高射炮（拦截空中目标的防空火炮）
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更新时间：2023-07-17
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高射炮是一种防空火炮，其主要功能是攻击空中目标，如飞机、直升机、无人飞行器等。在第一次世界大战期间，高射炮正式亮相战场，并在第二次世界大战期间得到了广泛使用。德国将领隆美尔曾用高射炮打击敌方坦克，并取得了不俗的战果。高射炮的出现使得防空作战成为可能，对战争产生了深远的影响。高射炮
拦截空中目标的防空火炮
北京市昌平区中国航空博物馆中的高射炮装备
高射炮又被称为防空炮，它在第一次世界大战期间正式亮相战场，主要用于攻击空中目标，例如飞机、直升机、无人飞行器等。在第二次世界大战期间，德国将领隆美尔也曾用其打击敌方坦克，取得过不俗战果。高射炮的出现，在战争史上开辟了防空作战新篇章。
基本信息
中文名
高射炮
英文名
Anti-Aircraft(AA)Gun，FlaKGun
别名
高炮，防空炮
发展沿革
研制背景
高射炮起源最早可追溯至1870年普法战争，普法战争爆发后，当年9月，普鲁士派重兵包围了法国首都巴黎，切断了它同外界的地面联系。
法国政府为了突破重围，决定派人乘气球飞出城区，同城外联系。10月初，内政部长甘必达乘坐载人气球，飞越普军防线，在都尔市进行宣传和鼓动，很快组织了新的作战部队，并通过气球不断与巴黎政府保持联系。普军发现这一情况后，立即研究对策，决定首先击毁这些人的气球。普军总参谋长毛奇下令，研制专打气球的火炮，以切断巴黎与都尔之间的联系。
普鲁士人将加农炮改装，研制出来了一种专门打气球的火炮，其口径只有37毫米，可装在移动的四轮车上，普鲁士士兵利用该武器，不断改变炮位和射击方向，击落了不少法国载人气球，因此该武器又得名为“气球炮”。它就是高射炮的雏形。
研制历程
二十世纪初
在1906年，德国爱哈尔特军火公司在研究气球和战机的特性后，改进了原来的“气球炮”装置，将其彻底改装为打击飞艇和战机的武器，这也意味着世界上第一门高射炮正式出现。这门新式火炮的口径为50毫米，炮管长度为1.5米，发射榴弹时，其初始速度可达572米/秒，最大射高为4200米。
第一次世界大战
第一次世界大战期间，高射炮正式成为了主流防空武器，由于军用飞机的不断发展，各国都试图研发机动性更强的高射炮。1914年，沙俄帝国研制出来了第一款自行高射炮，其炮弹口径为76毫米，可直接安装于卡车底盘之上，能够帮助部队快速进行战斗。
1915年9月30日，塞尔维亚陆军利用一门改装过的土耳其加农炮，击落了轰炸克拉库耶伐次市的一架轰炸机，尽管该火炮不是专门的高射炮，但是其创造了一个战场上的历史记录，即使用地面火力击落了固定翼飞机。
两战之间
为了提升高射炮设计精度，英国Barr&Stroud公司首先为高射炮引入了UB2光学测距机，这一装置与引信装定机构结合，形成了测高/引信两用装置。为了计算射击前置角，英国和法国都采用了跟踪和计速装置。其中法国人采用的Brocq射击指挥仪是电子系统，操作手输入目标的高度，追踪结果直接显示在火炮上；英国采用的是Wilson-Dalby系统，采用了2台跟踪装置和机械极速仪，操作手输入测高仪读出的引信长度，计算结果显示在仪器上，需要汇报给火炮操作手。
1923年，英国军队采用了维克斯公司设计的Ⅰ型高射炮指挥仪，这是一种带有摩擦积分器的机械式模拟计算机，帮助火炮射击运动目标。在观瞄系统方面，炮手通过“手摇对针”方式操作火炮瞄准目标。UB2型测高仪也逐渐被更精确的7m/10m测高装置取代。
第二次世界大战
第二次世界大战期间，各国陆军均以防空机枪和固定式高射炮为防空主要手段，由于固定式高射炮需要车辆牵引，一旦遇袭，很难第一时间作出反应，1944年，德国为了减少地面部队损伤，研发出了“东风”37毫米自行高射炮、“旋风”四联装20毫米自行火炮，但由于武器生产数量有限、性能尚未不完善，在战场上并未起到扭转局势的作用。同期，德国还装备了30毫米口径的自行高射炮，以轻型坦克为载体，其火力覆盖范围达到了360度。
第二次世界大战中，高射炮自动机浮动技术在小口径自动炮中得到了发展，德国在这个时期研制出了首发浮动式自动机。浮动式自动机可控制火炮自动机在复进到位时对炮架的撞击，同时还可以抵消部分后坐能量，达到减小后坐力的效果，对高射炮射速、精度和密集度有显著提升。
1938年，英国开始用沃森·瓦特设计的雷达组建世界上最早的防空雷达警网。1939年9月，第二次世界大战爆发时，英国发明工作在3000兆赫的功率磁控管，地面和飞机上装备了采用这种磁控管的微波雷达。在二战期间，英国研制的雷达已经可以相当精确探测飞机数量，从而使盟军防空部队能预知敌机的动向，进行有效的防御和打击。在盟军防空部队，过去平均要用5000颗炮弹才能击中1架飞机，而用雷达对目标实施自动跟踪后，敌机几乎很难从高射炮火中漏网。
雷达的出现催生了各种传感器和自动指挥系统，高射炮指挥仪开始普遍运用，英国率先研发了“克里森（Kerrison）”高射炮指挥仪，1940年前后，指挥仪系统发展为机械式指挥控制系统和机电式模拟指挥仪这两种。在二战后期，模拟式电子指挥仪短暂出现在历史舞台上。这种指挥仪比机电式的更轻巧，如MK-68火炮射击指挥仪。但因为这种指挥仪运用大量的阻容元件和感性元件，其参数漂移较严重，加上1946年电子数字计算机的诞生，模拟式电子指挥仪很快被淘汰。
二战期间，美国的MK37火控系统比较出名，其最初是设计出来用于防空的。MK37系统集炮瞄雷达和指挥仪于一体，其中火控计算机的解算答案可以显示火炮对一个正在移动的目标的瞄准提前量，从而让高射炮更精准锁定并跟踪目标。
大战后期，美国进一步把磁控管的频率提高到10吉赫，实现了机载雷达小型化并提高了测量精度，美国研制的精密自动跟踪雷达SCR-584，使高射炮命中率从战争初期的数千发炮弹击落一架飞机，提高到数十发击中一架飞机。
20世纪40年代，弹药引信进一步发展，延时引信和近炸引信开始走入战场，无线电、气压、静电近炸引信逐渐出现。最早装备的近炸引信是主动式无线电引信，也称为雷达引信，当时称为可变时间引信。1944年起美国海军开始采用近炸引信，杀伤效率是定时引信的三倍。
20世纪30年代到二战后期这一阶段，可以看做是机械式火力控制系统的发展阶段。在这一时期，机械式计算机发展逐渐成熟，其运算精度提高，再伴随着光学器材的明显发展，使得机械式火控系统的使用开始增多，并一直延续到了50年代。
冷战时期
50年代，由于晶体管技术的发展，使电子计算机的可靠性有了质的飞跃，数字式电子计算机在火控系统中的应用成为可能。1959年，第一台“法达克”野战炮兵自动数字计算机出现，60年代，高射炮的火控系统一般都采用晶体管计算机，并且不配备数据传输装置，只能计算炮兵连中心位置的射击诸元。
20世纪50年代末，瑞士在MK353式35毫米双管牵引高射炮上采用了液体气压式浮动技术，成为了世界上先进的自动火炮之一。20世纪60年代以来，浮动技术得到了很大的发展和完善。
60年代，装备炮瞄雷达的高射炮开始逐步普及，集成雷达和光学瞄准系统的第二代高射炮开始出现，高射炮防空的自动化程度进一步提高。这一代高射炮在技术上逐渐向信息化靠拢，炮瞄雷达、光电系统和火控系统开始结合起来，大幅提升了高射炮射击精度。该阶段，高射炮在提高射速的同时增强了火力，采用了各种提高初速措施，缩短了弹丸的飞行时间。动力化和自动化瞄准发展迅速，瞄准速度和加速度提高，手动瞄准只作备用方式。
以苏联S-60和瑞士GDF-001为代表的牵引高射炮系统，以及以ZSU-23-4和美国M163为代表自行高射炮系统，它们技术上都有了新的发展。GDF-001型牵引高射炮于1959年定型，采用“超蝙蝠”火控系统，装配了新的火控雷达和新的数字式火控计算机，其最大特点是具有对付多目标的能力，大幅度地提高了毁歼概率。
S-60 57毫米高射炮于1950年推出，用于替代M1939式37毫米高射炮，其火控系统是包括指挥仪、炮瞄雷达双重功能的“瓣轮”雷达，或配有COH-9A型雷达和机电模拟式六型指挥仪两种。最新的“瓣轮”雷达还能在电子干扰之下使用低照度电视摄象机和敌我识别机。
为提高整个系统的机动性，缩短战斗准备时间，自行高射炮也受到更多的重视。新的自行高射炮开始配用环形搜索雷达，以光学瞄准具瞄准，成为了全天候武器系统，能跟随坦克越野作战。在自行高射炮发展过程中，苏联研发的ZSU-23-4自行高射炮较为出名，该自行高射炮又名“石勒喀河”，是世界上第一个将炮瞄雷达、火控系统、高射炮与履带车底盘集成为一体的自行高射炮武器系统，信息化水平较高，具备全天候、全天时、全自动和独立作战能力，集探测、火力和火控于一体。主要是为了应对当时主流的喷气机，该高射炮装配了雷达火控系统，搭配有4门高射速的23毫米高射炮，能在1500米以内的低空作战区域快速响应，有着相当可观的命中率。
为了应对苏联空军带来的压力，美国的M42、M163高射炮逐渐进入人们视野，前者采用了双联装M1型40毫米高射炮作为武器，但火控设备简单，全天候作战能力弱，而后者采用了M163六管20毫米自动炮，以M113装甲人员运输车为底座，其研发成本和生产成本都大大降低。最终版本的M163自行高射炮配备了AN/VPS-2型测距雷达，5000米内对雷达反射面积在1平方米左右的目标，发现概率达到99.5%，该高射炮的拦截范围为3000米，基本满足了当时美军的使用需求。
20世纪60年代末，前苏联开始采用30毫米新型弹药。新的基型弹药几乎能适用海、陆、空所有的30毫米火炮，包括“通古斯卡”弹、炮一体化防空系统，体现了国防大系统的经济效益思想。
20世纪70年代，光电瞄准系统开始蓬勃发展。因为全天候防空任务的需要，在这时期出现了全天候全自动的自行高射炮和反应时间短、性能先进的牵引高射炮。这一时期牵引高射炮和自行高射炮的火控，在技术上通常采用中小规模集成电路计算机，并且部分配有数据传输装置。这些系统可为每门高射炮设计计算诸元。
该时期的高射炮大致可分两类，较小口径的轻型高射炮和35、40毫米口径的中型高射炮。轻型高射炮射速高，重量轻，结构简单，但射程近，弹丸威力不足。理论研究表明，一般需命中4发弹才能击落现代轰炸机。这类高射炮主要采用光学仪器瞄准、搜索和跟踪目标，由动力或人工操作，有的还配简易的瞄准计算装置。中型高射炮射速稍低，武器系统亦重，结构复杂，但射程较远，用动力操作，可至天候作战。
例如，瑞典“波菲”配用与火炮一体化的光电火控系统，其中包括光学瞄准装置、激光测距机、计算机、光学目标指示器、目标数据接收器和控制板。这种新的全天候火控系统精度高，战斗准备时间短，抗干扰能力强，可靠性高，能昼夜工作。后又为该系统增添了新的跟踪雷达，使火炮有两个独立的跟踪系统，因而具备有全天候工作能力。
1975年，德国更新并装备了“猎豹”自行高射炮，该高射炮以“豹1”坦克为底盘，以厄利空公司生产的两门KDA35毫米链式机炮为主武器，添加了火控计算机、搜索跟踪雷达、光电系统，能拦截3000米以内的低空飞行器和武器，在野战和抗电子干扰上有不俗的表现。
同年，瑞典博福斯公司首次在40毫米高射炮上研制成功近炸引信预制破片弹，该弹种大大增加了对目标的毁伤面积，对战斗机毁伤面积增加50倍，对导弹毁伤面积增加350倍，使40毫米高射炮能以300发/分的射速达到了射速大于1000发/分的毁歼效果。
80年代，随着各种先进电子、光电技术与常规武器的结合，高射炮的射击精度、射程、威力都有了大幅提升，牵引和自行高射炮的火控系统和自动化程度优化，激光测距、炮口测速技术开始逐步成熟。
该时期的火控系统结构主要有2种类型，一种是整体结构的全天候火控系统，包括整体结构的搜索和跟踪雷达、激光测距仪、敌我识别装置、火控计算机及数字式系统控制器等。美国的“约克中士”40毫米自行高射炮就采用了这类系统。另一种系统是光电火控系统，一般包括电视摄象机、激光测距机和控制中心，由于未配备雷达，全炮系统较为轻便，激光测距也比雷达测距更为精准，希腊“月神”30毫米双管牵引高射炮就采用了这类光电火控系统。
部分西方国家融合2者，研制出综合性火控系统，将雷达和光电火控结合使用，以达到更好的射击精度。80年代中期，厄利空公司为提升单兵作战能力，在GDF-004（试验型）的基础上，研发成功了GDF-005型高射炮，是用“防空卫士”火控系统取代了“超蝙蝠”火控系统，用康特拉夫斯公司的“炮王”光电瞄准具取代了GSA MK3式光学瞄准具，使火炮具备了雷达和光电两套火控系统，提高了射击精度和命中精度，增强了抗干扰能力。
以德国猎豹为代表的自行高射炮，火控系统由西门子搜索雷达、西门子-阿尔卑斯跟踪雷达及康特拉夫斯小型全晶体管模拟计算机组成，该高射炮炮口装有制退器和初速测量器（一对感应线圈），初速测定器可以连续测定弹丸初速，供计算机计算提前量用。
该时期，激光多普勒技术也进入了实际应用的新阶段，1987 年，美国报道了NASA支持的相干多普勒激光雷达研究，采用了固体激光器，由于多普勒雷达具有体积小、短波长工作、距离分辨率和测量精度相对较高的特点，因此该雷达也被广泛用于炮弹等目标移动速度的遥测。
20世纪80年代后，各国根据空中目标的发展变化，纷纷开始研制小高射炮和导弹结合的松散型防空反导系统，进而发展为集装于履带式和轮式车辆上以及舰载的紧密型弹炮一体化全空域防空反导系统。
冷战后及新世纪的发展
随着制导导弹的发展，传统概念的高射炮系统开始力不从心，新技术、新概念的高射炮系统研究开始提上日程，瑞士厄利空-康特拉夫斯公司在该项技术研究上处于领先地位，该公司于1991年开始 AHEAD 技术的研究，1993年首次公开其 AHEAD 防空系统。 其研制的“千发”AHEAD 弹药系统，采用35mm AHEAD可编程时间引信的动能子弹丸载体，其可编程定时引信可在目标前方适时抛射钨合金子弹，形成直径8米、由3800个钨合金子弹构成的弹幕，以此来提高拦截目标的成功率。
2000年后，西方国家非常重视35mm高射炮的发展，发展了多型35mm防空高射炮和多用途火炮系统，基于AHEAD弹药（集束定向预制破片弹）技术发展了系列化非制导弹药，35mm口径也是西方国家防空高射炮的主力口径。
对于传统高射速近防火炮的改进也在持续，一些国家推出了拥有AHEAD弹药的30毫米口径等其他小口径CIWS系统。这些系统不仅拥有加特林系统极高发射速度，还拥有AHEAD弹药的极高杀伤性能，可以更好的拦截来袭弹药。更先进的AHEAD弹药也让一些更复杂的拦截和杀伤任务成为可能，只要修改软件，就可以从非命中起爆，变成命中后穿透特定距离起爆，实现一些不同寻常的拦截任务，甚至破坏来袭的纯动能杀伤手段。
近年来，埋头弹火炮以其结构紧凑、可靠性高、维护性好等特点也得到大力发展，相应的埋头弹药在保持性能不变的情况下，可使弹药体积减小约30%，或者在保持占有体积不变的情况下，可使埋头弹性能提高30%，基于埋头弹的诸多优秀性能，法国发展了中口径埋头弹高射炮系统。
大口径火炮防空也在西方国家得到重视，德国多年前研发了“多纳尔”155mm榴弹炮防空技术；2020年9月2日，美国利用M-109A6型155mm自行榴弹炮发射HVP制导弹药，成功击落了一架亚音速巡航导弹模拟靶弹。
在体系防空的理念下，未来高射炮的主要作战任务是抗击战术无人机、蜂群无人机、低成本空中目标和精确制导弹药，高射炮逐渐向着智能化发展，目前，先进防空系统在目标探测、目标建航、运动轨迹平滑、威胁判定、战场态势显示等方面已发展了多种算法并得到广泛应用。
高射炮分类
运动模式划分
高射炮按照运动模式，可以分为牵引式高射炮和自行式高射炮2种类型。
牵引式高射炮
牵引式高射炮最早出现于第一次世界大战，配有方向机、高低机、炮车，等到了第二次世界大战，配备自动机、测距仪、指挥仪和炮瞄雷达的高射炮系统开始出现。近年来，牵引式高射炮大部分以小口径为主，例如20毫米、35毫米高射炮，并且不断朝着高射速、高精度发展。早期牵引式高射炮，主要以手动瞄准方式为主，更先进一些的则配备有炮瞄雷达、携带光学测距机的指挥仪、随动系统，近些年研发生产的牵引高射炮，开始搭配搜索、炮瞄雷达，红外热像仪，激光测距机、连指挥计算机和数字随动系统。
自行式高射炮
自行式高射炮是将高射炮装至装甲车、坦克等底盘上的机械化武器，常用来打击低空飞行目标，例如直升机、无人飞行器、拦截低空导弹等，同时，也可以毁伤地面目标。自行式高射炮主要由火炮、雷达、设计指挥仪、车体组成，车体又分为履带式车体和轮式车体，其机动性更高、安全性也更强，长期以来都是野战防空的主力。
口径划分
如果按照口径来划分，则可以分为小、中、大三种口径的高射炮，在对空作战中，大、中、小高射炮系统组成一个严密的防空火力系统。
小口径高射炮
小口径高射炮的炮管直径为20~40mm，弹药大多配备触发引信，可以直接命中并毁伤目标，部分则配备近炸引信，利用弹药碎片打击目标，主要打击中、低空空袭武器。当今时代，部分35mm系列高射炮具有发射炮口装定时间引信的预制破片弹功能。
中口径高射炮
中口径高射炮的炮管直径为40mm~100mm，弹药多配备时间引信或者是近炸引信，弹药爆炸后，可利用弹丸破片毁伤目标。中口径高射炮以打击中、低空空袭武器为主。例如，美国海军发展了“奥卡”“狂火”等多型57mm的炮射制导弹药，装备MK110型57mm舰炮，采用精确命中体制拦截反舰导弹和集群目标。俄罗斯新研制的57mm“偏流”自行高射炮，可发射预制破片弹和激光驾束防空制导炮弹，主要用于抗击蜂群目标;意大利发展的76mm制导弹采用次口径弹药、毫米波驾束制导技术，主要用于拦截反舰导弹。
大口径高射炮
大口径高射炮的炮管直径超过100mm，其弹药与中口径高射炮类似，采用时间引信或是近炸引信，弹药爆炸后，可利用弹丸破片毁伤目标。大口径高射炮主要打击高空空袭武器。大口径火炮防空在西方国家得到重视，德国曾研发了“多纳尔”155mm榴弹炮防空技术。2020年9月2日，美国利用M-109A6型155mm自行榴弹炮发射HVP制导弹药，成功击落了一架亚音速巡航导弹模拟靶弹。
基本设计
牵引式高射炮
武器系统
武器系统一般包括发射装置、供弹装置、平衡机等部分。其中发射装置由炮口制退器、反后坐装置、自动机等组成。早期高射炮只装有炮口制退器，根据结构形式可以分为冲击式炮口制退器、反作用式炮口制退器、冲击反作用式炮口制退器3种类型，能够有效降低火炮后坐动能、后坐力，提高连续射击精度、射速与机动性等。
现在部分炮口装置采用了带电磁感应装定能力的制退器，能够进行初速测量、为电子引信装定数据、更好吸收炮弹发射后坐力等功能，通过制退器革新，让火控系统能快速、自动将关于目标的最新数据传输给引信，再由引信控制弹体实时起爆，实现炸点的精确控制，大幅度提升毁伤概率。
反后坐装置主要是为了吸收火炮发射带来的后坐力，并将武器后坐部分重新恢复到发射位置。反后坐装置包括三个基本组成部分：后坐制动器、复进机和复进节制器，我国和俄罗斯火炮通常将反后坐装置三个基本组成部分组合为驻退机和复进机，西方国家倾向于将三个基本组成部分组合为驻退复进机，其与高效率炮口制退器配合，可以将炮架受力再减小一半以上，若采用前冲发射，炮架受力可以再减小60％以上。
自动机则是为了加速装填，一般分为后坐式和导气式两种，能利用火药和炮管的后坐能量，帮助高射炮快速实现装弹、关栓、发射、抛壳等操作，这样做的好处是能够确保高射炮进行自动连发，中国的37mm高射炮和57mm采用身管短后坐式，25mm高射炮和35mm高射炮则采用导气式。除了传统的后坐式和导气式，其他如转管式、转膛式、链式、双管联动式自动机都得到了充分的“挖掘”，并在新式高射炮上加以应用。
供弹装置是给高射炮储备、供应弹药的系统，包括弹链、弹夹或弹毂等多种供弹方式。较为复杂的供弹系统包括拨弹机、扬弹机、主弹箱和备用弹箱等，简易版本只有弹箱、导弹槽或者托弹板。
平衡机是带有机械弹簧（或充气）的储能部件，安装于火炮摇架与上架之间，主要作用是补偿高射炮发射系统因重心前移所形成的失衡力矩。
瞄准系统
光学和机械瞄准系统
20世纪30年代至50年代，高射炮瞄准系统多采用光学瞄准具和机械瞄准具，原因是当时的机械式模拟计算机精度提升，光学器材明显发展，机械式火控系统得到了长足发展。
其中，陀螺光学瞄准具包括机械陀螺、陀螺驱动机构、几何光学等部分，需要人工估计目标方位，操作较为简单。机械瞄准具含有测速装置、瞄准镜、计算装置，不仅需要多人操作，确定目标目标飞行速度、斜距离、航路角、航向角等多种参数，而且功能较为单一，其精准度不如数字瞄准具和陀螺瞄准具。
随着电子计算机的发展，数字化火控系统开始成为主流，不过，数字化火控系统虽然能利用雷达信号，增加预警时间、缩短高射炮反应时间，但却很容易受到电子干扰的影响。现代高射炮继续使用光电瞄准系统恰好能弥补这一不足。所以，光电瞄准具和火控系统在与数字瞄准具的配合中，依然能显示其优势。
瞄准机是高射炮上带有操作手轮的机械传动系统，它与随动系统相连接，带动炮管进行方向调整和高低瞄准，一般由高低机与方向机两部分组成，在瞄准装置装定射击诸元后以装定值为参照通过瞄准机赋予火炮射角和射向。
摇架是由板壳和环状零件组合的部件，能帮助高射炮转换不同射击角度；托架是由板壳和环状零件组成的回转部件，用来让高射炮完成方向调整。
火控瞄准系统
20世纪60年代至70年代，火控系统的研制逐渐从模拟式向数字式转变，数字式火控系统成为火控系统的主体。到80年代，随着信息技术、通信技术和航空航天等技术的发展，火控系统又从单纯对武器的控制发展到与情报处理、作战指挥相结合。
光电数字式瞄准具配备多种传感器和显示器，让高射炮的瞄准由传统的光学瞄准转向光电图像瞄准，对目标的跟踪变得更精确。同时在火控计算机、随动系统、炮口测速系统和引信装定系统的加持下，高射炮系统对目标的打击能够更精准，拦截效率更高。配合光电技术组成综合式光电火控系统，可有效地对付敌人的电子干扰，所以现役大多高射炮，还采用了冗余设计，利用两套独立跟踪系统提升武器的精度和可靠性。
高射炮火控瞄准系统的另一个重要组成部分是炮瞄雷达，炮瞄雷达又称为火炮控制雷达，拥有方向性很强的天线，能定向发射针状波束和接收目标回波信号。发现目标后，天线轴不断地对准目标，转入自动跟踪，在这一过程中，炮瞄雷达可以连续不断地测出目标的方位角、高低角和距离，并将此数据传给指挥仪，从而控制高射炮瞄准。
随动装置是用来保证高射炮能有效跟随移动目标，按照炮位计算机解算的提前方位角、射角和射弹飞行时间等因素，使得高射炮对空中飞行目标实施跟踪和射击，有模拟与数字两种不同类型，后者预测更准。
车体系统
牵引杆是牵引车与炮车的连接部件，能帮助炮车前轮转向。车轮及其悬挂系统，是炮车行军支撑与减震关键，确保火炮在射击时能降低重心，行军时有足够的离地高度。车体与炮脚用于支撑和调平回转部分，自动化程度较高的高射炮搭配有液压支撑炮脚，具有自动升降和调平功能，方便快速部署高射炮，进入战斗状态。刹车系统，是控制炮车行驶速度和实现临时驻车的装置，可实现半坡驻车战斗。
自行式高射炮
武器系统
现代自行式高射炮系统的武器系统一般包括速射机关炮和自动供弹装置，火炮采用数个结构相同的小口径自动炮身，部分也会采用单门中口径炮身，当采用数个小口径炮身时，有两种安装方式，第一种是集中安装在封闭式旋转炮塔的前部，也可以对称安装在炮塔两侧。
火力系统负责火炮方位360°高低－5°～87°的射击任务。针对小口径、多联装、高射速和高机动的特点，一般起落装置与炮塔的连接采用大耳轴弹链式供弹方式，供弹路线多采用柔性导引系统。
供弹装置一般分为有弹链供弹装置和无弹链供弹装置。例如，“厄利空”发展出来的“猎豹”和“神射手”高射炮，采用了KDA导气式弹链双向供弹自动机，中国09式35毫米自行高射炮则采用了导气式外能源无弹链供弹系统。
火炮部分采用数个结构相同的小口径机关炮，部分也会采用单门中口径机关炮，当采用数个小口径机关炮时，会选用射速比较高的机关炮，并且采用多管联装。为了减少后坐阻力，自行高射炮还会采用性能先进的液压缓冲装置。
瞄准系统
现代自行高射炮瞄准系统主要由探测跟踪装置、火控计算机、高射炮随动装置及稳定系统组成。
光学和机械瞄准系统
高射炮最初的观瞄系统不配备雷达，采用机械模拟计算机。例如，美国的第一代自行高射炮火控系统是1953年研制而成，用于M42型双管40毫米自信高射炮，其装配有M38型计算瞄准具，该瞄准具配备了机械模拟计算装置，可根据人工装定的目标距离、航速和航向获得射击提前量。在计算期间，不引入任何射击修正量。如果M38型计算瞄准具发生故障，炮手还可使用备用的环形瞄准具。
光学瞄准系统的探测跟踪装置为光学观测跟踪装置。光学观测跟踪装置包括光学瞄准镜和光学测距机，具有测角精度高、不受电子干扰等特点，但测距精度较低，不能全天候工作。
随动装置是一种反馈控制系统，用于接收火控计算机输出的射击诸元，驱动高射炮瞄准和实施射击。
稳定系统包括瞄准线稳定装置和射线稳定装置，能自动保持自行高射炮的炮身轴线，使瞄准不受车体震动的影响。按系统结构，分为双向稳定系统和瞄准线独立稳定系统。双向稳定系统，其瞄准线的稳定精度与高射炮的稳定精度相同，行进间无法实现精确跟踪与瞄准。瞄准线独立稳定系统具有独立的瞄准线稳定装置，高射炮随动于稳定的瞄准线，可实现高射炮行进间精确射击。
火控瞄准系统
20世纪60年代出现的第二代自行高射炮，探测跟踪装置开始整合雷达、光学瞄准、激光测距、电视跟踪等装置。自行高射炮系统的跟踪装置都安装在炮塔之上，接收并复现火控计算机的数字指令信号，带动火炮及炮塔，实现炮手半自动跟踪或光电自动跟踪，完成加入提前量的功能。配有姿态传感器的自行高射炮，能自动稳定瞄准线和射击线，保证在行进间以较高的精度实施射击。
火控计算机和随动装置则有模拟式和数字式两种类型，可实施短时间停止射击和行进射击，后者火控精度更高。为了满足全天候探测，自行式高射炮，一般采用2至3套火控系统。
目前，数字火控计算机已广泛应用于自行高射炮系统中，从搜索目标到转入自动跟踪及诸元的计算与修正，从目标分配到射击实施，能够全自动快速完成，让射击反应速度进一步缩短。
90年代以后，高射炮火控系统的计算机能快速准确地计算射击诸元，进行威胁判断和火力分配，优选开火时机，并能在行进间对空中目标进行搜索、跟踪和射击。在地空导弹、高射炮混合编成的防空分队出现之后，又出现了既能控制高射炮，又能控制地空导弹的火控系统。
车体系统
炮塔一般分为封闭式、半封闭式和敞开式3种类型，第一次世界大战时，高射炮一般安装在汽车底盘上之上，到了第二次世界大战时，各国就开始研制出履带式、轮式和半履带式自行火炮，大多采用敞开式炮塔，配备光学瞄准具。发展到现在，现代自行式高射炮多用于封闭式炮塔。车辆底盘则由动力装置、传动装置、行动装置和操纵装置等组成。部分高射炮系统使用装甲车底盘或特制底盘。
性能参数
部分牵引高射炮性能参数
中文名称 | 博福斯L/70式40毫米高射炮 | GDF-005式35毫米双管高射炮 | “月神30”型30毫米双管高射炮 | 火神M167式20毫米高射炮 |
研制国别 | 瑞典 | 瑞士 | 希腊 | 美国 |
操作人数（人） | 4-6 | 1 | 3 | 1 |
炮管数量 | 1 | 2 | 2 | 6 |
口径（毫米） | 40 | 35 | 30 | 20 |
初速（米/秒） | 1005 | 1175 | 1150 | 1030 |
有效射高（米） | 3000 | 3000 | 3000 | 900 |
有效射程（米） | 4000 | 4000 | 3500 | 1650 |
理论射速（发/分） | 240 | 2*500 | 2*800 | 1000 |
部分自行高射炮性能参数
中文名称 | M163“火神”自行高射炮 | 2S38“偏流”自行高射炮 | AMX30SA式30毫米双管自行高射炮 | “猎豹”35毫米双管自行高射炮 |
研制国别 | 美国 | 俄罗斯 | 法国 | 德国 |
操作人数（人） | 4 | 3 | 3 | 3 |
炮管数量 | 6 | 1 | 2 | 2 |
口径（毫米） | 20 | 57 | 30 | 35 |
初速（米/秒） | 1030 | 1000 | 1080 | 1175 |
有效射高（米） | 900 | 4500 | 2000 | 3 |
有效射程（米） | 1650 | 6000 | 2500 | 4 |
理论射速（发/分） | 6*500 | 120 | 2*650 | 2*550 |
底盘行驶速度(千米/时） | 68 | 70 | 65 | 65 |
最大行程（千米） | 483 | 600 | 650 | 550 |
未来升级方向
信息化升级
防空高射炮武器系统信息化改造主要包括信息获取能力升级，信息快速传输，信息融合分析等。简单来说，就是利用信息处理结果分配作战资源、拟定作战计划、确定防空行动，同时防止敌方获取和利用我方防空系统的信息。
打击能力升级
高概率命中和有效毁歼目标是防空高射炮武器系统火力打击能力提升的重要方向，主要改进方向有：一、研制新的弹药系统；二、优化火炮结构；三、提升炮弹攻速和射速。
火控能力升级
高概率命中和有效毁歼目标是防空高射炮武器系统火力打击能力提升的重要方向，现代高射炮应改进现有的火控系统，提高火炮的快速反应能力和射击精度，优化全天候作战能力和抗电子干扰的能力。其一，将光学-雷达跟踪系统升级为自动跟踪雷达，其二，应用光电火控系统或者光电与雷达相结合的火控系统，提升高射炮综合作战能力；其三，使用弹炮结合方式，组成防空导弹与高射炮协同防空体系。
伪装能力升级
在某些特殊的作战环境中，需要防空高射炮武器系统在升级改造中发展出伪装隐身能力。具体设计中需要改变防空高射炮武器系统的电磁学、光学、热学、声学特性，通常采用涂料、迷彩、遮障、烟雾、示假、被动探测、热源隐蔽、热源管理、结构外形、表面材料、有源对消等手段，使敌方难以探测、识别和跟踪，进而实现先敌发现、先敌开火、先敌毁歼的目的。
历史高光
第二次世界大战期间，高射炮的风头一时无二。1942年3月起，德意联军进攻马耳他岛，开启了地毯式轰炸，当地守军利用3.7英寸的重型高射炮进行反击，在6000英尺的预定区域持续开火，迫使敌方轰炸机爬升轰炸，从而降低其轰炸准度，这种炮兵战术被称为“方形战术”。在德意联军最初进攻马耳他岛的几个月里，高射炮部队起到了重要的防守作用。
1944年6月至8月，德国利用高射炮部队击落了盟军12687架轰炸机，远超过用战斗机击落的数量，后者仅仅击落182架盟军轰炸机，德国88毫米FLAK高射炮也因此被人们所熟知。
