美國密集陣(Phalanx)近程武器系統

“密集陣”是現役的唯一一種能實現自動搜尋、探測、評估、跟蹤、鎖定和攻擊威脅目標（如反艦飛彈、水面水雷、小型飛行器等）的近防系統，它也可以與現有的其他作戰系統和火控系統結合使用。美國海軍依靠它強大的技術優勢，在軍艦近程防禦領域一直走在世界的最前列，“密集陣”近防系統就是美軍的艦載防禦系統中重要的組成部分之一。

基本介紹

• 中文名：美國密集陣(Phalanx)近程武器系統
• 國別：美國
• 軍種：海軍
• 功能：自動搜尋  鎖定和攻擊威脅目標

簡介

美國海軍依靠它強大的技術優勢，在軍艦近程防禦領域一直走在世界的最前列，“密集陣”近防系統就是美軍的艦載防禦系統中重要的組成部分之一。

近防武器的射速和射程是人們談論最多的話題，從這兩方面來看，“密集陣”都比不上俄國的AK－630和“卡什坦”，射速和射程固然是近防系統重要的性能指標，但其反應速度、自動化程度、雷達的搜尋跟蹤能力以及與其他作戰系統的兼容能力等則更為重要，而這些正是“密集陣”的強項。下面我們就看一看“密集陣”的特點吧：

“密集陣”是現役的唯一一種能實現自動搜尋、探測、評估、跟蹤、鎖定和攻擊威脅目標（如反艦飛彈、水面水雷、小型飛行器等）的近防禦系統，它也可以與現有的其他作戰系統和火控系統結合使用。“密集陣”近防系統是美國雷西昂公司的產品，到現在已經生產了800多套，裝備了幾乎美國所有的海軍艦艇以及另外20多個國家的艦艇。它使用6管20毫米M61A1加特林槍炮，發射脫殼穿甲彈（APDS），射速在3000－4500發/分鐘可調，儲彈989發，射程1500米左右，整個系統重5625千克，搜尋跟蹤雷達工作於Ku波段，並採用“閉環多點技術”（closed－loopspottingtechnology）。“閉環多點技術”是雷達技術的突破，它使“密集陣”既能跟蹤來襲的目標，也能跟蹤發射的炮彈，從而更有效地殺傷來襲目標。

BLOCK0型即基本型“密集陣”近防系統從1978年開始在23艘美國海軍艦隻和14艘外國軍艦上服役。它只能攔截非略海飛行、亞音速、沒有機動能力的反艦飛彈。所以，“密集陣”不斷提高和更新，出現了Block1A，Block1B等後續型號。

系統改進

Block1B型1999年服役，在Block1A型的基礎上又有了許多改進，如增加了光電搜尋器，使用最佳化的炮管和更有毀滅性的彈藥等等。Block1B型“密集陣”增加的紅外前視儀提供了可靠的24小時被動搜尋和跟蹤能力，具有多光譜探測和跟蹤能力，使“密集陣”對略海飛行的目標有更高的對抗能力，從而改善了“密集陣”在複雜環境下的對空作戰能力。Block1B型近防系統的最佳化炮管比當前的M61A1炮管更長和更重。新系統通過簡化炮彈的散射模式和使用新型的炮口抑制系統提高了近防系統的射擊精度。“增強毀滅性彈藥”EnhancedLethalityCartridge（ELC）是現在使用的Mk149彈藥的改進型，在發射初速不變的情況下，打擊目標時提高了近50%的貫穿動能。

研製背景

美國“密集陣”(Phalanx)系統是一種較成功且廣泛裝艦使用的近程武器系統(CLWS)。早在60年代中期，美國海軍作戰部曾提出，需要一種能夠對付突破“海麻雀”點防飛彈系統的“漏網”反艦飛彈和飛機的艦炮武器系統。1969年，美海軍與美國通用動力公司(General Dynamics Corporation)波莫納(Pomona)分公司正式簽定契約，該契約委託波莫納分公司研究上述系統的可行性。當時，契約要求比較緊迫，幾年後，“密集陣”初型?MKl5-0型樣機研製出來，並於1973年裝於美海軍“金”(King)級飛彈驅逐艦。但由於當時美國國會一些人對這種武器系統能否有效摧毀來襲的反艦飛彈有懷疑，致使延緩了計畫進程，直到1979年才開始投產並於第二年春正式裝備美海軍艦隊。首批“密集陣”系統最先裝備於“企業”(Enterprise)號和“美國”(America)，號航母上，隨後陸續裝備美海軍各級水面艦艇，並出口於澳大利亞、巴西、加拿大、希臘、以色列、日本等國家。

“密集陣”系統從樣機誕生到正式裝備艦隊，歷時7年之久。在此期間，該系統一直是一邊試驗一邊不斷改進，並沒有因稍有成果就盲目投產，因此，使系統的研製沒有走大的彎路。1977年8月，經美海軍作戰部部長批准，“密集陣”系統才正式批量生產，截止到1986年，一直保持著以平均5套/月的生產速度。最近，英國簽定了2套系統的訂購契約，其價格為12．5×106美元/套。

“密集陣”系統主要以近距離防空為主，它協同中、遠程防空系統，實現對空中目標的縱深防禦。另外，該系統還可在常規的光學目標指示器的控制下，以付小型水面目標。

系統組成

“密集陣”系統採用模組式結構。一對雷達天線(搜尋和跟蹤)、一台Ku波段共用發射機、M61A1-6管20mm“轉管炮可攜帶1000發炮彈、炮座動力傳動系統和電子密封框等部件均裝在一個底座上，形成“三位一體”，組成一個獨立系統。

1.SPG-60雷達

該雷達包括一對搜尋、跟蹤天線，天線隨動系統和穩定平台。它採用高重複頻率的脈衝都卜勒體制，工作在Ku波段。它的搜尋天線探測距離為5．12km，所提供的扇形波束覆蓋了所需的整個垂直區域，使“密集陣”火炮既能對付俯衝式反艦飛彈，也能應付掠海式反艦飛彈。在搜尋目標時，它採用高、中、低三個重複頻率探測目標，很好地解決了距離模糊和距離遮擋的問題，確保很準確地探測到真實目標。它的跟蹤天線最大跟蹤距離為1．829km，其垂直電子束寬度很窄，在捕獲目標時，能在垂直方向上準確地搜尋。

“密集陣”系統首次使用了電子閉環校正系統。在該系統中，搜尋和跟蹤天線用於跟蹤來襲目標，同時還跟蹤射出的炮彈，以便測量每次點射和目標之間的角誤差進行不斷校正，直到逼近的目標被命中為止。這種閉環校正系統能夠有效克服常規火控系統中難以根治的某些靜態和動態誤差，使這些誤差減小到最低限度。據介紹，試驗表明採用閉環校正可以將射擊誤差從5~10mrad降到1~2mrad。

2．M61A1型火炮組件

該組件主要包括M6141型自動機和驅動部件、螺旋式供彈鼓等，它是在美國空軍一種老式航炮的基礎上改進設計而成的。它自動化程度高，工作十分可靠，平均故障間隔發數為10000發。它採用6管旋轉結構，供彈鼓位於炮管組下方，彈鼓既是貯彈箱(可貯存1000發炮彈)，又是供、排彈系統；彈鼓的出彈口與M61A1自動機的進彈口相對接。啟動射擊時，在外部液壓馬達的驅動下，彈鼓隨著炮管同步轉動，完成向火炮輸彈和排彈殼的功能。
M61A1型火炮主要技術性能如下：
口徑(mm) 20
管長 76倍口徑
發射率(發/min) 3000
彈丸初速(m/s) 1097
有效射程(m)1500
轉管炮壽命(發) 150000
彈鼓再裝填速度(發/min) 400
彈鼓壽命(發)240000
炮重(帶足彈/不帶彈)(kg) 558．4/413
旋迴範圍(°)310
俯仰範圍(°)-25～+80
水平瞄準速度(/°s) 126
高低瞄準速度(°/s) 92
電源 440V，60Hz，3相

3．炮座支撐組件和炮座驅動裝置

炮座支撐組件主要包括旋迴平台，搖架、托板、兩側支架等，兩側支架置於旋迴平台上通過搖架、托板支撐著轉管炮和雷達隨動系統裝置。這些大件都採用鋁合金鑲嵌鋼件結構，並組合裝配一起，既保證了足夠的強度又減輕了重量。

炮座驅動裝置包括有高低驅動裝置和方向驅動裝置。高低驅動裝置中的高低齒輪箱、高低馬達/轉速機、人工手把插口等部件均裝在兩側支架上；方向驅動裝置中的齒輪箱，凸輪鎖塊、制動器、大齒圈等部件安裝在旋迴平台上，為炮座提供旋迴驅動力。

4．MKl49型次口徑脫殼(APDS)炮彈

該型炮彈是“密集陣”系統使用的反導專用炮彈。它由彈心(也稱穿透器)、彈罩(也稱軟殼)、推板(也稱底托)等部件組成。最初研製的彈心採用貧化鈾材料，它是核武器生產過程中的副產品，其密度比鋼大2．5倍，具有很強的穿透力。但在炮彈製造中，貧化鈾有輻射，對周圍環境不利，而且加工難度大，因此，從1991年起停止了貧化鈾彈心的生產，改用密度與其相當的碳化鎢材料，提高了安全性。

彈心裝在彈罩內，其後部有一個帶導引彈帶的推板，通過一個銷釘將彈罩插入推板的螺紋結合部位，防止二者分離。當炮彈離開炮口時，藉助於炮口氣流的作用，推板離開彈心，使彈心高速飛行。

5．隨動系統

“密集陣”艦炮隨動系統採用了數字式可控矽技術，以及位置閉環、速度閉環等獨特方法具有跟蹤精度高、反應速度快、良好的穩定性等特點。它的驅動控制採用了快速大功率可控矽集成塊組成的雙驅動電路，具有體積小、功率大、功耗小、線路簡單且可靠等特點；它的執行部件採用了2個6000轉/min的高速小慣量直流電機，總驅動功率達6．2kW。這種雙電機驅動可以減小傳動空回量，改善系統的快速性。

6．電子設備部件

“密集陣”系統的電子設備部件包括有電子設備密封櫃、數字式計算機、局部控制台和遙控控制台。

電子設備密封櫃位於炮座後下側，通過6個多股簧減振器與甲板連線。密封櫃內的機架也裝有彈簧減振器和橡皮減振器，它將密封櫃內分為12個功能單元，分別容納武器控制電子部件、艦炮方向和高低瞄準機械的電子控制部件、系統修正控制組件、電子計算機、信號發生器、艦炮裝置控制電子組件和雷達瞄準機構控制組件等。每個功能單元為一個可獨立拉出的抽屜，便於查找故障、維修和更換外掛程式。，由於機櫃內容納了很多精密電子部件，所以採用環境控制以保持一定的溫度和濕度。這種環控系統和上述的減振措施保證了電子密封櫃在適宜的環境條件下可靠地工作。

數字式計算機根據目標距離、距離變化率和目標相對於探測平台的角度值對所獲目標信息進行分類；雷達的搜尋、探測、威脅判斷，以及目標捕獲、跟蹤、火炮射擊諸元的計算等也都由數字式計算機承擔和參予。

射擊控制台有本控台和遙控操縱台兩部分。本控台位於靠近本系統的抗震艙室內，只用於控制一套“密集陣”系統。當艦上裝有多套(4套以下)“密集陣”系統時，需由遙控操縱台進行目標分配，保證這些系統正常工作。遙控操縱台配置在艦橋上，可與本控台一起使用。

技術特點

(1)“密集陣”系統結構緊湊。除本控台和遙控台以外，所有設備都裝在同一底座上，從而形成了“三位一體”結構。它占地面積小，並可方便地整體吊裝。

(2)“密集陣”系統採用了閉環校正技術。它套用反饋控制理論，把傳統的開環火控系統發展成為現代的閉環火控系統，有效地減小了系統中各種靜態和動態誤差，明顯改善了火炮的射擊效果。

(3)搜尋、跟蹤雷達採用同一波段，可同用一套接收機和發射機，因而降低了成本，減小了體積和重量。

(4)環境控分系統是“密集陣”系統的重要組成部分，它為系統中對環境有嚴格要求的電子和機電設備提供了良好的工作環境。在圓柱體雷達罩內部、電子密封櫃、炮底座的電器櫃等設備中均裝有環境控制設備。

(5)“密集陣”系統採用直接命中體制，利用高比動能的次口徑脫殼穿甲彈，穿透飛彈內部，直接引爆飛彈的戰鬥部。試驗證明，這種炮彈能有效地摧毀反艦飛彈。

改進發展

“密集陣”系統是世界上誕生較早的CIWS。它的第一代(MKl5-0型)一問世，就以獨特的設計風格、較為先進的技術性能而引起了許多國家海軍對它的興趣。當時，它的產量和出口量均屬世界首位，甚至是現在也是如此。面對這一切，“密集陣”系統的研製生產商們沒有就此滿足。相反，在進入80年代以後，世界反艦飛彈的戰術技術性能有了很大提高，其速度快、隱身性好、制導手段新穎、破壞威力大，因而突防能力明顯加強。為使“密集陣”系統能夠適應反艦飛彈的這些發展，同時克服“密集陣”系統在使用中暴露出來的問題，美國通用動力公司決定改進“密集陣”系統。

1981年研製出MKl5?1型改進樣機，1981年底?1982年5月間，在中國湖試驗場對MKl5?1型系統進行了作戰適應性試驗，取得了較好的結果，1986年MKl5-1型系統投產，首批4套於1988年8月裝在美國“威斯康星”(Wisconsin)號戰列艦上。美國通用電氣公司也被認可為具有生產MKl5?1型系統資格的第二生產商，在1989、1990和1991財政年度中，“密集陣”M15-1型系統總數的一半由該公司負責生產。美海軍計畫將所有MKl5-0型系統(包括已裝艦的)改裝成MKl5-1型系統。據估計，在美海軍和其他國家海軍艦艇上服役的“密集陣”系統將超過800套。

與MKl5-O型相比，改進後韻MKl5-1型總體性能有明顯提高。它的搜尋雷達由1個4板背靠背天線取代了原來的2座掃描雷達，擴大了搜尋範圍，覆蓋了包括系統正上方域在內的整個垂直面；用氣動傳動代替了液壓傳動，使最大發射率從3000發/min提高到4500發/min，它的彈鼓備彈量從1000發增至1500發；增裝了新的中斷射擊軟體，使系統能夠根據目標特性有效地控制射擊時間的長短。

在MKl5-1型計畫中還不斷採用更多的改進。1990年3月，美國通用動力公司承接了一項為“密集陣”系統研製新型快速計算機的契約，它的運算速度將高於原來的100倍，為對付未來快速機動性目標提供可靠保證。該計算機以R3000RISC數控高級模組式微處理器為基礎，使用Ada語言編程，編程簡便，修改容易。

為使“密集陣”系統能適應21世紀海上作戰的需要，通用動力公司曾在1987年提出過C1WS-2000(1VlKl5-Ⅱ)的研究意向。根據美海軍的要求這種新系統將在提高火炮初速，增大炮彈質量，提高發射率和更高的命中精度等方面有所改善。為加強“密集陣”系統的對海防禦能力，還將在該系統上加裝前視紅外感測器、電視和視頻自動跟蹤等設備。

另外，在目前已問世的眾多C1WS中，火炮口徑大多在25?30mm之間，多年來，通用動力公司一直在進行“密集陣”火炮口徑最佳化的論證工作。希望在C1WS-2000中，火炮口徑能有所增大。對此；許多軍火商們積極推薦自己的火炮產品。例如，義大利厄利空一康特拉夫斯(Oerlikon-Contraves)公司研製的7管25mm炮，具有更高的發射率和初速，它使用25X184mmKBB型炮彈，內裝有更多的發射藥，被稱為“超級25”。根據與通用動力公司簽定的一份可行性研究契約，將2座7管25n血炮裝在標準的“密集陣”炮座上，並於1990年5月，在澳克森布登(Ochsenboden)試驗場進行了射擊試驗。7管25mm火炮目前已被“米瑞得”(Myraid)系統所採用。

美國通用電氣公司研製的雙聯裝6管25mm炮總發射率高達12000發/min，它的零部件僅是M61A1的67%。該炮發射的炮彈採用獨特的套筒式結構(CasedTelescoped)，這種炮彈的體積比常規小，整個炮彈封裝在鋼殼內。經過6000發套筒式炮彈的發射試驗，未發生停射故障。全系統模型已在1990年美國海軍展覽會上展出。該公司還提出了一種8管35mm轉管炮方案。該炮結構簡單、緊湊、採用無鏈供彈，貯彈量為1200發。發射率可達8000發/mino

另外，還有美國特魯德國際有限公司(Tround Internationnal)提出的25mm開膛炮(openbreechmachinegun)、方案，德國毛瑟Mauser公司研製的4管27mm炮等。

美海軍原訂計畫，MKl5?Ⅱ“密集陣”系統的全尺寸研製投標定於1991年底或1992年初進行，全尺寸系統研製契約於1992年底鑑定。據《Jane’s Navy International》1995年7-8月報導，在進行了大量的作戰效能分析以及經費方面的考慮之後，對CIW$-2000的研究於1991年被迫停止。但是，美海軍卻投資460萬美元，委託美國FMC公司研究、設計、製造一種能裝在“密集陣”炮座上的速射60mm電熱炮演示裝置和自動裝彈機。經過2年半的研製，1993年6月，演示樣機交付給美海軍水面武器中心。目前，該中必正在試驗評價這種武器在艦艇上的各種套用潛力，其中包括艦載防禦的套用。如果可行的話，它將具有最強的競爭實力。