zt 冷垂直发射与“左轮”结构

现代海军军事技术日新月异，新型反舰导弹层出不穷，技术也越来越先进，射程从最初的40公里左右提高到了300公里，苏联的SS-N-19“花岗岩”超音速远程反舰导弹的射程甚至达到了700公里。反舰导弹的速度也从亚音速发展到了3倍音速，进攻方式也从简单俯冲进攻发展到了低空突防、末端蛇形机动、末端垂直攻击、饱和攻击等新形进攻方式，这就要求舰载防空系统不仅能探测、跟踪反舰导弹，而且要有能力将其击毁。现代的导弹进攻强调多批次、数量的饱和进攻，如果按老式的机械臂发射架方式，每次发射完都要重新装弹，就算你击毁了最近的一枚或几枚导弹，但是重装填耗费了大量宝贵的时间，这时候很可能反舰导弹已经冲到了舰队边缘。



           俄罗斯“花岗岩”反舰导弹


　　所以现代舰载防空导弹系统更加强调反应速度快、贮弹量大，正是在这种情况下各国都大力发展防空导弹垂直发射系统，并且西方国家在新造的防空驱逐舰、护卫舰上都开始安装导弹垂直发射系统。垂直发射方式比起发射筒或发射架方式存在以下优点：

　　1、取消了复杂的装填装置，可靠性高；
　　2、可以实现全方位360度发射，没有火力死角；
　　3、可以同时发射多枚导弹，不需装填，间隔发射时间短，抗饱和进攻能力强；
　　4、垂直发射装置安装在甲板下面，重心低，提高了军舰的稳定性；
　　5、同样是因为安装在甲板下面，减少了军舰表面的突出物，提高了军舰的隐身性；
　　6、占用甲板面积小，提高了载弹量。

　　经过20多年的发展防空导弹垂直发射系统已经成为世界海军装备的主流，世界上出现了很多的垂直发射系统，目前大概有10多种，从发射方式上可以分成冷发射和热发射两种。

　　采用热发射的发射方式的主要是美国和欧洲国家，有美国的Mk-41、Mk-48、英国的“海狼”、法国的“席尔瓦”等等，这种发射方式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（苏联和我国采用的是发射筒）、排放装置的腐蚀严重，导致热发射系统的装置设计上要求更苛刻、使用寿命有限，而且维护、保养也相对较困难，费用较高。



                  美制Mk-41导弹垂直热发射单元


　　苏联是最早开始装备舰载垂直发射系统的国家，最早的SA-N-6比美国的垂直发射系统早了5年，之后它还发展了近程的SA-N-9。苏联的垂直发射系统采用的是冷发射方式，这种发射方式的特点是导弹在发射筒内不直接点火，而是借助导弹发射筒底部的燃气发生器产生动力推动导弹起飞。采用这种方式的发射装置的燃气发生器位于导弹发射筒底部，它的上面是一个类似气动缸的装置，当燃气压力达到一定强度时可以推动原来被固定的活塞（导弹托架）摆脱束缚，高速向上运动，同时带动活塞上的导弹向上同步运动，冲破易碎发射筒盖，弹离导弹筒，当导弹的弹射高度达到20米左右时发动机点火，开始朝预定目标飞行。采用冷发射设计简单，不需要设置燃气排放装置，由于没有热发射那样的燃气腐蚀，导弹筒、燃气排放装置的使用寿命也较长，维护、保养相对容易，费用也比热发射低廉。另外热发射是在导弹箱内直接点火，排放的高温、高压燃气流不仅对导弹筒、燃气排放装置有很大的腐蚀，而且可能威胁到其它贮存的导弹，如果导弹点火失败，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。而采用冷发射导弹是在空中点火，没有上述热发射的缺点。



“           光荣”级巡洋舰上的俄制SA-N-6间空导弹冷垂直发射装置




冷垂发也可以不必用左轮

　　一提热垂发好象就是美国的Mk-41、Mk-48方型箱式垂直发射装置，一提冷垂发好象就是苏联的左轮垂直发射装置，这好象是既定成熟的固定思维方式了，可是我以为冷垂发也可以不必用左轮方式。

　　简单来说热垂发就是导弹依靠自身动力飞出发射筒，冷垂发就是用弹射装置把导弹射出后，导弹在空中点火，因此我以为冷垂发也可以不必用左轮方式，也可以用美国的Mk41、Mk48方型箱式垂直发射装置的阵距排列，只是发射筒仍然用圆形和倾斜放置就可，这样可以节约空间，放更多的导弹了。



       俄罗斯“无畏”级驱逐舰上的SA-N-9 舰空导弹类垂直发射装置


　　手套采用左轮则有比较复杂的技术因素。手套的陆上兄弟——“道尔”，各位肯定见过其发射箱，4发导弹一个箱子，三围大概1.6×0.4×3.0米，多么紧凑，为什么不直接上舰呢？注意，道尔是装在转塔上的，作战时，通过转塔转动，使待发蛋朝向目标方向，下海时，只能用左轮使待发蛋转到该方向，同时也将能打开的那个盖子转到待发蛋上（为何不使每个盖子都能打开？估计还是成本考虑，8套开盖机构贵）。说到这里，尚有一处还未阐明，为何要将待发蛋朝向目标方向？9M3S1不是能快速转弯吗？这主要是由于导弹上应答天线极化方向的原因，具体比较复杂就不说了。

　　另外需要说明的是，苏联体制原因，其防空系统中，地面系统和导弹由不同设计局负责。陆上的导弹上舰，负责蛋的设计局往往不愿意改导弹，只能在舰面系统上下功夫，从一定原因上造成了左轮的出现。

　　从052C图片可以看出我们的垂直发射装置采用类似苏联SA-N-6/SA-N-9的圆形发射基座，但是我们的是6发一单元，而老毛子的是8发一组。早期苏联的舰载垂直发射装置是一种类似转轮式垂直发射系统，每单元发射装置配备一个发射井口（井盖上只开一个口），例如最早的SA-N-6采用的是导弹发射装置旋转（也就是导弹旋转），导弹井盖固定的方式，后来的SA-N-9采用的是导弹固定，发射井盖旋转的方式。这两种方式的旋转装置设计复杂，增加了装置重量、体积，对有限的甲板下的空间是一个极大的浪费。如果旋转装置、井盖出现了问题会影响到导弹发射，而且这种方式一次只能发射一枚导弹，发射完之后要完成旋转才能实现第二次发射，发射率相比较低，不符合现代海战防空的要求，SA-N-6/SA-N-9初期装备后就进行了改进，将导弹和井盖都固定，每个导弹筒配备一个发射井口。

　　中国海军的最新型驱逐舰装备的则是国产最新型海红-9导弹垂直发射系统，其中舰首安装6组，舰尾的直升机库上安装2组。乍一看，中国军舰上安装的垂直发射装置与俄罗斯的极为相似，均为“左轮手枪”式，但是仔细看来却大不相同。中国军舰使用的垂直发射装置为6联装，俄罗斯的则为8联装，而且俄式发射系统每组仅有一个活动舱盖，发射时需要转动弹舱里的导弹支架，将待发导弹对准舱口才能发射，而中国海军的“宙斯盾”驱逐舰上安装的垂直发射系统却不是这样，垂直发射装置每个发射筒配备一个发射井口，燃气发生器和导弹筒是一体的，红九每个弹筒均为发射器，发射速度明显要比俄式系统高许多。



   中国052C型驱逐舰上采用的导弹垂直发射装置与俄罗斯的“左轮”类似，但是又有明显的区别。


　　早期苏联的舰载垂直发射装置是一种类似转轮式垂直发射系统，每单元发射装置配备一个发射井口（井盖上只开一个口），8枚导弹一单元。SA-N-6/SA-N-9初期装备后就进行了改进，将导弹和井盖都固定，每个导弹筒配备一个发射井口。

　　现在在170舰上看到的垂直发射装置也是每个发射筒配备一个发射井口、圆形发射基座，6枚导弹一单元。


“左轮手枪”和“6管火箭炮”

　　早期苏联的舰载垂直发射装置每一单元（8枚导弹）只配备一个旋转的燃气发生器，可看成是一把“左轮手枪”。SA-N-6/SA-N-9初期垂直发射装置每一单元（8枚导弹）只配备一个旋转的燃气发生器,“左轮手枪”6颗子弹也只配一个扳机和枪管。“左轮手枪”要发射子弹，“左轮”必须旋转一格，使子弹转到固定的位置才可击发。同理SA-N-6/SA-N-9初期垂直发射装置每一单元（8枚导弹）只配备一个旋转的燃气发生器,要想发射导弹，每个发射筒必须转到燃气发生器的位置上才可发射。

　　170舰上看到的垂直发射装置每个发射筒配备一个发射井口、可看成是“6管火箭炮”。170舰上的垂直发射装置每个发射筒配备一个发射井口，火箭炮的每枚炮弹配一个炮管和击发装置。因此发射火箭炮不用旋转，同理170舰上的垂直发射装置每个发射筒配备一个发射井口，燃气发生器和导弹筒是一体的，根本不用旋转发射，还要左轮干什么？

　　热发射要设置燃气导管，结构复杂，体积庞大，但对导弹结构强度要求小，通用性好，可以发射结构强度相对较小的亚音速巡航导弹，另外热射对于哑弹的处理较简便。

　　冷发射不用设置燃气导管，结构简单，体积小，但对导弹结构强度要求高，通用性较差，为了避免哑弹回落到舰体，一般冷射的发射管都向舷外倾斜一定角度，让哑弹落到海里。

　　简单来说热垂发就是导弹依靠自身动力飞出发射筒，冷垂发就是用弹射装置把导弹射出后，导弹在空中点火，因此我以为冷垂发也可以不必用左轮方式，也可以用美国的Mk41、Mk-48方型箱式垂直发射装置的阵距排列，只是发射筒仍然用圆形和倾斜放置就可，这样可以节约空间，放更多的导弹了。

　　苏联采用“左轮”式垂直发射装置还有一个原因，即SA-N-6导弹发射筒的支撑受力结构都设计在侧面，而不是筒底。相反，它的筒底还要求必须有一定的安全空间，以备意外时卸压用。因此，发射系统将导弹悬挂在中轴支架上，下面实际上是悬空的，－个受力支架最大可利用效率当然是在周围挂满，这样电气线路的布线和线路的防护性都能达到最优化。结果，只有一个发射口的“左轮”式旋转弹舱结构就这样产生了。

　　SA-N-9导弹的贮存/发射装置之所以采用圆筒，主要是因为它具有强度高的优点。这个优点很重要，因为舰载垂直发射系统每一个基座都是由装甲包裹的，这是重点区域，防护要求级别最高。圆筒形的结构在强度上优于方形，而且圆形的周长较小，同样装甲防护力下重量会轻很多。另外，在导弹发射失败或者是意外点火、发生火灾时，需要往发射单元内注水，圆形的单元强度高，不易变形：当导弹出现爆炸等意外事故时，圆形筒被破坏的程度比方形的小，在卸压口设置合理的情况下甚至舰内都不会受到大的影响。所以该装置的发射门虽然只有一个，但卸压口却密密麻麻地布满了圆型单元顶端。

　　简单来说热垂发就是导弹依靠自身动力飞出发射筒，冷垂发就是用弹射装置把导弹射出后，导弹在空中点火，因此我以为冷垂发也可以不必用左轮方式，也可以用美国的Mk-41、Mk-48方型箱式垂直发射装置的阵距排列，只是发射筒仍然用圆形和倾斜放置就可，这样可以节约空间，放更多的导弹了。

　　冷垂发用美国的Mk-41、Mk-48方型箱式垂直发射装置的阵距排列，只是发射筒仍然用圆形和倾斜放置，圆形发射筒象MK41、MK48方型箱式垂直发射装置的阵距排列，发射筒的支撑受力结构改变了，还需要专家重新设计。

　　俄罗斯的新垂发系统没有燃气排放通道，就能证明他是冷垂发。

　　SA-N-6导弹的贮存/发射装置之所以采用圆筒，主要是因为它具有强度高的优点。这个优点很重要，因为舰载垂直发射系统每一个基座都是由装甲包裹的，这是重点区域，防护要求级别最高。圆筒形的结构在强度上优于方形，而且圆形的周长较小，同样装甲防护力下重量会轻很多。另外，在导弹发射失败或者是意外点火、发生火灾时，需要往发射单元内注水，圆形的单元强度高，不易变形：当导弹出现爆炸等意外事故时，圆形筒被破坏的程度比方形的小，在卸压口设置合理的情况下甚至舰内都不会受到大的影响。所以该装置的发射门虽然只有一个，但卸压口却密密麻麻地布满了圆型单元顶端。

　　现在俄罗斯的新垂发系统也是采用圆筒，这说明他具有以上圆筒系统的优点。这还说明俄罗斯的新垂发系统是冷垂发，并且和过去研制的SA-N-6导弹的贮存/发射装置有历史和经验的继承性。

　　冷发射不用设置燃气导管，结构简单，体积小，但对导弹结构强度要求高，通用性较差，为了避免哑弹回落到舰体，一般冷射的发射管都向舷外倾斜一定角度，让哑弹落到海里。

　　光看图片，没有接触实体就不能证明俄罗斯的新垂发系统是倾斜5度的截面为平行四边形箱体。光看从上侧面角度的效果图不能证明新垂发系统是倾斜的箱体。但是看到展览的模型实体时感觉俄罗斯的新垂发系统的发射筒确实是垂直放置的，给人非常疑惑。但看到风孤独的下一段引述时便一目了然了。

　　采用法尔克设计局的冷气弹射技术，VT-1导弹以大约40米/秒的速度由弹射器从贮运发射箱中弹出，然后在甲板上方约40米（130英尺）高处由轻量型附助翻转模块使其转向。翻转模块主要是一个气体发生器，其侧向推力由VT-1的弹载计算机控制。导弹弹出后约1.5秒，导弹的主火箭发动机点火。稍后，程序转弯模块实施分离，从而保证其落在距发射平台至少100米之外。



            俄罗斯新型的导弹垂直发射装置，没有采用其“传统”的“左轮”结构


　　据汤姆逊-CSF公司称，垂直发射的响尾蛇导弹可以装入四个发射隔舱模块中，每一隔舱可备弹8枚、16枚、24枚或是2枚。该公司强调指出，由于导弹的火箭发动机在发射装置之外点火，不需要排导燃气气流，所以冷气弹射技术的一个主要优点就是发射架结构简单，重量轻巧且容易安装。该发射装置可携载8个装箱式VT-1导弹，其底面积为1.3×0.9米，高为2.6m，包括导弹在内总重不超过2吨。响尾蛇VT-1导弹垂直发射架既适合在大型舰艇上安装，也适合在500吨级的小型舰艇上安装。　

　　VT-1型垂直发射装置不需要对VT-1导弹本身作任何修改即可使用法尔克设计局设计现成的冷气发射技术。这种垂直发射系统保留了现役VT-1的所有优点，包括M3.5的飞行速度，35g的机动能力及8公里的射程。新型响尾蛇导弹采用现役响尾蛇导弹的标准化点火控制系统，能像火炮控制系统一样动作，从而使VT-1垂直发射导弹特别适用于在快速攻击舰、巡逻艇和小型护卫舰上使用，它可以全新安装或对已有的发射架进行改装。　

　　以上这段文字说明俄罗斯的新垂发系统，其导弹垂直发射系统是法尔克设计局的冷气弹射技术。发射筒是垂直的，而非象原来俄罗斯的礼服垂发系统那样象外倾斜，为了避免哑弹回落到舰体，一般冷射的发射管都向舷外倾斜一定角度，让哑弹落到海里。而法尔克设计局的这种冷气弹射技术不是这样的，导弹是垂直发射的，他有一个转弯模块，发射出去的导弹垂直射向空中，导弹在空中点火，这时不论导弹在空中点火是否成功，转弯模块都把导弹侧向推出，从而保证其距发射平台至少100m之外，即便导弹在空中点火不成功，哑弹也不会坠落到舰体上了。　

　　采用法尔克设计局的冷气弹射技术，VT-1导弹以大约40m/s的速度由弹射器从贮运发射箱中弹出，然后在甲板上方约40米（130英尺）高处由轻量型附助翻转模块使其转向。翻转模块主要是一个气体发生器，其侧向推力由VT-1的弹载计算机控制。导弹弹出后约1.5秒，导弹的主火箭发动机点火。稍后，程序转弯模块实施分离，从而保证其落在距发射平台至少100米之外。　

　　苏联采用“左轮”式垂直发射装置还有一个原因，即SA-N-6导弹发射筒的支撑受力结构都设计在侧面，而不是筒底。相反，它的筒底还要求必须有一定的安全空间，以备意外时卸压用。因此，发射系统将导弹悬挂在中轴支架上，下面实际上是悬空的，一个受力支架最大可利用效率当然是在周围挂满，这样电气线路的布线和线路的防护性都能达到最优化。结果，只有一个发射口的“左轮”式旋转弹舱结构就这样产生了。


冷VLS必须使用圆形基阵的原因

　　由于冷VLS的特性就是必须悬空以备意外时卸压,所以如果不使用圆形基阵,那发射架之间的中轴支架数量势必要增加. 而为了减小重量,成本,并最大限度的发挥艇内空间,就必须尽量少的使用中轴支架或悬挂装置. 而根据结构力学的公式推导, 重力或loads的圆形分布最合理,冷VLS使用圆形基阵是最合理的结构。

　　采用“左轮”式垂直发射装置除了导弹发射筒的支撑受力结构都设计在侧面，而不是筒底。筒底求必须有一定的安全空间，以备意外时卸压用。因此，发射系统将导弹悬挂在中轴支架上，下面实际上是悬空的外.另一个原因是,－个受力支架最大可利用效率当然是在周围挂满，这样电气线路的布线和线路的防护性都能达到最优化。

　　“冷垂发用美国的Mk-41、Mk-48方型箱式垂直发射装置的阵距排列，只是发射筒仍然用圆形和倾斜放置，圆形发射筒象Mk-41、Mk-48方型箱式垂直发射装置的阵距排列，发射筒的支撑受力结构改变了，还需要专家重新设计。”

　　冷垂发用美国的Mk-41、Mk-48方型箱式垂直发射装置的阵距排列，不行，可俄罗斯就研制出来了这种箱体的冷垂发技术。

　　苏联采用“左轮”式垂直发射装置即SA-N-6导弹发射筒是悬空的，是悬挂在舰体的甲板上的，而美国的Mk-41、Mk-48方型箱式垂直发射装置是放在舰体下放的。如果把舰体内部比作一间房子，那么“左轮”式垂直发射装置就象吊灯、吊扇那样悬挂在房顶上，而美国的Mk-41、Mk-48方型箱式垂直发射装置就象桌子、椅子一样放在地板上，这个比喻恰当吗？



      俄罗斯SA-N-6的内部结构，其导弹的布置是悬空的


　　现在俄罗斯的新垂发系统看着很象美国的Mk-41、Mk-48方型箱式垂直发射装置，可他还是“左轮”式垂直发射装置的悬挂式的，只不过不是悬挂在舰体的甲板上，而是悬挂在发射箱体的内部。从前可一把舰体内部比作一间房子，“左轮”式垂直发射装置悬挂在舰体的甲板上（在此指舰体的最上面甲板），现在是把俄罗斯的新垂发系统的发射箱体比作一间房子，而圆形发射筒就象吊灯、吊扇那样悬挂在房顶上那样悬挂在发射箱的上部。

　　仔细看一下俄罗斯的新垂发系统的发射箱体，其上部有两层板面。



            俄罗斯新型垂发，其采用的是两层口盖的设计


　　第一层板面布置的是发射口的盖板，是方型的，可以防尘防水保护内部的导弹。发射筒是圆型的，盖板是方型的，两层板面之间就是一个夹层，解决了圆型的发射筒和方型盖板结合的不匹配性，更好的防尘防水。在遭到打击时就是双层防护，象双舰体那样两层甲板，可抗打击，象复合装甲那样对打击进行缓冲。

　　发射筒悬挂在第二层板面上，因此第二层板面是发射时发射筒后坐力的受力面。

　　冷发射方式是导弹在发射筒内不直接点火，而是借助导弹发射筒底部的燃气发生器产生动力推动导弹起飞。采用这种方式的发射装置的燃气发生器位于导弹发射筒底部，它的上面是一个类似气动缸的装置，当燃气压力达到一定强度时可以推动原来被固定的活塞（导弹托架）摆脱束缚，高速向上运动，同时带动活塞上的导弹向上同步运动，冲破易碎发射筒盖，弹离导弹筒，当导弹的弹射高度达到20米左右时发动机点火，开始朝预定目标飞行。

　　冷发射很象苏联的炮射导弹。先从坦克的炮堂用普通炮弹的发射方式射出炮射导弹，炮射导弹在空中就变成导弹，按指令制导寻找目标，而不是作抛物线运动，所以叫炮射导弹。

　　不管是冷垂发还是炮射导弹，前期的发射原理就象枪和大炮那样发射，因此发射时就有后座力。

　　苏联采用“左轮”式垂直发射装置即SA-N-6导弹发射筒的支撑受力结构都设计在侧面，而不是筒底。相反，它的筒底还要求必须有一定的安全空间，以备意外时卸压用。因此，发射系统将导弹悬挂在中轴支架上，下面实际上是悬空的，－个受力支架最大可利用效率当然是在周围挂满，这样电气线路的布线和线路的防护性都能达到最优化。结果，只有一个发射口的“左轮”式旋转弹舱结构就这样产生了。

　　俄罗斯的新垂发系统的发射箱体，其上部有两层板面。发射筒悬挂在第二层板面上，因此第二层板面是发射时后坐力的受力面。SA-N-6导弹发射筒的支撑受力结构都设计在侧面，而新型的垂发系统发射筒垂直悬挂在第二层板面上，因此第二层板面是发射时后坐力的受力面。

　　俄罗斯的新垂发系统的发射箱体很象美国的Mk-41、Mk-48方型箱式垂直发射装置的箱体,是由四个主支柱组成,在4个主支柱之间用X型的支架连接, 形成箱体的主体骨架结构。仔细观察你会发现俄罗斯的新垂发系统的发射箱体，其上部有两层板面和第二层板面上悬挂的发射筒不是固定在箱体的4个主支柱上，而是支撑在X型的支架和4个主支柱的连接点上，箱体骨架结构的连接点都是活的，感觉X型的支架和上面支撑的两层板面和悬挂的发射筒是可以上下移动的。俄罗斯的新垂发系统的发射箱可以装8枚导弹，8个发射筒悬挂在第二层板面上，筒底还有一定的空间，以备意外时卸压用，筒底下面是悬空的。




            俄罗斯新垂发的受力结构示意



　　俄罗斯的新垂发系统的发射箱体在发射导弹时，导弹在发射筒内不直接点火，而是借助导弹发射筒底部的燃气发生器产生动力推动导弹起飞。采用这种方式的发射装置的燃气发生器位于导弹发射筒底部，它的上面是一个类似气动缸的装置，当燃气压力达到一定强度时可以推动原来被固定的活塞（导弹托架）摆脱束缚，高速向上运动，同时带动活塞上的导弹向上同步运动，冲破易碎发射筒盖，弹离导弹筒，（导弹是垂直发射，他有一个转弯模块，发射出去的导弹垂直射向空中，导弹在空中点火，这时不论导弹在空中点火是否成功，转弯模块都把导弹侧向推出，从而保证其距发射平台至少100米之外）。当燃气发生器把导弹打出去时，发射筒就有一个向下的后座力。发射筒悬挂在第二层板面上，因此第二层板面是发射时后坐力的受力面。第二层板面和悬挂的发射筒不是固定在箱体的四个主支柱上，而是支撑在X型的支架和4个主支柱的连接点上，感觉箱体骨架结构的连接点都是活的，X型的支架和上面支撑的两层板面及悬挂的发射筒是可以上下移动的。4个主支柱之间用X型的支架连接,形成箱体的主体骨架结构肯定是用弹性很好又不易变形的弹性钢材制成的。第二层板面产生的后坐力不是压在四个主支柱上，而是压在支撑的 X型支架和四个主支柱的连接点上。第二层板面产生的后坐力会使X型支架向下移动，并使整个箱体产生轻微变形，因为箱体的结构骨架很象弹簧，可能还有液压缓冲，会把第二层板面产生的后坐力卸掉并恢复原来的形状。用整个箱体的结构骨架把第二层板面产生的后坐力卸掉，我想这就是俄罗斯的新垂发系统的发射箱体的卸压原理吧。