密集阵发展简史
提起海军近防武器（CIWS），最有名的恐怕就是美国海军Mk15“密集阵”近防系统了。“密集阵”近防系统是美国通用动力公司设计，波莫纳厂生产的一种旨在拦截反舰巡航导弹的武器系统，上世纪70年代开始研制，80年代开始批量生产装在美国各型水面舰艇上，目前主要由美国雷神公司生产。除了装备美国海军和海岸警卫队的各型舰艇，还广泛装备到23个国家的水面舰艇上。
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正在射击的“密集阵”近防武器系统
【一】 “密集阵”出现之前的美军舰队防空火力
反舰导弹的出现要比密集阵早许多年，例如苏联著名的“冥河”——P15反舰导弹在1960年就装备部队了，并且在1967年的第三次中东战争中首次实战，取得了击沉以色列“埃拉特”号驱逐舰的战绩。那么在“密集阵”出现之前，美国海军拿什么硬杀伤武器来拦截反舰导弹呢？答案是：没有！裸奔！在正式讲述密集阵的故事之前，就让我们回顾一下二战结束后美国海军水面舰艇的防空火力发展。
在二战后期，美国海军舰艇的防空火力由远、中、近三道防线组成。斜距6700-12000米的目标由被称为“5吋机关炮”的几种127毫米高平两用炮负责，主要靠带有钟表时间引信或者无线电近炸引信的杀伤爆破弹空炸破片拦截目标；斜距在6700-3000米的目标由著名的博福斯40毫米高射机关炮负责；3000米以下的目标由厄利空20毫米高射机关炮负责，后两种火炮发射的是以碰炸引信直接命中摧毁目标的杀伤榴弹。在太平洋战场上面对日军的俯冲轰炸机、鱼雷攻击机乃至后期疯狂的神风特攻队，这样的火力层次是基本够用的。据经历过神风特攻的美国二战老兵回忆，在轮机舱等处工作时看不到外面战斗的场面，只能凭声音来判断危险是否临近：如果是127毫米高平两用炮“轰~轰~”的轰鸣，说明敌机尚远，不必惊慌；如果听到了40毫米高炮有节奏的“咚咚咚……”声，说明敌机已经比较近，需做好准备；如果全舰的20毫米高炮“哒哒哒哒哒……”一起响起来，那敌机一定是冲着所在舰来的，马上卧倒、抓紧旁边坚固的物体，做好神风机撞击的准备。这种听觉上的直观感受也正好说明了三种防空武器的火力层次。
美国海军驱逐舰“亚伦·沃德”号（DD-483）上的127毫米高平两用主炮使用的是MK30单装炮塔。“亚伦·沃德”号属于格利夫斯级驱逐舰。
美国海军轻巡洋舰“亚特兰大”号（CL-51）使用的是MK29双联装炮塔，身管和MK30单装炮塔的火炮一致。在二战太平洋战场上“亚特兰大”号这样的轻巡洋舰主要用来担当舰队防空舰。
博福斯40毫米高炮是二战中美国海军水面舰艇中距离防空的主力，有四联装和二联装两种。
20毫米厄利空高炮
但是，美军认为博福斯40毫米高炮射程偏近，和127毫米高平两用炮的火力缺乏衔接，40毫米弹药的直接命中体制要击中飞速冲来的神风自杀飞机，难度很大，有相当数量的神风自杀飞机能够冲破40毫米炮组成的中层火网，给最后的20毫米高炮带来的压力太大，如果能找到一种中口径，高射速，能发射无线电近炸引信弹药，在雷达和光学指挥仪控制下射击的高炮代替40毫米高炮就好了。这个设想的结果就是著名的3”/50（76毫米）高炮，它的对空有效射程可以达到9266米，和127毫米炮的火力衔接更好；采用液压驱动的自动装弹机使单管射速达到每分钟45-50发，虽然比不上40毫米机关炮，但在同等口径的高炮里这已经是名列前茅了；更重要的是，76毫米是当时技术条件下能使用无线电近炸引信的最小口径，数量更少，但是使用近炸引信的76毫米炮弹要比数量虽多，但只能直接命中才能杀伤敌机的40毫米炮弹更“给力”。而且76高炮还有个优点，那就是一座双联76高炮的体积和重量大致相当于一座四联40毫米高炮，这样原本舰艇上的四联40毫米高炮可以轻易地换成双联76毫米高炮，在不需要对舰艇动大手术的情况下显著提高防空火力。只可惜等76高炮研制成功上舰服役，二战已经结束，失去了在海空作战中一显身手的机会。随着二战结束到来的，是久违的和平，武器装备的研制进度显然放慢了，美军就带着没有赶上二战的76高炮进入了上世纪50年代。
大名鼎鼎之美国3"/50（76毫米）高炮，一个这样的双联炮座体积和重量大致相当于四联装40毫米高炮炮座，所以可以方便地替换。
甲板上小巧的MK63射击指挥仪在甲板下面是有一整套复杂的计算机和电子设备支持工作的。图中展示的是指挥仪以及火炮全系统的示意图。
在50年代，假想敌苏联没有航空母舰编队，美军舰队只有在接近苏联及其盟友近海时才会面临空中力量的威胁。当时苏联岸基航空兵的反舰主力是IL-28轻型轰炸机，采取临空水平或小角度下滑投掷航空炸弹以及低空接近投掷RAT-52火箭动力鱼雷的方式攻舰，和二战时期用IL-4、TU-2轰炸机攻击水面舰艇的战术没有明显进步。IL-28是一种目标大、速度不快、机动性不佳的飞行平台，又必须飞临目标上空或很近的地方才能投弹、发射鱼雷，因此由雷达火控指挥仪控制的76高炮仍能够有效拦截。甚至到60年代，美海军第一代舰空导弹“3T”（RIM-2 Terrier "小猎犬"，RIM-8 Talos“黄铜骑士”，RIM-24 Tartar“鞑靼人”，打头字母都是T，故称为3T）也是以IL-28这样的目标来确定战术性能的。但是，一样东西的出现打破了这种平衡，那就是以P-15“冥河”为代表的苏联第一代反舰导弹。
挂载RAT-52火箭动力鱼雷的IL-28轻型轰炸机是上世纪50年代苏联岸基航空兵攻舰作战的主要武器。图中苏军地勤人员正在为一架IL-28挂载RAT-52鱼雷。
轰炸机空投RAT-52火箭鱼雷的示意图
反舰导弹出现后，攻舰一方的战术发生了很大变化，在近海可以通过水面舰艇和航空兵在防区外发射导弹，让导弹突破舰队防空火力。比起飞机，导弹目标更小，飞行高度更低，对付中高空大型目标的第一代舰空导弹拦截不了，在进入最后的制导段时飞行轨迹很不稳定，足以干扰高炮指挥仪计算射击诸元，76毫米高炮也难以命中。虽说装备P-15的蚊子级、黄蜂级导弹艇不能威胁到远海上的美军舰队（美军在50年代后期放弃了两栖登陆作战，不再寻求在对手近海发动大规模登陆的能力），但苏联大型舰艇、巡航导弹潜艇发射的P-5、P-6等超音速远程反舰导弹可以毫不费力地突破美军舰队脆弱的空防。 照理说面对这种新的威胁，美海军应当有所反应，但令人费解的是，相当长一段时间美海军就没有拿出过靠谱的拦截反舰导弹的手段，舰队防空火力仍由50年代水平的“3T”舰空导弹和76高炮顶着，在冷战高峰的60-70年代美国海军舰队就这样堂而皇之地裸奔着！海平面上突然升起的大群拖着白色尾烟的苏联反舰导弹，是当时美国海军官兵心中最可怕的梦魇。 渐渐地，美国也觉得不是个味儿了，这样裸奔下去不是个事情，便开始着手研制能对付反舰导弹攻击的舰用防空武器，这就诞生了两种新式武器，一个是被称为“点防御导弹系统”（Basic Point Defense Missile System ，BPDMS）的“北约海麻雀”防空导弹，另一个出场的，就是本文的主角，“密集阵”（ Phalanx ）近防系统。
“北约海麻雀”防空导弹使用的是AIM-7E“麻雀”半主动雷达制导空对空导弹的弹体，节约了研制成本。相应地，导弹的编号也从AIM-7改成了RIM-7。
舰员正在为“北约海麻雀”系统装填导弹。其使用的八联装MK25发射箱是阿斯洛克反潜导弹MK112发射箱的缩小型。由于“麻雀”的弹翼不能折叠，所以在发射箱内也是弹翼展开保存的。
【二】火神上舰
上世纪60-70年代，美国海军舰队在苏制反舰导弹面前几乎处于裸奔的状态，为了改变这种危险的局面，美国开始为水面舰艇配备点防空武器，一是“北约海麻雀”舰空导弹，第二个就是“密集阵”。而“密集阵”的技术，其实是来自航炮。
M163 20毫米自行高炮装备美国陆军，其火炮系统采用的是M61A1六管加特林转管炮，这原本是一种航炮。和美国陆军一样，美国海军也看中了M61A1作为近防系统的火炮。当时美国海空军战斗机上装备一种M61A1 20毫米六管加特林转管炮，用液压马达驱动六根炮管转动轮流击发，射速达到3000发/分，这种20毫米转管炮不但装备在战斗机上，还装备在陆军的M113装甲输送车底盘上，叫做M163 20毫米自行高炮，用来拦截低空飞行的飞机和直升机。因为这种火炮结构紧凑，射速高，短时间内能发射大量弹药拦截反舰导弹，因此被通用动力公司看中，设法将其改造成一种结构简洁紧凑的舰炮系统安装到了舰艇上，将其起名为“火神密集阵”（Vulcan-Phalanx ，后期将Vulcan去掉，就叫“密集阵”）。“密集阵”的第一台原型样机于1973年被安装在美国“国王”号导弹驱逐舰（USS KING ，DLG-10/DDG-41）的舰尾甲板上进行测试，随后，第二台原型样机被安装到“阿尔弗雷德·坎宁安”号驱逐舰（USS ALFRED A. CUNNINGHAM，DD-752）上进行了实弹拦截试验，试验的结果令人满意：“密集阵”样机拦截了多种反舰导弹。1977年，更全面的测试在“比格罗”号驱逐舰上进行（ USS BIGELOW，DD-942），测试了系统在有干扰的情况下拦截的准确率，结果也相当出色。1980年，第一台批量生产型“密集阵”系统被安装在美国“珊瑚海”号航空母舰上（USS CORAL SEA，CV-43）。至此，“密集阵”正式服役，称为美国海军水面舰艇拦截反舰导弹的最后一道硬杀伤防线。
第一台“密集阵”原型样机和装配其进行测试的海军“国王”号导弹驱逐舰。试验中“密集阵”被装在“国王”号的甲板尾部。
【三】技术特点
密集阵”结构示意图：1.K波段搜索雷达 2.K波段跟踪和炮瞄雷达 3.M61A1“火神”六管20毫米加特林转管炮 4.螺旋弹鼓和无链输弹系统 5.电动机 6.计算机模块 7.液压、电力、冷气和液冷系统。
“密集阵”是一种全自动武器，利用自身的K波段搜索雷达搜索目标，发现目标后用K波段跟踪和炮瞄雷达瞄准，并自动射击，完全靠自带的雷达搜索、追踪、目标威胁评估、锁定、开火，整个过程可以不需要人员操纵，也不需要舰上其他设备的配合。这种设计的优点是安装容易，载舰只需要提供电力就可以供其运转，不需要考虑与其他武器系统的衔接整合；安装“密集阵”系统的甲板只需要有足够强度承载重量，不需要开孔布置甲板下设备。但其缺点也比较明显，那就是“单打独斗”，只依赖自己的雷达搜索、识别、射击，不与舰上其他武器系统协同配合，哪怕舰上的雷达已经发现了来袭目标，也不能将目标信息传递给“密集阵”，还需要“密集阵”自己的雷达重新搜索、锁定，增加了系统反应时间，并且容易漏过目标。这个问题直到和“宙斯盾”系统整合后，才得到了有效的改善。此外，由于“密集阵”的火控雷达和火炮是同轴的，一同回转、俯仰，所以一次只能攻击一个目标，对多目标同时来袭的反应不佳。 “密集阵”的所有设备被整合在一个MK72底座内，安装时只需要一个5.5米直径的回旋空间，接入440V 60Hz三相交流电和115V 60Hz交流电为其供电，并提供舰艇航向输入，以及30升/分钟、2千克/立方厘米压强的海水冷却。与“宙斯盾”配套的MK340武器控制台通过线缆接入舰艇作战指挥中心（CIC），此外，还有一个MK339操作台布置在“密集阵”系统旁边用于维修和自检，并在自动系统失效的时候人工介入操纵。“密集阵”有两套雷达，布置在白色的圆柱体天线罩内，上方的是搜索雷达，每分钟旋转90圈，下方有一个类似竖起的橘子皮天线的是目标跟踪和炮瞄雷达，与火炮同轴回转，直接指挥火炮射击。 在目标离己方10海里时，“密集阵”的搜索雷达发现目标，计算机计算出目标飞行方向，同时判断目标是否具有威胁性。“密集阵”的雷达和计算机软件没有敌我识别能力，只通过目标的飞行速度、飞行轨迹和方向来判断是否是有威胁的目标。当目标逼近至5海里时，计算机评估和筛选出威胁性最大的目标并开始瞄准。当目标接近至2海里时，火炮系统自动开始射击。“密集阵”采用的是大闭环火控，跟踪和炮瞄雷达一边跟踪目标，一边跟踪发射出去的单群，自动纠正射弹的偏差，使弹群无限接近目标直至重合，也就命中。系统判断命中的方式一种是目标爆炸或者坠海，被称为“硬击毁”，还有一种是目标的轨迹发生陡然变化，或者解体，系统也自动判断为以击毁，这被称为“软击毁”。判断目标已经击毁后，系统自动开始搜索下一目标，或者进入待机状态。
“密集阵”系统判断疑似目标是否具有威胁的逻辑有三条：
1、目标是在接近本舰还是在远离本舰。如果是接近本舰，系统会识别为有潜在威胁的目标，如果是远离，系统会自动过滤其信息。
2、目标的飞行轨迹是否会击中本舰。
3、目标的飞行速度是否在反舰导弹的合理速度内。高于或者低于“合理速度”的目标，系统会判断为并非反舰导弹而自动过滤。这样设计的目的是避免“密集阵”被并不具有威胁的低速目标吸引，例如直升机、小艇等，漏过真正有威胁的反舰导弹。因此，早期的“密集阵”不能用来射击海面目标，系统会自动无视这些低速目标，直到加装了红外热成像仪的“密集阵”BLOCK1B出现后，“密集阵”才有了和海面低速目标交战的能力。
【四】弹药
“密集阵”系统沿用了其火炮原型——M61A1“火神”炮的20x102毫米弹药，黄铜药筒，电底火。因为交战对象是有坚固外壳的反舰导弹，为此使用了MK149脱壳穿甲弹作为主用弹种。MK149脱壳穿甲弹弹头内有一硬质弹芯，周围有轻质弹托，不装弹头装药，靠弹头动能直接摧毁目标。
“密集阵”使用的MK149脱壳穿甲弹
早期的“密集阵”BLOCK0使用的是贫铀弹芯的MK149Mod0和MK149Mod2，到了BLOCK1，改用钨合金弹芯的MK149Mod4，以减轻环境污染的压力。
自BLOCK1B开始，“密集阵”改用新型的MK224Mod0脱壳穿甲弹，又称杀伤力增强弹药（ELC）。该弹药使用更重的钨合金弹芯，从MK149的70克增加到105克，全弹质量也从100克增加到105克，膛压和初速也有了大幅度增加。为了适用这种新弹药，BLOCK1B使用了更长更重的身管。
由于射速太高，普通的弹链供弹系统经受不了拨弹机高速剧烈的运动，金属链节会被拉扯变形，影响供弹可靠性。因此“密集阵”采用的是无链供弹方式，炮管下方有一圆柱形弹鼓，弹药在内部成螺旋形排列，射击时弹鼓内的螺旋隔板转动，将弹药送出，再用一条类似传送带的输弹管将弹药送入后膛。
【五】密集阵的发展历程
密集阵的发展历程示意图
从80年代开始，“密集阵”系统经历了一系列演变，基本可以分成如下几代：
1、BLOCK0
BLOCK0是第一型批量生产的“密集阵”，炮管外没有支架，炮口无炮口箍，雷达侧面没有红外热像仪探头
这是“密集阵”的第一个生产型，采用76倍径长度身管，使用20x102毫米口径弹药，有效射程约450~1800米（最大射程纪录5486米）。射速约为3000~4500发/分，此机炮原始射速为6600发/分，但在此系统上使用时被调低，以免弹药快速耗尽。炮座底部的弹药箱约可容纳一千发炮弹，设计上密集阵对每个目标使用约200发炮弹就可拦截，所以理论上一座装满弹药的密集阵系统能连续接战5个目标。不过，因为“密集阵”必须搜索一个打一个，因此如果这5个目标是逐次出现的尚能应付，要是同时出现5个来袭目标，“密集阵”就要顾不过来了。BLOCK0使用的是贫铀弹芯的MK149Mod0和MK149Mod2脱壳穿甲弹，重约100克，炮口初速约1113米/秒，采取直接命中体制，依靠硬质弹芯的撞击直接摧毁目标。
第一代的密集阵系统缺陷颇多，最常见的有保养不易、易受海水侵蚀、反射式雷达天线难以追踪无法侦测以接近垂直角度来袭目标、再装填作业缓慢（两名人员需花10~30分钟才能完成）等等问题，因此很快就被下一代系统取代。
2、BLOCK1
又称密集阵Block 1，是第一种较大幅度的改良型，原型于1981年推出，1981年底至1982年5月在中国湖试验场进行各种测试，1986年正式投入生产，1988年首先安装于“衣阿华”级战列舰“威斯康辛”号上。相较于前一代最显著的差别是以新的四片式背接平面雷达天线取代原有的2D反射式扫描天线，其中一组负责侦测大角度（包括90度垂直方向）目标，另一组则侦测低角度目标，使其搜索能力与目标更新速率都比早期密集阵高出一倍。炮座侧面增加了一个额外的弹箱，使备弹量达到1550发，并在炮座周围装上一层挡板以避免海水侵蚀。此外，将炮身的液压驱动马达更换成新型的气动马达，射速提高至4500发/分，并换装新的抗海水腐蚀炮管，加上原先位于炮座四周的挡板，能有效抵抗海水侵蚀。弹药方面，由于原先MK-149Mod2的衰变铀弹蕊很可能会污染环境，所以改采传统钨合金弹蕊的MK-149Mod4。
此外，BLOCK1还有一个重大改进，就是使用了一套快速装弹装置Phalanx Deckloader System（PDS），将弹药预先安装在弹链上，装弹时舰员摇动快速装弹装置的摇把，就能将弹链上的弹药自动取下排入螺旋弹箱，并把弹箱内的训练弹或者空弹壳排出自动排列在弹链链节上吐出。使用快速装弹装置可以使装填时间缩短为4分钟。
图中这个黄色的带摇把的装置就是快速装弹装置（PDS），使用时舰员将装好炮弹的弹链接到PDS上，摇动摇把，PDS就自动将弹链上的弹药取下依次排进弹箱，同时将弹箱内的空弹壳或者训练弹装在空链节上从另一头排出。图中的弹药是MK149脱壳穿甲弹，白色部分是穿甲弹的轻质弹托。
3、BLOCK1A
BLOCK1A的特征是仍旧用76倍口径身管，身管外增加了支架
BLOCK1A型主要强调了对超音速反舰导弹的拦截能力，主要改进之处是使用了新的火控计算机，新计算机的运算速度是旧型号的100倍，能够克服略海飞行的反舰导弹在自导段飞行时的扰动对射击诸元计算的干扰。另外，BLOCK1A型不再单打独斗，而是和舰上的作战指挥中心联网，能和舰上其他系统分享数据，联合作战。还有一项改进就是提高了射弹的密集程度。旧型号的“密集阵”因为计算机的计算速度有限，对高速飞行的反舰导弹只能通过增大射弹散布来提高命中率，但这样带来的问题是弹群过于稀疏，只有几枚弹丸能击中目标，破坏力太小。采用了新的火控计算机后，射击精度有了显著提高，可以适当缩小射弹散布来增加射弹密集度，以增大对目标的破坏力。为此，BLOCK1A增加了炮管支架和炮口箍，减小射击时因为离心力和震动带来的身管抖动，以提高射弹密集度。
4、BLOCK1B
BLOCK1B的特征是使用更长的身管，炮口处有炮口箍，火控雷达罩侧面有红外热成像仪
BLOCK1B型是在1A型的基础上增加了对低空海面慢速目标的攻击功能。原有的“密集阵”系统为降低误判率，火控计算机只跟踪高速飞行的目标，对小艇、直升机等低速目标直接过滤无视。但到了1980年代，美军开始涉入波斯湾事务时，面临伊朗小型快艇的威胁，海军才感觉到这方面的需求。在过去，对付这类目标主要是由MK25甲板机炮和装在枪架上的M2HB大口径机枪担当的，但在海面上舰体摇晃不定，人工操作的火炮机枪射击精度很低，而且M2HB机枪的杀伤力也明显太小。
为此，美国海军在1980年代打算开发“先进小口径机炮系统(AMCGS)”来满足此一需求。就在此时，美国海军发现近岸环境中另一种潜在的威胁-敌方的慢速轻型飞机与直升机，它们同样是舰载作战统与雷达容易忽略的目标，前者可发动自杀攻击，后者则能携带火箭、反坦克导弹等武器进行偷袭。为此海军又打算开发“稳定武器平台系统(SWPS)”来因应此一威胁。这两个计划的任务看来十分类似，所以美国海军在1991年开始评估将两者合并为同一计划。几经评估，海军德格润水面作战研究中心(NSWCDD)做出以下结论：‘现有的密集阵近程防御武器系统经过改良就能满足AMCGS与SWPS的需求，不必另外发展新系统。在一次测试中，密集阵系统于1550米的距离射击一艘快艇并命中十发，研究命中部位时发现密集阵的20毫米机炮只需少数命中弹，就可重创并瘫痪一艘小型快艇以及艇上人员，如此就不用浪费太多弹药，毕竟密集阵的主要任务还是防空。改良后的密集阵系统在对付水面、慢速空中目标期间如果发现高速来袭之空中目标时，将优先转换为防空模式，将其击落后才回头进行原本的交战任务，这就就有了BLOCK1B型“密集阵”。
对付小艇、直升机等慢速目标时，如何避免误击友军或伤及无辜显得相当重要，为此密集阵1B在雷达罩左侧加装一具英国皮尔肯顿(Pilkington)公司的HDTI-5-2F超长波长高分辨率红外热成像系统，并在战情室内增设一个手动操控台。在与慢速目标交战时，操作手能通过红外热成像仪细致地观察目标并从容瞄准射击。除此之外，在传统的导弹拦截任务中，红外热成像仪也能帮助雷达系统一起识别跟踪目标，射击精度进一步提升。
火炮系统也进行了大幅度升级，首先是配备了威力更大的新型弹药MK-244Mod0脱壳穿甲弹，又称杀伤力强化弹药(ELC)，其次，火炮从76倍身管升级到99倍身管，而且管壁更厚，射击精度弹道性能也有了大幅度提高。目前美国海军舰艇上使用的主要就是BLOCK1B型“密集阵”。
4、导弹化密集阵
“海拉姆”系统是用RIM-116“拉姆”防空导弹与“密集阵”的火控雷达和基座组合成的舰载近防系统，可以代替过去以火炮作为武器的“密集阵”。
传统的“密集阵”系统使用火炮来拦截目标，随着反舰导弹技术的逐步提升，新型超音速反舰导弹留给“密集阵”的拦截窗口时间非常短，在短暂的拦截窗口时间内如果不准确命中足够数量的弹药让导弹解体坠海或者毁伤导弹的战斗部让导弹直接炸毁，被击伤的弹体依然会靠惯性飞过来集中舰艇，继续用火炮当做拦截武器就显得力不从心。为此，美国海军将RIM-116“拉姆”旋转弹体防空导弹整合到“密集阵”的基座上，研发成功“海拉姆”系统。新系统使用“密集阵”的火控雷达和计算机，用导弹取代火炮弹药拦截来袭目标。由于“拉姆”导弹的11联装发射器非常紧凑，可以很方便地装在“密集阵”的基座上，其杀伤破坏效果和拦截成功率明显超过了20毫米弹药。
