防空武器是如何把飛機打下來的？為甚麼各國防空的效率那麼低？

說起防空炮,大家第一時間想到的應該是二戰時期德國的88毫米高射炮,畢竟呢實在是太過出名了,但如果再進一步防空炮是如何運作的,又是怎樣把飛機打下來的,可能就不太瞭解了,或者簡單的認爲就是把一發炮彈打到天上,然後擊中敵人的飛機,其實並不完全是這樣,今天就來聊一聊防空炮是如何運作的。 這次大兵不賣關子,我們直接來講一下防空炮是如何把飛機打下來的,想要用防空炮把飛機打下來,第一步就是要命中飛機,然而防空炮的炮彈其實並不大,想要在空中直接命中高速移動的飛機幾乎是不可能的,因此想要命中飛機只能用兩種方式,第一種便是以量取勝, 通過短時間內打出密集子彈,形成一道彈幕來攔截飛機,但這種方式對彈藥的消耗十分驚人,一場戰鬥下來消耗幾十萬發都是很平常的事。 而另一種則是範圍傷害,防空炮必須使用近戰引信通過無線電、光桿、磁杆等來感知附近是否有飛機存在,如果有則立刻爆炸,通過破線來殺傷敵機,這也是許多電影裏防空炮會連續在空中爆炸的原因。 這裏大兵問一個小問題,防空炮和飛機誰發明的早?想必大家第一反應應該就是飛機,畢竟沒有飛機的時候人們也不會想着發明防空炮吧?然而實際情況卻截然相反,防空炮的發明和應用遠比飛機要早得多,是不是感覺有些意外? 要弄清楚這個問題,還需要將時間調回到上上個世紀。 19世紀下半葉,在美國內戰期間,美國陸軍就曾使用熱氣球進行戰場偵察,這迫使南方邦的聯軍不得不研究對抗氣球的方法,包括使用火炮、輕武器來破壞氣球。 但這些方法沒有成功,憑着打不過就加入的原則,南方邦聯軍也開始嘗試使用氣球了,這也是人類第一次將天空納入戰爭的範疇,隨後這種戰法廣爲流傳,作爲前線偵察的不二之選。 然而,有毛的地方就有盾。1870年,法國與普魯士之間爆發了激烈的普法戰爭,隨後普魯士軍隊高歌猛進,一直打到了法國首都巴黎,並將整座城市包圍,切斷了法國政府與外界的聯繫,迫使法國投降。 爲了打破普魯士軍隊的封鎖,法國政府決定派人乘坐熱氣球飛出城區,同城外的法國軍隊進行聯繫,起初計劃十分順利,法國政府的許多高級官員乘坐熱氣球飛越普魯士軍隊的防線,並且與其他地區的法軍取得聯繫,隨後又通過氣球將外面的情況傳回巴黎,不斷與巴黎政府保持聯繫。 這一舉動可是把普魯士軍隊氣得跳腳,法國人在眼皮底下飛出去就算了,結果還明目張膽地再飛回來,於是普軍立刻開始研究對策,並且計劃設計一款專打熱氣球的火炮。 幾天以後,德國著名商人古斯塔夫·克魯伯將一門經過改裝的37毫米火炮安裝在馬車上進行對空射擊,由於安裝在可以移動的四輪車上,因此具有極佳的機動性,並且打下了不少氣球,並由此得名爲氣球炮。 這也是後來高射炮的雛形,而此時距離世界首架軍用飛機的誕生還有約40年的時間。然而當時間來到第一次世界大戰期間,載人氣球的發展已經十分成熟了,甚至誕生了超大的軍用飛艇,因此有效的防空力量成了各國保障地面部隊的重要條件。 軍火公司紛紛提出了關於高射武器和彈藥的主張,當時提出的彈藥種類包括了高爆彈、燃燒彈、鏈狀破片彈等。 1960年,萊茵公司的設計師們根據飛機和飛艇的特點將原來的氣球炮裝置進行了改進,將火炮從馬車上改爲裝在汽車上,並在車身安裝鋼板進行防護,製造出了世界上第一款專門用來射擊飛機和飛艇的武器——防空高射炮正式誕生。 幾個月後,法國、英國、美國等國家也開始紛紛仿製,由於難度不高,很快就仿製成功並且開始量產。各國軍隊幾乎都部署了一定數量的防空炮,然而這種防空炮通常是以小型野戰炮爲基礎,特別是法國的75毫米以及俄羅斯的76.2毫米。 在實戰中的防空效果微乎其微,其最大的幫助是給步兵一些心理安慰。由於沒有測量目標距離、高度和速度的方法,操作者也無法準確地命中目標。此時各國的防空炮幾乎形同虛設,除了測量問題之外,另一個問題就是彈藥。 想要讓只有手掌大小的炮彈擊中正在飛行的空中目標幾乎是不可能的,因此只能讓炮彈在空中爆炸,通過破片和衝擊波儘可能地擴大殺傷範圍來損壞對手的飛機。 所以人們很早就認識到彈藥需要在空中爆炸,因此當時的高射炮主要使用高爆彈或榴彈。解決了炮彈的問題,空爆引信又成了一大難題,要麼是點火式,要麼是機械式。 不過,點火式引信不太適合防空使用,引信長度由飛行時間決定,但火藥的燃燒速度則受到高度的影響。由於炮彈飛得越高,氧氣越少,燃燒的速度也就越慢,這導致點火式的防空炮彈命中率幾乎爲零,因此機械式引信成爲了唯一的選擇。 雖然解決了炮彈和引信的問題,但高射炮的效果並沒有得到太大提升。在一戰期間,各國的高射炮平均需要消耗約11585發炮彈才能擊落一架飛機。 但隨着戰爭催化和不斷的研究探索,到了一戰後期,炮彈量已經降爲5000發了。不過,這只是對飛艇和氣球的數據,而對於固定翼飛機的防空效果則可以用慘不忍睹來形容。 此時的防空火炮大多是缺乏測量目標距離、高度、速度等一系列參數的火控系統。如何成功地將炮彈瞄準目標並使其在目標位置附近爆炸,成了各國防空炮急需解決的任務。 然而,各種因素都會或多或少地影響炮彈的預測軌跡。這被稱爲偏轉炮瞄準。在瞄準器上,設置射程和仰角的偏移角度,並隨着目標的移動而更新。 在這種方法中,當瞄準器對準目標時,炮管會指向目標即將到達的位置,也就是俗稱的打提前量。但隨着飛機性能的提高,瞄準也越來越困難。 英國人首先研究了距離測量,隨後第一個高度測距儀誕生了,並且被命名爲巴爾斯特勞德-UB2。這是一種安裝在三腳架上的光學同步測距儀,它可以測量到目標的距離和仰角,從而得出飛機的高度。 之後又加入了高度引信指示器,它標有仰角和高度線,並覆蓋有引信長度曲線,可以讀出所需的引信長度。然而偏轉設置問題需要知道目標位置的變化率,法國和英國都引入了測速裝置來跟蹤目標併產生垂直和水平偏轉角。 然而隨着飛機開始在戰場上對地面目標進行打擊,防空炮無法快速轉向近距離目標,而且由於數量相對較少,防空炮並不總是在正確的位置,因此經常更換位置,很快部隊開始增加各種安裝在杆子上的機槍武器。 這些短程武器被證明更具有殺傷力,戰爭結束時飛機能力的提高需要更好的手段來獲取目標並瞄準它們,然而一種模式已經形成,防空戰將使用重型武器攻擊高空目標,當飛機飛到較低高度時使用較輕的武器。 在一戰結束之後,法國、德國等其他國家也在這一時期陸續推出了新式高射炮和火控系統,不過正值戰後重建時期,軍事預算緊張,各國飛機在結構和作戰性能上都沒有出現太大變化,高射炮發展較爲緩慢,主要的工作變成了改裝和升級已有高射炮。 由於法爾賽條約的規定禁止德國持有高射武器,因此德國克魯勃兵工廠研究高射炮的人員都轉移到了瑞典的博夫斯兵工廠,一些一戰時期的火炮被保留下來,交由技術人員進行研究。 1933年,德國研發出了88毫米的Flak 18高射炮,也就是俗稱的88炮,隨後又推出了36和37型,並進行了各種改進。然而在高射炮發展的這段時間,各國飛機也在發展,不論是結構還是性能都發生了質的變化。 原來採用的木、布等軟質結構材料已經被高強度合金材料所替代,飛行速度比此前提高了一倍,普遍達到了每小時500公里左右。 二戰結束之後,美國海軍根據相關統計數據,使用普通炮彈的話,至少需要2800發以上才能擊落一架敵軍飛機,所以高射炮擊落一架飛機的成本往往是高於飛機本身了,甚至要超過飛機好幾倍了。 但是話又說回來,如果敵人的飛機成功投下炸彈,所造成的損失及後果便不是可以用金錢來衡量的。 在高射炮問世後的數十年內,它一直是各國軍隊主要防空兵器之一。 第二次世界大戰期間,高射炮的運用達到了巔峯,空襲戰機所到之處,總是少不了成群的高射炮集火歡迎。 20世紀五六十年代,噴氣式戰機逐漸成爲主流,它們的飛行速度和高度大幅提升,這時期高射炮射速、射程、自動化程度也在不斷提高,但是與制導炸彈的發展相比,已經開始處於下風了。 面對超聲速噴氣式戰機超過萬米的聲線,高射炮顯得心有餘而力不足了。 若一味地提升出速射程,必然會帶來高射炮口徑、重量以及體積的增加,從而失去戰術上的靈活性。 另一方面,性能更好的防空導彈則迎來大展身手的時代,引來更多關注。 好在此時空地導彈、精確制導炸彈尚未廣泛運用,戰機大多是需要降低飛行高度和速度來投彈,這就給了高射炮用武之地。 從幾場局部戰爭的結果來看,攻防雙方可以說是互有勝負。 然而到了20世紀八九十年代,高射炮和戰機之間的對手系卻突然變成了戰機的絕對優勢。 在這方面,1990到1991年的海班戰爭給了人們提供有力的佐證。 戰爭爆發前夕,伊拉克軍隊擁有數萬門的防空火炮,可謂是信心滿滿。 但戰爭爆發後,伊軍高炮部隊6小時內打出了約400萬發的炮彈,密集的炮火照亮了巴格達的夜空。 出人意料的是,在開戰首日聯軍損失的飛機中,沒有一架是被伊軍高射炮擊落的。 不僅是海灣戰爭,進入到21世紀後的阿富汗戰爭、伊拉克戰爭、利比亞戰爭等,高射炮雖然從未缺席,但卻顯有擊落敵機的戰果。 從科學角度去審視,就不難發現,高射炮之所以處於一邊倒的頹勢, 是因爲現代戰機對於高射炮已經形成了代差,開始對高射炮形成的降維打擊之勢。 即使在高射炮最擅長的火力方面,由於射程已經抵近天花板,面對新型戰機,高射炮很難佔到便宜。 那麼,防空炮真的就一無是處了嗎?其實也不然。 巡航導彈踹門,然後精確制導武器打擊,無人機持續進行電子干擾,被稱爲現代空襲的三板斧。 防禦一方,僅靠着防空導彈往往難以招架。 另一方面,高精尖的導彈它一般都不便宜,不可能時時處處都用它,使用較多的往往是技術含量較低的導彈。 這時,高射炮的優勢就顯現出來了。 憑藉其輕便靈活,反應時間短,物美價廉,易構成密集火力網的特點,它可以有效地彌補防空導彈的打擊死角。 加上有着很高的消費比和性價比,就決定了高射炮在當今防空體系中仍會佔有一席之地。 現代戰爭中,防空作戰的空間範圍、戰場環境、抗擊對象發生了很大改變,高射炮想要發揮更大作用,必須揚長避短。 從目前情況來看,高射炮的短板是射程和命中率,射程上的短板歸根結底是因爲初速不夠,畢竟炮彈不能像導彈一樣在中途添加動力, 受限於發射要性能和炮管材質一味增加初速,這條路是走不通的。 好在防空導彈接管了中遠距離防空任務,高射炮只需要專注於近距離防空,就能很好地避開第一個短板。 命中率的短板主要是武器系統構成的,以及彈藥特性決定的。 高射炮是一種直射武器,炮彈出彈後,射向是固定的,彈丸既不能跟蹤目標也不能在空中實時機動,加上各種氣象因素導致的誤差,單發命中率自然遠低於防空導彈。 既然如此,不妨換一個思路,使用多管連樁,即通過增大殺傷面來提高作戰效能,如果能在短時間內將大量彈丸射向目標,就能有效地提高攔截成功率。 也正因如此,密集陣、守門員、卡什坦等多管連樁近防炮才相繼問世,這些射速武器擁有6個以上的炮管,理論射速高達每分鐘數千發,能在目標來襲路線上打出一片彈幕,特別是隨着高射炮與光電、紅外以及雷達探測設備的結合,這種攔截方式對抗空襲是有一定效果的。 大家還想了解哪些軍事裝備,歡迎在評論區留言討論。我是大斌,我們下期再見。