国外舰载导弹发射装置发展综述

刘永亮，任克亮，马旭轮，穆永涛

（中国船舶集团有限公司第七一三研究所，郑州 450015）

导弹已成为现代作战舰艇的主要武器，导弹发射系统的先进程度直接影响舰艇的战斗力。现代海战要求各个作战单元有较好的武备通用性，以实施水面、水下和空中目标的防御和对抗攻击，而导弹是现代海战作战制胜最主要的武器和打击手段，如何使导弹合理快速、可靠、准确、安全发射，先进、高效、安全的发射技术及其装置起着至关重要的作用，影响着战争的胜负。舰艇导弹发射装置的功能是存放和发射舰载导弹[1-3]，让导弹锁定目标后能够迅速指向目标，第一时间发射，并朝目标飞去。舰艇导弹发射装置已发展了多年，以美国、俄罗斯为代表的国家，走在了技术的前列。

1 固定式发射装置

固定式导弹发射装置是舰载导弹发射装置中技术最为简单的一种。也正因为如此，固定式导弹发射装置成了目前各种舰载导弹发射装置中运用最为广泛的一种，并沿用至今，仍有多款现役主战舰艇使用固定式导弹发射装置。

固定式发射装置是将一个固定架支起一套导弹发射筒，没有其余配套设施。其安装位置灵活，可以安装在两侧船舷、舰桥后、机库上方，有时还能临时安装在飞行甲板上。固定式导弹发射装置结构简单，通用性强，适装范围广。大到万吨巡洋舰，小到百吨的导弹快艇上，都可见到固定式发射装置。如国外的俄罗斯956EM 现代级、光荣级和无畏级驱逐舰固定式发射装置[4-7]，如图1 所示。

图1 俄式956/956EM 现代级驱逐舰的固定发射装置Fig.1 Russian 956/956E modern destroyer fixed launcher

固定式反舰导弹发射装置，通常布置在舰桥后方平台，朝向为艇舰两侧船舷。在攻击目标时，船需要根据目标位置调整位置，选择自己的一侧船舷对准目标，然后才能有效保证导弹的精度。但其风险较高，舰艇体积大，机动性差，调整位置的时间长，容易被敌方抢先发射摧毁。舰艇侧面积大，相对于正对目标时，雷达反射面积更大，容易被锁定和击中。前苏联提出正面布置方式，如俄罗斯现代级、光荣级和无畏级驱逐舰，可有效降低雷达探测风险。

由于舰船排水量的限制，舰船在海上的机动性相对陆地上的发射车、坦克等较差。20 世纪30 年代至50 年代，各国的造船水平存在差异，导弹的速度和射程相对21 世纪前20 年的水平存在较大差距，固定式发射装置解决了国内外舰船上发射导弹有无导弹发射装置的问题。因为其结构简单，体积大，经济成本相对低廉，得到国内外海军的青睐。其缺点是，由于固定式发射装置结构简单，不能有方位的转动，导致其作战的距离较近，在发现目标后进行打击过程中，发射装置本身的跟踪性、灵敏性较差，对导弹机动性要求较高，从而导致了只能在给定目标的情况下，才能释放打击威力，主要应用在反舰方面。

朝正面安装虽然不用将侧面面向目标，但仍需艇舰调整位置来实现导弹指向目标，跟踪目标机动性及效率不高。类比舰炮，将导弹安装一个“炮塔”，导弹自行旋转来指向目标，回转式导弹发射装置为此出现。

回转式发射装置包含有可转动的发射架，可以根据目标参数，在武控系统的命令下自动调整发射架角度，使导弹快速指向目标，不用特意调整舰艇自身的位置。

2 回转式发射装置

回转式发射装置有一个可转动的发射架，可以根据目标参数，在武控系统的命令下自动调整发射架角度，使导弹快速指向目标，这样就不用特意调整舰艇自身的位置[8-9]。

随着导弹速度及射程的提高，舰船在防御方面，除了适应较大的反舰导弹外，从空中打击舰船的需求进一步提高，舰空导弹便应运而生。在舰空导弹领域，舰空导弹的体积较小，射程远，射界广，为了适应防空导弹，客观上需要一种射界广，机动性能好，能够快速反应，安装体积小，载舰安装位置灵活的发射装置，于是，回转式发射装置产生了。在固定式发射装置的基础上，增加了回转、俯仰性能。反舰导弹一般体积大，导致发射装置体积也大，只能安装在舰艇中部，前后都为船体结构，无法安装在舰艏或者舰艉。回转式发射装置体积小，其机械结构更为灵活，可以安装在舰艏或者舰艉，射界明显增加。另外，回转式发射装置在舰空导弹领域实现了海上再装填。其备弹放置在发射装置后的甲板下，导弹消耗完毕后，可直接装填。可携带更多导弹，战斗力更加持续。

20 世纪70 年代，美国海军为应对近程拦截高超音速导弹的需求，研制了“海拉姆”回转式发射装置（如图2 所示），一个自动化较高的近程防空系统，具有极高的机动性，导弹采用红外/无源制导方式，射程可达8 km，可有效拦截高超音速反舰导弹、战斗机和无人机等高速空中目标。

图2 “海拉姆”导弹发射装置及装填Fig.2 "HLM" missile launcher and loading

回转式发射装置在一定时期只能承担中近程的舰对舰任务，传统的回转式发射装置主要定位是打击大中小型水面舰船。由于传统的导弹制导精度低，回转式发射装置也承担着一定的防空任务。随着防空导弹及巡航导弹速度的增大，制导精度的提高，导弹种类的增多，客观上要求回转式发射装置的反应效率要快，打击范围要广，反导精度要高。回转式发射装置的回转系统、俯仰系统、伺服控制系统、调平系统、制导系统、隐身性要有一新的突破。

回转式发射装置只能承担中近程的反舰和防空任务，不具备反潜的功能，由于其装载的反舰导弹体积小，导弹本身的射程近，使其不具备打击远程目标的能力。固定式发射装置和回转式发射装置都安装在舰船的甲板面上，隐身性较差，客观上要求对海洋环境的环境适应能力较强。

3 臂式发射装置

臂式发射装置是在回转式发射装置的基础上配备了一台自动装弹机和存放导弹的弹库，实现打一装一功能，提高了装弹的自动化程度。单臂发射架主要有俯仰和水平2 个运动方向[10]。臂式发射装置主要装载中远程舰空和反舰导弹，均配有自动化装弹装置，相对于固定式发射装置和回转式发射装置在装弹方面节省了大量人力，提高了拦截舰空导弹的发射效率。臂式发射装置装载的导弹推力大，弹身长，制导精度高，自动化装填速度快，具备中远程打击舰艇和防空导弹的能力，尤其是在打击驱逐舰和航母上能力凸显。因为臂式发射装置配备有自动化装填装置，导致其占有舰船弹库的体积较大，机电结构复杂灵巧，一旦被击中，弹药库损失不可估算，有可能波及至整个舰船的安全性，维修维保周期长，要求舰员级及基层级的维修水平较高。

其中俄罗斯的“施基利”就是单臂式导弹舰空导弹武器系统（如图3 所示），其内部是一架体型较大的自动装弹机和多枚SAN-7 舰空导弹，这套复杂的机械结构和配套占去了甲板下大部分的空间。整套发射系统反应时间不超过20 s，可高效拦截反舰导弹和反空导弹。“施基利”主要搭载舰空导弹，载弹24枚，是一型专注舰空的单一功能发射系统。“施基利”早期采用SA-N-7 型舰空导弹，后期改用SA-N-12 型舰空导弹，射程提升到38 km，最大飞行速度为3.6马赫，末端采用半主动雷达制导。“施基利”的俯仰范围为0°～+70°，调整速度为90～100 (°)/s，水平方向可进行360°旋转，导弹发射时间为10 s。

图3 俄罗斯施基利发射装置及弹库内部Fig.3 Russia' Skiri launcher and interior of ammunition depot

美国的MK-13 也是单臂式舰空导弹发射装置（如图4 所示），MK-13 能够搭载SM-1 舰空导弹、“鱼叉”反舰导弹等多种导弹，是一型舰空反舰兼顾的多功能发射系统，其弹药舱为2 个同心圆形的旋转结构，内圈装弹16 枚，外圈装弹24 枚，总计可容纳40 枚各型导弹。MK-13 系统弹药舱能够辨识64 种导弹，并且处理与存放其中7 种，每一种数量可以按需搭配。MK-13 配备了SM-1 系列舰空导弹，其中SM-1 MR、SM-1 MR Block V 的最大射程分别为38、46 km，最大飞行速度2 马赫，发射时间为10 s，采用全程半主动雷达制导。MK-13 的俯仰范围为-15°～+95°，调整速度为45 (°)/s，水平方向也可进行360°旋转。

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图4 美国海军MK-13 发射装置Fig.4 U.S. Navy MK-13 launcher

臂式发射装置实现了自动装填之后，进一步需求是直接把备弹从弹库内垂直射出，在空中调整姿态，使导弹指向目标。这样不仅解决了装填问题，且导弹指向目标更快，射界覆盖360°，放置在舰艏的导弹也可攻击后方目标。此客观需求导致垂直发射装置的出现。

4 垂直发射装置

垂直发射装置能直接把导弹从弹库内垂直发射出去，然后在空中调整姿态，使导弹指向目标。在箱弹装填到位后，导弹指向目标更快，射界覆盖360°，放在舰艏的导弹也能攻击后方目标。国内外比较先进的舰艇其主力导弹（尤其是舰空导弹）都采用垂直发射[11-12]。垂直发射装置优点：打击速度快，导弹直接发射出来，追踪目标靠雷达全方位扫描指引，能减少反应时间；贮弹量大，是具有发射功能的弹库；发射流程简化，可靠性高[13]；发射装置安装在甲板下面，隐身性好。

国内外垂直发射装置不同于固定式、回转式和臂式发射装置，结构上均采用模块化设计、安装和拆卸，分为发射单元、控制单元、装填单元等。其发射方式分为冷热2 种，贮弹量大，贮弹类型多，反应效率快，射界广，在海上基本无死角，能同时装载舰空、舰潜、舰舰导弹，承载舰对空、舰对舰、舰对潜近中远多重任务。因为箱弹为垂直装填，垂直发射装置可在码头起重机及海上装填起重机上配合下，进行快速有效地箱弹装填[14]。

垂直发射装置系统在安全性方面存在一些缺陷，由于垂直发射的导弹贮存在发射箱内，如果导弹火箭发动机有问题，易造成发射任务失败[15-19]。如果导弹未出筒，残留弹体会在发射筒内剧烈燃烧；如果导弹飞出发射筒，但动力不足，导弹可能随即下落，砸在甲板上。

美国和俄罗斯海军在20 世纪80 年代配备了垂直发射装置。全球第一型批量装备的舰载垂直发射装置是苏联的核动力巡洋舰上的“利夫”，美国“宙斯盾”舰上装备的MK-41 型垂直发射系统也在其列，如图5和图6 所示。“利夫”垂直发射装置衍生自陆基S-300系列舰空导弹，在1979 年装备于2 艘核动力导弹巡洋舰。美国的MK-41 垂直发射系统1986 年在巡洋舰上实现了首装。

图5 俄罗斯“利夫”垂直发射装置Fig.5 Russian "Liv" vertical launcher

图6 美国MK-41 垂直发射装置Fig.6 U.S. MK-41 vertical launcher

发射装置贮存筒弹时，发射单元通过支撑圆筒上的贮弹导轨约束筒弹支脚，为筒弹提供侧向定位和固定；通过回转盘上的筒弹支承座和压紧机构为筒弹提供轴向支承和固定。发射装置发射导弹时，发射显控柜接收由发控机柜转发的武控系统指令，控制发射单元液压站驱动液压铰链将相应舱口盖迅速开启到位，为导弹飞离提供通道。同时，发射显控柜向发控机柜实时回送舱口盖状态和其他状态信息。当导弹发动机或筒内弹射器意外点火时，导弹可凭自身动能冲开剪切式应急盖飞出弹库。美国MK41 垂直发射装置是可以发射多种导弹的热发射导弹垂直发射装置，通用性好[20]。

垂直发射装置在进攻和防御方面扮演着重要角色。垂直发射装置可装载多型号、多用途导弹，导弹射界可覆盖10～2 000 km，通用性强[21-29]。随着无人作战体系的发展和电磁弹射技术的发展，垂直发射装置在能源弹射动力方面还以蒸汽或液压弹射为主，对电磁弹射的储能模块、发射模块等还是一片空白。美国采用的导弹适配发射装置的研制体系，发射装置的接口是公开的，导弹在设计和适配的过程中会有很大的开放性。

5 国外舰载导弹发射装置未来发展趋势

美国海军在“朱姆沃尔特”级驱逐舰的基础上进行“未来巡洋舰”的规划发展时，结合舰空反导的需求，规划了2 款新概念垂直发射装置，以充分利用其5 层甲板高度所带来的潜能。

第一款是“模块化发射系统”（MLS），如图7所示。与MK-41 的热发射方式不同，MLS 采用冷发射方式，技术来源于潜射弹道导弹的发射系统，相当成熟可靠。冷发射方式还可以减少舰艇维护时的工作量，降低舰艇红外特征，避免导弹点火后卡在垂直发射装置内造成的破坏，同时对更大更重的导弹也有更好的兼容性。传统的设计理念为，口径为一固定值，高度可调，从而制约了垂直发射装置的使用潜力和贮弹量。MLS 采用模块化设计，不限定贮运发射箱的口径，解放了导弹的尺寸。其中的标准型MLS 口径比MK-41 更大，6 单元的标准型MLS 空间和面积与8 单元MK-41 相近，这为现役安装MK-41 的水面舰艇返装MLS 提供了方便，也让未来发展的新导弹无需再硬性考虑和MK-41 的兼容性；而非标准型MLS则可以根据导弹量身定制，用于发射远程弹道导弹这样的超大型导弹。标准型和非标准型MLS 之间更换方便，码头有吊车保障即可完成，平衡了舰艇载弹量和垂直发射装置使用潜力间的矛盾。

图7 模块化发射系统Fig.7 Modular launch system

第二款则是电磁垂直发射装置，如图8 所示。相比传统冷发射方式，电磁垂直发射装置使用线圈加速，导弹的加速曲线更为平缓和稳定，发射力度的调节也更为精确，还有可观的升级潜力[35-37]。美国已在国家实验室进行电磁垂直发射装置的研究，并用原理样机展示了发射导弹的可行性。由于技术原因，美国2 款电磁垂直发射装置从2010 年后被搁置，停留在了图纸和原理样机的阶段，得以让MK-41 继续称霸美国海军的水面舰艇。

图8 电磁垂直发射装置Fig.8 Electromagnetic vertical launcher

2020 年，美国海军加大了对“常规全球打击通用高超音速导弹”的研发，其弹径大于762 mm，MK-41 和MK-57 垂直发射装置无法兼容，为此“模块化发射系统”（MLS）重启是最佳选择，“模块化发射系统”（MLS）大概率会成为美国海军的下一代垂直发射装置。另一方面，电磁垂直发射虽然理论上要比冷发射方式的“模块化发射系统”MLS 更加先进，但是只在十几年前做过缩比原理样机，许多关键技术未经过有效试验验证。因此，电磁垂直发射作为中近期的下一代垂直发射是不切实际的想法，可能在未来50 年作为解决方案安装在后续的大型水面战斗舰上。

6 舰载导弹发射装置发展思考

4 种发射装置的发展是循序渐进的，其结构由简单到复杂，贮弹类型由单一到多种，作战范围由近中程到近中远及超远程，作战半径由局部到全方位，作战效率由低到高，装填补给能力由人工到智能，装填地点由码头到海上。在能源方面，发射装置逐步以适应裸弹及箱弹装填至发射装置利用导弹化学能发射为主，向适应全舰船发射装置以电磁弹射导射为主的转变，以电磁为基础的通用垂直装置是各国发射装置发展的必然。

电磁弹射模式下通用垂直发射技术研究需重点解决以下问题：电磁弹射模式下不同类型导弹通用发射问题；实现相比现役通用垂直发射系统相同的发射率；实现弹库内导弹快速姿态转换及装填转运；提高通用电磁发射系统可靠性、电磁兼容性；实现模块化。

7 结语

国外的舰载发射装置已经实现了模块化、系列化和通用化，垂直发射装置以其射界大、反应快、可靠性好的优点，装载于在役的主力战舰上。倾斜发射装置在近程末端防空方面可提前指向目标，减少导弹机动时间，提升末端拦截概率，是垂直发射装置的有效补充。另外，国外在舰载发射装置上已经实现无人机的发射及回收，无人艇已有小型垂直发射装置的安装，并进行了海上实航导弹发射试验，形成了中远程无人作战体系。在电磁弹射方面，国外的电磁弹射发射装置仍停留在原理样机方面，在实验室只进行了储能、发射等单项性能试验，未开展工程阶段的研制试验。随着无人作战体系和电磁弹射技术的发展，舰载导弹发射装置逐渐向无人和电磁弹射垂直发射装置上迈进，无人控制技术、大容量电容技术、储能技术等将是舰载垂直发射装置将来突破的难点和方向。国外发射装置合理的舰面布局、前卫的发射方式值得国内借鉴。