國外艦載導彈發射裝置發展綜述

劉永亮，任克亮，馬旭輪，穆永濤

（中國船舶集團有限公司第七一三研究所，鄭州 450015）

導彈已成為現代作戰艦艇的主要武器，導彈發射系統的先進程度直接影響艦艇的戰斗力。現代海戰要求各個作戰單元有較好的武備通用性，以實施水面、水下和空中目標的防御和對抗攻擊，而導彈是現代海戰作戰制勝最主要的武器和打擊手段，如何使導彈合理快速、可靠、準確、安全發射，先進、高效、安全的發射技術及其裝置起著至關重要的作用，影響著戰爭的勝負。艦艇導彈發射裝置的功能是存放和發射艦載導彈[1-3]，讓導彈鎖定目標后能夠迅速指向目標，第一時間發射，并朝目標飛去。艦艇導彈發射裝置已發展了多年，以美國、俄羅斯為代表的國家，走在了技術的前列。

1 固定式發射裝置

固定式導彈發射裝置是艦載導彈發射裝置中技術最為簡單的一種。也正因為如此，固定式導彈發射裝置成了目前各種艦載導彈發射裝置中運用最為廣泛的一種，并沿用至今，仍有多款現役主戰艦艇使用固定式導彈發射裝置。

固定式發射裝置是將一個固定架支起一套導彈發射筒，沒有其余配套設施。其安裝位置靈活，可以安裝在兩側船舷、艦橋后、機庫上方，有時還能臨時安裝在飛行甲板上。固定式導彈發射裝置結構簡單，通用性強，適裝范圍廣。大到萬噸巡洋艦，小到百噸的導彈快艇上，都可見到固定式發射裝置。如國外的俄羅斯956EM 現代級、光榮級和無畏級驅逐艦固定式發射裝置[4-7]，如圖1 所示。

圖1 俄式956/956EM 現代級驅逐艦的固定發射裝置Fig.1 Russian 956/956E modern destroyer fixed launcher

固定式反艦導彈發射裝置，通常布置在艦橋后方平臺，朝向為艇艦兩側船舷。在攻擊目標時，船需要根據目標位置調整位置，選擇自己的一側船舷對準目標，然后才能有效保證導彈的精度。但其風險較高，艦艇體積大，機動性差，調整位置的時間長，容易被敵方搶先發射摧毀。艦艇側面積大，相對于正對目標時，雷達反射面積更大，容易被鎖定和擊中。前蘇聯提出正面布置方式，如俄羅斯現代級、光榮級和無畏級驅逐艦，可有效降低雷達探測風險。

由于艦船排水量的限制，艦船在海上的機動性相對陸地上的發射車、坦克等較差。20 世紀30 年代至50 年代，各國的造船水平存在差異，導彈的速度和射程相對21 世紀前20 年的水平存在較大差距，固定式發射裝置解決了國內外艦船上發射導彈有無導彈發射裝置的問題。因為其結構簡單，體積大，經濟成本相對低廉，得到國內外海軍的青睞。其缺點是，由于固定式發射裝置結構簡單，不能有方位的轉動，導致其作戰的距離較近，在發現目標后進行打擊過程中，發射裝置本身的跟蹤性、靈敏性較差，對導彈機動性要求較高，從而導致了只能在給定目標的情況下，才能釋放打擊威力，主要應用在反艦方面。

朝正面安裝雖然不用將側面面向目標，但仍需艇艦調整位置來實現導彈指向目標，跟蹤目標機動性及效率不高。類比艦炮，將導彈安裝一個“炮塔”，導彈自行旋轉來指向目標，回轉式導彈發射裝置為此出現。

回轉式發射裝置包含有可轉動的發射架，可以根據目標參數，在武控系統的命令下自動調整發射架角度，使導彈快速指向目標，不用特意調整艦艇自身的位置。

2 回轉式發射裝置

回轉式發射裝置有一個可轉動的發射架，可以根據目標參數，在武控系統的命令下自動調整發射架角度，使導彈快速指向目標，這樣就不用特意調整艦艇自身的位置[8-9]。

隨著導彈速度及射程的提高，艦船在防御方面，除了適應較大的反艦導彈外，從空中打擊艦船的需求進一步提高，艦空導彈便應運而生。在艦空導彈領域，艦空導彈的體積較小，射程遠，射界廣，為了適應防空導彈，客觀上需要一種射界廣，機動性能好，能夠快速反應，安裝體積小，載艦安裝位置靈活的發射裝置，于是，回轉式發射裝置產生了。在固定式發射裝置的基礎上，增加了回轉、俯仰性能。反艦導彈一般體積大，導致發射裝置體積也大，只能安裝在艦艇中部，前后都為船體結構，無法安裝在艦艏或者艦艉?；剞D式發射裝置體積小，其機械結構更為靈活，可以安裝在艦艏或者艦艉，射界明顯增加。另外，回轉式發射裝置在艦空導彈領域實現了海上再裝填。其備彈放置在發射裝置后的甲板下，導彈消耗完畢后，可直接裝填?？蓴y帶更多導彈，戰斗力更加持續。

20 世紀70 年代，美國海軍為應對近程攔截高超音速導彈的需求，研制了“海拉姆”回轉式發射裝置（如圖2 所示），一個自動化較高的近程防空系統，具有極高的機動性，導彈采用紅外/無源制導方式，射程可達8 km，可有效攔截高超音速反艦導彈、戰斗機和無人機等高速空中目標。

圖2 “海拉姆”導彈發射裝置及裝填Fig.2 "HLM" missile launcher and loading

回轉式發射裝置在一定時期只能承擔中近程的艦對艦任務，傳統的回轉式發射裝置主要定位是打擊大中小型水面艦船。由于傳統的導彈制導精度低，回轉式發射裝置也承擔著一定的防空任務。隨著防空導彈及巡航導彈速度的增大，制導精度的提高，導彈種類的增多，客觀上要求回轉式發射裝置的反應效率要快，打擊范圍要廣，反導精度要高?；剞D式發射裝置的回轉系統、俯仰系統、伺服控制系統、調平系統、制導系統、隱身性要有一新的突破。

回轉式發射裝置只能承擔中近程的反艦和防空任務，不具備反潛的功能，由于其裝載的反艦導彈體積小，導彈本身的射程近，使其不具備打擊遠程目標的能力。固定式發射裝置和回轉式發射裝置都安裝在艦船的甲板面上，隱身性較差，客觀上要求對海洋環境的環境適應能力較強。

3 臂式發射裝置

臂式發射裝置是在回轉式發射裝置的基礎上配備了一臺自動裝彈機和存放導彈的彈庫，實現打一裝一功能，提高了裝彈的自動化程度。單臂發射架主要有俯仰和水平2 個運動方向[10]。臂式發射裝置主要裝載中遠程艦空和反艦導彈，均配有自動化裝彈裝置，相對于固定式發射裝置和回轉式發射裝置在裝彈方面節省了大量人力，提高了攔截艦空導彈的發射效率。臂式發射裝置裝載的導彈推力大，彈身長，制導精度高，自動化裝填速度快，具備中遠程打擊艦艇和防空導彈的能力，尤其是在打擊驅逐艦和航母上能力凸顯。因為臂式發射裝置配備有自動化裝填裝置，導致其占有艦船彈庫的體積較大，機電結構復雜靈巧，一旦被擊中，彈藥庫損失不可估算，有可能波及至整個艦船的安全性，維修維保周期長，要求艦員級及基層級的維修水平較高。

其中俄羅斯的“施基利”就是單臂式導彈艦空導彈武器系統（如圖3 所示），其內部是一架體型較大的自動裝彈機和多枚SAN-7 艦空導彈，這套復雜的機械結構和配套占去了甲板下大部分的空間。整套發射系統反應時間不超過20 s，可高效攔截反艦導彈和反空導彈?！笆┗敝饕钶d艦空導彈，載彈24枚，是一型專注艦空的單一功能發射系統?！笆┗痹缙诓捎肧A-N-7 型艦空導彈，后期改用SA-N-12 型艦空導彈，射程提升到38 km，最大飛行速度為3.6馬赫，末端采用半主動雷達制導?！笆┗钡母┭龇秶鸀?°～+70°，調整速度為90～100 (°)/s，水平方向可進行360°旋轉，導彈發射時間為10 s。

圖3 俄羅斯施基利發射裝置及彈庫內部Fig.3 Russia' Skiri launcher and interior of ammunition depot

美國的MK-13 也是單臂式艦空導彈發射裝置（如圖4 所示），MK-13 能夠搭載SM-1 艦空導彈、“魚叉”反艦導彈等多種導彈，是一型艦空反艦兼顧的多功能發射系統，其彈藥艙為2 個同心圓形的旋轉結構，內圈裝彈16 枚，外圈裝彈24 枚，總計可容納40 枚各型導彈。MK-13 系統彈藥艙能夠辨識64 種導彈，并且處理與存放其中7 種，每一種數量可以按需搭配。MK-13 配備了SM-1 系列艦空導彈，其中SM-1 MR、SM-1 MR Block V 的最大射程分別為38、46 km，最大飛行速度2 馬赫，發射時間為10 s，采用全程半主動雷達制導。MK-13 的俯仰范圍為-15°～+95°，調整速度為45 (°)/s，水平方向也可進行360°旋轉。

孕產婦于入院后由護理人員介紹院內環境、責任護理人員、主管醫生等,為孕產婦制定飲食計劃,規劃好作息時間,對孕產婦提出的問題耐心詳細地解答,告知其在分娩中可能遇到的各種情況,提高孕產婦對分娩的認識度。

圖4 美國海軍MK-13 發射裝置Fig.4 U.S. Navy MK-13 launcher

臂式發射裝置實現了自動裝填之后，進一步需求是直接把備彈從彈庫內垂直射出，在空中調整姿態，使導彈指向目標。這樣不僅解決了裝填問題，且導彈指向目標更快，射界覆蓋360°，放置在艦艏的導彈也可攻擊后方目標。此客觀需求導致垂直發射裝置的出現。

4 垂直發射裝置

垂直發射裝置能直接把導彈從彈庫內垂直發射出去，然后在空中調整姿態，使導彈指向目標。在箱彈裝填到位后，導彈指向目標更快，射界覆蓋360°，放在艦艏的導彈也能攻擊后方目標。國內外比較先進的艦艇其主力導彈（尤其是艦空導彈）都采用垂直發射[11-12]。垂直發射裝置優點：打擊速度快，導彈直接發射出來，追蹤目標靠雷達全方位掃描指引，能減少反應時間；貯彈量大，是具有發射功能的彈庫；發射流程簡化，可靠性高[13]；發射裝置安裝在甲板下面，隱身性好。

國內外垂直發射裝置不同于固定式、回轉式和臂式發射裝置，結構上均采用模塊化設計、安裝和拆卸，分為發射單元、控制單元、裝填單元等。其發射方式分為冷熱2 種，貯彈量大，貯彈類型多，反應效率快，射界廣，在海上基本無死角，能同時裝載艦空、艦潛、艦艦導彈，承載艦對空、艦對艦、艦對潛近中遠多重任務。因為箱彈為垂直裝填，垂直發射裝置可在碼頭起重機及海上裝填起重機上配合下，進行快速有效地箱彈裝填[14]。

垂直發射裝置系統在安全性方面存在一些缺陷，由于垂直發射的導彈貯存在發射箱內，如果導彈火箭發動機有問題，易造成發射任務失敗[15-19]。如果導彈未出筒，殘留彈體會在發射筒內劇烈燃燒；如果導彈飛出發射筒，但動力不足，導彈可能隨即下落，砸在甲板上。

美國和俄羅斯海軍在20 世紀80 年代配備了垂直發射裝置。全球第一型批量裝備的艦載垂直發射裝置是蘇聯的核動力巡洋艦上的“利夫”，美國“宙斯盾”艦上裝備的MK-41 型垂直發射系統也在其列，如圖5和圖6 所示。“利夫”垂直發射裝置衍生自陸基S-300系列艦空導彈，在1979 年裝備于2 艘核動力導彈巡洋艦。美國的MK-41 垂直發射系統1986 年在巡洋艦上實現了首裝。

圖5 俄羅斯“利夫”垂直發射裝置Fig.5 Russian "Liv" vertical launcher

圖6 美國MK-41 垂直發射裝置Fig.6 U.S. MK-41 vertical launcher

發射裝置貯存筒彈時，發射單元通過支撐圓筒上的貯彈導軌約束筒彈支腳，為筒彈提供側向定位和固定；通過回轉盤上的筒彈支承座和壓緊機構為筒彈提供軸向支承和固定。發射裝置發射導彈時，發射顯控柜接收由發控機柜轉發的武控系統指令，控制發射單元液壓站驅動液壓鉸鏈將相應艙口蓋迅速開啟到位，為導彈飛離提供通道。同時，發射顯控柜向發控機柜實時回送艙口蓋狀態和其他狀態信息。當導彈發動機或筒內彈射器意外點火時，導彈可憑自身動能沖開剪切式應急蓋飛出彈庫。美國MK41 垂直發射裝置是可以發射多種導彈的熱發射導彈垂直發射裝置，通用性好[20]。

垂直發射裝置在進攻和防御方面扮演著重要角色。垂直發射裝置可裝載多型號、多用途導彈，導彈射界可覆蓋10～2 000 km，通用性強[21-29]。隨著無人作戰體系的發展和電磁彈射技術的發展，垂直發射裝置在能源彈射動力方面還以蒸汽或液壓彈射為主，對電磁彈射的儲能模塊、發射模塊等還是一片空白。美國采用的導彈適配發射裝置的研制體系，發射裝置的接口是公開的，導彈在設計和適配的過程中會有很大的開放性。

5 國外艦載導彈發射裝置未來發展趨勢

美國海軍在“朱姆沃爾特”級驅逐艦的基礎上進行“未來巡洋艦”的規劃發展時，結合艦空反導的需求，規劃了2 款新概念垂直發射裝置，以充分利用其5 層甲板高度所帶來的潛能。

第一款是“模塊化發射系統”（MLS），如圖7所示。與MK-41 的熱發射方式不同，MLS 采用冷發射方式，技術來源于潛射彈道導彈的發射系統，相當成熟可靠。冷發射方式還可以減少艦艇維護時的工作量，降低艦艇紅外特征，避免導彈點火后卡在垂直發射裝置內造成的破壞，同時對更大更重的導彈也有更好的兼容性。傳統的設計理念為，口徑為一固定值，高度可調，從而制約了垂直發射裝置的使用潛力和貯彈量。MLS 采用模塊化設計，不限定貯運發射箱的口徑，解放了導彈的尺寸。其中的標準型MLS 口徑比MK-41 更大，6 單元的標準型MLS 空間和面積與8 單元MK-41 相近，這為現役安裝MK-41 的水面艦艇返裝MLS 提供了方便，也讓未來發展的新導彈無需再硬性考慮和MK-41 的兼容性；而非標準型MLS則可以根據導彈量身定制，用于發射遠程彈道導彈這樣的超大型導彈。標準型和非標準型MLS 之間更換方便，碼頭有吊車保障即可完成，平衡了艦艇載彈量和垂直發射裝置使用潛力間的矛盾。

圖7 模塊化發射系統Fig.7 Modular launch system

第二款則是電磁垂直發射裝置，如圖8 所示。相比傳統冷發射方式，電磁垂直發射裝置使用線圈加速，導彈的加速曲線更為平緩和穩定，發射力度的調節也更為精確，還有可觀的升級潛力[35-37]。美國已在國家實驗室進行電磁垂直發射裝置的研究，并用原理樣機展示了發射導彈的可行性。由于技術原因，美國2 款電磁垂直發射裝置從2010 年后被擱置，停留在了圖紙和原理樣機的階段，得以讓MK-41 繼續稱霸美國海軍的水面艦艇。

圖8 電磁垂直發射裝置Fig.8 Electromagnetic vertical launcher

2020 年，美國海軍加大了對“常規全球打擊通用高超音速導彈”的研發，其彈徑大于762 mm，MK-41 和MK-57 垂直發射裝置無法兼容，為此“模塊化發射系統”（MLS）重啟是最佳選擇，“模塊化發射系統”（MLS）大概率會成為美國海軍的下一代垂直發射裝置。另一方面，電磁垂直發射雖然理論上要比冷發射方式的“模塊化發射系統”MLS 更加先進，但是只在十幾年前做過縮比原理樣機，許多關鍵技術未經過有效試驗驗證。因此，電磁垂直發射作為中近期的下一代垂直發射是不切實際的想法，可能在未來50 年作為解決方案安裝在后續的大型水面戰斗艦上。

6 艦載導彈發射裝置發展思考

4 種發射裝置的發展是循序漸進的，其結構由簡單到復雜，貯彈類型由單一到多種，作戰范圍由近中程到近中遠及超遠程，作戰半徑由局部到全方位，作戰效率由低到高，裝填補給能力由人工到智能，裝填地點由碼頭到海上。在能源方面，發射裝置逐步以適應裸彈及箱彈裝填至發射裝置利用導彈化學能發射為主，向適應全艦船發射裝置以電磁彈射導射為主的轉變，以電磁為基礎的通用垂直裝置是各國發射裝置發展的必然。

電磁彈射模式下通用垂直發射技術研究需重點解決以下問題：電磁彈射模式下不同類型導彈通用發射問題；實現相比現役通用垂直發射系統相同的發射率；實現彈庫內導彈快速姿態轉換及裝填轉運；提高通用電磁發射系統可靠性、電磁兼容性；實現模塊化。

7 結語

國外的艦載發射裝置已經實現了模塊化、系列化和通用化，垂直發射裝置以其射界大、反應快、可靠性好的優點，裝載于在役的主力戰艦上。傾斜發射裝置在近程末端防空方面可提前指向目標，減少導彈機動時間，提升末端攔截概率，是垂直發射裝置的有效補充。另外，國外在艦載發射裝置上已經實現無人機的發射及回收，無人艇已有小型垂直發射裝置的安裝，并進行了海上實航導彈發射試驗，形成了中遠程無人作戰體系。在電磁彈射方面，國外的電磁彈射發射裝置仍停留在原理樣機方面，在實驗室只進行了儲能、發射等單項性能試驗，未開展工程階段的研制試驗。隨著無人作戰體系和電磁彈射技術的發展，艦載導彈發射裝置逐漸向無人和電磁彈射垂直發射裝置上邁進，無人控制技術、大容量電容技術、儲能技術等將是艦載垂直發射裝置將來突破的難點和方向。國外發射裝置合理的艦面布局、前衛的發射方式值得國內借鑒。