论文部分内容阅读
舰载导弹是海上作战的重要武器系统之一，舰载导弹的发展水平，从侧面反映出一个国家海上力量的发展水平。世界上各种舰载导弹发射方式多样化，早期舰载导弹主要发射方式为倾斜发射，当代主流舰载导弹则多采取垂直发射方式。在垂直发射方式中，冷弹发射与热发射之间又各有千秋。不同发射方式的功能如何？“冰与火”之间孰优孰劣？本文将为读者揭开舰载导弹发射系统的神秘面纱——
一般而言，舰载导弹的发射方式，按发射姿态可分为倾斜发射和垂直发射；按发射动力可分为热发射和冷发射。
倾斜式导弹发射系统
在冷战时期，受到技术水平的限制，考虑到喷射气流、舰艇结构、方便装填和维护等因素的限制，世界各国的舰载导弹，无论是美国的“3T”防空导弹、苏联的“冥河”还是法意合作的“奥托马特”等，均采用倾斜式发射系统。采用倾斜式发射系统发射的舰载导弹弹道低、隐蔽性好，突防能力强，对于舰艇威胁大，具有较好的反舰能力。
然而，倾斜式导弹发射系统存在许多问题。首先，采取倾斜方式，主要是为了完成导弹高低角和方向角的瞄准，但要使弹道指向导弹与目标的遭遇点，还需要有雷达、指挥仪、随动系统和一整套机械传动系统，这使得整个导弹发射系统十分复杂。其次，为了做到连续作战，缩短装弹时间，倾斜式导弹发射系统还需要有一套复杂的自动化装弹设备。再次，倾斜式导弹发射系统要考虑导弹发射时的燃气流对人员、设备、建筑物及发射装弹设备本身的影响，因此发射系统占据的空间较大，同时，为了避免燃气流对周围设备和建筑物的损坏，倾斜式导弹发射系统发射的导弹存在发射死角（禁区）。最重要的是，倾斜式导弹发射系统在导弹发射过程中，从指示雷达发现目标到发射导弹，须进行起落调转及目标的跟踪、稳定跟踪等过程，耗费时间较长，导致导弹发射速度缓慢。发射速度慢，对于反舰导弹、反潜导弹倒还不是大问题，可对于肩负着防空重任的舰空导弹来说却是个“硬伤”。特别是当面对敌方铺天盖地的“导弹雨”的饱和攻击时，一旦舰空导弹的反应速度不够快，舰艇将遭受致命打击。比如，发射“标准”导弹的MK 13 Mod 4单臂发射架的理论射速是4发/分，双臂的MK 26提高到了12发/分。但如果考虑到火控、回旋、装填、故障等因素，导弹的实际射速将大大降低低，在对抗敌方多批次、全方位空中打击甚至单机突袭时都会显得“力不从心”。
垂直式导弹热发射系统
相比于倾斜式发射，垂直式导弹发射技术的最大优点在于无需回旋，可全方位攻击。采取垂直发射系统的舰载导弹，其发射模式又可分为热发射（也叫自推力发射）和冷发射（也叫外动力发射）。目前西方国家的垂直式导弹发射系统主要采用热发射技术，如美国的MK-41、MK-48、英国的“海狼”、法国的“席尔瓦”等。俄罗斯则主要采用冷发射技术。
采用热发射技术的垂直式导弹发射系统也叫热发射系统，其工作原理为：起动导弹火箭发动机，使导弹依靠自身的推力飞离发射筒，导弹尾部助推器点火后产生的高温高速燃气流，经燃气排导系统的压力通风室使其膨胀减速，然后经垂直排气道排入大气中。热发射系统的优点是发射速度快、载弹量大、标准化、通用化、可靠性高，能够节省发射系统的体积和重量，降低其维护成本。
相比于冷发射系统，热发射系统一个最大的优点在于节省空间。由诺斯罗普·格鲁门公司主持的一项研究表明，一个发射Mk 41导弹的8单元联装模块，其所占据的空间若用于容纳外倾式的冷发射管，便只能携带6个发射单元，载弹量损失25%。也就是说，如果以“冷”发射系统取代现役战舰的 Mk 41发射系统，则“伯克”级导弹驱逐舰的载弹量将从96 个发射单元下降到 72 个发射单元，火力大幅度缩水。然而，当出现卡弹或其他的状况时，垂直式导弹热发射系统本身并无动力将有问题的导弹射出，难以排除，这也是热发射系统的弊端之一。
热发射系统最关键的设备是导弹的储运发射箱（筒）。储运发射箱不仅是导弹的储存、运输的保护容器，而且是导弹的发射导轨，同时还是燃气排导系统的一部分。理想的导弹储运发射箱要质量轻，同时需能承受一定的压力。导弹储运发射箱平时要密封，有前后盖，发射瞬间盖打开。发射箱的前后盖是保证导弹飞离发射箱的重要部件，通常有三种开启形式，比较常见的形式是前盖采用穿通易碎盖，后盖采用吹破盖，发射时导弹尾部的高速燃气流可吹破后盖，导弹发射产生的加速度可冲破前盖。还有一种方式是前盖采用易碎盖，发射瞬间用小型爆炸装置爆破，后盖依然采用吹破盖。第三种方式就是前后盖采取机械开启方式。
垂直式热发射系统的特点是导弹在发射筒内直接点火助推，不需要借助外力起飞，但是这种发射方式因为要产生大量的高温、高速、高压的燃气流，必须配备燃气排放装置，而且对发射箱、排放装置的腐很蚀严重。这对热发射系统装置的设计提出了更苛刻的要求，也无形中缩短了系统的使用寿命，系统的维护、保养也相对较困难，费用较高。
而且，采取热发射方式，一旦导弹点火失败，很可能发生爆炸。那样的话无异于引爆了一个巨大的军火库，后果将是灾难性的。
冷发射技术利与弊
作为冷发射方式的典型代表，苏联是世界上最早开始装备舰载垂直发射系统的国家，其中最典型的就是SA-N-9。
与热发射技术相比，冷发射技术最大的不同在于，冷发射时导弹不是靠火箭助推器的推力发射，而是靠动力把导弹弹射出发射筒后在空中点火，因此也被称为冷弹发射。冷发射不存在燃气排导问题，因此避开了燃气排导这一复杂的技术难点，使得发射装置结构相对简单。由于没有热发射那样的燃气腐蚀，采取冷发射技术的导弹发射系统，其发射筒、燃气排放装置的维护、保养相对容易，使用寿命较长，费用也相对低廉。
由于冷发射是将导弹弹出发射筒后再进行空中点火，因此，如果空中点火失败，导弹很可能重新落回到甲板上，这将会引发极大的灾难。出于安全考虑，采取冷发射技术的舰载导弹系统，其安装方式往往不是完全垂直的，而是和舰艇中线保持一个向外的倾角，这样即使导弹空中点火失败，也只会落入海中，不太容易落回甲板。这种安装方式可以避免由于导弹点火失败造成不良后果，但会使得导弹发射系统所占用甲板面积比预期大很多，由此而增加的机械装置也让系统变得更加复杂，降低了系统可靠性。冷发射系统导弹的储运发射箱内需配备弹射器，因而导弹发射箱的结构较热发射更为复杂。发射箱内的导弹弹射器是冷发射系统设计时要解决的主要技术问题。
通常，导弹本身的固体火箭发动机，在储存7-9年后仍能正常工作，发生爆炸的可能性很小。迄今为止，各国的导弹发射，从未发生过发动机在点火时爆炸的情况，但却发生过发动机“哑火”或延迟点火、从而导致导弹未能顺利发射出去的情况。若采用冷发射技术，导弹弹射出去后出现发动机“哑火”或延迟点火时间过长，将会危及人员、设备、舰艇安全。因此，采用冷发射技术对导弹发动机的可靠性要求更高。
冷热共架：当前导弹发射系统研究的主要方向
垂直热发射系统需要控制导弹起飞时的排焰量，为此需要导弹的高性能固体火箭发动机在发射阶段限制推力，而冷发射系统则对于发动机可靠性要求较高。目前，世界各国舰载导弹发射系统研究的最热门方向.是研究兼容冷发射和热发射技术的导弹发射系统。
冷热通用导弹垂直发射系统也称为冷热共架技术。采取冷热共架技术的垂直发射系统，可以采用冷发射技术来发射大型反舰导弹，使用热发射技术来发射对陆攻击导弹，有最好的兼容性。同时，采用冷热共架技术可以兼顾速度与安全，极大提高了作战灵活性。对敌攻击之时，运用得当可以扬长避短：若遭受攻击的压力不大，适合用冷发射系统；若遭受高强度的饱和攻击，则适合使用热发射系统；若热发射系统临时卡弹，则可有冷发射系统作为后备。
冷热通用导弹垂直发射系统的意义主要在于今后的扩展性上，该系统几乎可以发射以后为海军研制的所有垂直发射导弹。该系统能同时控制和使用不同类型导弹的发射，包括防空导弹、反舰导弹、反潜导弹和对陆攻击导弹。该系统还能够储存和发射多种尺寸的导弹，其中大的发射模块，可用来发射反舰/反潜/对陆攻击巡航导弹之用，而中等尺寸的模块，很可能用来发射远程防空/反导拦截导弹，相对较小的模块则可用来发射中近程防空导弹。在实际装载时，将根据执行任务的不同，选择不同的装载模式。
未来，舰艇装备冷热通用导弹垂直发射系统，有利于对导弹进行系列化、标准化和模块化，突出发射装置的协调、配合，处理好导弹与发射装置之间的关系。发射装置的特殊结构部件尽可能做到通用，如电插头机构、电回转接触装置、发控系统、发射支架与基座、储运发射箱等实现系列化、标准化、通用化，促使发射装置做到“一架多用”。冷热通用导弹垂直发射系统应用了人机工程学，缩短了操作时间，减少了人员数量，增加了检测的准确性，提高了快速反应能力和可靠性，使发射装置的基本操作实现自动化。该系统采用多联装的自动装填补给系统，实现导弹多联装和快速装填，有效解决了发射装置箱式化、小型化、机械化和自动化等问题，提高了独立作战能力和连续作战能力。该系统发射导弹后，靠指令控制转向目标方向，可实现无盲区全方位发射，消除攻击死区，可同时对空、海、陆及水下目标发射导弹。
冷热通用导弹垂直发射系统不需要那么复杂的瞄准设备和装弹设备，电源、气源等设备也得到相应的简化，使得制造和维修费用降低三分之一以上。该系统采用“积木式”模块化结构，省去了复杂运动和控制部件，结构简单，适装性好、可靠性高。冷热通用导弹垂直发射系统在一个火力单元内可配置外型尺寸大致相同的不同功能导弹，以对付不同目标，大大提高作战效能。同时，由于整个系统安放在甲板下，不容易受到海水侵蚀等，作战中敌火力破坏，进一步保证了系统的可靠性。
导弹发射装置的未来发展趋势
导弹技术的发展促进了发射装置的发展。未来，导弹发射系统总的发展趋向是提高飞航导弹的生存能力以及作战使用能力，保证导弹发射和维护的高度可靠。
实现发射装置的多用途和通用化
目前，世界各国都十分重视导弹武器系统的多用途和通用化的研究，追求“一弹多用”“一机（车、舰）多弹”，促使发射装置也做到“一架多用”。实现多用途和通用化的途径，首先是对导弹进行系列化、标准化和模块化，重视和发射装置的协调、配合，处理好导弹与发射装置之间的关系，使其在技术上和结构上有可能实现，其次是努力实现发射装置的特殊结构部件尽可能做到通用，如电插头机构、电回转接触装置、发控系统、发射支架与基座、储运发射箱等重要部件，要力争实现系列化、标准化、通用化。
实现发射装置的机动化和小型化
当前，为了提高武器系统机动性和快速反应能力，各国都非常重视发射装置机动化和小型化的发展。发射装置的机动性是现代战争中导弹武器系统作战性能的重要指标。实现发射装置的机动化和小型化的途径是解决发射装置的运载体（车辆、舰艇或飞机）的研制，使之能适应装载各种发射系统的要求，具有较强的变形能力，能满足现代化战争的需要，降低发射系统对其它设备的依赖关系。
实现发射装置的机械化和自动化
实现发射装置的机械化和自动化有利于缩短操作时间，减少人员和数量，增加检测的客观性，提高快速反应能力和可靠性。要实现这一目标，应重视导弹发射系统的“人机工程学”应用，从整个作战全局要求来进行武器系统设计。
实现发射装置的多联装和快速装填
实现发射装置多联装和快速装填的途径，是在导引控制技术和垂直发射技术提高的基础上解决发射装置箱式化、小型化、机械化和自动化等问题，并对发射装置进行合理地组合与分析。
一般而言，舰载导弹的发射方式，按发射姿态可分为倾斜发射和垂直发射；按发射动力可分为热发射和冷发射。
倾斜式导弹发射系统
在冷战时期，受到技术水平的限制，考虑到喷射气流、舰艇结构、方便装填和维护等因素的限制，世界各国的舰载导弹，无论是美国的“3T”防空导弹、苏联的“冥河”还是法意合作的“奥托马特”等，均采用倾斜式发射系统。采用倾斜式发射系统发射的舰载导弹弹道低、隐蔽性好，突防能力强，对于舰艇威胁大，具有较好的反舰能力。
然而，倾斜式导弹发射系统存在许多问题。首先，采取倾斜方式，主要是为了完成导弹高低角和方向角的瞄准，但要使弹道指向导弹与目标的遭遇点，还需要有雷达、指挥仪、随动系统和一整套机械传动系统，这使得整个导弹发射系统十分复杂。其次，为了做到连续作战，缩短装弹时间，倾斜式导弹发射系统还需要有一套复杂的自动化装弹设备。再次，倾斜式导弹发射系统要考虑导弹发射时的燃气流对人员、设备、建筑物及发射装弹设备本身的影响，因此发射系统占据的空间较大，同时，为了避免燃气流对周围设备和建筑物的损坏，倾斜式导弹发射系统发射的导弹存在发射死角（禁区）。最重要的是，倾斜式导弹发射系统在导弹发射过程中，从指示雷达发现目标到发射导弹，须进行起落调转及目标的跟踪、稳定跟踪等过程，耗费时间较长，导致导弹发射速度缓慢。发射速度慢，对于反舰导弹、反潜导弹倒还不是大问题，可对于肩负着防空重任的舰空导弹来说却是个“硬伤”。特别是当面对敌方铺天盖地的“导弹雨”的饱和攻击时，一旦舰空导弹的反应速度不够快，舰艇将遭受致命打击。比如，发射“标准”导弹的MK 13 Mod 4单臂发射架的理论射速是4发/分，双臂的MK 26提高到了12发/分。但如果考虑到火控、回旋、装填、故障等因素，导弹的实际射速将大大降低低，在对抗敌方多批次、全方位空中打击甚至单机突袭时都会显得“力不从心”。
垂直式导弹热发射系统
相比于倾斜式发射，垂直式导弹发射技术的最大优点在于无需回旋，可全方位攻击。采取垂直发射系统的舰载导弹，其发射模式又可分为热发射（也叫自推力发射）和冷发射（也叫外动力发射）。目前西方国家的垂直式导弹发射系统主要采用热发射技术，如美国的MK-41、MK-48、英国的“海狼”、法国的“席尔瓦”等。俄罗斯则主要采用冷发射技术。
采用热发射技术的垂直式导弹发射系统也叫热发射系统，其工作原理为：起动导弹火箭发动机，使导弹依靠自身的推力飞离发射筒，导弹尾部助推器点火后产生的高温高速燃气流，经燃气排导系统的压力通风室使其膨胀减速，然后经垂直排气道排入大气中。热发射系统的优点是发射速度快、载弹量大、标准化、通用化、可靠性高，能够节省发射系统的体积和重量，降低其维护成本。
相比于冷发射系统，热发射系统一个最大的优点在于节省空间。由诺斯罗普·格鲁门公司主持的一项研究表明，一个发射Mk 41导弹的8单元联装模块，其所占据的空间若用于容纳外倾式的冷发射管，便只能携带6个发射单元，载弹量损失25%。也就是说，如果以“冷”发射系统取代现役战舰的 Mk 41发射系统，则“伯克”级导弹驱逐舰的载弹量将从96 个发射单元下降到 72 个发射单元，火力大幅度缩水。然而，当出现卡弹或其他的状况时，垂直式导弹热发射系统本身并无动力将有问题的导弹射出，难以排除，这也是热发射系统的弊端之一。
热发射系统最关键的设备是导弹的储运发射箱（筒）。储运发射箱不仅是导弹的储存、运输的保护容器，而且是导弹的发射导轨，同时还是燃气排导系统的一部分。理想的导弹储运发射箱要质量轻，同时需能承受一定的压力。导弹储运发射箱平时要密封，有前后盖，发射瞬间盖打开。发射箱的前后盖是保证导弹飞离发射箱的重要部件，通常有三种开启形式，比较常见的形式是前盖采用穿通易碎盖，后盖采用吹破盖，发射时导弹尾部的高速燃气流可吹破后盖，导弹发射产生的加速度可冲破前盖。还有一种方式是前盖采用易碎盖，发射瞬间用小型爆炸装置爆破，后盖依然采用吹破盖。第三种方式就是前后盖采取机械开启方式。
垂直式热发射系统的特点是导弹在发射筒内直接点火助推，不需要借助外力起飞，但是这种发射方式因为要产生大量的高温、高速、高压的燃气流，必须配备燃气排放装置，而且对发射箱、排放装置的腐很蚀严重。这对热发射系统装置的设计提出了更苛刻的要求，也无形中缩短了系统的使用寿命，系统的维护、保养也相对较困难，费用较高。
而且，采取热发射方式，一旦导弹点火失败，很可能发生爆炸。那样的话无异于引爆了一个巨大的军火库，后果将是灾难性的。
冷发射技术利与弊
作为冷发射方式的典型代表，苏联是世界上最早开始装备舰载垂直发射系统的国家，其中最典型的就是SA-N-9。
与热发射技术相比，冷发射技术最大的不同在于，冷发射时导弹不是靠火箭助推器的推力发射，而是靠动力把导弹弹射出发射筒后在空中点火，因此也被称为冷弹发射。冷发射不存在燃气排导问题，因此避开了燃气排导这一复杂的技术难点，使得发射装置结构相对简单。由于没有热发射那样的燃气腐蚀，采取冷发射技术的导弹发射系统，其发射筒、燃气排放装置的维护、保养相对容易，使用寿命较长，费用也相对低廉。
由于冷发射是将导弹弹出发射筒后再进行空中点火，因此，如果空中点火失败，导弹很可能重新落回到甲板上，这将会引发极大的灾难。出于安全考虑，采取冷发射技术的舰载导弹系统，其安装方式往往不是完全垂直的，而是和舰艇中线保持一个向外的倾角，这样即使导弹空中点火失败，也只会落入海中，不太容易落回甲板。这种安装方式可以避免由于导弹点火失败造成不良后果，但会使得导弹发射系统所占用甲板面积比预期大很多，由此而增加的机械装置也让系统变得更加复杂，降低了系统可靠性。冷发射系统导弹的储运发射箱内需配备弹射器，因而导弹发射箱的结构较热发射更为复杂。发射箱内的导弹弹射器是冷发射系统设计时要解决的主要技术问题。
通常，导弹本身的固体火箭发动机，在储存7-9年后仍能正常工作，发生爆炸的可能性很小。迄今为止，各国的导弹发射，从未发生过发动机在点火时爆炸的情况，但却发生过发动机“哑火”或延迟点火、从而导致导弹未能顺利发射出去的情况。若采用冷发射技术，导弹弹射出去后出现发动机“哑火”或延迟点火时间过长，将会危及人员、设备、舰艇安全。因此，采用冷发射技术对导弹发动机的可靠性要求更高。
冷热共架：当前导弹发射系统研究的主要方向
垂直热发射系统需要控制导弹起飞时的排焰量，为此需要导弹的高性能固体火箭发动机在发射阶段限制推力，而冷发射系统则对于发动机可靠性要求较高。目前，世界各国舰载导弹发射系统研究的最热门方向.是研究兼容冷发射和热发射技术的导弹发射系统。
冷热通用导弹垂直发射系统也称为冷热共架技术。采取冷热共架技术的垂直发射系统，可以采用冷发射技术来发射大型反舰导弹，使用热发射技术来发射对陆攻击导弹，有最好的兼容性。同时，采用冷热共架技术可以兼顾速度与安全，极大提高了作战灵活性。对敌攻击之时，运用得当可以扬长避短：若遭受攻击的压力不大，适合用冷发射系统；若遭受高强度的饱和攻击，则适合使用热发射系统；若热发射系统临时卡弹，则可有冷发射系统作为后备。
冷热通用导弹垂直发射系统的意义主要在于今后的扩展性上，该系统几乎可以发射以后为海军研制的所有垂直发射导弹。该系统能同时控制和使用不同类型导弹的发射，包括防空导弹、反舰导弹、反潜导弹和对陆攻击导弹。该系统还能够储存和发射多种尺寸的导弹，其中大的发射模块，可用来发射反舰/反潜/对陆攻击巡航导弹之用，而中等尺寸的模块，很可能用来发射远程防空/反导拦截导弹，相对较小的模块则可用来发射中近程防空导弹。在实际装载时，将根据执行任务的不同，选择不同的装载模式。
未来，舰艇装备冷热通用导弹垂直发射系统，有利于对导弹进行系列化、标准化和模块化，突出发射装置的协调、配合，处理好导弹与发射装置之间的关系。发射装置的特殊结构部件尽可能做到通用，如电插头机构、电回转接触装置、发控系统、发射支架与基座、储运发射箱等实现系列化、标准化、通用化，促使发射装置做到“一架多用”。冷热通用导弹垂直发射系统应用了人机工程学，缩短了操作时间，减少了人员数量，增加了检测的准确性，提高了快速反应能力和可靠性，使发射装置的基本操作实现自动化。该系统采用多联装的自动装填补给系统，实现导弹多联装和快速装填，有效解决了发射装置箱式化、小型化、机械化和自动化等问题，提高了独立作战能力和连续作战能力。该系统发射导弹后，靠指令控制转向目标方向，可实现无盲区全方位发射，消除攻击死区，可同时对空、海、陆及水下目标发射导弹。
冷热通用导弹垂直发射系统不需要那么复杂的瞄准设备和装弹设备，电源、气源等设备也得到相应的简化，使得制造和维修费用降低三分之一以上。该系统采用“积木式”模块化结构，省去了复杂运动和控制部件，结构简单，适装性好、可靠性高。冷热通用导弹垂直发射系统在一个火力单元内可配置外型尺寸大致相同的不同功能导弹，以对付不同目标，大大提高作战效能。同时，由于整个系统安放在甲板下，不容易受到海水侵蚀等，作战中敌火力破坏，进一步保证了系统的可靠性。
导弹发射装置的未来发展趋势
导弹技术的发展促进了发射装置的发展。未来，导弹发射系统总的发展趋向是提高飞航导弹的生存能力以及作战使用能力，保证导弹发射和维护的高度可靠。
实现发射装置的多用途和通用化
目前，世界各国都十分重视导弹武器系统的多用途和通用化的研究，追求“一弹多用”“一机（车、舰）多弹”，促使发射装置也做到“一架多用”。实现多用途和通用化的途径，首先是对导弹进行系列化、标准化和模块化，重视和发射装置的协调、配合，处理好导弹与发射装置之间的关系，使其在技术上和结构上有可能实现，其次是努力实现发射装置的特殊结构部件尽可能做到通用，如电插头机构、电回转接触装置、发控系统、发射支架与基座、储运发射箱等重要部件，要力争实现系列化、标准化、通用化。
实现发射装置的机动化和小型化
当前，为了提高武器系统机动性和快速反应能力，各国都非常重视发射装置机动化和小型化的发展。发射装置的机动性是现代战争中导弹武器系统作战性能的重要指标。实现发射装置的机动化和小型化的途径是解决发射装置的运载体（车辆、舰艇或飞机）的研制，使之能适应装载各种发射系统的要求，具有较强的变形能力，能满足现代化战争的需要，降低发射系统对其它设备的依赖关系。
实现发射装置的机械化和自动化
实现发射装置的机械化和自动化有利于缩短操作时间，减少人员和数量，增加检测的客观性，提高快速反应能力和可靠性。要实现这一目标，应重视导弹发射系统的“人机工程学”应用，从整个作战全局要求来进行武器系统设计。
实现发射装置的多联装和快速装填
实现发射装置多联装和快速装填的途径，是在导引控制技术和垂直发射技术提高的基础上解决发射装置箱式化、小型化、机械化和自动化等问题，并对发射装置进行合理地组合与分析。