中國海軍130mm、155mm艦砲、電磁軌道砲

──by captain Picard

 


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

(上與下)055導彈驅逐艦首艦南昌號(101)艦首的H/PJ-45 130mm 70倍徑艦砲。相較於052D的減重折衷版本,

055使用的H/PJ-45是擁有雙供彈迴路、無砲口制退器的完整版本。 

055首艦南昌(101)主砲發射。照片出現於2020年7月。

 

 

 

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 

(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迴路供彈。 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)。

解放軍海軍在單管130mm艦砲研製之初,就提出了較高的指標要求,包括需具備砲射導彈能力、雙迴路供彈(比照原裝AK-130)來提高射速及快速轉換彈種等。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。 然而,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。 

(上與下)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。

H/PJ-45艦砲的完整構型模型,包含下甲板構造。此為055使用的完整版H/PJ-45。

 

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 

 電磁軌道砲

(上與下)2018年1月底出現的中國電磁砲原型的照片,安裝在072III海洋山號(936)

坦克登陸艦上進行測試。注意砲身基部的大型筒狀結構,有可能是同軸線圈。

 

中國在2010年代開始研究艦載電磁砲, 主要負責單位是北京理工大學和航天2院206所。

在2018年1月底,網路上出072 III型艦海洋山(936)加裝中國在2010年代發展的電磁砲原型(研製工作主要負責單位包括北京理工大學和航天2院206所)。 照片中,海洋號利用艦首前部平台安裝大型的電磁砲身,艦體中部有若干個集裝箱,應為電磁砲控制室、供電與輔助設施等。照片顯示加裝電磁砲之後,海洋山的艦首艙門也被焊死。之後,網路上又陸續出現搭載電磁砲的海洋山號出海航行等照片。

2018年1月底,網路上出現072 III海洋山(936)艦首加裝電磁砲原型的照片。

2018年1月底,網路上出現海洋山(936)艦首加裝電磁砲原型的照片。

注意艦體中部甲板裝置兩個集裝箱,應為電磁砲的控制室、發電機、

支持設備之類。

與美國的電磁軌道砲(Rail gun)相較,中國的電磁砲的砲管外部有一圈正圓形套筒,外型反而類似同軸線圈砲(Coil gun,又稱高斯砲,Gauss gun),而不是美國的電磁軌道砲(Rail gun)。線圈砲在砲膛周圍環繞一系列固定的加速線圈,此外砲彈周圍也環繞著一圈彈載運動線圈;發射時,砲膛周圍加速線圈與彈丸線圈都通電並產生感應磁場,雙方的磁場相互作用(因此通電時砲彈是懸浮在砲堂中間,不與砲管接觸),產生連續的加速力,帶著砲彈沿著砲膛加速;此一工作原理基本與磁浮列車或電磁彈射器相同,由於砲膛加速線圈與彈丸線圈之間的磁力作用可以相斥也可以相吸,因此必須精確掌握彈丸線圈位置並同步控制砲膛加速線圈在相對位置產生的磁場,使得彈丸線圈一路上都受到方向一致的力量,持續推進。相較於軌道砲,線圈砲的最大優點是通電時彈丸懸浮在砲膛之中而不會接觸,不像電磁軌道砲發射過程中會嚴重磨損發射軌道。然而,相形之下磁軌砲結構簡單,以瞬間大電流產生感應磁場、帶動兩根平行導軌中間的電樞直線加速,且電樞實際接觸兩個通電軌道形成電流迴路,發射功率較大;而線圈泡產生電力靠著軌道與砲彈之間磁場隔空感應的力量推進,功率就不如軌道砲;此外,軌道砲砲膛線圈與彈丸線圈之間需要極精確的同步控制來維持感應磁場受力平順而一致,這在彈丸加速過程中是一件極其困難的事。一般而言,電磁軌道砲的發射初速高得多,成為電磁砲的主流領域;而同軸線圈砲適合發射速度較低、重量較大的物體。

在2016年,清華大學的楊衛院士在一個講座上透露,中國有兩個團隊同時在研製艦載的 電磁軌道砲,分別是由馬偉明院士領導的海軍工程大學團隊,以及栗保明領導的南京理工大學團隊。依照講座上透露的中國電磁軌道砲項目指標參數,包括砲口初速10km/s、砲口出口動能64MW,彈丸重20kg,射程360km。

在2018年4月初,網路上出現一篇關於敘述中國重大軍事技術發展成果的論文,其中提到若干中國發展電磁砲的內容:該同志擔任「艦載電磁軌道炮」背景項目和演示驗證項目副總設計師,重點開展了發射裝置、電樞、總體技術等研究,突破了身管燒蝕、長行程輸彈等關鍵技術,實現了炮口初速 2500米/秒,炮口動能32兆焦(MW)的連發試驗,居國際領先水平。目前已完成海上試驗樣機的研製,即將開展海上試驗。相形之下,美國海軍研究辦公室( Office of Naval Research,ONR)開發的艦載電磁軌道砲計畫中,由BAE Systems研製的電磁軌道砲原型砲(2017年7月在水面作戰中心達爾格倫分部展開陸地試射)發射能量也是32MW級,砲口初速約2000m/s左右。

依照2023年8月25日南華早報(South China Morning Post)報導,中國海軍的電磁軌道砲項目已經成功測試;依照參與此項目的專家透露,此電磁砲試射時,發射一枚124kg的拋射物,在0.05秒加速到每小時700公里,這是目前已知世界上電磁軌道砲測試中,發射的最重物體。美國先前測試的120mm電磁軌道砲,測試用砲彈質量約18公斤。依照2023年6月中國海軍電磁系統專家──馬偉明院士發表的論文,電磁軌道砲的技術挑戰包括設計與製造大口徑高密度電磁線圈以及緊湊的脈衝電源。馬偉明也透露,中國正在發展更強力的電磁軌道砲,能以每小時3600公里的時速發射物體,射程超過100公里。

依照中國海軍工程大學關曉存教授領導的研究團隊的論文,相較於傳統火砲,電磁軌道砲理論上可達到更高的發射初速、更大的射程、更高的準確度、更低的發射成本、更短的準備時間等。關曉存研究團隊的論文指出,中國電磁軌道砲領域的快速發展得益於感測器技術的進步;電磁砲發射時會產生強大的磁場,會干擾周邊一切電磁裝置與感測器,所以研究電磁發射技術通常需要由外部觀測。關曉存的團隊開發出一種新的智慧型彈藥,其上的感測器由特殊材料製造的電磁屏蔽裝置保護,允許團隊在試射作業中取得來自拋射物的高質量傳感資料,比起傳同外部觀測手段,更能精確掌握砲彈飛行的行為,幫助研究團隊改進電磁砲彈的效率與穩定性。砲彈發射時,維持在電磁軌道磁場中央至關重要,也十分具有挑戰性,任何偏差導致砲彈碰觸軌道,都會影響彈道;而砲彈搭載的感測器就能直接提供異常問題,比電腦模型模擬更為精準。 依照關曉存團隊論文,電磁砲的彈藥發射前是線圈尾部;當線圈通上磁場,砲彈就會被磁力沿著軌道往前推送;由於電磁軌道末端的磁力十分強大,容易造成彈藥偏斜並碰撞驅動線圈內壁、造成加速資料的擾動,而砲彈通過後續階段時就會下掉,因為脈衝電流沒有在正確的時間觸發。這類觀察可以幫助改善電磁軌道砲的性能,例如修改線圈產生脈衝電流的時機,就可以減少砲彈下沈。依照中國海軍工程大學關曉存教授領導的研究團隊的論文,相較於傳統火砲,電磁軌道砲理論上可達到更高的發射初速、更大的射程、更高的準確度、更低的發射成本、更短的準備時間等。此時,關曉存團隊的30級線圈電磁軌道砲仍在實驗階段。

為了配合電磁砲,中國相關團隊也進行稱為「活性毀傷元」的材料技術, 未來可能作為電磁砲彈的選項。由於電磁砲彈的發射初速極高, 甚至可能達傳統火砲的10倍以上,發射時巨大的瞬間加速度對於砲彈裝藥 引信或電子導引組件的可靠性與安全性,都是及其嚴峻考驗; 因此,現階段包括美國在內的實驗性電磁砲,都使用實心金屬砲彈 ,單純憑借高速飛行的動能摧毀目標,這對電磁砲的毀傷能力和 應用範圍都造成限制。北京理工大學的「活性毀傷元技術」 團隊研製一種新型爆炸材料,具有類似金屬的力學強度,又 含有與高能炸藥相當的化學能,還具有類似惰性材料的安全性 ,可以直接以機械加工,只有高速命中目標時才會發生爆炸, 因此不需要引信;這種「活性毀傷元技術」 類似美國海軍研究辦公室(Office of Naval Research,ONR)曾進行的重啟活性材料(Reactive material,RM)項目。依照目標,由「活性毀傷材料 」製造的戰鬥部能適應電磁砲極高的發射 速度,憑藉動能穿透目標,然後再發揮類似高爆戰鬥部的爆炸毀傷能力, 對目標形成雙重毀傷;而在平時,活性毀傷材料也沒有危險的引信與炸藥, 大幅提高儲備、運輸與發射時的安全性 。依照北京理工大學「活性毀傷元」的論文,「活性毀傷元技術」的初步實驗使用高密度冷壓成型和燒結硬化(PTFE/Al/W)聚四氟乙烯/鋁/鎢(PTFE/Al/W)粉體混合物,實驗射速約1168m/s(距離電磁砲的砲口初速還有一大段距離),並以兩層6mm的鋁板作為靶材。在2016年,北京理工大學 王海福團隊的「活性毀傷元技術」獲得中國國家技術發明二等獎。

 

 

 

155mm艦砲

 (上與下)2025年3月起,網路上出現中國發展155mm艦砲的跡象;這是載重車運送此種大型艦砲的砲身、

砲塔殼、砲座的照片。

(上與下)2025年4月左右,網路上出現載重車搬運155mm艦砲彈道砲的畫面

2026年2月上旬,遼南造船廠出現一艘實驗艦艦首裝載大型艦砲的畫面,其體積明顯比先前

H/PJ-45 130mm艦砲更大,顯然是新的155mm艦砲。

約在2025年3月,網路上出現中國正在開發新型155mm艦砲的照片,一個武器設備的牌子標示「155豪米艦砲彈道砲」,由中國國營第四四七廠製造,2025年3月出廠,標示重量21800kg。有網路資料指出,中國海軍新型155毫米艦炮由中國兵器工業集團(China North Industries Group Corporation,NORINCO)的內蒙古北方重工業集團有限公司( Inner Mongolia Northern Heavy Industries Group)負責研製,是中國新一代驅逐艦和巡洋艦的艦載主炮,也是對中國正在研製的艦載電磁炮的補充。稍後,網路上陸續出現載重車運輸此種155mm艦砲的原型砲、砲塔殼與砲座等部件的照片。

2025年3月網路上出現的155mm艦砲彈道砲的底座說名牌。

在2025年8月,網路上出現新型中國艦砲的砲塔殼以及砲身分別裝載於重型載重車上進行陸路運輸的照片。在2026年2月中旬,網路上出現一艘在遼南造船廠的實驗艦,艦首安裝了一座大型艦砲原型砲,應該就是這座155mm艦砲。外界推測,中國海軍155mm艦砲可能是用於兩棲登陸作戰時的火力支援等任務。