航空机枪与机炮①最经典的空战武器

	  从1914年10月，法国“瓦赞”307式飞机用侧面安装的哈奇开斯机枪击落德国“阿维亚蒂克”双座飞机开始，到1956年AIM-9B“响尾蛇”导弹取得首个战果结束，42年间，机枪与机炮是空战的绝对主角。尽管今日机炮已沦为空战武器中最不起眼的那个，绝大多数四代战机（F-22、F-35、苏-57）仍未将其舍弃。【军武研究员】系列文章将为您呈现百年来，航空机炮（枪）的发展历史，并介绍其中典型代表。


	


	  军事上，一般将20毫米弹丸口径作为枪与炮的分界线毫米及以上，被称为炮，如厄利空20毫米高炮。空战初期，受飞机动力限制，机身强度和装甲防护有限，中口径机枪（常见有7.62、7.9、7.7）即可胜任，随技术发展，大口径机枪也被搬上飞机。经过1930年代局部冲突，军队对更大口径航空武器提出需求，飞行员也发现空战中无需将敌机打爆，打着即可（进而引燃油料和弹药），20毫米是有效引燃飞机油料的最小口径。于是，二战前，多个欧洲国家已列装瑞士厄利孔和法国西斯潘诺20毫米机炮，穿甲燃烧、杀伤爆破燃烧等具备燃烧效应的炮弹被大量应用。


	


	  二战初期，德国空军使用的机载武器是7.92毫米MG15、MG17机枪，13毫米的MG131机枪，以及厄利孔20毫米MG-FF机炮。1940年5月至1945年4月，近5年间，盟军对德国展开了旷日持久的战略轰炸，护航与拦截成为欧洲空战的主要内容。轰炸机的结构较战斗机更为坚固，要击落盟军4发重型战斗机，需命中n发12.7 毫米枪弹，为战斗机配备大威力机炮成为当务之急，1942年德国航空部提出20毫米是空战武器的最小口径。德国确实在拦截战斗机和机载武器方面花费大量心血，战时共研发16种20毫米以上口径机炮，20毫米MG151和30毫米MK-108机炮成为标配。


	


	  德国在二战末期的实验表明，1发30毫米炮弹就可将战斗机打爆，但击落一架四发重型轰炸机，至少需要命中4发30毫米炮弹。受此启发，德国为喷气新锐Me-262配备了4门MK-108。以今天的眼光，MK-108机炮外形短粗，很像30毫米榴弹发射器。可不要小看它的威力，1944年9月的一次空战中，6架Me-262喷气式战斗机，耗时6分钟就击落15架B-17轰炸机！


	


	  二战经典1：德军MK-108机炮德国人设计武器，往往过于精巧，却不利于生产和维护，虎式、豹式堪称坦克标杆，却败于简单、可靠、量大的T-34、谢尔曼。MK-108机炮是一款非典型的德国武器，系出名门莱茵金属，却追求实用，80%零件冲压而成，最好能够降低活动部件，具备结构紧密相连、重量较轻（58千克，像BF-109之类的轻型战斗机也能装备）、非常可靠和易于生产等优点，加上威力巨大，成为战争后期德国空军战斗机的标准武器。缺点是炮管较短，炮口初速较低（仅540米/秒），目标较远时，命中率低。


	


	  尽管MK108机炮性能已属上乘，德国人对其威力还不甚满意，在大口径机炮的道路上越走越远。先后在Bf-110G-2/R1 和Bf-110G-4a/R1安装了37毫米BK3.7机炮，在Me-410A-2/U4 和Me-410B-2/U4上安装50毫米BK5机炮；还为新锐的Me-262换装毛瑟Mk214A型50毫米炮（原是反坦克炮），不过由于该炮过重（半吨、备弹45发），后坐力过大，破坏了Me-262机头平衡，仅试装2架。


	


	  不同于德国人对大口径、大威力的执着，英美两国更偏爱航空机枪。二战前期（如不列颠空战），英国飓风、喷火战斗机均装备维克斯公司生产的勃朗宁M1919型7.7毫米中口径机枪，这还在于二战期间，维克斯枪厂一直在高强度生产此枪，贸然改换产品可能会影响产量。再者，英军认为空中接触时间极短，射速指标更具意义（该枪射速高达1150发/分）；尽管有飞行员质疑其威力过小，但并非主流。喷火总师去世后，副总师操刀对喷火进行改进，增加了2门西斯潘诺20毫米机炮，但此炮体积非常庞大，炮管长长探出机翼，成为喷火后期型的识别特征。1942年后，英国机载武器也进入机炮时代，新入役的8种战斗机均装备机炮。


	


	  苏联飞行员支援西班牙内战时，就得出结论，大口径机枪已不能够满足未来空战需求。1940年，苏军在苏芬战争缴获了一些拉兹 Lathi 20毫米机关炮，苏联据此研发出12.7毫米别列津Berezin UB航空机枪和20毫米B-20机炮。随后在其基础上扩大口径，研制了著名的vya-23毫米机炮，发射23×115炮弹，因后坐力巨大，主要装备伊尔-2强击机。苏联还大量装备20毫米Shvak施瓦克机炮，此炮由7.62毫米的施卡斯ShKAS机枪放大而来。该机枪是二战中射速最快的航空机枪，射速超过1500发/分钟。


	


	  二战，美军标准机载武器是12.7毫米AN/M2航空机枪（绰号.50、老干妈），并且一直沿用到50年代，第一代战斗机经典F-86就装备了6挺M3航空机枪（AN/M2改进型）。.50之所以成为绝对主力，除性能优异、拆（轰炸）机任务不重，或许还因为缺少一款靠谱的20毫米机炮，飞行员从未体验过一发销魂的快感。美军并非没有20毫米机炮，击落山本五十六的P-38闪电战斗机就采用20毫米机炮+12.7毫米重机枪的火力搭配，但其可靠性堪忧，频频掉链子。


	


	


	  德国空军之所以压力山大，是因为其对手绝非鱼腩，而是四处吐火的刺猬。以美军著名的B-17轰炸机为例，机身前后共安装了16挺12.7毫米机枪，再加上抗揍的机体，绰号“空中堡垒”（波音还注册了商标）。


	  二战经典2：美军.50机枪AN/M2型航空机枪由M1919勃朗宁轻机枪改进而来，射速有较大提升，约750-850发/分，改进型M3射速逐步提升到1200发/分。空枪重38kg，发射12.7x99重弹，机械击发，初速890米/秒。总产量超过200万挺。


	


	  二战后，随着对地攻击武器的发展，导弹（如小牛、硫磺石）、制导炸弹逐渐取代了机炮和无控火箭，除少数“舔地神器”（下篇会专门介绍“舔地神器”的发展史），机炮再次聚焦“主业”——打飞机。由于战机是非常典型的系统工程，具备战机研发能力的国家屈指可数，这些国家负责机炮系统的单位也相对固定。如果某款机炮比较靠谱，就会被同一阵营多款战斗机共用，甚至经常使用，很难出现“百家争鸣”的局面，于是过去50年间，主流机炮款式并不多。


	


	  GSh-23L使用德国工程师卡尔·加斯特1916年发明的双管气退式原理，简称加斯特原理，一个炮管开火时，其后座力通过一个杠杆装置来带动另一个炮管装填及发射炮弹，并循环往复。如此设计的好处在于：结构相对比较简单紧凑（全重仅51千克）、可靠性高、射速高，特别是初始射速，甚至超过采用外驱动力的加特林转管炮。Gsh-23L被苏联米格-21（后续型号）、米格-23、米格-27战斗机、米-24武装直升机、图-22轰炸机等飞机使用，连伊尔-76的尾炮塔中也装有2门GSh-23L机炮。


	


	  上个世纪80年代，苏联经典三代机米格-29与苏-27相继服役，它们装备的是新式Gsh301型30毫米机炮。火炮采用轻量化设计，备弹150-200发，提供3-4次射击机会，因备弹较少无需配备大型弹鼓，使用火药燃气驱动，较“火神”节约了动力马达，火炮仅重50公斤，挤占空间也小。缺点是因采用轻量化设计，炮管寿命较短。


	


	  由于我国经常使用苏制战机，三代机也是从引进苏-27系列起步，机炮从生产到使用秉承苏俄路线，不追求超高射速，更重视弹丸威力。50年代引进了苏联23毫米机炮，仿制为23-1型机炮，配备国产歼-5。80年代初，我国成功仿制了GSh-23L并命名为23-3型双管机炮，装备歼-7 Ⅲ、歼-8Ⅱ、歼轰-7、歼-10等战机。后来，Gsh301型机炮随苏-27进入中国，国产歼-11、歼-15、歼-16均安装1门国产化GSh-301。


	


	  50年代的空战，棋逢对手的米格-15与F-86是最大看点，“米格走廊”上，面对火力强大的米格-15（1门N-37型37毫米炮+2门NR-23型23毫米炮，备弹40+80X2=200枚），火力还停留在二战水平（6挺AN-M3 型12.7毫米机枪，备弹267X6=1602发）的F-86丝毫占不到便宜，1枚37毫米或2枚23毫米炮弹就能击毁一架F-86。


	


	  空战结果让自诩世界第一十分没面子，之后美军在机炮方面花了很多功夫，于是就诞生了一款截至目前最经典的机炮--M61“火神”。M61沿袭了美军自二战以来坚持的小口径、高射速、多备弹之路，采用6管加特林原理，配备2个驱动马达，为炮管和弹鼓提供动力，射速高达6000发/分。从此美军机炮进入加特林转管炮时代，并诞生了炮霸GAU-8，装备A-10攻击机，在海湾战争中大显神威。


	


	  二战后期，战斗机飞行速度大幅度提高，空战中交汇的时间很短暂，提高射速和增大机炮口径变得同等重要。12.7毫米机枪之所以在美军站稳脚跟，超过1000发/分的射速是一大优势。传统滑动机心式机炮射速提高潜力有限，德国工程师另辟蹊径研发了MG213C型转膛炮，理论射速高达1200发/分，几乎是当时最靠谱的20毫米MG151机炮的2倍。转膛炮有一个可以旋转的弹膛，射击时火药气体带动鼓轮旋转，鼓轮上的炮弹对准炮管即可击发，原理与左相似。


	


	  尽管MG213C研发时间较晚，并未大量装备，但其设计给后人很大启发，转膛机炮家族先后诞生了美国20 毫米M39、英国ADEN阿登、法国德发和瑞士厄利孔302RK等航空机炮。1976年，德国毛瑟公司开始为狂风战斗轰炸机研发新一代单管转膛炮，定位“四高”--高初速、高射速、高精度、高可靠性，1979年研制成功，这就是毛瑟BK27。为配合阵风项目，法国武器工业集团于1988年研发了GIAT基亚特30M791单管转膛机炮（别名德发791B），改用7条膛线和电子击发装置，创造了2500发/分的单管射速记录。


	


	  1956年，以“响尾蛇”为代表的格斗空空导弹取得首个战果，空战进入导弹时代。1992年12月27日，一架美国空军F-16C战斗机使用AIM-120A 导弹击落伊拉克空军米格-25，空战进入超视距时代。如今，四代机纷纷服役，以AIM-9X为代表的新世代格斗导弹性能卓越，先进头盔瞄准具配合大离轴角发射的格斗导弹，理论上威力秒杀机炮。四代机是否还需要保留机炮设计？这是摆在设计师面前无法回避的问题。


	


	  现役四代机中，F-22、F-35A（空军型）、苏-57均保留了固定机炮，F-35B和F-35C并未安装固定机炮，像F-4一样使用机炮吊舱应对不时之需。军迷寻遍歼-20图片和有关联的资料，未见机炮踪影，网传歼-20具备安装机炮的能力，但暂未安装。


	


	  小编看来，这体现了战术需求与航空设计之间的取舍，机炮确有可靠性高、不受电子干扰、最短射距小等优点，但若空战彻底进入超视距时代，机炮真的可有可无。时代在进步，不能用固化的思维禁锢技术的发展。就像二战时，面对机载无控火箭，很难想象后来导弹渐成主流。如果说机炮是视距内空战缠斗的利器，某一些程度，四代机进入狗斗模式就是失败；如果说机炮是机载导弹数量有限的心理安慰，随着小型空空导弹的发展，载弹量更多，盲区更小，机炮彻底成为历史并非不可能。