M61火神式機炮（英語：M61 Vulcan；通用代號：GAU-4），是美國通用電氣（GE公司）在二十世紀五十年代研制的一款六管連發機炮，衍生型號包括M61A1、M61A2等，常被裝載在戰斗機、直升機上作為高射速近距離火炮系統。
第二次世界大戰末期，為提高機炮對這些目標的毀傷幾率，進一步提高射速，加大單位時間內向目標投射的彈藥量，成為改進機炮作戰效果的關鍵所在。通用電氣(GeneralElectric)的工程師M·約翰遜在理查德加特林博士發明的加特林機槍基礎上，把手搖機構改為電動機皮帶驅動，大大提高了槍械的射速。1946年6月，軍方給予通用電氣公司（GE公司）研制新機炮的合同，代號"火神"項目。經過測試后，美國軍方選定了6根槍管20mm口徑的設計方案。1954年正式投產裝備，1955年正式命名為M61"火神"，1959年入役。此后加特林槍炮的發展非常順利，形成了口徑從5.56-35毫米，管數從2-7管、用戶從北美到東亞的龐大家族，多個國家都仿制了M61火神式機炮。至今其改型還運用在F-14戰斗機、F/A-18黃蜂式戰斗攻擊機等軍事裝備上。
M61火神式機炮長827毫米，重137.4-138.3千克，采用外能源驅動、電發火、氣冷，20毫米口徑，子彈射速達4000 ～ 6600發/分，可使用M220、M246和M50系列20毫米×102電發火炮彈等多種類型的子彈。機炮主要由炮管部分、驅動擊發部分和供彈部分組成。
發展沿革
研制背景
第二次世界大戰末期，軍用飛機的速度、機動性不斷提高。為提高機炮對這些目標的毀傷幾率，各國科研人員均著力改善機炮彈道性能、彈藥威力，但這兩方面潛力已不大。因此，進一步提高射速，加大單位時間內向目標投射的彈藥量，成為改進機炮作戰效果的關鍵所在。但當時的機炮射速已超過1000發/分(如前蘇聯AM-23機炮)，更高的射速會令炮管、零件不堪負荷。為此當時流行并列安裝多門槍炮，從而倍增射速。但多聯機炮在體積、重量、后坐和維護等方面存在種種問題。第二次世界大戰末期，美軍開始向各軍火商咨詢全新的高射速機炮方案。通用電氣(GeneralElectric)的工程師M·約翰遜得知消息后，想到了1862年理查德加特林博士發明的加特林機槍。加特林機槍又稱轉管機槍，其核心是呈圓簡狀并列安裝的6-10根單管槍械。射手通過手柄搖動圓筒旋轉，各槍管在旋轉中依次完成裝彈、射擊、退殼。各槍管工作循環重疊，射擊間隔大為縮短，射速達400發/分，絕對是19世紀末步兵的噩夢。1893年加特林機槍改用電動機驅動時，射速達到4000發/分。但隨著馬克沁式機槍等槍管后坐自動武器的出現，加特林機槍射速優勢蕩然無存，笨重的缺點暴露無遺，于1911年退出美軍服役裝備。約翰遜敏銳的認識到，古老的加特林原理可以滿足眼下軍方射速要求。他從博物館"磨"回了一挺1886式加特林機槍，把手搖機構改為電動機皮帶驅動。試射中，古董機槍竟達到了5500發/分的射速。
研制歷程
1946年6月，軍方給予通用電氣（GE公司）研制新機炮的合同，代號"火神"項目。研究小組在加特林機槍的原有設計上增加一個電動機，結果初期試驗時就已經把射速提高到約4000發/分。經過進一步的研制和改進，GE公司研制出這種高射速航炮的第一個原型是在1949年開始內部測試的T45型，也被稱為“火神A型”（Model A Vulcan），這個原型雖然是發射.60英寸口徑彈藥，但6根槍管這個基本設計就已經確定下來，T45在最初的測試中理論射速達到2500發/分，GE公司先后造了10具T45，在每次的改進和完善中，最后的T45原型的射速可達到6000發/分。通用電氣在1950年把這10具T45原型都交付給軍方進行評估，其中一些原型被安裝到F-94戰斗機上進行飛行中的射擊試驗。
第二個原型是1952年研制的C型（Model C Vulcan）的T171E1，第一具T171E1型為20mm口徑，同樣是6根槍管，理論射速達到4000發/分，而且重量只有365磅（約165公斤），相比之下，60口徑的T45的重量卻有426磅（約193公斤）。從1953年至1955年間，GE公司一共做了33支T171E1進行測試，這些原型各有不同，口徑有60、20mm和27mm等多種，而槍管數量也不相同，這些測試原型共發射了超過70萬發炮彈，其中射速最高的更是達到9000發/分。
經過測試后，美國軍方選定了6根槍管20mm口徑的設計方案。在確定這個方案后，最后一個原型是被稱為D型（Model D Vulcan）的T171E2，重量已經降低到262磅（約119公斤），而槍的部件也從T171E1型的576個減少至448個，理論射速已經被確定6000發/分。從1954年12月至1955年10月，一共在92支T171E2原型上進行了16項測試內容，共發射超過20萬發炮彈。
正式裝備
1954年T171正式投產裝備，1955年正式命名為M61"火神"。一年后通用電氣還成功研制了T212型30毫米加特林炮，即A-10攻擊機的GAU-8。同年12月，T171E3的設計也完成，到1957年8月共50支原型，經過試驗后，在1957年12月，美國陸軍和美國空軍一起把T171E3正式定型為M61。在1964年，GE公司又改進出采用無鏈供彈系統的M61A1，在F-105D上試射成功后開始擴大生產。到1974年4月時，GE公司向軍方交付了約1萬具20mm“火神”航空機炮，到1981年12月，這個數字增至1萬5千具。
經過多次收購兼并，M61"火神"的發展工作由洛克西德槍械分部負責。此后無論在哪個公司手里，加特林槍炮的發展都非常順利，形成了口徑從5.56-35毫米，管數從2-7管、用戶從北美到東亞的龐大家族。多個國家仿制了"火神"。當然最為人所熟知的，仍是其鼻祖M61火神式機炮。
基本設計
結構組成
M61火神式機炮的各個型號根據供彈和驅動系統的不同，全重約在137.4-138.3千克之間，全長約827毫米，炮口夾具直徑139毫米，炮尾直徑約243毫米。主要由炮管部分、驅動擊發部分和供彈部分組成。炮管根部、炮尾各有兩個固定點，用于與機身結構連接。
炮管設計
M61火神式機炮每個炮管都有獨立的彈膛、身管，這是加特林炮與多個彈膛共用一個炮管的"轉膛炮"的主要區別。單管重8.16千克，長1524毫米，9條右旋膛線，后坐復進行程約6.4毫米。身管內側采用堅固的耐磨材料，耐高溫腐蝕，冷卻快。射擊時，從炮口方向看，6個炮管圍繞共同軸心順時針旋轉。每根炮管與傳統機炮一樣，工作時反復裝填、射擊、退殼、再裝填。上述步驟在不停頓的旋轉中進行，多個炮管依次循環跟進，因此一管射擊時，另一管在裝填或退殼。這樣各個炮管的射擊周期重疊，縮小了射彈的時間間隔。單個炮管的射速遠低于總射速，不需要過多提高部件強度。M61火神式機炮射速高，射擊聲響不像其他機炮是間斷的轟鳴，而是連續穩定的撕裂聲和低鳴。炮管部分有若干個可調節的夾具，可控制炮管發射時的振動范圍，進而在2~5mil(密位)內控制火炮的射彈散布。如攻擊面目標時，可適當調大射彈散布。
外能源驅動
M61火神式機炮吊艙可由迎面氣流驅動的空氣渦輪提供動力。電動方式可直接利用機載電源，簡單易行，但啟動加速較慢，工作時對機載電子設備有影響。氣動方式加速快，但不太可靠。液壓馬達要求機上液壓系統增設管路輸出液壓驅動，但工作啟動快,對機載電源要求低。總的來說，液壓馬達較適合高射速加特林炮的需要。"外能源"可方便的調節射速，理論上射速在0到最高速之間可自由變化。但M61火神式機炮無法單發射擊，最少也要連發10發以上。以對地任務為主時，采用M7型電動驅動系統，射速為4000發/分。對空用M12液壓驅動系統，射速6000發/分。M61火神式機炮驅動系統以液壓馬達為核心，輔以射擊控制設備、流量/閥門控制設備及相關管路。準備射擊時，射擊控制設備與機上電源接通，進入待擊狀態。因此單有一門M61火神式機炮在手，是無法開火的。飛行員按下射擊按鈕時，電磁閥門開啟，從機上液壓系統引入的高壓油涌入液壓馬達，馬達轉動驅使火炮旋轉。
擊發與退殼
M61火神式機炮的一根身管轉到特定位置時會進行相應的操作，靠的是炮管轉子、刻槽、炮管機芯凸輪配合工作。轉動時，轉子帶動凸輪沿著刻槽轉動，推動機芯往復運動。炮彈裝入炮尾后，機芯凸輪觸發閉鎖凸輪將炮尾的閉鎖滑塊(類似炮閥)推到閉鎖位置，成閉鎖待發狀態。然后機芯凸輪推動連接著擊發電路的撞針，接觸炮彈底火，330V擊發電流引發彈藥的電底火實現擊發。炮管內彈藥被擊發后，開鎖凸輪在炮管轉子旋轉的作用下提起閉鎖滑塊，滑塊后退開鎖，彈殼被抽出，通過輸彈帶送回彈鼓。炮管再次進入裝彈狀態。當飛行員松開射擊按鈕時，射擊控制設備指令停止進彈，同時將未擊發彈藥送回彈鼓。然后切斷高壓油路，馬達停轉后斷開與機上電源的連接。加特林炮的工作與"旋轉"密不可分。飛行員按下發射按鈕，M61火神式機炮從靜止到額定轉速，大約需要0.3-0.5秒。因此機炮達到額定射速有時間延遲，但它的高射速彌補了這一缺點。開火第一秒內機炮可發射出70發炮彈，比理論射速略少。而德發554、"毛瑟"BK27和俄羅斯GSh-301等機炮，第一秒只能射出25-30發炮彈。這證明M61火神式機炮占盡先機。在對地攻擊時，當飛機以同等速度掠過目標上空時，裝備M61火神式機炮的飛機投射到目標上的彈藥更多更密集。同樣，在松開發射按鈕后機炮要0.5秒才可停止轉動，少量彈殼和未擊發彈藥送回彈鼓。之所以有彈藥未擊發，是因為它有自動執行的清潔炮膛程序，清除炮膛、炮尾等部件的火藥殘渣，這時裝填了的炮彈并不擊發，送回彈鼓中，當然該程序浪費的彈藥數量很少。
供彈設計
M61火神式機炮供彈系統包括驅動裝置、彈鼓和柔性輸彈帶。古董加特林機槍使用漏斗式無鏈供彈，通用電氣也為機炮選擇了無鏈供彈。這是因為傳統彈鏈雖然方便連續供彈，但在加特林炮的高射速下，彈鏈很容易被扯斷。不過M61火神式機炮也有彈鏈供彈的改型。供彈系統的驅動裝置，可以是電動機等，也可用傳動軸將液壓馬達的部分動力引到彈鼓處。同時借助機上冷氣系統或發動機導出的高壓氣體，冷卻彈鼓、彈帶，并吹除彈殼帶來的火藥氣體。桶狀彈鼓是它的特征之一，由外殼、內鼓、前后蓋和驅動系統組成。炮彈呈螺旋狀排列在內鼓之內，彈頭指向彈鼓中軸。這種布局占用空間較多，但確保了高速輸彈工作可靠。供彈時，炮管在液壓馬達驅動下加速到所需轉速，射擊控制設備命令供彈部分開始送彈。彈鼓的驅動裝置驅使炮彈盤旋前進，到彈鼓前蓋的出口處時滾入柔性輸彈帶。輸彈帶看上去像大量金屬環連接而成的"隧道"，炮彈在彈帶內只能單向運動，拆裝時必需注意標示。雖然復雜而較重，但可令供彈順暢快速，布局更趨靈活。炮彈從彈帶進人炮尾后，被旋轉中往復運動的裝彈裝置推進彈膛，閉鎖擊發。發射后的彈殼、啞火彈或未擊發炮彈送人另一條輸彈帶，從彈鼓的后蓋人口重新裝人彈鼓內，形成"閉合供彈系統"。所以大多數M61火神式機炮炮是不拋殼的，射擊后飛機的重心變化不大，無拋殼故障，但也有開放供彈式(即向外界拋殼)的改型。
槍械彈藥
M61火神式機炮可采用美國M220、M246和M50系列20毫米×102電發火炮彈，外形為無突緣瓶頸形。最早啟用的是ATK公司M50系列，包括對付地面硬目標的M53穿甲燃燒彈，該彈頭部裝有鋁和縱火劑，中部為金屬穿甲桿體。對付飛機和弱防護裝備可用裝延時引信的M56高爆彈和M56HEI高爆燃燒彈，后者內含高能RDX炸藥和鋁熱劑，爆炸后具有較好的縱火后效。M50系列還包括M51、M51E6、M55TP、M220TPT等訓練彈，TPT型帶曳光，此外還有M55AI實心彈。在雜志上常看到涂有藍色的M50系列彈藥，均為訓練彈。M61火神式機炮后來還采用M221HEIT曳光高爆弾和M242HEI-T-SD可自毀曳光高爆彈，均重260克。更新的彈藥包括通用動力彈藥分部的PGU系列，包括PGU-27/B訓練彈、PGU-28/BSAPHEI穿甲高爆彈和PGU-30/B曳光訓練彈。PGU系列在當前各國機炮炮彈中較為先進，彈道性能好，威力大，后效強。"密集陣"的機炮可用貧鈾穿甲彈。M61火神式機炮現有彈藥足以滿足任務需要，但因體積較小，在威力上繼續挖潛的余度已經不大。此外ATK、厄利孔等世界知名廠商都在不斷開發機炮的新彈藥。如厄利孔的新型脫殼穿甲彈等，值得注意的是脫殼穿甲彈只有"密集陣"可用，作戰飛機無法使用。
動作原理
M61火神式機炮的自動原理沿用了加特林自動原理，即左輪槍式轉膛發射原理，它利用一套傳動機構使數支槍管繞一個公共軸轉動，從而完成連續射擊。加特林機槍是機械式的，最初槍管轉動需要由人力轉動搖把，60年代后的加特林機槍和機炮，旋轉的動力來源由手動改為電動或者用導出發射藥燃氣的動力來驅動槍管旋轉。前者稱為外能源（美國使用的加特林機炮習慣使用），后者稱為內能源（蘇聯習慣用），M61火神式機炮便是最著名的例子之一。
性能參數
衍生型號
M61A1
火神式機炮的基型是M61，但真正大量裝備的是M61A1，可以選擇液壓或沖壓（Ram Air）方式驅動，采用電子控制搭配無連結填彈系統，極限射速可達每分鐘7200發，但實際運作時可選擇4000spm（Shoot per minute，每分鐘擊發次數）與6000spm兩種不同的射速，運用在F-14戰斗機與F/A-18黃蜂式戰斗攻擊機上。
M61A2
M61A2是A1的輕量化改進型，炮管加長483毫米，射速更高。A2通過改進材料和加工工藝，壽命更長，可靠性更高，搭載在F/A-18型戰機之上。
其他型號
M61火神式機炮的其他改型還包括1992年出現的雙管"火神"II，活動部件減少了2/3。1993年又開發了三管"火神"III。還有7.62毫米的MINIGUN"迷你岡"機槍、A-10攻擊機30毫米GAU-8/A復仇者機炮七管加特林炮等不同口徑的改型。又如AH-1"眼鏡蛇"武裝直升機的M197三管20毫米炮，AV-8B的GPU-5/A五管25毫米炮。還有GAU-4/A內能源加特林炮。這些改型可滿足對空、對地、反導彈等各種任務的需求。
服役情況
美國
M61火神式機炮在1959年入役，后來在越南戰爭中被廣泛使用。它因在戰斗中擊落39架米格戰機而聞名。服役五十多年后，M61機炮仍裝備在部分美國戰機上，它也被列入海軍的密集陣近防系統（Phalanx CIWS）。
以色列
自1975年以來，M61火神式機炮也一直在以色列空軍服役并進行了改裝。以色列國防軍將該武器部署在北部邊境的M113裝甲運兵車上，直到2006年才退役。
挪威
挪威空軍的F-16戰斗機也裝配了M61火神式機炮。
相關事件
美國《防務新聞》周刊網站5月30日報道，以色列國防軍表示，以色列正在研究用M61“火神”機炮來對抗無人機。當地媒體報道稱，該武器將安裝到部署在北部邊境的裝甲運兵車上。此次可能的武器采購發生在以色列與黎巴嫩真主黨發生沖突之際。真主黨今年4月曾向以色列發射了無人機和導彈。
以色列的阿爾瑪研究與教育中心近日估計，真主黨擁有2500多架無人機，用于執行各種任務，如情報收集和攻擊。該中心還表示，針對以色列的無人機襲擊從2月的7次增加到3月的24次。以色列國防軍在北部邊境部署了無人機偵測系統，以縮短反應時間并提高攔截精度，并在北部軍區成立一個專門打擊無人機的小組。然而，據報道，真主黨5月仍成功派遣一架無人機進入以色列領空，襲擊軍事設施。
然而，以色列國防軍一位發言人稱：“軍方目前沒有‘火神’機炮。該武器以及其他解決方案正在軍工企業里進行試驗，作為我們在戰時加強軍力建設的一部分。”該發言人還說：“有各種各樣的措施，有些正在進行操作試驗，有些正處于研發階段，有些在戰場上進行調整。”
參考資料 >
現代加特林——“火神”、“迷你炮”及其衍生型.《槍炮世界》.2024-06-02
這些是在美軍中服役最久的10種武器.界面新聞.2024-06-02
每秒可射167顆子彈，加特林機槍瞬間能把目標打稀爛.齊魯壹點.2024-06-02
美媒：以軍擬用“火神”機炮對抗無人機.參考消息.2024-06-02
挪威戰機訓練中誤射自己人 怎么又瞄錯了？.新華網.2024-06-02