透視艦載導彈垂直發射

孥梅

艦載導彈垂發的優勢

相對于發射筒或發射架，艦載導彈采用垂直發射（簡稱垂發）有以下優點。

系統反應時間短，火力容量大

采用垂發的艦載導彈的貯存狀態就是發射狀態。導彈垂直豎立在發射井內，經常處于待發狀態，接到命令后可立即發射，不像傾斜發射方式要轉向目標來襲方向。這使其反應時間縮短到2秒，發射速率可達1發/秒，而曾是世界上最先進彈庫裝填式發射裝置的Mk26的發射率是10秒2發。與傾斜發射系統相比，垂發反應時間縮短95%，發射速率提高6倍，火力密度增大1倍以上。

有效利用空間，增大儲彈量采用傾斜發射方式的早期艦載導彈發射裝置占用艦上面積較大，這使其載彈量受到極大限制，大艦最多裝2～3套發射裝置，小型艦艇只有1套，每套發射裝置上導彈數量，少的1枚，最多的8枚，發射完了之后，重新裝彈更費時間，這極大地影響了艦艇的火力。而艦載垂發系統一般采用模塊化結構，節省體積，還可根據艦艇的具體情況靈活配置，導彈數量可在12-122枚之間。騰出來的寶貴甲板面積可以裝載其它武器和電子系統，從而提高艦艇綜合能力。

實現全方位發射傾斜發射的導彈因部分發射區受艦艇上層建筑等艦面環境影響，會形成發射盲區，也由于導流系統影響（導彈發射會在發射系統尾部形成尾焰，大部分艦上設備和建筑需要回避）形成發射死區，因此傾斜發射的導彈通常會在艦艇兩側或前后各設計一套發射裝置，以相互彌補射向不足。即使最近改裝的臺灣“雄風”2反艦導彈系統上艦部署后，由于沒有完全掌握垂發技術，也只能采用同一部位的相反方向部署方式。而采用垂發方式后，導彈發射后升到一定高度，靠指令控制轉向目標方向，可有效地消除上層建筑的盲區，實現360°全方位發射。

易于導彈通用化現代艦載武器種類超過十幾種，垂發系統很容易實現標準化結構，在一個火力單元內配置外型尺寸大致相同的反艦、反潛、防空導彈，以分別對付不同目標。如美國Mk41垂發裝置既能發射多種用途導彈，也適應安裝在大、小不同的艦艇上。美國在研制同心筒式垂發裝置時強調通用性，能發射“戰斧”、“標準”、“改進型海麻雀”和陸軍戰術導彈等。俄“寶石”超音速艦艦導彈也采用了類似Mk41的6格模塊式設計。這樣高兼容性的設計使載彈量增加40%以上，作戰效能大大提高。

結構簡單，可靠性高垂發系統采用模塊化結構，省去了回轉式和彈庫裝填式發射裝置中特有的復雜運動和控制部件，使發射裝置的結構簡單，可靠性大大提高，而維護工作量大大減少。同時整個系統安放在甲板下，不容易受到海水侵蝕和作戰中敵火力破壞，可進一步保證系統的可靠性。此外，還可降低成本、提高效費比。據美國報道，在相同的裝彈數量條件下，垂發系統較傾斜隨動發射系統的全壽命周期費用降低70%，而且垂發系統模塊使發射井布置緊湊，增大了彈藥基數，也便于實現機械化補給。此外，垂發系統通常采用高密封性的發射簡，改善了導彈儲存環境，使導彈免受周圍環境條件和環境應力影響，延長了導彈壽命，提高了導彈的可靠性。

甲板下部署，提高隱身性導彈傾斜發射裝置通常只能暴露在甲板上，作戰中很容易被敵火力破壞，而垂發裝置安裝在甲板下面.可減少雷達反射面積。如俄羅斯兩萬噸級的“基洛夫”級核動力巡洋艦.由于其垂發裝置安裝在甲板下面，甲板上沒有發射架，其雷達反射面積只相當于一艘護衛艦。導彈模塊的甲板下設計使上層建筑布置更加靈活、簡單，同時可降低艦艇的重心，使艦艇受彈面積和航行穩定性都得到了大幅改善。此外，因垂發裝置除發射控制部件外，發射裝置無需操作人員，增強了艦員的安全性。

技術難點

雖然艦載垂發技術發展數十年，并得到廣泛應用，但目前完全掌握這一技術的國家屈指可數，這主要是由于艦載垂發要解決多種技術難題。

導彈發射箱模塊結構設計現代艦載導彈垂發要滿足多型導彈共用發射裝置的要求，就必須采用模塊結構。垂發裝置成積木式模塊結構，一般是8個貯運發射箱構成一個模塊，該結構要達到一定機械強度。在每組積木式結構中可以有一個模塊用三格空間配備裝填附件，每個貯運箱內裝一枚導彈。箱內裝有發射導彈所需要的導軌、電氣連接件、保險解脫裝置、約束機構和噴水冷卻系統。例如，Mk41垂發系統可以儲運的發射箱有多個型號，如Mk13、Mk14、Mk15和Mk25。它們的外形和截面尺寸相同，僅長度和內部結構相異。Mk13和Mk15的箱體長度都是5.79米，分別裝“標準”2和“阿斯洛克”導彈。這兩種箱體裝入隔艙模塊時，需配一個高0.95米的適配器。Mk14的箱體長6.7米，用來裝帶有套筒的“戰斧”導彈。不同型號的適配器、控制電纜接插件、安全和解除保險裝置等根據不同導彈配置。這種模塊化結構縮小了系統體積，減輕了系統質量。導彈發射箱結構設計的難點在于它還是燃氣排導系統的一部分。其前/后端羔是保證導彈成功飛離發射箱的兩個重要部件。前蓋采用“穿通蓋”，后羔一般采用三種開啟方式：采用“吹破蓋”，發射箱底部完全密封，以及機械開啟方式。除了前/后端蓋以外，為保證導彈成功飛離發射箱，發射箱內還設計有發射導軌、電氣連接件、發動機點火線路解除保險機構、固彈機構等。這些機構組合成為設計技術難點。

熱發射燃氣排導技術導彈正常發射或意外點火時，將產生大量的高溫、高速燃氣流，并含有腐蝕性強的氧化鋁、化合能力極強的氫氧化物、大量的二氧化碳、未燃盡的氫及其它可燃物。如果燃氣流進入空發射箱或不能順利排導出去，將同發射箱中的空氣混合，使未燒盡的氫氣及其它可燃物發生化學反應，進入相鄰的發射箱，可能燒壞導彈結構，引燃助推器，或引爆彈頭，導致危及全艦的連鎖反應。可見，設計一套能確保進入系統的燃氣不流向任何空發射箱中，同時將發動機燃氣安全而暢通地排導到艦外安全區域，保證導彈發射的安全，燃氣排導系統就成為首要技術關鍵。

目前，排氣通道有獨立式排氣通道和公共排氣通道兩種。前者指的是每枚導彈都有自己單獨的排氣通道，如“海狼”導彈發射裝置；后者指的是2枚或2枚以上導彈共用1個垂直排氣通道，如Mk41發射裝置。目前正在研制同心筒發射裝置，燃氣從火箭發動機噴出后經發射筒基板上的出口排出，在一個半球形的端蓋作用下流轉進入環形空間排出。同心筒發射裝置的關鍵技術是獨特的燃氣排導系統和分布式電子控制設備，既可以應用電子自動控制，也可采用機械控制。其主要優點是降低了壽命周期成本，減少了人員配備，成為體積更小、重量更輕、造價更低的導彈發射系統。美國海軍水面作戰中心介紹，同心筒可以發射“標準”2、“戰斧”、魚雷、改進型“海麻雀”以及各種干擾彈和一次性使用的誘餌彈等，其性能和功能最終可以取代艦載Mk41垂發裝置。endprint

火控通道技術垂發的突出優點之一是具有高發射率。高發射率需要一定量的火控通道，因為每枚導彈發射前要由火控系統輸入目標方位、速度等數據，發射后由火控系統提供修正指令。特別是目前的防空導彈和遠射程的反艦導彈，大多是發射后跟蹤型，離不開火控雷達的導引。因此，如果沒有足夠多的火控通道，垂發系統就不能實現高發射率。美國AN/SPY-1型相控陣雷達能同時探測、跟蹤上百個目標，它與數部Mk99型X波段照射雷達連用，可同時導引十幾枚導彈飛向不同目標。

共架發射技術20世紀70～90年代期間各國裝備的垂發系統，如俄羅斯的“利夫”（SA-N-6）和“克里諾克”（SA-N-9）導彈發射裝置、英國的“海狼”導彈發射裝置和以色列的“巴拉克”導彈發射裝置等都是專彈專用的，只有美國Mk41系統能發射“戰斧”、“標準”和“阿斯洛克”。其通過發射架、標準彈艙、發射箱與導彈之間的配合實現了多種類型導彈的共架發射。新一代垂發系統普遍接受了共架發射理念。法國的“席爾瓦”A70型系統能發射“紫菀”15和“紫菀”30防空導彈、“風暴陰影”海軍型對陸攻擊巡航導彈。美國Mk57系統能發射“戰斧”、“標準”、“阿斯洛克”、“魚叉”、“改進型海麻雀”等。

共架發射要求 發射裝置的幾何尺寸、電氣接口以及發射電路具有很強的通用性，涉及的關鍵技術有：共架發射總體技術、兼容性設計技術、適配器技術、貯運發射箱設計、燃氣排導技術、通用發控系統技術等。此外，發射控制系統的硬件接口、數據總線和通信協議要具有通用性。隨著總線技術的發展，電氣接口進一步集成簡化，為通用化設計提供了便利。采用開放的分布式冗余控制系統可提高系統的軟件兼容性和可擴展性，易于支持新型導彈。

發射系統安全技術 艦載導彈垂發系統的安全技術主要包括導彈限動點火和啞彈處理技術。限動點火就是在艦艇搖擺姿態超出一定范圍時限制導彈點火以保安全。美國“密蘇里”號戰列艦在波斯灣活動時，“戰斧”導彈在其裝甲箱式發射裝置中就出現過一次限動點火問題。美國在“沙漠風暴”行動中，發射的228枚“戰斧”中的一枚在其點火時助推器爆炸，“海麻雀”導彈也發生過在艦艇附近爆炸。如果這些導彈是在垂發系統中，便是一起重大事故。為應付限動點火，保證導彈的儲存和發射安全，系統設計了自動噴淋系統、注水系統、通風系統、滅火系統和防冰系統等。例如，美國Mk41系統的每8格模塊都裝有一套噴淋系統，當發射箱溫度過高時，可進行噴水冷卻。即使燃氣排導系統和噴淋系統工作正常，在限動點火過程中也會有幾百分之一的概率發生這種災難性后果。

雖然垂發系統應用冷發射技術可避免上述情況出現，但也可能發生別的情況，例如俄羅斯采用冷發射技術的垂發裝置以大傾角發射來解決啞彈砸艦問題。俄SS-N-26“寶石”反艦導彈垂發裝置是真正的垂發，也采用冷發射，但啞彈砸艦仍是一個問題。即便熱發射，遇到啞彈對艦艇安全也是個威脅。實際上，不管是冷發射還是熱發射，導彈升空后，其助推器回落都有掉回本艦的可能，但考慮到艦艇的航速、航向、風速和風向等因素，碰撞本艦的概率是極小的。

導彈補給裝填技術艦載垂發系統的導彈補給有兩種方式。一種是海上補給，由補給船將導彈發射箱送到艦上，再由艦上裝填系統將發射箱吊裝到每個隔艙中。另一種是碼頭補給，又分兩種方式。一種是碼頭起重機將導彈發射箱吊到艦上的彈艙中，另一種是先由碼頭起重機將導彈發射箱吊到艦上，再由艦上裝填系統將導彈發射箱吊裝到每個彈艙中。導彈裝填系統不但要滿足在碼頭向每個導彈隔艙裝填導彈發射箱，還要在一定的海情下進行海上裝填，另外要求整體體積較小。艦上裝填系統通常由臺折疊式液壓起重機和一臺液壓升降機組成。平時折疊收起，占用幾個彈艙位置。例如，美國Mk41系統的導彈裝填設備占用3個貯運發射箱，能在海上航行中對整個發射系統8個模塊、61個彈艙進行導彈補給作業。它安裝在甲板下面，其上有裝甲艙蓋。展開工作時，首先由液壓泵將升降機升到甲板水平面以上，并將鎖定裝置鎖定，然后吊裝導彈發射箱。在航行中，系統能從艦左舷或右舷進行導彈的裝填。在艦艇橫搖一5°～+5°，縱搖-2°～+2°的條件下，補給速率為每小時10枚導彈發射箱，維持正常骯行作業的極限橫搖角為15°。endprint