猪钢鬃

 
舰船如果装备的是仅能跟踪或探测一个目标的单通道防空导弹系统,即使命中率是100%,也不可能对抗成批次导弹的攻击。而多通道防空导弹系统由于采用相控阵雷达,因而可以同时探测和跟踪数个空中目标。但是,如果多通道防空系统采用的发射装置每次发射后要重新装填导弹和重新瞄准目标,也同样不能对抗饱和攻击。因此,多通道相控阵雷达系统只有与反应速度快、贮弹量大的垂直发射装置相结合,才能最大限度地发挥武器系统的作战效能。

目前,世界上已经装备和正在研制的垂直发射系统有十多种,美国的MK41和MK48、俄罗斯的SA-N-6和SA-N-9、以色列的“巴拉克”-1、英国的“海狼”、法国的“席尔瓦”(Sylver)等多型舰载导弹垂直发射系统已经装舰服役,许多国家还在改进现有垂直发射系统或者研制新型垂直发射系统。林林总总的舰载导弹垂直发射系统可谓各具特色,从中可以看出它们有许多相同之处,也有许多独到的技术特点,可谓“千姿百态”,各有所长。

发射装置结构

目前国外装舰的战术导弹垂直发射系统主要有三种结构形式,即集中配置的模块式结构、独立布置的分离式结构和旋转式结构,还有一种大倾角准垂直发射装置。

集中配置的模块式结构美国的MK41垂直发射系统采用典型的集中模块式结构,每个标准模块可装8个导弹发射箱,是一个独立的发射单元,共用一个燃气流排导系统。这种结构需要防止导弹发射时产生的燃气进入邻近发射箱,因而MK41每个发射箱的后盖均设计成只能单向开启的花瓣状结构的自动开闭门,每个发射箱的燃气只可向下排导,其它隔舱导弹发射时产生的燃气不能进入。

可装载各种作战用途导弹的集中配置的模块式发射装置虽然在设计、制造、装配上比较复杂,而且结构庞大、维护不便、造价昂贵,但是能够满足多种作战任务需求,贮弹量大,发射率高,从性能和满足任务需求来讲最为先进。

独立布置的分离式结构分离式结构多以1～2个贮运发射箱构成弹库的最小结构单元,燃气排导通常设计有两种形式,一种是像发射“海麻雀”导弹的MK48垂直发射装置那样单独设置排导通道,一种是像“海狼”导弹发射装置那样,发射箱与燃气通道采用同心排导原理的一体化设计。

分离式结构发射装置通常用于尺寸较小的点防御舰空导弹,英国的“海狼”和北约的“海麻雀”均采用这种结构形式。分离式结构的优点是结构简单、设计相对容易、便于维护保养、造价低、发射装置尺寸较小、安装灵活,适合布置在吨位较小的舰船上。组成一个战术单元的发射箱可以独立处于舰舷旁、机库旁,或者安装在甲板下面。这种发射装置的缺点是贮弹密度低,不适用于大型导弹,通用性受到限制。
旋转式结构苏联研制的SA-N-6、SA-N-9舰空导弹垂直发射装置采用模块式旋转结构。这种结构的驱动机构较复杂,使发射装置的可靠性有所降低。另外,旋转式结构每发射一枚导弹需转动一个弹位,影响发射率。SA-N-6、SA-N-9系统间隔3秒发射一枚导弹,而MK41可每秒发射一枚导弹。为提高发射率,缩短反应时间,俄罗斯在装备了一艘巡洋舰后将这种发射装置改进为每个发射筒都有一个发射筒盖,不用旋转就可直接发射。 

大倾角准垂直发射装置俄罗斯的SS-N-19反舰导弹是目前唯一采用甲板下大倾角准垂直发射装置发射的导弹。这种发射装置与90°垂直发射装置相比具有以下优点:导弹以一定角度发射,相比90°垂直发射,同等条件下所需推力较小,有利于导弹的发射;因发射装置倾斜布置,有利于解决大型反舰导弹舱下布置的难题;因导弹以一定角度发射离舰,因而降低了导弹因哑弹或意外点火可能回落砸舰而对发射平台构成的威胁。

专用与通用发射装置

发射装置通用化的好处是在一艘舰船上不用为发射反舰、反潜、防空等多种武器而安装多种发射装置,从而能够大大提高武器系统的快速反应能力,节省大量的研制费用并缩短研制周期。通用化可以更容易获取零件和服务,以及简化操作手培训并降低生产成本,因此,越来越多的国家都在扩大其垂直发射装置通用化的潜力。

但迄今为止,除了MK41以外,多数国家的垂直发射系统只停留在海军的应用领域,主要用于区域和点防御防空,只能对抗反舰导弹和飞机等空中目标。多数国家的舰载垂直发射系统只能发射单一作战用途的导弹,如俄罗斯的SA-N-6、英国的“海狼”、以色列的“巴拉克”-1垂直发射装置。俄罗斯已经装备了不同类型多种型号的垂直发射装置,但发射的导弹单一,甚至一种导弹有两种发射装置,反映出在发射装置通用化设计方面着力不够。但俄罗斯新研制的水面舰模块式发射装置既可发射远程对陆攻击导弹,也能发射反舰导弹,通用性有所提高。

就通用性而言,美国的MK41可以说是“一枝独秀”。该发射装置不仅可以发射多型“标准”导弹、“海麻雀”导弹、“阿斯洛克”反潜导弹、“战斧”导弹,而且还将进一步扩展通用能力。据洛马公司称,MK41还将兼容“紫菀”导弹、“巴拉克”导弹、“爱国者”导弹、“飞鱼”导弹和电子干扰弹等。法国目前也正在研究用“紫菀”导弹采用的“席尔瓦”垂直发射装置发射现有的其它导弹和未来研制的导弹,如“标准”导弹、“阿斯洛克”反潜导弹、“战斧”导弹和“改进型海麻雀”(ESSM)导弹。发射装置通用化是舰载垂直发射装置最重要的发展方向之一。 

发射方式

垂直发射方式按发射动力分类,可分为自推力发射和外动力弹射两大类。自推力发射又称为“热”发射,是依靠导弹尾部安装的助推发动机推动导弹发射起飞,其发射装置的基本功能是将导弹助推器产生的高温、高速燃气流通畅地排出舰艇外,并赋予导弹一定的出箱/筒口姿态。外动力弹射又称为“冷”发射,发射时依靠发射装置提供的动力(燃气或压缩空气等)将导弹弹射到预定高度,之后弹上主发动机点火为导弹飞行提供动力。美国与西欧国家绝大多数采用“热”发射方式,苏联/俄罗斯则主要采用“冷”发射方式。

采用“热”发射方式时,由于是发射箱内的导弹助推发动机点火推动导弹起飞,因此,需要研制能承受高温、高压、高速燃气流冲击与烧蚀的燃气排导系统,这使发射装置的结构比较复杂。“冷”发射则相反,通常不需要燃气排导系统,因而发射装置的设计相对简单,但发射箱内安装的弹射装置使发射箱的结构设计相对复杂。

“冷”发射装置因其结构单元所占舰上空间和重量要比“热”发射装置少得多,维护工作量和难度也较小,因此适合装备水翼艇和气垫船。此外,“热”发射方式的发射箱、排导装置因反复经受高温燃气流的烧蚀,因此使用寿命有限,而“冷”发射方式中弹射器产生的气体温度可以控制得较低,因而发射筒的使用寿命较长。

怎样实现垂直发射?

模块结构和贮运发射箱要达到垂直发射的目的,首先要设计轻型导弹贮运发射箱。贮运发射箱不仅是导弹贮存、运输的保护容器,而且是导弹的发射导轨,还是燃气排导系统的一部分。其前/后端盖是保证导弹成功飞离发射箱的两个重要部件,前盖采用“穿通盖”,后盖一般采用三种开启方式:采用“吹破盖”;发射箱底部完全密封;以及机械开启方式。除了前/后端盖以外,发射箱内还装有发射导轨、电气连接件、发动机点火线路解除保险机构、固弹机构等,以保证导弹成功飞离发射箱。
 
燃气排导技术如何排放导弹发射时产生的高温高速燃气流,以及防止燃气流对其它隔舱导弹产生影响是发射系统设计中的关键问题。燃气排导系统一般由压力通风室和垂直排气道组成。导弹发射时,压力通风室使燃气流膨胀减速,然后经垂直排气道排入大气中。


燃气排导系统设计时要解决以下关键问题。

——任何一枚点火导弹所产生的燃气流不能进入其它未点火导弹的隔舱,只能排至舰外安全区。
 
——结构设计时尽量降低燃气流排放过程中的压力及对未点火导弹贮存环境(温度、振动等)的影响,以免损坏发射装置或未点火导弹。

——燃气流经过的排导通道的表面必须采用绝热防烧蚀材料加以防护。
 
——可自动启动冷却水喷淋系统,向意外点火导弹进行喷水冷却。

火控通道高发射率需要相应数量的火控通道,因为每枚导弹射前要由火控系统输入目标方位、速度等数据,发射后由火控系统提供修正指令,特别是目前的防空导弹大多是发射后跟踪型,离不开火控雷达的导引。采用相控阵雷达可以解决多枚导弹的跟踪、制导问题。美国的AN/SPY-1型相控阵雷达能同时探测、跟踪上百个目标,它与数部Mk99型X波段照射雷达连用可同时导引十几枚导弹飞向不同目标。

导弹垂直发射的转弯采用垂直发射方式必须使导弹垂直起飞后能够迅速转向目标方向,并尽量减小最小有效射程。所以,垂直发射导弹的最佳转弯高度是发射平台最高建筑物的高度(一般不超过50米)。当导弹到达这个高度时,应能转向目标飞行。但是,由于导弹垂直发射时传统的气动力面难以实现这种控制,因此,一般是采用推力矢量控制系统来提供转弯所需要的控制力。

可供战术导弹使用的推力矢量控制系统有:单个或多个可偏转喷管控制系统,尾控制面与可转喷管相结合的系统,液体喷射系统,电子液压操纵的燃气舵系统,燃气舵与尾控制面相结合的系统等。目前,多数垂直发射的导弹都采用燃气舵推力矢量控制系统。

燃气舵通常置于火箭发动机喷管处,它由微处理机、驱动器和电池等部件组成,舵片位于导弹喷流的出口平面。发射前,将射击诸元和有关参数输入微机;发射后,微机按预编程序控制舵的转动,改变燃气喷流的方向,利用燃气流在舵面产生的侧向力,实现导弹向目标方向的转弯。“战斧”导弹采用的就是这种转弯技术。

装舰形式

舰载导弹垂直发射装置的装舰位置呈现出分散和多样化的特点。从最初美国MK41典型的中心主甲板集中安装形式,发展到舱壁、机库的侧面、舰艇的两舷外围、上层建筑内以及点状分散布置等多种安装形式。

美国舰船一般装备两个MK41垂直发射装置,一个布置在主炮与舰桥之间的甲板下,另一个布置在艉部直升机平台之前或之后,发射装置上端与甲板平齐。不少国家采用这种传统而典型的装舰形式。

加拿大“哈利法克斯”级护卫舰上轻型“海麻雀”导弹的发射箱竖立在舰舯部两舷的甲板上。荷兰“卡雷尔·多尔曼”级护卫舰在直升机库一侧紧贴库壁安装了16个轻型“海麻雀”发射单元。英国“海狼”导弹发射装置采取了布置在机库两侧和上层建筑的方案。

苏联/俄罗斯的舰船一般将导弹垂直发射装置安装在艏部宽阔的主甲板下,如“基洛夫”级核动力导弹巡洋舰,将SS-N-19、SA-N-6、SA-N-9等三型导弹垂直发射装置全布置在艏部。而“光荣”级巡洋舰将SA-N-6导弹垂直发射装置布置在舰艉中后部烟囱后面的甲板下,8个圆形发射井沿纵线两侧对称排列,每个发射井容纳8枚导弹。

由此可见,一方面,由于一般重型舰载导弹垂直发射装置装弹量比较多,要求装在舰体容积比较大,即船体型线比较丰满的区域;另一方面,为不使桅杆、天线、上层建筑等影响导弹发射,一般其位置在距舰艏或距舰艉1/4船长处射界比较开阔的前甲板或尾甲板下。由于导弹垂直发射装置的弹库储弹量较大,如果安装在甲板下,则要求甲板开口的尺寸比较大,另一方面,因为导弹长度一般在3～7米,所以开口的深度也比较大。较大的结构尺寸会破坏3～4层甲板,给船体强度带来较大的影响。如何解决这个问题呢?从国外舰艇的布置来看,有以下几种方法。

如果是发射尺寸不大的近程防御型导弹,可考虑将垂直发射装置安装在甲板以上上层建筑的间隙处或上层建筑的顶端,这样既可节省空间,也不会破坏船体结构。对于吨位较小的导弹艇,船舯部空间不够,可安装在艇艉。在英国23型护卫舰上,“海狼”导弹发射装置的上端露在甲板以上,这样既可以保证载弹量,又可以减少对船体结构的破坏,保证船体强度。

美国新研制的MK41单隔舱发射装置采用MK25发射箱,可装4枚“改进型海麻雀”导弹。该发射装置可以安装在甲板突出部和小型舰艇上,也可在甲板周围灵活地安装许多点状分布的发射装置,从而为无人机和直升机等装备让出充足的甲板空间。

据称,美国正在研制的MK57垂直发射装置能够以4隔舱为一组沿舰船两舷布置。这种配置据说可为舰船提供一个防护壳体,阻止或减少外部爆炸的损坏,改进发射装置的装舰灵活性和舰船的生存能力。


增 光　《兵器知识》 2005年第11期