中國海軍100mm、76mm、130mm自動艦砲

──by captain Picard

 


79式(H/PJ-33)雙100mm艦砲

一艘053H2G導彈護衛艦的79式(H/PJ-33)雙聯裝100mm 60倍徑火砲,採用鋼質砲塔殼。

051B導彈驅逐艦深圳號(167)艦首的79式改進型(H/PJ-33A)雙聯裝100mm 60倍徑火砲。

H/PJ-33A經過許多改良,並改用玻璃纖維砲塔殼。

051B導彈驅逐艦深圳號在2000年代將100mm火砲升級H/PJ-33B,改用匿蹤砲塔殼,內部設備也全面翻新。

深圳號的H/PJ-33B 100mm艦砲進行實彈射擊,攝於2019年8月14日南海。

 

配合1960年代後期開始發展的053系列導彈護衛艦,中國也配套研發第一代雙聯裝自動100mm艦砲;研發 工作於1970年3月5日正式展開,1973年6月完成樣砲的製造,1974年起安裝在053K護衛艦上測試(裝在053K上的型號是712-I型) ,1978年在陸地靶場完成單機定型試驗,1982至1983年完成陸上測試與海上系統定型試驗,1985年6月正式定型,賦予79式的型號 ,解放軍正式編號為H/PJ-33。

此種100mm艦砲研制之初的主要設想是用於對抗敵方空中目標,解決當時中國海軍艦艇防空火力薄弱的問題,並兼具對海作戰、打擊岸上目標的能力。相較於當時中國海軍使用的蘇聯製B-34-УСМА 100mm 56倍徑單管艦砲,H/PJ-33艦砲使用機械輔助的裝填機構(蘇聯B-34-УСМА完全仰賴人工裝填),砲管也延長至60倍徑來增加射程。H/PJ-33艦砲採用兩段式供彈,揚彈機從下甲板彈藥庫提取彈藥後,先儲存到砲座下方、隨著砲座旋轉聯動的彈鼓,然後由彈鼓向艦砲供彈,彈鼓內的砲彈消耗完畢之後再由下甲板彈艙補充;這套供彈系統不佔用艦炮回轉的中心通道,因此這個位置可以用來佈置電纜、液壓管路等,提高了機械設計的可靠性與可維修性;砲彈在供彈裝置的垂直通道中是以彈頭向下倒置姿態被輸送,縮小了與艦砲俯仰交接所佔用的橫向空間,使火砲正面寬度減少。在平時為下甲板彈庫進行彈藥補充或移出時,也透過彈鼓進行中轉。

由於H/PJ-33開發進度趕不上造艦需求,因此中國海軍先以成熟技術建造053H系列護衛艦(江湖級),最早的053H仍使用蘇聯的B-34-УСМА單管100mm 56倍徑艦砲,053H1則改用過渡型號的國產712型雙聯裝100mm艦砲。H/PJ-33定型後,裝備於053K以及053H2、053H1G等導彈護衛艦上。

053K導彈護衛艦鷹潭號(531)艦首的H/PJ-33 100mm火砲。

定型後的79式(H/PJ-33)全砲重量(含下甲板彈鼓)約38公噸,使用榴彈(重31.3kg)時砲口初速916.3m/s,使用高爆彈(重31.5kg)時砲口初速911m/s,單砲射速約18~25發/分 ,對水面目標射程約22.5km,最大射高1.5km,砲身俯仰範圍-5~+853度,水平迴旋範圍約左右各180度。H/PJ-33使用鋼質後掠式流線型火砲防盾(砲塔),射擊時須將後門開啟,將砲彈的彈殼拋棄排除;全砲編制15人,在砲塔內操作火砲的人員有9名(含砲長),自動化程度較低。H/PJ-33的100mm榴彈使用機械式的海時-1型延時引信,艦砲配有引信隨動系統和對引信進行機械式裝訂的引信測合機,射控系統完成射擊解算並指揮艦砲動作時,引信測合機就將射控系統裝訂的引信延時參數設定至砲彈的海時-1型引信;砲彈發射後飛行超過引信設定的延時,就引爆砲彈,利用碎片殺傷來襲的敵機。

早期的H/PJ-33 100mm快砲 可靠度不佳,初期在053K上測試時性能極不穩定,不僅火砲本身故障率甚高,1988年的314海戰中還發生火砲震動導致射控雷達失效的狀況。

改進型:H/PJ33A

隨後,中國應用1980年代從法國引進的100mm緊致型快砲的部分技術來改良79式(100mm緊致型速射砲的中國仿製版本是87式),推出了輕量化、自動化操作的79式改進型,型號為H/PJ33A。H/PJ33A的開發作業始於1983年左右。相較於原本的79式,H/PJ33A大幅提高自動化程度,火砲內的裝填、迴旋、俯仰、及發、排除彈殼等程序都以遙控技術取代,實現工作時砲塔無人化(原本79式砲塔內需編制9人),人員編制從原本79式的15名大幅減少為三名(砲長、射手與操作手),三人都在作戰中心的顯控台前遙控操作。H/PJ33A砲塔的彈殼排除位置從原本H/PJ33的後部排殼改為砲塔底部排殼,並設置導殼裝置,以配合自動化的拋殼。H/PJ33A的外部特徵是改用圓滑的類球形全封閉玻璃鋼防盾(砲塔殼),取代原本H/PJ33的鋼質防盾,大幅減輕了火砲重量。H/PJ33B的火控系統電路完全改成積體電路,射擊精確度增加,單砲最大射速可達25~30發/分(原79式為單砲每分鐘18~25發),最大射程22.5km,可靠度也比以往改善許多;不過雖然經過改善後,H/PJ33A的對海射擊精度良好,但各種性能仍不足以兼任防空任務,其砲彈仍使用1970年代以來的海時-1型延時機械式引信;此外,H/PJ33A尚未達到全計算機控制的水平。第一種裝備H/PJ33A艦砲的艦艇 是052導彈驅逐艦,隨後也被053H2G江衛II級導彈護衛艦與051B導彈驅逐艦使用。

2000年代:H/PJ33B

051B深圳號(167)導彈驅逐艦上的H/PJ33B改進型100mm火砲,在2000年代初期換裝。

79系列雙100mm火砲在2000年代的改良型是為H/PJ33B型,首先用在2003至2004年兩艘052導彈驅逐艦的改裝工作。

相較於H/PJ33A,H/PJ33B火砲機械主體之外的所有部位 都全部更換。H/PJ33B最顯著的特徵是換裝具有匿蹤設計的玻璃鋼砲塔殼,並大幅增加系統集成度 、自動化程度以及可靠度,這包括改進下揚彈機的機構、更新全部電氣控制組件,並將火砲顯控台、火砲瞄準隨動系統和引信隨動系統後端的放大器機櫃、電源機櫃等全部進行升級替換,以新的三合二計算機監控系統取代。 此外,艦上配套的火控系統與射控雷達也一併升級。H/PJ33B首次實現全面由計算機自動控制,顯控台不僅能顯示火砲運行狀態和彈位狀態,自動化系統還具有容錯 、發現有意外操作情況時自動停射等安全功能。H/PJ33B艦砲的全系統標準配置除了100mm雙聯裝火砲之外, 還包括H/PJ33B-D01B型下揚彈機、H/LJP-344A型跟蹤雷達、H/ZGJ-1B光電跟蹤儀、H/ZPJ-2A型火控系統以及射擊指揮台。H/PJ33A艦砲系統接受作戰指揮系統的目標指示命令和指令數據,從艦載導航系統接收本身位置參數,通過火控系統與目標數據融合計算後,產出火砲射擊諸元,指揮火砲對目標射擊。H/PJ33B火砲系統還配有內建的模擬訓練單元,能滿足指揮和操作人員的日常訓練需要。

中國海軍陸續將艦隊中原有的H/PJ33A型火砲 (包括051B導彈驅逐艦、053H3及053H2G等護衛艦)升級為H/PJ33B,每艘052升級100mm艦砲系統的花費超過3000萬人民幣;在升級過程中,部份H/PJ33A先換裝匿蹤砲塔殼,日後才逐步更新內部設備。

87式100mm單管緊致型火砲

(上與下)052C導彈驅逐艦艦首的87式100mm火砲。87式是法製100mm 緊致型(Compact)快砲的中國仿製版。

 

中國在1980年代 後其便從法國引進克勒索·盧瓦爾(Creusot-Loire)生產的100mm 緊致型(Compact)快砲 ,當時引進兩座,其中一座安裝於053HK護衛艦四平號(544)上實際測試,另一座交由位於河南鄭州的713所(鄭州機電)進行分解、測繪與仿製 ,最後定型的型號為H/PJ-87,簡稱87式。而在完成87式之前,713所也參考100mm緊致型快砲的部分技術與概念來改良現有的79式(H/PJ-33)雙聯裝100mm艦砲,推出79改進型火砲(H/PJ-33A)來裝備052旅滬級導彈驅逐艦、053H3江衛II級導彈護衛艦以及051B深圳號導彈驅逐艦上。

87式的塑鋼砲塔殼採用匿蹤造型,砲管採用水冷系統,最大射速達90發/分,較79A的每管25~30發/分 增加兩倍以上,使用高爆穿甲彈以及空炸破片彈,對海有效接戰距離12km,對空有效接戰距離4.5km,下甲板主/副彈艙能儲存240發砲彈。在仿製過程中,87式也改用中國自行研發的數位化電氣砲控系統取代原裝品。

一座87式100mm火砲正在射擊。

當時中國看中法國緊致型100mm快砲的精巧設計、重量輕、射速高等優點,具有一定的反導彈能力(當時中國國產100mm艦砲重得多,射速僅25~30發,難以兼任防空任務)。然而中國引進時,緊致型100mm快砲的研發工作尚未完成,仍處於測試研究階段;實際上,法方用中方支付的資金,繼續來改進緊致型100mm快砲。此型火砲由於十分精密複雜,要求的製造工藝極高,超出了當時中國工業的水平,加上許多設計不夠成熟,導致中國仿製的版本面臨故障率高、可靠度低下的問題。由於此砲結構複雜且過於緊湊,一但在海上發生故障,很難靠艦上人員自行排除。而實際上,法國本身也沒有採用這種緊致型100mm艦砲,只曾銷售沙烏地阿拉伯、葡萄牙、馬來西亞與中國等國外客戶。日後中方認為當時決定引進法製緊致型100mm艦砲,是一個考慮不周詳的案例,沒有考慮到中國自身的工業製造水平以及海軍操作的可靠度、可維修性需求,導致中國海軍在發展艦砲的道路上走了一些不必要的彎路,浪費了一些時間與資金。

87式100mm自動快砲在2000年代進入中國海軍服役,裝備於052B、052C與051C導彈驅逐艦、054導彈護衛艦上。由於可靠度不佳,在艦隊中風評惡劣,因此2008年起大量服役的054A導彈護衛艦就改用訪俄羅斯AK-176M的H/PJ-26 76mm快砲,而2010年代中期開始服役的052D導彈驅逐艦則改用參考俄羅斯AK-130的H/PJ-45 130mm艦砲,因此中國海軍水面艦砲就以76mm、130mm逐步取代過去長期使用的100mm。


 

H/PJ-26 76mm快砲

(上與下二張)054A導彈護衛艦湘潭艦(531)艦首的H/PJ-26 76mm快砲,這是俄羅斯AK-176M的中國仿製/改良版。

注意砲身基部上方裝置一具CS2砲口測速雷達。攝於2019年5月新加坡國際防務展(IMDEX 2019)。

(上與下二張)孟加拉海軍的英製城堡級巡邏艦BNS Dhaleshwari(F36)艦首加裝的H/PJ-26型76mm快砲 的

外銷版。與中國海軍自用版相較,外銷版的砲身基部並沒有裝置CS2砲口測速雷達,也省略

砲塔頂部左側的備用瞄準裝置。攝於2015年5月新加坡國際海事防務展(IMDEX 2015)。

一艘056護衛艦的H/PJ-26型76mm火砲射擊瞬間。

 

主砲方面,054A並未繼續沿用052B/C以及054的中國自製87式100mm單管艦砲, 而改採以一門中國國產的76mm快砲,此砲堪稱俄羅斯AK-176M型76mm快砲 的中國版。中國海軍為了尋求一種新型中口徑快砲,以取代原有的舊式雙聯裝57mm快砲,早在1994年就決定自俄羅斯引進AK-176M以及所屬RFCS LASKA射控系統的技術 ;當時中國從俄羅斯引進兩套AK-176M,一套裝置在紅箭級導彈快艇的五號艦廉江號上(774),另一套則交給位於河南鄭州的713研究所(鄭州機電工程研究所)進行 繪測與仿製 ,在2003年通過國家靶場的鑑定測試並定型,中國軍方編號為H/PJ-26。

054A捨棄87式100mm砲的主因,在於法製緊致型100mm快砲的原始設計過於緊湊複雜,有一些求好心切的精巧構想反而使其可靠度驟降,故障率高而 難以保修,而 中國的仿製品自然也遺傳了這些問題(由於中國的工藝技術不如法國,仿製100mm緊致型快砲衍生的可靠度問題更加明顯)。此型快砲在砲塔內納入一個 容量18發的中繼彈艙,短時間急射不需要從下甲板彈庫提取彈藥,可增加射速;然而這種設計卻導致其結構過於複雜,砲彈從下甲板彈藥庫被抓彈機提取 、經過中繼彈艙到上膛,需要經過三個大轉彎才能抵達砲尾進彈位置,高速射擊或動作時更容易卡住 ;而砲塔內部有限的空間也被這個中繼彈艙佔據,對維修造成很大的麻煩 ;由於緊致型100mm快砲完全實現砲塔無人化,萬一火砲自動機構發生故障,也無法提供手動操砲能力 。100mm緊致型快砲的設計思維是以供彈速率決定火砲射速(傳統作法是由火砲射速來控制進彈速率),為此需要複雜的機電同步技術,不僅要配備更多的液壓 裝置與電機機櫃,而且其位置伺服迴路中的同步發送器和同步接收器極易產生誤差,進而發生故障;而機電可靠度問題又因為採用複雜的雙向可逆傳動輸彈帶 ,而變得更加顯著。據說 這種中國仿製版的100mm快砲在快速連射時,經常未打滿一個基數就會卡彈 。

相形之下,AK-176M的結構便簡單得多,基本上全靠機械強制動作完成射擊循環(法國緊致型100mm艦砲或中國國產100mm艦砲則是透過許多外部控制的行程開關來控制機械動作),這需要極豐富的艦砲機械設計經驗才能做到。雖然AK-176M這種設計的機械結構較為繁複粗大,但也因而擁有很高的可靠性。以先前中國國產79系列雙聯裝100mm艦砲為例,為了完成射擊循環動作,總共使用96個行程開關來控制機械,任何一個行程開關出問題或信號延遲,就會導致全砲動作停止,這是79系列主砲可靠度長年較低的原因之一,直至此型火砲停產後,才在歷年改良中逐步解決這個問題。

054A艦首的H/PJ-26型76mm快砲正在發射。

 

AK-176M使用單純的單向供彈鏈,供彈系統主要由搖彈臂與兩套揚彈機/彈鼓組成,每套揚彈機/彈鼓結構相同,兩個彈鼓各容納152發砲彈。供彈時,砲彈由鏈式揚彈機中的彈托和推彈裝置帶動向上揚至砲塔內,以兩個 分別位於砲耳兩側的擺臂式提彈機將砲彈送到砲尾進彈機入口,隨即完成上膛;高速射擊時,兩個提彈機可交替取彈,低速射擊時可只靠一個提彈機運作。火 砲發射時,彈殼經向後方抽出,再送至彈殼槽向前拋出,然後直接進入下層彈艙室堙C如果供彈系統發生故障,也能由人員進入砲塔手動供彈。與AK-176M相 較,100mm緊致型快砲足足 重了4噸,液壓、機電設備也多出一倍。AK-176M的可靠度頗佳,機械部分的故障率為0.2%,電氣部分的平均故障間隔時間(MTBF)為300小時; 砲塔上設有多個用於維護設備的艙門,方便維修人員進出,通常排除一個機械故障一般只需10至12分鐘,排除一個電氣設備故障(如伺服驅動系統)也只需30 分鐘。

AK-176M口徑76mm,砲身倍徑數為59,系統全重 (含下甲板裝彈機)16.5ton,射程11.5~15.5km,砲身俯仰範圍-15~+85度,水平迴旋範圍左右各175度,擁有兩套位於甲板下方的自 動供彈系統,儲存152發砲彈,砲身使用海水冷卻 ;在兩套供彈迴路同時供彈的情況下,最大射速可達130發/分左右,單迴路供彈則有30、60發/分等射速選擇。AK-176M砲口初速980m/s,最 大射程約17km;射擊精確度方面,AK-176以連發射擊1000m外目標時,彈著密集一般能達到0.8毫弧度。AK-176M以射控雷達和電視追蹤系 統導控(俄羅斯原版系統的射控雷達為MR-123-02),具有全自動、半自動與人工操作模式:平時採用自動模式,只需兩人在戰情室內遙控即可 ,火砲依照射控系統的指令進行伺服;在半自動模式下,由人員進入砲塔操作,以KA-221光學瞄準具進行瞄準;而人工模式則以雙聯瞄準裝置進行手動瞄準。如果需要人員操作,AK-176砲塔編制四名人員。

定型後的中國國產化版AK-176M型號為H/PJ-26,全砲重11.5噸,由中國第一重型機械集團生產,主要機械結構參照原本的AK-176M,而控制、電子部位則都改用中國國產化設備。 H/PJ-26最大射速約120發/分,最大對海有效射程約12km,對空最大有效射高約6000m,具有攔截小型略海反艦導彈的一定能力(指標上是對雷 達截積0.1平方公尺、速度300m/s、飛行高度5m典型掠海反艦導彈)。一般而言,一套H/PJ-26艦砲系統的配置包括一座火砲、一部H/LJP- 349射控雷達、一部 安裝在砲管基部用來追蹤砲彈速率並修正彈著的CS2測速雷達、兩套001型捷連垂直基準、一部顯控台,此外可選配光電追蹤儀。原本AK-176M的 LASKA射控系統使用兩個舊式設計的圓形螢幕顯控台,而 中國獲得的則是更先進的改良設計。在仿製的同時,713所也對原本AK-176M的設計與次系統進行改良,最明顯的就是改 用具有匿蹤設計的複合材料製砲塔殼,此外內部設備也進行了不少改進,包括改用控制較為精確的中國國產新型數位化電氣伺服驅動系統,並改良射控系統與裝填機 構等,性能 與可靠度有所提昇。在2003年5月, 中國海軍進行了一項試射,由同一套LASKA射控系統指揮的兩門 H/PJ-26 76mm快砲與二門H/PJ-1330mm機砲( 俄羅斯A-630M的中國仿製版,兩型砲均由713所進行仿製工程)進行射擊測試,據說發射的45發76mm砲彈中只有一發脫靶。

因此,中國後續推出的新艦如054A、071型綜合登陸艦等 ,均改用較為簡單可靠的H/PJ-26 76mm快砲。此外,由於054A換裝HQ-16垂直發射器,導致艦艏重量大幅增加,如換裝重量較輕的76mm快砲,便有助於減輕艦首重量 ,而76mm砲也具有射速較快、較具防空效益等優點 ,比較適合054A的任務性質。 除了自用之外,H/PJ-26也已經銷售到巴基斯坦、孟加拉等國;根據圖片,外銷版H/PJ-26似乎沒有在砲身基部裝置CS2測速雷達。

 

H/PJ-45 130mm艦砲系統

052D首艦昆明號(172)的H/PJ-45A-130-1 130mm艦砲近照,注意砲身制退器機部上方有一個

H/CS-2砲口測速雷達的天線。H/PJ-45A-130-1是中國參考蘇聯AK-130而研製的單130火砲

 

 

 

昆明號的130mm艦砲發射的瞬間。

052D合肥號(174)艦首的130mm艦砲。攝於2017年的中俄聯合軍事演習

 

H/PJ-45艦砲的完整構型模型,包含下甲板構造。

(上與下)052D銀川號(175)的130mm艦砲

 

在2005年,鄭州機電工程研究所(即 中國船舶重工第713研究所)立項研製130mm單管自動艦砲(鄭州機電先前也完成俄羅斯AK-176M 76mm快砲中國版的研製工作),生產工作由內蒙第二機械制造廠(中國兵器工業集團第447廠,位於包頭)負責。此種單管130mm火砲參考俄羅斯製造的AK-130 130mm雙管艦砲(隨現代級驅逐艦引進),型號為H/PJ-45A-130-1(早期資料是H/PJ-38),首先安裝於2010年代成軍的052D導彈驅逐艦。

俄羅斯AK-130雙聯裝130mm火砲全砲重量高達94ton,砲身俯仰範圍-12~+80度 ,水平迴轉範圍左右各200度,砲座水平迴旋與砲身俯仰速率都是每秒25度,砲口初速850m/s,對海最大射程約23km,對戰鬥機目標的最大射程約15km,面對 導彈時射程約8km;砲管採用液冷卻, 單砲射速10~40發/分,對空反應時間7秒,對水面目標反應時間15秒 ;全砲備彈約500枚,其中180枚備射彈存放在三個彈鼓內,其餘則儲存在下甲板彈艙,每一門火砲都採用雙向供彈。 使用的砲彈有F-44爆破榴彈(HE)、ZS-44與ZS-44P防空彈(AA)等,砲彈全重86.2kg(裝藥重33.4kg,戰鬥部重3.56kg)。

原為了節省重量,中國版130mm艦砲在 不影響結構強度的前提下,大量使用鋁合金組件。中國版130mm快砲的全砲重量在50噸以上,隱身造型的砲塔採用玻璃纖維製造。中國版130mm艦砲 下甲板裝彈庫分為兩層,上層為彈鼓轉運間,下層則有下層彈藥庫與下揚彈機。原本 俄羅斯AK-130單砲射速介於每分鐘10~40發,中國版性能應該類似。中國版130mm快砲能使用與AK-130相似的榴彈、防空高爆彈,此外還 有配套發展的砲射導彈。 中國版130mm艦砲仍存在重量過大以及後座力過大等問題,要安裝在052D這樣規模的艦體顯得吃力,因此總體設計所還要求鄭州機電工程研究所修改 130mm火砲的設計來減重 ,包括降低性能指標,將原本的雙迴路供彈(原AK-130所採用的設計)簡化為單迴路供彈,並加裝砲口加裝制退器來減低後座力(意味彈道性能必須稍有犧 牲)。 最後,實際裝上052D的H/PJ-45A-130-1火砲重32.388噸。 

首艘055導彈驅逐艦南昌號(101)艦首的130mm火砲,砲塔外型與先前052D的

H/PJ-45A-130-1型略有不同,且砲口沒有制退器。

一座正在陸上運輸的130mm艦砲砲塔,由外型可以判斷是用於055導彈驅逐艦的型號,

砲塔正面與052D的版本有所不同。

從2017年陸續下水的055導彈驅逐艦也裝備同系列的單管130mm艦砲。根據0照片,055艦首的130mm艦砲的砲塔外型052D使用的版本 (型號為H/P-45A-130-1)有些不同,而且取消了砲口制退器;因此,055使用的130mm艦砲可能是原始設計的完整版本 ,擁有雙迴路供彈