舰载导弹垂直发射系统(转自文学城)

舰载导弹垂直发射系统是世界各国海军广泛采用的导弹发射系统，现在世界上服役的舰载导弹垂直发射系统主要有美国的Mk41型导弹垂直发射系统和Mk48型导弹垂直发射系统、英国的“海狼”导弹垂直发射系统，法国的“西尔维亚”A43型导弹垂直发射系统，俄罗斯的SA-N-6、SA-N-9、SS-N-19导弹垂直发射系统，以色列的“巴拉克”I型导弹垂直发射系统。而最具代表性的是美国的Mk41型导弹垂直发射系统。

舰载导弹垂直发射系统具有许多优点：（1）高发射率：舰载导弹垂直发射系统极大的缩短了系统的反应时间，Mk41型导弹垂直发射系统的发射率可达每秒1发；（2）载弹量大：“提康德罗加”级导弹巡洋舰由Mk26型双臂导弹发射装置换装为Mk41型导弹垂直发射装置后，其导弹由88枚增加到了122枚；（3）无发射盲区，可全方位对来袭目标进行攻击和拦截；（4）模块化、通用化：采用模块化省去了甲板式弹库装填发射所需的复杂操作和控制部件，提高了系统的可靠性，降低了维护保养工作量，减少了舰艇占用空间，而导弹发射装置的通用化实现了多种导弹共架发射。

一、Mk41型舰载导弹垂直发射系统的关键技术：

1.贮运发射箱的设计：

贮运发射箱既是导弹贮存、运输的保护容器，又是导弹发射箱，导弹密闭在贮运发射箱里。作为贮运箱，必须有一定的机械强度，并配有必要的机械附件；作为发射装置，箱内必须装有导弹发射所必要的发射导轨、电器连接件、发动机点火线路解除保险机构、导弹约束机构等装置。约束机构的设计，要确保导弹意外点火时，能将其完全约束住。为确保安全贮存导弹，箱内应配置喷淋注水系统，以便在导弹意外点火或箱内温度过高时，自动对导弹的战斗部和发动机进行喷水冷却。Mk41型导弹垂直发射箱还可增加适配器，以便发射不同种类的导弹。

在贮运发射箱的设计中，前后端盖的开启是关键，它必须保证导弹成功飞离发射箱而不受任何干扰阻碍。Mk41型导弹垂直发射箱的前盖为“穿通”盖，后盖为“吹破”盖。即前盖由易碎材料制成，发射时可被导弹头部整流罩顶破；后盖为一块两面覆以铝片的夹芯铜板，并带有预先加工好的割痕，发射时可被导弹喷出的燃气流打掉。

2.燃气排导系统：

燃气排导系统是导弹垂直发射系统中技术最复杂的一部分。Mk41型导弹垂直发射系统采用了自推力热发射方式，其工作过程是首先启动导弹火箭发动机，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。Mk41型导弹垂直发射系统每个模块共有8个贮运发射箱，共用一个排气通风系统和一个烟道。发射箱的前后密闭盖起着让导弹通过和排导燃气流的作用，同时还防止相邻发射箱的燃气流进入。排导装置的耐烧蚀衬里要能经受住多次燃气流的烧蚀冲刷，Mk41型导弹垂直发射装置的热设计要求能够承受7次正常发射和1次意外点火发射。

3.火控系统：

垂直发射系统最大优点是较高的发射率，但这种高发射率还需要一定量的火控通道的配合。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，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为发射后跟踪型，导弹初始段和中继飞行离不开火控雷达的引导。因此，如果没有足够多的火控通道，将不会有很高的目标交战率，即不具备同时对付多个目标的能力，高发射率也就失去了意义。因此采用相控阵雷达叹词跟踪制导系统，可有效的解决多目标探测和跟踪、多枚导弹的跟踪和中段制导问题，是现阶段垂直发射系统的首选火控技术方案。美国的AN/SPY-1“宙斯盾”相控阵雷达可跟踪上百枚来袭的导弹，并引导10枚导弹拦截不同目标。

4.转弯技术：

（1）采用推力矢量控制系统

采用垂直发射方式，必须解决导弹自身转向问题，但导弹刚发射时速度小，动压低，空气舵几乎没有控制效果，因此，必须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以及燃气舵与尾控制面相结合的系统等。目前大多数战术导弹都采用燃气舵技术来控制导弹转弯。燃气舵组件由微处理器、驱动器、电池等部件组成，舵片位于导弹喷流出口平面，燃气舵组件则串联在导弹尾部。发射前，将射击诸元和相关参数输入微处理器，发射后，微处理器预编程序控制舵片转动以改变燃气喷流方向，从而控制导弹转弯。Mk41型导弹垂直发射系统其导弹飞离发射筒后，弹载微处理机按预编程序控制推力矢量系统的燃气舵转动，从而改变燃气喷流的方向，实现导弹转弯。

（2）转弯程序的选择

为了确保导弹在尽可能低的高度上快速的俯仰转弯，必须合理选择助推加速度、转弯开始时间、舵偏转角的大小和偏转速度。理想的转弯程序是先滚动后俯仰，其优点是：以滚动代替航向运动实现全方位攻击，可缩短转弯时间；在垂直上升段先完成滚动，充分利用了时间；弹体运动简单，通道间耦合干扰小；弹体绕纵轴的运动惯量小，容易在极短时间内消除滚动偏差；导弹垂直升到舰船建筑物最大高度时，只进行俯仰转弯，动作简单，时间短。

（3）惯导系统的选择

垂直发射的导弹，要求滚动角和俯仰角范围都很大，滚动角最大可达180度，俯仰角变化范围可达100度至130度。传统的自动驾驶仪和目前所用的惯导系统，由于角度工作范围有限，不能满足导弹垂直发射条件下的工作要求。

目前最理想的选择方案是捷联式惯导系统。这种系统角度工作范围很大，完全满足导弹垂直发射的要求。利用3个二自由度陀螺仪分别测量弹体的3个角速度，并将测量数据送到弹上计算机进行计算和坐标转换，产生相应的控制指令来控制燃气舵和空气舵，使导弹按程序滚动和俯仰。

6.模块结构和共架发射技术：

发射装置结构模块化可以极大的增强发射装置在舰艇上的适装性和灵活性，必须设计成积木式的模块，由数个贮运发射箱构成一个模块，其结构必须达到一定的机械强度。在每组积木式结构中可以有一个模块配备装填附件。若是防空导弹、反舰导弹、反潜导弹及对岸攻击导弹实现共架发射，将大大提高单舰作战能力，为此，要求积木式发射装置能够装填和发射多种战术导弹，应使贮运发射箱及发射模块的外型和尺寸标准化。目前，只有Mk41型发射装置做到了这一点。

二、其它国家导弹垂直发射系统概况：

英国的“海狼”导弹垂直发射系统最独特的地方是把燃气排导系统和贮运发射箱进行一体化设计，它的4个排气道分布在导弹的4个弹翼之间，而发射箱底部是密闭的，前盖由易碎材料制成。导弹发射前，用小型爆炸螺栓炸掉前盖，然后再发射导弹。导弹产生的高温高速燃气流从密闭的发射箱底部转过180度，从4个排气道向上排出发射箱，简化了燃气排导系统结构。

俄罗斯是世界上最早实现了舰载战术导弹垂直发射的国家，但却未实现模块化和通用化，例如SA-N-6和SA-N-9舰空导弹的发射装置各自独立，不能通用，而且不能发射其他类型的导弹。另外，俄罗斯舰载垂直舰载发射系统体积较大，只能装载于排水量较大的巡洋舰和驱逐舰上。俄罗斯舰载相控阵雷达的发展落后于美国，因而不能充分的发挥导弹垂直舰载发射系统的作战威力。舰载导弹采用冷气弹射技术是前苏联最先推出和应用的技术。其工作过程是在发射导弹前，松开导弹贮运箱前盖的电磁铁锁紧机构，弹簧力将箱盖打开，导弹由高压冷气弹射器将导弹从贮运发射箱中垂直弹射到甲板上方高处，而后由弹载轻型辅助翻转模块使其转向，导弹主火箭发动机点火，然后程序转弯模块实施分离。控制导弹按程序翻转并转向的模块使一个气体发生器，其侧向推力受弹载计算机的控制。其主要优点是因导弹火箭发动机在发射装置外点火，不需排导燃气流，因而结构简单，维护的工作量和难度也较小。技术难点在于弹射器既要能产生强大的弹射动力，又要安全可靠。舰载导弹垂直发射系统是世界各国海军广泛采用的导弹发射系统，现在世界上服役的舰载导弹垂直发射系统主要有美国的Mk41型导弹垂直发射系统和Mk48型导弹垂直发射系统、英国的“海狼”导弹垂直发射系统，法国的“西尔维亚”A43型导弹垂直发射系统，俄罗斯的SA-N-6、SA-N-9、SS-N-19导弹垂直发射系统，以色列的“巴拉克”I型导弹垂直发射系统。而最具代表性的是美国的Mk41型导弹垂直发射系统。

舰载导弹垂直发射系统具有许多优点：（1）高发射率：舰载导弹垂直发射系统极大的缩短了系统的反应时间，Mk41型导弹垂直发射系统的发射率可达每秒1发；（2）载弹量大：“提康德罗加”级导弹巡洋舰由Mk26型双臂导弹发射装置换装为Mk41型导弹垂直发射装置后，其导弹由88枚增加到了122枚；（3）无发射盲区，可全方位对来袭目标进行攻击和拦截；（4）模块化、通用化：采用模块化省去了甲板式弹库装填发射所需的复杂操作和控制部件，提高了系统的可靠性，降低了维护保养工作量，减少了舰艇占用空间，而导弹发射装置的通用化实现了多种导弹共架发射。

一、Mk41型舰载导弹垂直发射系统的关键技术：

1.贮运发射箱的设计：

贮运发射箱既是导弹贮存、运输的保护容器，又是导弹发射箱，导弹密闭在贮运发射箱里。作为贮运箱，必须有一定的机械强度，并配有必要的机械附件；作为发射装置，箱内必须装有导弹发射所必要的发射导轨、电器连接件、发动机点火线路解除保险机构、导弹约束机构等装置。约束机构的设计，要确保导弹意外点火时，能将其完全约束住。为确保安全贮存导弹，箱内应配置喷淋注水系统，以便在导弹意外点火或箱内温度过高时，自动对导弹的战斗部和发动机进行喷水冷却。Mk41型导弹垂直发射箱还可增加适配器，以便发射不同种类的导弹。

在贮运发射箱的设计中，前后端盖的开启是关键，它必须保证导弹成功飞离发射箱而不受任何干扰阻碍。Mk41型导弹垂直发射箱的前盖为“穿通”盖，后盖为“吹破”盖。即前盖由易碎材料制成，发射时可被导弹头部整流罩顶破；后盖为一块两面覆以铝片的夹芯铜板，并带有预先加工好的割痕，发射时可被导弹喷出的燃气流打掉。

2.燃气排导系统：

燃气排导系统是导弹垂直发射系统中技术最复杂的一部分。Mk41型导弹垂直发射系统采用了自推力热发射方式，其工作过程是首先启动导弹火箭发动机，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。Mk41型导弹垂直发射系统每个模块共有8个贮运发射箱，共用一个排气通风系统和一个烟道。发射箱的前后密闭盖起着让导弹通过和排导燃气流的作用，同时还防止相邻发射箱的燃气流进入。排导装置的耐烧蚀衬里要能经受住多次燃气流的烧蚀冲刷，Mk41型导弹垂直发射装置的热设计要求能够承受7次正常发射和1次意外点火发射。

3.火控系统：

垂直发射系统最大优点是较高的发射率，但这种高发射率还需要一定量的火控通道的配合。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，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为发射后跟踪型，导弹初始段和中继飞行离不开火控雷达的引导。因此，如果没有足够多的火控通道，将不会有很高的目标交战率，即不具备同时对付多个目标的能力，高发射率也就失去了意义。因此采用相控阵雷达叹词跟踪制导系统，可有效的解决多目标探测和跟踪、多枚导弹的跟踪和中段制导问题，是现阶段垂直发射系统的首选火控技术方案。美国的AN/SPY-1“宙斯盾”相控阵雷达可跟踪上百枚来袭的导弹，并引导10枚导弹拦截不同目标。

4.转弯技术：

（1）采用推力矢量控制系统

采用垂直发射方式，必须解决导弹自身转向问题，但导弹刚发射时速度小，动压低，空气舵几乎没有控制效果，因此，必须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以及燃气舵与尾控制面相结合的系统等。目前大多数战术导弹都采用燃气舵技术来控制导弹转弯。燃气舵组件由微处理器、驱动器、电池等部件组成，舵片位于导弹喷流出口平面，燃气舵组件则串联在导弹尾部。发射前，将射击诸元和相关参数输入微处理器，发射后，微处理器预编程序控制舵片转动以改变燃气喷流方向，从而控制导弹转弯。Mk41型导弹垂直发射系统其导弹飞离发射筒后，弹载微处理机按预编程序控制推力矢量系统的燃气舵转动，从而改变燃气喷流的方向，实现导弹转弯。

（2）转弯程序的选择

为了确保导弹在尽可能低的高度上快速的俯仰转弯，必须合理选择助推加速度、转弯开始时间、舵偏转角的大小和偏转速度。理想的转弯程序是先滚动后俯仰，其优点是：以滚动代替航向运动实现全方位攻击，可缩短转弯时间；在垂直上升段先完成滚动，充分利用了时间；弹体运动简单，通道间耦合干扰小；弹体绕纵轴的运动惯量小，容易在极短时间内消除滚动偏差；导弹垂直升到舰船建筑物最大高度时，只进行俯仰转弯，动作简单，时间短。

（3）惯导系统的选择

垂直发射的导弹，要求滚动角和俯仰角范围都很大，滚动角最大可达180度，俯仰角变化范围可达100度至130度。传统的自动驾驶仪和目前所用的惯导系统，由于角度工作范围有限，不能满足导弹垂直发射条件下的工作要求。

目前最理想的选择方案是捷联式惯导系统。这种系统角度工作范围很大，完全满足导弹垂直发射的要求。利用3个二自由度陀螺仪分别测量弹体的3个角速度，并将测量数据送到弹上计算机进行计算和坐标转换，产生相应的控制指令来控制燃气舵和空气舵，使导弹按程序滚动和俯仰。

6.模块结构和共架发射技术：

发射装置结构模块化可以极大的增强发射装置在舰艇上的适装性和灵活性，必须设计成积木式的模块，由数个贮运发射箱构成一个模块，其结构必须达到一定的机械强度。在每组积木式结构中可以有一个模块配备装填附件。若是防空导弹、反舰导弹、反潜导弹及对岸攻击导弹实现共架发射，将大大提高单舰作战能力，为此，要求积木式发射装置能够装填和发射多种战术导弹，应使贮运发射箱及发射模块的外型和尺寸标准化。目前，只有Mk41型发射装置做到了这一点。

二、其它国家导弹垂直发射系统概况：

英国的“海狼”导弹垂直发射系统最独特的地方是把燃气排导系统和贮运发射箱进行一体化设计，它的4个排气道分布在导弹的4个弹翼之间，而发射箱底部是密闭的，前盖由易碎材料制成。导弹发射前，用小型爆炸螺栓炸掉前盖，然后再发射导弹。导弹产生的高温高速燃气流从密闭的发射箱底部转过180度，从4个排气道向上排出发射箱，简化了燃气排导系统结构。

俄罗斯是世界上最早实现了舰载战术导弹垂直发射的国家，但却未实现模块化和通用化，例如SA-N-6和SA-N-9舰空导弹的发射装置各自独立，不能通用，而且不能发射其他类型的导弹。另外，俄罗斯舰载垂直舰载发射系统体积较大，只能装载于排水量较大的巡洋舰和驱逐舰上。俄罗斯舰载相控阵雷达的发展落后于美国，因而不能充分的发挥导弹垂直舰载发射系统的作战威力。舰载导弹采用冷气弹射技术是前苏联最先推出和应用的技术。其工作过程是在发射导弹前，松开导弹贮运箱前盖的电磁铁锁紧机构，弹簧力将箱盖打开，导弹由高压冷气弹射器将导弹从贮运发射箱中垂直弹射到甲板上方高处，而后由弹载轻型辅助翻转模块使其转向，导弹主火箭发动机点火，然后程序转弯模块实施分离。控制导弹按程序翻转并转向的模块使一个气体发生器，其侧向推力受弹载计算机的控制。其主要优点是因导弹火箭发动机在发射装置外点火，不需排导燃气流，因而结构简单，维护的工作量和难度也较小。技术难点在于弹射器既要能产生强大的弹射动力，又要安全可靠。