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舰载导弹

归档日期:11-27       文本归类:电视导引头      文章编辑:爱尚语录

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  舰载导弹的主要任务是防空反导,兼顾对水面舰艇射击。按打击距离可以分为近程、中程、远程舰载导弹,是水面舰队的现代化武器。

  由于该炮的体积小、重量轻、射速高,非常适合吨位较小的舰艇安装。此外,该炮还出口到古巴、原东德、印度和波兰等国。AK-630M型舰炮系统主要由发射系统、供弹系统、炮架、摇架、炮塔防护罩随动系统和弹药等部分组成。发射系统采用AO-18型自动机,自动机工作循环借助于舰炮发射时的火药气体能量维持而无需外能源,采用电击发方式和等齐膛线根炮管外带有冷却水套,采用循环淡水冷却炮管以提高身管寿命。供弹系统采用弹链供弹方式。

  舰载导弹垂直发射技术经过30多年的发展,目前已有较为成熟的垂直发射系统,例如美国的MK 41、俄罗斯的“利夫”和“克里诺克”、法国的“席尔瓦”、北约的MK 48和英国的“海狼”导弹发射装置等等。自20世纪70年代以后,美国苏联两个世界军事强国在其新服役的主要作战舰艇中率先装备了垂直发射系统,例如,80年代初开始服役的苏联“无畏”级导弹驱逐舰装备了“克里诺克”舰空导弹垂直发射系统,美国80年代中后期服役的“提康德罗加”级“宙斯盾”巡洋舰装备了MK 41型垂直发射系统。由于垂直发射具有发射率高、储弹量大、全方位发射、通用性好、生存力强等诸多优点,顺应了现代战争对武器装备在多目标交战、瞬时快速反应、全方位发射、抗饱和攻击等综合能力的基本要求,越来越多国家的海军开始关注并且认可它的优势潜力,也积极研发或是引进装备垂直发射系统,目前法国英国意大利以色列加拿大西班牙日本澳大利亚韩国的海军舰艇也都装备或打算装备垂直发射系统,因此,垂直发射将成为舰载导弹未来的主要发射方式。 从发展趋势看,随着更多的设计新理念和先进技术的植入,新一代垂直发射系统的结构设计更加合理、功能更趋强大、性能更加完善、适装性更好。共架发射是必然趋势20世纪70~90年代期间装备的垂直发射系统,如俄罗斯的“利夫”(SA-N-6)和“克里诺克”(SA-N-9)导弹发射装置、英国的“海狼”导弹发射装置和以色列的“巴拉克”导弹发射装置等都是专弹专用的,只有美国MK 41型系统能够发射“战斧”巡航导弹、“标准”防空导弹和“阿斯洛克”反潜导弹,这在当时是最具代表性的舰载导弹发射系统,并在近十几年的多次实战中得以成功应用。随着科技的发展和军事技术的不断进步,使得战争形态和作战方式都发生了很大变化,进而对舰载武器装备的发展提出了更高要求,例如,作战效能高、生存能力强、反应速度快、适装性能好等。其中,发射装置实现通用化,即多种武器使用同一个发射装置是现代武器系统发展的主要要素之一,武器系统的通用化是指多种武器使用同一个发射装置,即共架发射。这样的发射系统同时容纳各类武器,可根据不同的作战要求合理地布置在作战舰艇的适当部位,完成不同的发射任务。在有限的空间内配备更多类别的武器,大大提高了作战舰艇的综合实战能力,同时也使其在总体设计及武器配置等方面更加灵活。目前,新一代垂直发射系统(在研或正在试验中)普遍接受了共架发射的设计理念。例如,法国正在研制的“席尔瓦”A70型系统按照设计要求,能够发射“紫菀”15和“紫菀”30型防空导弹、“风暴阴影”(SCALP)海军型对陆攻击巡航导弹;美国正在研制中的MK57型系统将能够发射“战斧”巡航导弹

  、“标准”区域防空导弹、“阿斯洛克”反潜导弹、“鱼叉”反舰导弹、“改进型海麻雀”点防空导弹。 从技术角度讲,实现共架发射相比单一用途发射需要解决更多技术难题。对于这种发射系统,面对不同武器的自身特点,要求发射装置的几何尺寸、电气接口以及发射电路具有很强的通用性,同时还要求储运发射箱具有相对独立性。因此,在设计理念与方法上,更强调开放式模块化标准化设计,以满足各类武器对发射的不同要求。涉及的关键技术有:共架发射总体技术、兼容性设计技术、适配器技术、贮运发射箱设计、燃气排导技术、通用发控系统技术等。在舰上的配置更加多样化:20世纪70~90年代期间装备的垂直发射系统,其系统配置大都采用多个模块集中配置在舰艇前后甲板的空阔区域的做法。为确保作战舰艇所具备的实战能力,需要安装足够多的发射模块,将占据大量的甲板空间。因此这样的配置形式主要适于驱逐舰以上大吨位水面舰艇,美国“提康德罗加”级巡洋舰前后甲板共安装122个MK 41型垂直发射单元,“阿利·伯克”级导弹驱逐舰前后甲板一共可安装96个MK 41型垂直发射单元。 最近10多年间,垂直发射系统配置更加多样化,例如,MK 48系统共有4种配置,即MK 48-0型、MK 48-1型、MK48-2型和MK 48-3型,它们分别可安装在甲板上、甲板侧舱、甲板内,其配置更加灵活,对甲板空间的要求相对较宽,可以满足中等吨位以下的水面舰艇的装舰要求。 再如,在研中的美国MK 57型垂直发射系统在DD(X)新一代驱逐舰上的配置更为独特,即分置于舰艇前后甲板舷侧双壳体之间。这种做法顺应了新船型的发展,特别适于干舷内倾的船型。它带来了舰艇空间有效利用率大、部局更加灵活和合理、提高了舰艇的安全可靠及抗损性等诸多好处。一旦研制成功并装备服役,将在性能优势上大大超过MK 41系统,并将对提高舰艇综合作战能力及推进舰载武器发射技术的发展产生重大影响。

  该舰炮由俄罗斯图拉仪器制造设计院从60年代开始研制,于60年代中期开始装备苏联海军,逐步取代AK-230型双管30毫米舰炮。AK-630M型舰炮采用加特林型转管自动机,射速3000发/分。采用火药燃烧后的内能源作为维持自动机工作循环的动力是该炮的另一技术特色,这在“加特林”型转管炮中实现起来难度更大,但与外能源型“加特林”型转管炮相比耗电量更小。此外,该炮采用弹链供弹方式,减小了供弹系统的接口,可靠性也随之提高。在炮架以及机械其他部分广泛采用了铝合金铸造和铝合金焊接件,因此,舰炮的全重不到2000公斤。该舰炮由MR-123型火控雷达提供目标指示,可完成对低飞目标的防御任务,成为末段端防御的好手。

  “卡什坦”最鲜明的特点就是弹炮结合,它将2门30毫米舰炮与8枚SA-N-11导弹安装在同一基座上,两者同时回旋、俯仰,接收同一火控系统的控制信息。这种弹炮一体化的设计,将防空导弹和小口径速射炮在不同距离拦截来袭导弹的优势发挥得淋漓尽致。其反应时间为6.5秒,最大跟踪距离8.4千米。 正因为弹炮结合具有鲜明的优势,国际上很多武器专家认为发展“弹炮合一”的舰载近程防御系统是本世纪的必然趋势。“卡什坦”的战斗单元由跟踪雷达光电系统制导雷达、2门6管30毫米火炮、8枚SA-N-11防空导弹、发射装置和导弹再装填装置等设备组成。其火炮射速为10000发/分,这在现役武器系统中射速是最高的。但“卡什坦”由于个头太大,许多中小舰艇无法装备。“卡什坦”的甲板使用面积为65平方米,整个系统全重19吨,只有航母、巡洋舰、驱逐舰等大中型舰艇才能顺利装备。

  在2005年圣彼得堡世界海军武器展会上,该系统首次面世。“格布卡”舰空导弹系统由光电瞄准制导装置、小型回转式发射装置、火控显控台和4~8枚舰空导弹组成。该系统使用的是由“针”-S肩扛式地空导弹系列发展而来的舰空导弹。这种新型导弹具有高效打击小型目标,例如巡航导弹和无人飞行器的能力。与早期“针”系列型号如SA-18、SA-16和早期的“箭”系列SA-7和SA-14不同,新型“格布卡”舰载防空导弹系统上的“针”-S导弹采用近炸引信引爆战斗部,而过去的型号均采用的是碰撞引信。“针”-S导弹在对付各种类型的目标时战斗部的杀伤力有了很大提高,而且由于采用新技术解决方案,导弹在杀伤概率方面有重大的提高。“针”-S在攻击喷气式战斗机时效能是原型的2倍,在打击直升机时是原型的3倍,在攻击巡航导弹时是原型的5倍。与原型相比,“针”-S还具有更高的稳定性和更长的服役期限。目前“针”系列导弹在攻击临近目标时的最大射程可达4500米,最小射程为500米;在打击离去目标时的射程达5200米,最小射程为800米。而“针”-S攻击离去目标时的射程可达6000米。“针”-S可攻击最大目标速度为400米/秒的临近目标,其原型根据目标类型的不同最大目标速度为360~400米/秒。“针”-S对不确定目标的最大拦截高度为3500米。原“针”系列导弹攻击离去的直升机时高度可达3500米,攻击离去的喷气式飞机时高度为2500米,攻击迎面的喷气式飞机时高度为2000米。 “针”-S的最低拦截高度与其原型相同为10米,待发状态的总重不超过19公斤,比原型的18公斤略重。根据以上数据仍不很清楚“针”-S是否改进了其火箭发动机,但导弹飞行速度和打击高度基本上没有变化暗示射程的改变可能是导弹制导系统改进的结果。“针”-S鼻锥处的导引头仍保留了“针”系列的气动杆,可减少波阻和导引头天线罩的动能加热。在早期“针”系列导弹中使用的LOMO 9E410制冷双信道导引头的工作波段是3~5.0微米红外波段,俄罗斯官方没有提供“针”-S导引头的技术参数,但称其对地物杂波和热干扰具抵抗性。在导引头后部的控制部件不仅包括了鸭式前舵面和与之相关的展开机械与致动器,包括重新设计的光-电近炸引信。近炸引信可能是一个主动激光系统,其有五对光学口分布在导弹周围。标准型“针”防空导弹携带0.405公斤高爆破片杀伤战斗部,并可起爆剩余的固体推进剂(0.6~1.3公斤)使其效能得到提高;“针”-S战斗部增加到了1.17公斤,杀伤概率达到0.59。无疑,在俄罗斯未来舰载防空武器系统设计者的眼中,“格布卡”舰空导弹系统成为了对付低空、超低空目标的理想武器系统。

  该系统是由“施基利”舰空导弹系统改进发展而来,系统使用的导弹也由9M38E改进为9M317E。近几年,作为“一弹多架”的范例,俄罗斯海军又实现了9M317E导弹的垂直发射,型号定为9M317ME,其标准垂直发射装置可备弹36枚,使“施基利”-1舰空导弹系统的作战能力有了大幅提升。9M317E是由俄罗斯阿尔泰科研生产联合体生产的一种中程舰空导弹,弹长约5.75米,直径约0.4米,弹翼翼展0.712米,尾翼翼展0.86米,弹重约690公斤,战斗部为70公斤的破片,最大射程可达38公里,制导方式为无线电指令修正+末段雷达半主动寻的制导,动力装置为单室双推力固体火箭发动机。9M317ME导弹基本性能与9M317E型导弹相同,由于其采用垂直发射系统,应用前景广阔,将成为未来俄罗斯主力中程舰空导弹系统。“施基利”-l系统主要由MP-710型三坐标对空搜索雷达、连续波照射器、TV电视头、目标分配台、精跟显控台、射击控制台、中央计算机、导弹、发射架、弹库及发控设备等组成。9M317E导弹采取极小展弦比边条翼正常式气动布局,前后弹身直径不同,中间有过渡锥,尾部有收缩段,导弹分为4个舱段:一舱为仪器设备舱,包括天线整流罩、连续波半主动雷达导引头、捷联惯测组合和计算机无线电引信,舱外有无线电引信天线;二舱为战斗部舱,内装战斗部、安全执行机构和触发引信,为破片杀伤式;三舱为发动机舱,为单室双推力固体火箭发动机;四舱为尾舱,内装燃气涡轮舵机、气压指示器及火箭发动机喷管。 MP-710型三坐标搜索雷达平时按6转/分的速度进行对空警戒,进入作战状态后以12转/分的速度在方位上进行搜索,同时在俯仰上进行频扫。一旦发现目标,立即向舰上的目标分配台和对空态势兼火力分配台输送粗精度的点迹视频信号,目标分配台在对目标建航的同时,还进行目标运动诸元的粗略计算、威胁评估,以选取适当数量的目标给精跟显控台。精跟显控台计算机完成精确的目标航迹平滑外推和目标运动诸元计算;在特殊情况下,精跟显控台也可通过模球进行人工锁定、人工跟踪并输出粗的目标坐标信息,这些信息都送到中央计算机,并启动作战应用软件、完成目标的威胁排序、拦截目标概率预估等,进行火力分配。中央计算机将所要拦截目标的信息一路送给目标照射器,一路送给射击控制台。目标照射器一旦收到目标坐标信息后立即调转,把波束指向目标方位并连续跟踪下去。与此同时,位于防空作战指挥室的操作员根据对空态势台上显示的目标态势,明确系统所要打击的目标,射击控制台前的指挥员一直监视所要拦截的目标态势并选定发射架,中央计算机计算出来的、为保证单发杀伤概率0.8的垂直平面发射区显示在射击控制台上。一旦目标进入该区,计算机已算出导弹的最佳弹道参数、发射倾角等,并把它们送入导弹发射装置,完成导弹的飞行参数装定和发射架调转以及导弹的发射。导弹离架后执行程序飞行,飞行约3~4秒后,弹上雷达导引头开始搜索目标,一旦雷达导引头截获目标,导弹以大弧形弹道拦截低空、超低空目标。为保证导弹的引信波束不接触海面,导弹始终处于目标的上空,在接近目标时以大约200左右的俯冲角逼近,直至命中目标。 导弹对目标的毁伤效果可以从射击控制台的显示屏上观察到。在作战过程中,如果目标回波被强电子干扰杂波埋没而无法跟踪时,可采用电视头跟踪目标,以控制导弹的发射。与其他中程舰空导弹武器系统相比,9M317E具有以下几个特点:一是突破了传统搜索跟踪照射均需专用雷达的导弹作战模式,直接利用MP-710型三坐标搜索雷达的目标信息,取消跟踪制导雷达,形成新的搜索、照射的导弹作战模式。这样,既简化了系统结构又增加了拦截目标的火力通道数,系统作战效费比高。二是导弹采用了弧形弹道拦截超低空目标,可有效地消除杂波及镜像多路径效应对导弹制导的影响,使之具有反掠海导弹能力。三是采用模块化结构,有较灵活的适装性,火力通道数可根据载舰的情况而定,最少为2个,最多为12个,可装备1500吨以上的各类舰船。

  该系统是从1985年装备的S-300PMU地空导弹系统发展而来的。作为“一架多弹”的范例,S-30OPMU系统可使用的导弹代号分别为5V55K、5V55B、SV55BUD、48H6E、48H6E2、9M96E和9M96E2。“里夫”-M中远程舰空导弹系统可使用9M96E,48H6E和48H6E2等3种导弹。48H6E和48H6E2这2种导弹具有对战术弹道导弹的拦截能力,与“里夫”-M舰空导弹系统标准型配套使用。 9M96E导弹的发射质量、弹径、战斗部质量等较48H6E和48H6E2都大大减小,与“里夫”-M舰空导弹系统简化型配套使用,以拦截掠海飞行的目标为主。9M96E导弹拥有自身小型储运发射箱,也可利用装载48H6E和48H6E2两种导弹的大型储运发射箱。一个大型储运发射箱内可装4枚9M96E导弹,从而大大增强了系统的火力密度。48H6E弹长约7.6米,弹径为0.508米,翼展1.134米,弹重1800公斤,战斗部144公斤,最大射程150公里,射高约25~25000米,最大飞行速度约6.1~6.7马赫,单发杀伤概率为0.7,制导方式为无线电指令+末段TVM制导,导引方法为比例导引,发射方式为垂直发射,动力装置是单级单推力高能固体推进剂发动机。48H6E和48H6E2在重量、尺寸和性能上比较接近。比48H6E小很多的9M96E导弹最大射程达到40公里,重量约400公斤,可用来拦截飞机、战术弹道导弹及飞行高度在5米至25公里范围内的其他类型导弹目标,该导弹采用了惯性导航系统,并在中段靠地面雷达站进行无线E导弹最大可用过载在距离为15公里时为60g,而在40公里距离时为30g。由于采用末段燃气动力控制,提高了制导精度。具有多点起爆能力的杀伤爆破式战斗部使9M96E导弹战斗部的重量大大减轻,仅为24公斤。尽管战斗部重量减轻很多,但由于战斗部是在导弹与目标最接近点时引爆,破片密度大,故其杀伤威力提高了2.5倍。与48H6E和48H6E2导弹最大的不同是,9M96E导弹不需要相控阵雷达,只需要一部三坐标雷达就能工作。“里夫”-M导弹武器系统由制导雷达、中央控制舱、自动发射装置、导弹及发射系统等部分组成。“里夫”-M导弹武器系统所配置的制导雷达是一个单面旋转相控阵雷达,西方称之为“顶罩”雷达。该雷达由五部天线和高频舱组成一个雷达天线座,该雷达主要依靠舰上的三坐标搜索雷达提供目标指示。制导雷达最上方大圆罩内装有一个单面旋转相控阵天线,是主雷达,天线个并排安装的柱形天线;在大天线罩和柱形天线之间有一个小的圆形天线米直径的小型相控阵天线阵面。该雷达的天线群和高频舱室都在一个大天线米(高)。其中主天线阵面(主雷达)用来跟踪、照射目标并跟踪导弹,接收导弹返回的目标坐标信息并发送导弹控制指令;小天线阵面(小雷达)用来在导弹发射初段时截获发射后的导弹,将导弹的坐标信息送到主雷达,引导主雷达截获导弹;3个柱形天线用于电子对抗作战时旁瓣对消。主雷达的发射机由三级速调管组成,只能工作在一个频率点上,更换频率必须更换速调管。制导雷达天线所在部位由于船体变形而会出现较大的随机测量误差。为此,在天线座上配有一个双轴稳定的陀螺平台来校正此误差,以对波束进行稳定控制。中央控制舱包括雷达发射机的激励器、接收机的中频和视频部分、火控计算机、导弹控制台、目标指示设备、数据交换设备、机内检测设备以及A/D变换等22个机柜。中央控制舱负责与外部信息交换、信息处理和显示、系统的工作方式和功能控制以及导弹发射控制并完成系统的检查及操作训练等。导弹控制台是中央控制舱的核心设备,它的任务是完成“里夫”-M系统所要攻击目标的录取、射击诸元的计算、导弹射前参数装定、导弹的发射控制以及导弹飞行制导指令形成。导弹控制台上有P型显示器和A型显示器。P型显示器显示威胁目标的方位距离,A型显示器显示目标、导弹的信息以及遭遇点。火控计算机由两台计算机组成,每台计算机有3个CPU构成多处理机,其中有1个CPU作为备份。每台计算机完成3个目标和6枚导弹的跟踪照射处理。此外,还可以完成目标参数的模拟,机内检测以及故障定位等。机内检测设备完成系统的功能检查和故障检测、隔离以及目标模拟等。

  “里夫”-M系统的自动发射装置主要控制弹库中的转柱转动、导弹发射准备、射前检查、参数装定,并将导弹射前的状态信息反馈到中央控制舱。1台自动发射装置可控制4个发射井。“里夫”-M系统导弹的贮存、运输和发射都由贮运发射筒完成,导弹贮运发射筒头部有较厚的易碎盖,背面刻有预制沟槽,在3个大气压下即可破碎。底部有固定导弹机构、导弹弹射器、2个燃气发生器,沿发射筒水平方向的两侧有活塞筒及推杆,下部有电缆及导轨。贮运发射筒在导弹发射后,经过一定修复如更换顶盖等,可重复使用3~4次。在每个发射井内都设有大型转柱,上面挂有带贮运发射筒的导弹8枚,弹筒围绕着转柱分布,挂弹后转柱直径为3.8米,转柱下面还有转动机构。待发射导弹转至发射井口后,这枚待发导弹被加电并装定参数,其他导弹可进行射前检测。弹库是一个大通舱,由4个、6个或8个发射井组成,高约9米,四周有装甲保护。 “里夫”系统有两种工作方式:一种是接收舰上指控的目标指示工作方式,另一种是在某一位置制导雷达自主搜索、跟踪目标工作方式。通常“里夫”-M系统工作在前一种方式下,舰上三坐标雷达给出目标信息,经舰上作战情报指挥系统进行目标识别、威胁判断,再分配到“里夫”系统,由中央控制舱内的目标指示设备接收,并送到导弹控制台;控制制导雷达天线调转到目标指示方向,雷达截获目标后转入自动跟踪状态,计算机根据导弹控制台送来的目标参数计算目标射击诸元。与此同时,自动发射装置进行导弹选取、加电,并对待发导弹进行射前参数装定。导弹发射后离舰面25~30米高度,主发动机点火。当导弹穿过制导雷达的小雷达(截获雷达)的截获屏(320×320)时,小雷达将导弹的坐标参数送到主雷达;当主雷达截获导弹后,制导雷达对导弹、目标进行跟踪,并对目标照射。舰上计算机根据目标、导弹的信息计算导弹偏离弹道数据,以此形成指令,并发送给空中的导弹,指令周期为0.1秒。制导雷达对目标的照射是脉冲式的,当导弹的导引头搜索、捕获到地面照射经目标反射回来的信号后,就由中段指令制导转换到TVM末段制导。

  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。

  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。

  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。

  世纪90年代以后装舰的垂直发射系统,如英国“海狼”、以色列“巴拉克”、北约MK 48型,它们的共同特点都是用于发射轻型点防御导弹体积重量以及配置数量都低于MK 41型系统。例如,MK 48型系统8隔舱总体尺寸为2.46米×1.4米×5.03米,MK41型系统的8隔舱总体尺寸为3.17米×2.08米×7.62米。从其重量上看,MK 41、MK 48、“海狼”、“巴拉克”的8隔舱装置重量依次为:132905千克,2185千克,1941千克和528千克。可见,小型轻量化成为发射装置发展特点之一。 最近几年,国外出现了称之为单模块的垂直发射装置(SCL),例如,法国在研的4单元(Quadrax)的垂直发射装置和美国在研的MK 25型单模块发射装置(QPELS)。前者用于发射“响尾蛇”VT-1防空导弹,据称若携载8枚VT-1导弹,体积仅为1.3米×0.9米×2.6米,包括导弹在内总重不超过2000千克,能够装于500吨以下的小艇上。后者由MK 41型系统发展而来,它在MK 41型系统中的一个发射单元模块的基础上,增加了圆柱型燃气通道(在MK 41型系统中,每个发射模块没有自己独立的燃气通道),构成了一个完整独立的发射单元,其中容纳4枚“改进型海麻雀”防空导弹,称之为MK 25型单模块发射装置。据称,开发MK 25型单模块发射装置是美国海军为改善航母、大甲板两栖舰艇和其他非“宙斯盾”作战舰艇自防御能力而设想的解决方案,但它也适于装备750吨左右的小型战舰。据报道,MK 25型系统的第1份出售合同可能不久敲定。据主承包商洛克希德·马丁公司预测,未来20年内,MK 25型系统的出口量将可能达到50~60套。“冷”“热”动力发射平分秋色:“冷”和“热”动力发射是垂直发射系统的2种发射方式,早期系统中,只有俄罗斯的垂直发射系统采用“冷”动力发射方式,其他西方国家海军均采用“热”动力发射。 冷发射也称为外动力发射,它是一种利用导弹以外的动力(燃气)先把导弹弹射离开发射箱,待导弹离开舰面一定安全高度后,再由导弹发动机在空中点火的发射方式。它的优点是:由于导弹在空中点火,无需通风和特制的增压室来处理火箭燃气的排放问题,因而设备简单,重量轻,体积小,占用甲板空间小。此外,冷发射的导弹出筒速度较之热发射时要慢,因而容易实现空中转弯。由于这些优点,有些专家认为,冷发射方式对近程防空导弹更为有利。但是,由于导弹在空中点火以及没有燃气排导系统,一旦导弹意外点火,都可能使舰艇的安全和可靠性产生严重影响。对此,俄罗斯采用了系统安装时有意将垂直发射装置与甲板垂面倾斜5°角的措施来降低对舰艇的安全性的影响。此外,冷发射导弹的弹射过载非常大,达到几十个g,对于有些导弹如巡航导弹,这样大的发射过载是不允许的。“热”发射也称为自推力发射,是一种利用导弹固体助推火箭将其从发射装置中垂直推出的发射方式。热发射的优点是适合于各种舰艇和各种战术导弹的发射,缺点是必须有一套处理火箭燃气的安全设备。热发射的主要技术难点是燃气排导系统。目前,排气通道有独立式排气通道和公共排气通道两种,前者指的是每枚导弹都有自己单独的排气通道,如“海狼”导弹发射装置;后者指的是2枚或2枚以上导弹共用1个垂直排气通道,如MK41发射装置。目前正在研制的同心筒发射装置(CCL)也采用了独立式排气通道方式。此外,热发射更容易实现共架发射,主要原因第一是导弹承受过载的能力要求相对较低,第二是有一套燃气排导系统,这对舰艇的安全性有一定的保证。一体化设计是实现共架发射的技术途径:就舰载导弹垂直共架发射而言,如前所述,在要求发射装置的几何尺寸、电气接口以及发射电路具有很强的通用性的同时,还特别要求贮运发射箱具有很强的相对独立性,以适应贮运发射其功能和使命全然不同的各类导弹。因此,贮运发射箱作为其中的关键装备必须采用一体化设计。目前,美国海军研究署(ONR)正在研制的同心筒发射装置就采用了一体化设计,它的每个发射单元将贮运、发射、废气排导、控制等功能综合在了一起,成为一个完全独立的系统。 该同心筒发射装置在结构设计、控制电路设计、制造方法、材料应用等方面

  采用了完全不同于传统的发展思路。例如,发射装置在结构上采用了由2个不同口径的同心圆筒组成的结构,内筒起固定导弹和引导导弹出筒的作用;内、外筒之间构成一个环状空间,用于废气排导。再如,控制系统采用开放式设计,根据发射的武器类型,在相应的武器控制系统(WCS)与发射筒之间建立数据传输通道,实现“即插即用”。 据分析评估,同心筒发射装置在寿期费用、人员数量、运行维护、结构尺寸和重量等性能都有不同程度的改善,例如,它的生产成本可降低50%,人力需求降低66%,维护成本降低50%,集成成本降低80%。同时提高了适装性、可靠性实用性,除适装在各种水面舰艇和潜艇上,还能拓展到其他平台。

  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。

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