火箭垂直發射技術

火箭豎立在發射台上，運送有效載荷（如衛星、飛船、彈頭等）起飛、加速、送入預定軌道的技術。

基本介紹

• 中文名：火箭垂直發射技術
• 方法：火箭豎立在發射台上運送載荷起飛
• 原因：為了簡化發射設備，滿足改變射向
• 發明時間：1944年
• 國家：德國
• 套用：主要用於彈道飛彈

準備工作

火箭發射的準備工作包括：把火箭垂直地安裝在發射台上，藉助勤務塔、臍帶塔和管、線接頭將地面電纜、氣液管路與火箭和有效載荷連線；對火箭和有效載荷進行各分系統檢測和綜合模擬試驗，驗證其技術性質和工作可靠性；為火箭（含太空飛行器）加注推進劑和充灌壓縮氣體；載入飛行時，最後將航天員送入太空飛行器等待發射。

優勢

火箭發射採用垂直方式，考慮如下主要因素。

①運載火箭的體型龐大，長達十幾米至幾十米，直徑幾米至十幾米，如果傾斜發射就得有一條比箭體更貌岸然長的滑行軌道。這種滑軌不僅相當笨重、穩定性差、行走困難，而且發射時所產生的振動，勢必影響火箭的命中精度。何況放置滑軌就得有一個很開闊很平坦的發射場。同時，由於火箭處於傾斜狀態，點火啟動時尾部會噴射出高溫高速高壓燃氣流，因此還需要有一個相當長的安全區。

②火箭的飛行絕大部分時間是在大氣層以外的空間。垂直發射有利於迅速穿過大氣層，減少因空氣阻力而造成的飛行速度損失。當然，這種垂直飛行的時間不宜過長，否則，在重力作用下，火箭的飛行速度損失就很大。所以，召前運載火箭的垂直飛行段一般在4～10秒範圍之內。

③採用垂直發射，可以簡化發射設備，它所有的發射台上可以設計得很緊湊，並且能夠很方便地使豎立在發射台上的火箭在360°範圍內移動，從而滿足改變射向的需要，並保證火箭系統的穩定性和隱蔽性。

④大型運載火箭所用的推進劑一般都是液體的，因此，垂直狀態發射便於推進劑的精確加注或泄出。

⑤現在大部分的運載火箭都採用慣性控制系統。它要求火箭在發射前精確地確定它的初始基準和調零，這樣才能保證有效載荷準確地進入地球軌道。而垂直發射對實現這一要求，要比傾斜發射方便得多。

⑥運載火箭的推重比（火箭發動機的地面額定推力與火箭的起飛重量之比）一般都比較小，如V—2火箭的推力為26噸（按規定，推動單位為“牛”，為便於比較，在此推力單位仍用噸力），起飛重量為13噸，推力比為2。現在運載火箭的推重比約為1.2～1.6（固體火箭的推重比可達2.0以上）。火箭垂直放置發射台上，發射時只要推力稍微超過起飛重量，火箭就可以騰空而起。隨著推進劑的不斷消耗，火箭的重量逐漸減小，飛行速度愈來愈高。由此可見，垂直發射對於火箭的加速和能量的利用，都是十分有利的。

廣泛套用

從1944年德國發射 V—2火箭開始，至今世界各國發射運載火箭都採用垂直發射，如起飛重量達2930噸的“土星” 5號運載火箭，就是採用垂直發射的方式將航天員送上月球的。又如往返於地面與太空的太空梭，也是採用垂直發射方式發射升空的。

彈道飛彈

彈道飛彈是指在火箭發動機推力作用下按預定程式飛行，關機後按自由拋物體軌跡飛行的飛彈；第二種解釋：彈道飛彈（ballistic missile）是一種飛彈，通常沒有翼，在燒完燃料後只能保持預定的航向，不可改變，其後的航向由彈道學法則支配。為了覆蓋廣大的距離，彈道飛彈必需發射很高，進入空中或太空，進行亞軌道宇宙飛行；對於洲際飛彈，中途高度大約為1200公里。當在太空時，不提供推力，飛彈做自由落體。

艦載飛彈

艦載飛彈是艦艇防空、反艦和反潛的主要武器，早期都是傾斜發射的。這種發射方式的主要缺點，一是作戰時，發射裝置通常要轉向目標來的方向，反應時間長；二 是發射裝置占用面積較大，大艦最多裝2～3個，小型艦艇只有一個，每個發射裝置上飛彈數量，少的一枚，最多 的8枚，發射完了之後，重新裝彈更費時間，影響艦艇的火力；三是發射裝置暴露在甲板上，作戰中很容易被打壞。針對上述問題，美國在80年代為艦載飛彈研製了兩種垂直發射系統MK41和MK48，其中MK41可發射多種飛彈，MK48僅用 於發射艦空飛彈。下面以MK41為例說明什麼是垂直發射系統。MK41採用模組式結構，標準模組是一個有8個發射管 的飛彈艙，每管裝一枚飛彈。飛彈艙安裝在軍艦的甲板下，上端與甲板基本取平。每艘軍艦所裝飛彈艙的數量 視甲板的可用空間而定。例如，在“提康德羅加”級巡洋艦上，首尾各有8個飛彈艙；在“阿利·伯克”級驅逐 艦，艦首有4個飛彈艙，艦尾有8個。在艦首和艦尾的飛彈艙中，各有一個艙騰出3個發射管的位置，安裝可伸縮 的臂式起重機，用於重新裝彈或吊走故障彈。這樣，上述兩種艦每艘艦的載彈量分別為122枚和90枚，其中有“標準”艦空飛彈、“阿斯洛克”反潛飛彈和“戰斧”巡航飛彈。根據要打擊的目標，由發射控制系統選擇彈種，指 令某一枚飛彈發射，反應時間僅4秒,而且可打擊來自任何方向的目標。MK41目前已裝備美國“提康德羅加”級巡 洋艦、“阿利·伯克”級和“斯普魯恩斯”級驅逐艦，日本的“金剛”級驅逐艦和加拿大的“易洛魁人”級驅 逐艦也安裝了MK41垂直發射系統。除了美國以外，以色列的“巴拉克”飛彈、英國的“海狼”飛彈和俄羅斯的SA-N-6 、SA-N-9飛彈都已採用垂直發射系統。

分布狀況

垂直發射目前分布狀況：世界上有美國、中國、俄羅斯、法國、英國、日本、加拿大、以色列、南非等國海軍的軍艦裝備了垂直發射系統。

其中以美國和中國的垂直發射系統最有特點，最有代表性。

美國海軍裝備的艦載Mk41垂直發射系統：

Mk41採用標準艙式結構。多個飛彈艙緊密排列安裝在甲板下，上端與甲板基本取平。一個飛彈艙有8個發射管，每管裝1枚飛彈，管口對準甲板上的一個開口，平時用鋼板蓋嚴，發射時打開，飛彈從開口處飛出。每艘軍艦所裝飛彈艙的數量視甲板的可用面積而定。在“提康德羅加”級巡洋艦上，前後甲板各有8個飛彈艙；在“阿利伯克”級驅逐艦上，前甲板有4個飛彈艙，後甲板有8個飛彈艙。前後各有一個艙騰出3個發射管的位置安裝臂式起重機，用於吊裝飛彈。這樣，上述兩種軍艦每艘的發射管數分別為122個和99個。在這些發射管里可裝艦空飛彈、艦艦飛彈、反潛飛彈和對地攻擊巡航飛彈。根據要打擊的目標，由發射控制系統選擇彈種，指令某個艙內的飛彈發射，反映時間僅為4秒。飛彈垂直起飛後按預定程式在空中轉彎，向目標方向飛行。

中國海軍裝備的艦載海紅9垂直發射系統

海紅9有8個飛彈發射艙，前甲板有6個飛彈艙，後機庫上有2個飛彈艙。飛彈的發射方式為垂直冷發射，每個飛彈艙有8枚飛彈。8套6聯裝共48枚海紅9遠程防空飛彈，雖說其命中率高達90%，但是只能用來打敵人飛機的，而不能用來反飛彈。可是它最突出的特點是：每個飛彈單獨使用一個發射口，與Mk41垂直發射系統相比較，海紅9垂直發射系統的發射方式更為可靠，且發射速度更快，安全率也更高。