模块化战争代言:Mk41垂直热发射系统

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导读:  [b]美国的MK41垂发系统的实战记录无可辩驳地证明,垂直发射系统具有水面舰载常规和单一用途发射系统无法比拟的优势。MK41不仅在美军的整个作战行动中发挥了重要作用,而且对未来战争的作战模式也产生了重大影响。舰载垂直发射系统的发展赋予海军神奇的力量。   美国的MK41垂直发射系统从海湾战争首次参战到伊拉克战争为止,已经成功发射了2 500多枚导弹。实战经验表明,垂直发射系统具有水面舰载常规和单一用途发射系统无法比拟的优势。MK41发射的大量“战斧”对陆攻击导弹不仅在美军的整个作战行动中发挥了重要作用

美国的MK41垂发系统的实战记录无可辩驳地证明,垂直发射系统具有水面舰载常规和单一用途发射系统无法比拟的优势。MK41不仅在美军的整个作战行动中发挥了重要作用,而且对未来战争的作战模式也产生了重大影响。舰载垂直发射系统的发展赋予海军神奇的力量。

美国的MK41垂直发射系统从海湾战争首次参战到伊拉克战争为止,已经成功发射了2 500多枚导弹。实战经验表明,垂直发射系统具有水面舰载常规和单一用途发射系统无法比拟的优势。MK41发射的大量“战斧”对陆攻击导弹不仅在美军的整个作战行动中发挥了重要作用,而且对未来战争的作战模式也产生了重大影响。舰载垂直发射系统的发展赋予海军神奇的力量,使它能够满足今天及未来战争防空、反潜、对陆攻击等多种任务需求。

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美军Mk41垂直热发射系统发射单元

独占鳌头的MK41

MK41 的来龙去脉在美国,垂直发射系统最初的发展设想并非海军带头提出的。早在1973~1974年间,美国个别分析人士提出发展一种结构简单、高发射速度、能增大舰载攻/防导弹载弹量且不受发射扇面约束的发射装置。这个建议一度还遭到美国海军水面战中心部分人的反对。海军“宙斯盾”舰船计划的人员也曾认为:开发一种新的发射装置将会把注意力和资金从水面舰船真正的关键性需求——“宙斯盾”系统转移开。他们还认为,现有的MK26发射系统照理来说已经“够好”的了。只是在1975~1976年间,在国防部副部长办公室工作的一些海军军官才促成将研制经费拨给海军,用于开发新型舰载导弹垂直发射系统。

1977 年,MK41开始全面发展,1978年2~3月第一次垂直试射了“标准”2导弹(SM-2),还垂直试射过“鱼叉”反舰导弹。但到了1981年,海军部长约翰·莱曼强调说,反舰型和对陆攻击型“战斧”导弹也要利用这一新型垂直发射系统发射,这一决定制止了曾经考虑的“鱼叉”反舰导弹垂直发射系统的发展。

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Mk41展示模块替换能力

美国海军原来打算用MK41发射射程不超过“标准”2的导弹,因此,早期试验的垂直发射装置被工业部门称之为“战术”型模块(全长6.76米),除了能发射 “标准”2导弹以外,还很容易适应垂直发射型“阿斯洛克”反潜导弹和“鱼叉”反舰导弹。然而,海军部长莱曼想要垂直发射系统能够发射“战斧”导弹,而不是 “鱼叉”导弹,于是,发射装置的全长增加到7.67米,发展成最初的MK41 Mod0型,即“打击型”长度的模块。后来于1990年才又开始研制适于发射尺寸较小的“标准”导弹的“战术”型模块。

美国海军认为,MK41大大简化了未来导弹系统在水面战舰上的组合,并可满足上世纪七十年代中期确立的一切战术发射要求。尽管最初海军对这个计划持保留态度,但其优点最终得到军方和工业部门的肯定。

——火力强:在MK26(46枚导弹)占据的空间可安装8个隔舱模块(61个导弹发射箱及整套导弹装填设备)。每个隔舱模块中可有两枚导弹同时做好发射准备(两枚导弹同时点火)。发射速度接近每秒一枚导弹。

——反应快:在对敌舰/敌兵力进行评估、武器选定和准备导弹的同时操纵发射装置。

——功能多:对各主要战区可同时控制多种用途导弹实施防空、反潜、反舰和对陆攻击。

——战斗有效性提高:发射装置/导弹保护在甲板之下。每个导弹模块都能执行全部发射功能。不怕单个零件损坏,只有舰艇功能彻底丧失才会造成失效。有备用的火力控制系统和弹库接口。不受战斗损坏和事故的影响。定常判断隔舱内导弹的状态(跳弹、哑弹、空室)。

——发射控制使用海军现有计算机,对未来海军改进的计算机适应性也很强。通用的数字式接口容易和新的导弹兼容。有多种类型导弹发射能力。

——购买和维修费用低,比被取代的发射装置的零部件少得多。维护要求少、可靠性高、无需人工操作。

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对Mk41垂发装置进行维护

MK41的结构及设计特点

标准化、模块化上世纪60年代末,西方国家在舰艇设计中首先采用了模块化设计,亦称“可变有效载荷”设计原理。该原理将舰体和舰载武器系统,以及其它设备分成若干结构实体,并制定了每一结构实体的标准尺寸规格。由于采用这种原理设计的舰艇及其设备都有相应的标准尺寸,所以便于运输和安装,而且也便于舰船现代化改装。模块化结构的导弹垂直发射装置就是“可变有效载荷”设计原理的产物。模块单元既能与其它单元整合为更大的结构或系统,也能自成一体,互换或替代后形成不同的结构或系统。MK41有两种基本结构模块,一是8隔舱标准弹舱模块,二是贮运发射箱模块。

8 隔舱标准弹舱模块 MK41有“打击型”、“战术型”和“自卫型”三种标准弹舱模块。标准弹舱模块为独立结构,有一套独立的发射程序控制装置、电机控制盘、舱盖开启机构、燃气排导系统和喷水冷却系统。每个标准模块均为8隔舱,每个隔舱装一个导弹贮运发射箱。一个武器系统通常由4个、8个或更多的标准模块组成,可以根据任务需求和舰船条件的不同对模块进行组装和改变。发射程序控制装置对标准模块中8枚导弹中的两枚同时进行控制,并对电机控制盘发出指令打开或关闭舱口盖。

“ 打击型”模块长约7.6米,是尺寸最大的模块,可以发射目前装备和计划发展的导弹,如支持海基中段弹道导弹防御的导弹和对陆攻击的“战斧”导弹。“战术型 ”模块长约6.7米,主要是为盟国研制的,用于发射“标准”和“阿斯洛克”导弹。体积最小、质量最轻的“自卫型”模块是MK41的最新一型标准模块,用于发射“改进型海麻雀”导弹。该模块长5.2米,是满足近海巡逻舰船、小型护卫舰和两栖登陆舰装备和任务需求的理想尺寸,舰艇如有两层甲板就可以安装该系统。可见,MK41标准模块的设计除可适用多种导弹以外,还适用于多种类型的舰艇安装。

贮运发射箱模块 MK41的贮运发射箱用波纹钢制成,按2.82千克/厘米2 内压设计。MK41标准弹舱模块可以适装不同型号的发射箱。MK14发射箱用于“战斧”导弹,MK21用于“标准”2 Block Ⅳ/ⅣA。MK13发射箱用于“标准”2 BlockⅡ/Ⅲ/ⅢA/ⅢB,MK15用于“阿斯洛克”反潜导弹,MK22用于发射单枚“海麻雀”导弹,这些贮运发射箱长约5.8米,可以串联长度近1 米的适配器。MK25用于发射四联装“改进型海麻雀”导弹。以下端支撑方式串联适配器的方法原理简单,支撑可靠。短的贮运发射箱和相应适配器串联后长度统一,使不同导弹所需的纵向支撑转化到发射装置的同一底部支撑接口,便于在底部实现贮运发射箱的定位、减震和缓冲。

但使用适配器也有明显的不足之处。首先,它们要占用一定的舰上空间和有效载重量。在采用适配器的标准模块中,适配器的重量超过2吨,是10枚“海麻雀”导弹的重量。其次,适配器的装配会影响到导弹的装填速度。第三,在公共燃气排导系统中,适配器也要提供燃气流排导通道。

每个发射箱都有前“穿通”盖和后“吹破”盖。前“穿通”盖由经橡胶浸渍的玻璃纤维层压材料制成,能承受邻近隔舱导弹发射时产生的高温高压燃气流的冲击。下端盖设计成在导弹发动机点燃情况下箱内产生的压力可将其吹成四瓣形状的结构。箱顶部内表面的抗烧蚀涂层保证发射8次不用更换发射箱。而当邻近导弹发射时,后盖能承受较大的外压而不会被冲开。

导弹贮运发射箱既是运输容器,又是发射导轨,处理导弹就像对待“木头弹”一样,发射前不需要舰上维修或准备。发射箱顶部还设计有喷淋装置,每分钟可喷水176升,用于必要时给导弹降温。

此外,与发射装置配套的装填设备是一台液压折叠式起重机,占据三个发射箱的空间。平时设备存放在甲板下面,使用时,通过升降机和吊车的液压系统上升到甲板上展开起重臂,可从弹库侧面将装有导弹的发射箱吊装至任意隔舱,也可将空的发射箱吊出,以便再次使用。

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为Mk41装填新的发射模块

装有吊装设备被认为是MK41的重要特点之一。因为这不仅可以在基地或锚地补给弹药,而且还可以在海上通过弹药补给船或普通运输船进行补给。在研制初期,装填速度曾定为可在5级海情下每小时装填10个发射箱。但据报道,在海情不超过3级的情况下,实际装填速度每小时仅3~4个发射箱。这样一来,即使给“提康德罗加”级导弹巡洋舰补充50%的弹药,也需要15~20小时。因此,垂直发射装置直接在战区重新装弹的现实性受到一些专家的质疑。美国正在进行的研究表明,他们有可能去掉装填设备,增加导弹装载量。

MK41研制初期还曾计划为其设计专用装填设备,其中有导轨式方案,后来考虑经费和时间因素,最终选择了瑞典HIAB-FOGO公司设计的民用吊装设备,只进行了必要的改进。

燃气排导系统MK41的每个8隔舱标准模块的公共燃气排导系统都由贮运发射箱、排气通风室(气室)和上气道组成,8个导弹贮运发射箱共用。排气通风室和上气道由钢制的框架和填有MXBE-350玻璃的酚醛树脂构成。MK41发射箱采用吹破式后盖,为使发射箱排导的燃气流不影响相邻弹箱,就在低压力室顶部与各个发射箱下盖接口处,安装了各自的自动开闭门。它的工作原理是:正常发射(或误点火)时,燃气流冲破下盖,吹开自动开闭门进入低压力室,再排向大气。低压力室内的燃气流由于受到相邻弹箱自动开闭门的阻挡而不会进入相邻弹箱。导弹移动一段距离后,当吹在自动开闭门上的燃气作用力减弱到小于其复原力时,自动开闭门就会自动关闭,阻挡相邻弹箱发射时产生的燃气流进入箱内。自动开闭门能经受多次发射使用。

强调系统适用性新一代水面舰艇必须适用性强。一艘舰船的服役期通常由其战斗系统决定。历史上,舰艇部件中最昂贵、改进耗费时间最长的当数导弹发射装置,而现代海战中海军越来越依赖于使用导弹武器。MK41可以在无需进行昂贵、耗时的舰船和发射装置改装的情况下扩大任务能力。它的标准模块化设计和开放式的体系结构具有很大的发展潜力。在目前可发射6~7种武器的基础上,还可以继续增加海基弹道导弹和海军用于水面火力支援的多种武器。

如果说通用性考虑更多的是财政因素,那么适用性则是系统威力的关键所在。MK41在设计之初就采用了开放式体系结构,简化了对武器系统进行的改进和发展。从 20年前到今天,MK41已经不断升级,目前仍与20年前共享的仅仅是当时舰上安装的通用发射装置的金属结构。其发射控制系统程序可适应所做的任何必须的改变,而贮运发射箱也可进行改装以适应未来的机械装备和发射装置。

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Mk41发射“标准III”瞬间

MK41的改进与提高

为使MK41在21世纪初适应美国新的海上作战任务需求,目前,美国海军对该系统的升级和改进主要有以下几个方面。

新型单隔舱发射装置(SCL)现有MK41的最大不足是体积庞大、重量大、结构复杂,限制了其在小型舰船上的使用。为弥补这一不足,目前美国国防部与洛马公司正在共同研制MK41新型模块式单隔舱发射装置。该发射装置的最大特点是使用灵活,可布置在任何尺寸和空间有限的舰船上,满足小型舰船装备的需要。

新型单隔舱发射装置的设计强调继承性,充分利用了现有的经过实战检验的MK41的结构、软件、开放式体系结构及火控系统,以及MK25四联装贮运发射箱,只是在结构上采用了新型单隔舱发射装置结构。该发射装置与现有的MK41有大约90%的共用性,只有燃气排导系统需要重新设计。采用MK41最新的软件、计算机和电子装置,因而它与现有舰船系统和设备有很好的兼容性,极大地降低了系统的寿命周期成本,可提供更高的可靠性、适应性和可维修性。由于采用四联装 MK25贮运发射箱,一个发射装置隔舱可装4枚“改进型海麻雀”导弹(ESSM)。该发射装置的服役期限可达25年。

继续扩展通用能力MK41是目前世界上通用性最强的垂直发射系统,能够发射反舰、反潜、防空、对陆攻击等不同作战用途的多种武器,并已与9种不同级别的舰艇和10个国家10种不同武器控制系统实现一体化或正在进行一体化。尽管如此,美国海军仍在积极研究更多的武器利用该发射装置发射。如,水面火力支援的海军战术导弹(NTACMS)、海军区域作战“标准”2 Block IV A和“标准”3导弹(题图)、“独眼巨人”光纤导弹,还在进行“紫菀”15/30导弹、“先进中程空对空导弹”、“纳尔卡”诱饵弹等武器发射一体化的可行性研制。

没有止步于MK41

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下一代的Mk57垂发系统

NGVLS 垂直发射装置美国诺斯罗普·格鲁门公司正在为美国海军研制“新一代垂直发射系统”(NGVLS),设计目标是减少操作人员、改进维护方法、降低寿命周期费用。该发射装置设计为采用5个发射隔舱的模块,其中一个隔舱作为燃气排导通道。已用该发射装置试验发射了ATACMS导弹和专门设计的“标准”Block Ⅲ火箭发动机。发射装置的燃气排导系统采用水冷却,试验表明,与MK41相比,导弹的燃气温度可大为降低。

同心筒式垂直发射装置美国新开发的同心筒式发射装置采用了类似“海狼”导弹发射箱同心排导的原理,而不是MK41的公共燃气排导方式。该发射装置由同心发射筒、分布式电气设备和舰载武器模块三部分组成,其关键技术是同心发射筒结构技术、自主折转燃气流排导与防护技术,以及分布式“即插即用”式电子控制技术。同心发射筒的结构仅有5个组件:内筒、外筒、半球形端盖、底板和支撑内筒的纵梁。内筒起支撑导向作用,带孔的底板和半球形端盖构成增压室,燃气流在此折转 180°流向内/外筒之间的环形排导通道,并从其上端排出。由于每个同心发射筒独立完成燃气排导,因而对邻近导弹发射筒没有任何影响。同心发射筒结构紧凑,占用空间少,安装数量灵活,适装性强。

MK57“ 先进垂直发射系统”雷锡恩公司目前正在为美国海军未来驱逐舰DD-(X)研制MK57“先进垂直发射系统”。为提高发射装置的适装性,需要使标准模块小型化。因而该发射装置的模块式隔舱采用4隔舱标准模块。据称,该垂直发射装置以4隔舱为一组沿舰船两舷布置,可为舰船提供一个防护壳体,阻止或减少外部爆炸的损坏,并改进发射装置的装舰灵活性,以及避免甲板集中式弹库被击中后给舰船带来的致命灾难,提高舰船的生存能力。 (本文来源:网易军事 )

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