高炮的发展总基调。在二战期间,德国装备比较著名的自行高炮系统有8吨级的牵引车改造的防空战车、四号坦克改装的'四车马车'以及'旋风'、'东风'等自行高炮。

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德国人研制的世界上第一种能连续射击的20mm小口径高射炮

二战后期,德国在战场上逐渐处于颓势,德国地面军队和本土遭受到盟军铺天盖地的猛烈打击,付出了极为惨重的代价。这段在血与火的教训,成为德国在战后大力发展防空武器的主动力,德国在战争期间积累的高射炮宝贵技术经验,也为后来发展出一代名车'猎豹'自行高炮奠定了技术基础。

一波三折的研发历程

1946年3月在二战结束不到一年之后,英国首相发表了著名的'铁幕演说',冷战由此正式拉开序幕。在今后长达40多年的冷战背景下,东西方两大阵营全方位的展开了激烈的军备竞赛,许多经典的武器装备也正在这个特殊的历史时期诞生了。二战结束后,世界航空发展迈入一个全新的发展阶段,随着涡轮航空发动机的出现,人类航空开始进入到喷气时代,飞机的飞行速度、高度以及机动性相较活塞式发动机时代又上了一个全新的层次,传统的防空高炮逐渐失去了优势,新兴的防空导弹逐渐成为主流的地面防空火力,传统的高射炮开始转向伴随地面装甲集群突击作战模式发展,新一代的自行高炮研制工作在这种背景下正式拉开帷幕。

反复改动的设计指标

1947年出于冷战需求,联邦德国来开始再武装化,作为面对东方阵营的桥头堡,联邦德国面对的是数量空前的苏联前线航空兵,在总结了二战后期被空袭所支配的血与火的教训之后,联邦德国陆军自成立之初,便对伴随防空作战保持高度需求。1955年美国人向联邦德国援助了M-42'除尘者'自行高炮,这种高炮属于典型的目力防空学说下的产品,在高歌猛进的航空技术发展潮流下,已很难应对新一代战机的威胁。

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美国人军援的M-42'除尘者'一度是联邦德国主力防空武器

于是联邦德国国防部开始寻求新一代自行高炮系统。1955年2月11日,第一版需求指标正式下达,要求设计一款以轻型或中型底盘为基础,具有伴随坦克装甲集群作战的自行防空系统;此外特别强调,新型自行防空系统必须配备电子火控雷达系统,要具备全天候防空作战的能力。

同年10月,联邦德国国防部又对新型自行防空系统的技术指标进行了进一步的修正,在目标搜索和跟踪上提出更高的技术要求,强调新型自行防空系统至少要装备两种以上的雷达系统。随后根据发展情况又在1957年7月军方再次细化技术指标,要求新型自行防空系统最好使用的火炮口径介于20mm-40mm之间。这两次技战术指标修正基本上奠定了联邦德国未来自行高炮系统的构想基础。

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如何解决火控系统庞大的体积与炮塔内部空间之间的矛盾是联邦德国比较纠结的事

时间发展到1965年,联邦德国军方再次提出了'战斗群'的要求,要求新型自行高炮系统由一辆只装备雷达和火控系统的指挥单元引导数个只装备武器系统的战斗单元遂行防空作战;之所以提出这种类似分布式防空导弹系统的 '战斗群'要求,主要是基于苏联同时期的ZUS-23-4型自行高炮已经服役,缩短研制周期而作出的选择。这一要求的提出几乎和此前的设计完全背道而驰,直至瑞士厄利空公司及西门子公司在1966年提交的新型方案,经过专业小组的评估,最终联邦德国才回到最初的研发思路上,整个指标改动工作算是告一段落。

两种方案之间的抉择

其实早在1957年联邦德国军方第一次进行技术指标修正的时候,西斯帕诺公司就拿出了自己的设计方案,次年8月莱茵公司也提交了自己的设计方案;联邦德国国防部在进行对比筛选的时候就对两个公司的火控系统方案都不满意;而后厂商们表示火控系统受限主要是底盘太轻,承装不了多少的火控系统重量,建议使用更重型的坦克底盘;在苏联ZUS-23-4自行高炮即将列装的背景下,联邦德国最终同意使用重型坦克底盘,底盘最终选定了克劳斯玛菲公司的豹-1主战坦克底盘,'猎豹'的研发进入一个新阶段。

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莱茵公司'斗牛犬'30ZL最终的设计方案

在'战斗群'风波中,瑞士厄利空公司和西门子公司组成的设计组成功的拿出了将雷达和武器整合在一辆车上的设计,打消了联邦德国在技术指标上的患得患失,确立了发展主基调。同时另一大竞争对手莱茵公司开发出了自己的'斗牛犬'原型车,两个公司都克服了有关火控系统庞大的体积与炮塔内部空间之间的矛盾。莱茵公司沿用30mm机炮在'斗牛犬'基础上改进的原型车被命名为斗牛犬30ZL或者ZLZ-A;坚持使用自己35mm炮的瑞士厄利空公司的原型车也获得5PFZ-A的编号。

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厄利空公司早在1962年就开始集成设计,正是这个方案最终让联邦德国放弃'战斗群'要求

厄利空公司的5PFZ-A在后续的试验车改装中参考了莱茵公司'斗牛犬'雷达安装位置,并直接搬来西门子公司的MPDR-12型雷达,保留了其一贯坚持的炮塔双侧外置机炮的布局。1968年5PFZ-A在瑞士开始测试,一年后试验车又换装了改进型MPDR-12型雷达,并安装了量身打造的MSR-400敌我识别器,炮塔也相应的被延长,改进后的试验车被重新命名为5PFZ-B型。至于莱茵公司的斗牛犬30ZL在后续的发展中,最终也进行了一次换装厄利空公司35mm机炮的试验,这似乎预示了其最终的结局。1970年底,联邦德国采购局向厄利空公司订购了12辆预生产型5PFZ-B1和5PFZ-B2R型,几个月后莱茵公司的斗牛犬30ZL项目被中止。

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厄利空公司最终改进的5PFZ-B型设计图

1971年秋天联邦德国采购局正式与厄利空公司签订合同,并根据测试结果提出了改进要求,要求将新型自行高炮的战斗全重控制在45.5吨以内,厄利空公司的5PFZ-B型预生产型的改进工作正式展开。1973年2月5日,联邦德国陆军军械局正式宣布批量采购5PFZ-B型防空坦克,同年9月将其正式命名为'猎豹'自行高炮,1976年'猎豹'正式进入联邦德国陆军服役。

代表作:首屈一指的'猎豹'自行高炮

'猎豹'自行高炮使用的是克劳斯玛菲公司的豹-1主战坦克底盘,全车战斗全重48吨,火炮向前时全车总长7.7米,车宽3.4米,最大行程550公里,最大行驶速度为65公里/小时,得益于豹-1优异的坦克底盘,它能轻松爬上60度的斜坡,通过1.2米高的障碍和3米宽的壕沟,野战环境下有不俗的机动性。

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'猎豹'自行高炮采用的豹-1主战坦克底盘

'猎豹'自行高炮的动力装置采用的是MTU公司生产的10缸多燃料增压柴油机,最大输出功率830马力,传动装置为液力机械式变速箱,有四个前进档和2个倒挡,行动装置采用扭杆式悬挂装置,每侧有7个负重轮、4个托带轮,采用主动轮在后,诱导轮在前的布局。早期的'猎豹'自行高炮使用的是厄利空公司生产的GPD型铸造炮塔,后期改用威格曼公司生产的铸造炮塔,强化了通用性,能够安装在不同的坦克底盘上使用。

'猎豹'的武器系统

'猎豹'自行高炮为两门瑞士厄利空公司生产的KDA型35mm机关炮,身管长3.15米,每门炮的理论射速为550发/分钟,两门火炮安装在炮塔外侧的R轴上,两门炮之间相距1.82米,有装甲防护,火炮由炮口制退器和初速测量装置,能连续测定炮弹的初速,并随时修正射击诸元,从而提高火炮命中率;火炮的水平方向射界为360度,上下高度射界为-5度-+85度之间,身管总寿命为3000发。

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'猎豹'标配的弹药主要有燃烧榴弹、穿甲燃烧爆破弹、脱壳穿甲弹等,有效射程为4000米,在发射燃烧榴弹的情况下,最大射程可以达到12800米。火炮采用双链向弹供弹,每门火炮备弹320发,弹药分装在炮塔吊篮内的两个独立隔舱中,舱口装有液压推弹器,保证火炮在不同设计角度上都可以顺利进行供弹射击。

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'猎豹'自行高炮武器系统特写

另外,每门火炮还配有20发穿甲弹,分装在炮塔两侧的外弹舱内,炮手借助弹种选择器可以迅速更换弹种,火炮能够单发或者进行20-40发点射,使用新型脱壳穿甲弹垂直命中目标,可以击穿90mm厚的装甲,在30度角度命中目标时,可以击穿70mm厚度的装甲,这也是'猎豹'自行高炮弹药体系的一大特色。

'猎豹'的火控系统

'猎豹'自行高炮的火控系统包括搜索雷达、跟踪雷达、火控计算机、辅助计算机、光学瞄准具、红外跟踪装置以及激光测距仪等。

'猎豹'自行高炮配备的是西门子公司研制的MPDR-12型全相干脉冲多普勒搜索雷达,可对15公里范围内的空域连续进行360度的扫描;不仅能搜索飞行的飞机,即使是悬停不动的直升机由于其旋翼的旋转也能被发现;发现目标后,跟踪雷达将天线轴对准目标,并发射针状波束和接收目标回波信号。当目标偏离天线轴方向时,即产生方位角和高低角误差信号,误差信号作用于天线控制装置,使得天线轴又迅速转向目标,从而实现对目标的自动跟踪,随着坐标数据源源不断的传输给指挥仪,高射炮便可实现瞄准射击。

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西门子的MPDR-12雷达都是'猎豹'自行高炮的眼睛

'猎豹'自行高炮的炮口内膛安装有三个线圈,前两个线圈之间相距10厘米,第三个线圈的距离更远一些。在开火时,炮弹发射后途径前两个线圈感受器将信号传输给电脑,而后电脑根据火控雷达测定的目标方位、距离、速度以及高度等有关参数信息,瞬间计算出炮弹拦截目标所需要的飞行准确时间,并通过第三个膛线内线圈用电子感应的方式输入炮弹的定时引信中;如此以来当炮弹飞抵目标的预定目的地时定时引信引爆炮弹,从而实现准确命中并摧毁目标。

同时期产品对比及后续发展

'猎豹'自行高炮一经诞生,便全面超越了同时代其他国家的自行高炮,比如苏联的ZSU-57-2和ZUS-23-4型自行高炮,成为当时首屈一指的自行高炮系统。同时'猎豹'自行高炮还是受到其他许多国家的青睐,先后出口到荷兰、比利时、罗马尼亚等诸多国家,成为生产数量最多、装备数量最大的一款自行高炮。同时也有许多国家借鉴了'猎豹'自行高炮研发出自己的防空战车,比较有名的就是美国的M-247约克中士自行高炮和日本的74式自行高炮。美国在'猎豹'自行高炮正式装备联邦德国之后一年便开始研发自己的M-247型,该型自行高炮采用M-48型坦克底盘,搭载双管40mm口径由瑞典博福斯公司研发的新型机关炮,遗憾的是该型高炮最终因火控系统技术相对落后、造价高昂等原因并未最后列装。日本则是直接的'拿来主义',直接从瑞士进口了'猎豹'使用的同款机关炮,而后安装在本国74式坦克底盘上,命名为87式35mm自行高炮,虽然性能先进,但最终也因造价昂贵只生产了几十辆而告终。自此,自行高炮也直接与'黄金价'挂钩,出现了一辆自行高炮比三辆主战坦克还贵的奇特现象。

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日本的74式是典型的'拿来主义'产品

总结评价一下

德国作为防空高射炮发展的先驱,从研发出高射炮不可或缺的炮座,到二战期间形成一个完善的防空体系,在高射炮发展领域走在了世界前列,为其后续发展积累了大量的宝贵经验。尤其是在冷战背景下,联邦德国在现实作战需求压力下,对伴随自行防空系统有着更深刻的认识和保持着高度需求,最终历经二十多年发展出了在自行高炮领域首屈一指的'猎豹'自行高炮,开创了自行高炮集火力打击、指挥控制以及电力供给于一体的'三位一体'发展新时代。

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加装'毒刺'防空导弹的'猎豹'改进型

在当时的技术条件下,联邦德国在研发'猎豹'自行高炮的时候,成功的解决了火控系统庞大的体积与炮塔内部空间之间的矛盾,为最终三位一体发展模式的出现作出了巨大贡献,奠定了日后自行高炮发展的典型布局。且在后续自行高炮系统进入到弹炮一体时代后,'猎豹'自行高炮为了适应21世纪的作战需求与时俱进的进行了针对性的改进,德国军方将'猎豹'的火控系统更换为数字化火控计算机,使用新型控制面板及电子设备接口装置,提高了3CI(指挥、控制、通信和情报系统);并换装了新型初速测量仪,采用了新型弹药和引信,增加了有效射程,提高了杀伤威力,缩短了射击反应时间;另外通信系统还使用了可进行数字化密码通讯的SEM-93型电台。

但随着航空工业开始进入隐身时代,大推力涡扇发动机的出现,使得战斗机的机动性更加出色,这对自行高炮提出新挑战。需要特别强调的是,这并不意味着自行高炮走向终结,其在陆军装备体系中还有很大作用,比如其现代大部分攻击机、直升机以及无人机对地精确打击时一般需要下降到3000米以下的高度,这恰好是自行高炮的作战范围,对于低空飞行的战斗机、巡航导弹、直升机以及无人机都有很不错的拦截能力,且在作战使用性价比上要比导弹低得多,这也就为其继续服役打下基础。

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德国军方对'猎豹'自行高炮不断的进行升级改造,以便能够适应新形势下的防空要求

不过,自行高炮为了不断适应新时期作战环境,其在不断的推进改进和升级,信息化、数字化水平也越来越高,这随之带来了一个比较突出的问题就是造价水涨船高;自行高炮也成为现代装甲武器装备中造价最高的产品之一,和主战坦克一比三的采购比例,也让很多国家对其的需求大大降低,尤其是一些军费比较紧张的国家,很难维持一个足够数量的自行防空火力网,这也是很多国家面对空中打击的时候不堪一击的一个重要原因。

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