MK41垂直飛彈發射系統

從研究艦艇抵禦全方位飽和攻擊的需要出發，詳盡介紹了美國MK41飛彈垂直發射系統的結構特點，重點分析了該系統多用途技術套用特性和I當前在美國及其盟國各型艦艇上的裝備套用情況及改進發展狀況。

基本介紹

• 中文名：MK41垂直飛彈發射系統
• 分析：該系統多用途技術套用特性
• 介紹：美國MK41飛彈垂直發射系統
• 時間：1973—1974年間

技術發展狀況

20世紀70年代以後，反艦飛彈出現了前所未有的高速發展。各國競相研製並普遍裝備各種反艦飛彈。現如今的反艦飛彈可以從飛機、水面艦艇和潛艇上發射，能夠實施全方位、多批次的飽和攻擊，一艘大型水面艦艇在不到30s的時間內，就能遭到來自各個方向至少6枚反艦飛彈的攻擊。面對這種威脅，僅就飛彈防禦武器的發射系統而言，它必須具有很短的反應時間、很高的發射率、足夠的備彈量以及無需艦艇機動或發射裝置瞄準的全方位發射能力。對於傳統的旋轉瞄準式發射系統而言，作戰反應時間顯得過長，且在貯彈量方面也不能滿足對付現如今反艦飛彈強大火力的要求。

在1973—1974年間，美國海軍開始計畫研製一種結構簡單、發射率高、貯彈量大、可進行全方位進攻和防禦發射的飛彈垂直發射系統。之後，美國馬丁· 馬麗埃塔公司擔負起研製這種發射系統的任務，並將其命名為MK41。這是一種裝在甲板下的飛彈垂直發射系統，能發射多種類型的飛彈，包括海麻雀、標準．2 Block 2和Block 3、戰斧以及2003年1月第一次發射的海麻雀改進型飛彈(ESSM)。

系統結構

MK41系統由標準模組、裝填模組、飛彈貯運發射箱和發控台等設備組成。

標準模組

MK41系統的標準模組採用8隔艙模件，總體尺寸為3．17m×2．08m×7．67m，在結構上有一定的獨立性，可作為獨立的發射單元，一個或多個模組與發控設備相聯就能構成一個完整系統。

標準模組由構架、頂板、艙口蓋、開啟機構、燃氣排導系統及煙道、壓力通風系統等部分組成，發控台的外圍設備，如發射程式裝置、動力控制板和電源等也是標準模組的組成部分。標準模組的構架設計成8個隔艙的骨架，它一方面用來容納飛彈貯運發射箱，另一方面用於安置和支撐模組的所有設備。每個艙口蓋均有自己的開啟機構，它是MK41系統唯一的運動部件，迅速打開它所需的最大機械功率是2．57kN。如果貯運箱內飛彈意外點火，艙口蓋能在0．35kg/cm的內壓下自動開啟，以保護彈庫的安全。

燃氣排導是飛彈垂直發射系統設計的關鍵技術之一。飛彈發射時會產生大量的高溫燃氣，迅速有效地將這些燃氣排導出去是至關重要的。因為這些燃氣對發射裝置和有關設備都會產生很嚴重的燒蝕。以美國標準艦空飛彈為例，燃氣流溫度高達2 400K，排出物中的40%是硬度高、吸附力強的氧化鋁粒子， 還含有76 000mg/kg的極其活潑的氯化氫氣體。高溫高速粒子的碰撞和擾動所產生的熱交換，傳給發射裝置的巨大熱量，對發射裝置的壽命是極其不利的。MK41系統的燃氣排導系統是與8隔艙共用的，它由壓力通風室和垂直排氣道組成。飛彈發動機點火後，壓力通風室使燃氣流膨脹減速，然後經排氣道排入大氣中。為了儘量減少高溫燃氣對其它箱體的傳熱影響，排氣道的整個內表面襯有抗燒蝕材料。

裝填模組

MK41系統中的裝填模組外形尺寸同標準模組一樣，總體構架也大致相同。只是用3個隔艙安裝1台伸縮式油壓起重機。平時，起重機收藏在裝甲艙蓋下面，工作時升到甲板上面並伸開超重臂，其臂長8．15m，起吊高度為7．62m，起吊質量2t，能對8隔艙模組中的所有彈位進行海上補給，補給速度為10 tt/h。

飛彈貯運發射箱

貯運發射箱不僅是飛彈的貯存、運輸和發射裝置，而且也是構成燃氣排導系統的一部分，因此，它是關鍵設備。在平時運輸和貯存期間，它為飛彈提供環境保護、裝卸保護以及對敵方火力的防護，因此要求它需有一定的機械強度，並配有必要的搬運附屬檔案。作為發射裝置，箱內應設有飛彈發射所必需的導軌、電氣連線件、保險解脫裝置、約束機構等器件。

MK41系統有MKl3、MKl4、MK15三型貯運箱，它們外形結構基本相同，截面均為邊長為63．5cm x 63.5cm的正方形 ，長度有5．79m和6．71m兩種，箱體用波紋鋼製成，內部結構按照2．82kg/cm 的內壓要求設計。MK13用於標準-2飛彈，MK15用於阿斯洛克飛彈，這兩型貯運箱的長度是5．79m，比標準隔艙飛航飛彈2005年第9期短，在裝人隔艙時，必須利用一個高0．95m適配器。MK14用於戰斧巡航飛彈，箱長6．71m，不需適配器。飛彈裝入貯運箱後，貯運箱首尾兩端被密封起來。首密封罩用易碎材料製成，尾密封罩的材料是薄鋼板，內、外表面分別用不同的燒蝕材料加以保護。

發射飛彈時，發動機推力達到臨界後，飛彈和貯運箱之間的限制器鬆開；尾密封罩在燃氣流的衝擊下，按預切的十字形裂開成花瓣形狀；燃氣流進入壓力通風室，並經垂直排氣道在甲板面排出。隨後，飛彈起飛，穿破首密封罩，從發射隔艙垂直上升。當飛彈離開甲板面時，艙蓋即刻關閉，恢復彈庫的裝甲區。

每個貯運箱均有一套內部沖水系統。裝入彈庫後，該沖水系統與彈庫的沖水分配管道相接。當箱內溫度過高或是飛彈發動機意外點火時，沖水系統自動對飛彈戰鬥部進行沖水冷卻。每個貯運箱還配有一套PHST(包裝、裝卸、貯運及運輸)設備，該設備包括首、尾保護蓋，防衝擊、振動的隔振體，起吊環和栓系，叉車叉口等。PHST是用於裝艦前的任何裝卸、貯存及運輸的操作，在貯運箱吊到艦上進行收貯作業時，則將拆去這套裝置。為確保系統的安全，防止意外的飛彈發射，每個貯運箱上裝有關鍵功能中斷開關和貯運箱安全啟動開關，它們控制輸送飛彈的關鍵信號的電壓。發射邏輯確保在兩個獨立的監視器批示艙蓋已完全開啟和飛彈限制塊已鬆開時，才發出飛彈點火指令。

發控設備

MK41飛彈垂直發射系統包含2台發控設備。它的核心部件是美海軍標準的AN/UYK-20型小型計算機。另外，還包括電傳打字機、磁帶輸入裝置、外圍輸出設備等，它們位於彈庫外面，與艦上作戰系統的其它計算機裝在一起。每台發控設備都是完全冗餘的，能控制首、尾兩彈庫中的所有飛彈。在正常情況下，每台發控設備控制每個彈庫中的一半飛彈。但在一台出現故障時，另一台能接管控制全部飛彈，實現不問斷髮射。

技術特點

與傳統的艦載飛彈發射系統相比，MK41飛彈垂直發射系統具有許多突出優點：

1)發展潛力大、易於改進

MK41垂直發射系統採用模組式結構，模組可根據任務需求和艦船條件進行不同的組裝和改變以適用於不同的艦型。該系統和艦上的武器控制系統之間的接口已經數位化，而且採用開放式體系結構，只要修改電腦程式，就能適應不同的火控系統。例如，在聖哈辛托號(CG56)飛彈巡洋艦及其後續艦上，為了加裝垂直發射的阿斯洛克飛彈，只需要更換髮射順序機的6塊印刷電路板和貯運箱的接口設備。

為滿足防禦飛彈垂直發射的要求，馬丁·馬麗埃塔公司提出了高度為5．03m的8隔艙模組變型。它僅把標準模組的中間段縮短，保持頂部和底部結構不變。貯運箱的長度也將適於裝載3．66m長度系列的點防禦飛彈。在這種變型中，彈庫裝載密度有兩種類型：一是對於彈翼摺疊的飛彈，以4枚為一組，裝在截面為63．5cm 的貯運箱內，使一個8隔艙的模組達到32枚的容量；二是對於彈翼不摺疊或半摺疊的飛彈，為一彈一箱，當前北約的改進型海麻雀飛彈就屬於後一種情況，美國和其它北約國家還為此聯合研製了專門的垂直發射系統，但這種飛彈也能從MK41系統中發射。

2)反應時間快、發射率高

MK41飛彈垂直發射系統在進行作戰任務時，無需瞄準，並取消了裝填系統，每一枚飛彈都在發射導軌上，處於即刻發射狀態，所以反應時間快、發射率高。飛彈選擇由電子系統完成，遇到不合適或有故障的飛彈，系統能夠立即選擇下一枚飛彈，幾乎沒有時間延誤。

傳統發射裝置MK11和MK13，能夠在7min內發射彈庫中的全部42枚飛彈，即每10s發射1枚；MK26型發射裝置是5s發射1枚；而MK41飛彈垂直發射系統則能達到每1s發射1枚。唯一的限制因素是艦上的可供利用的火控通道數。

3)可以全方位發射

傳統的瞄準式發射裝置，由於艦艇上層建築的遮擋和發射裝置的旋迴、俯仰限制，都不同程度地存在射擊盲區。垂直發射系統則不存在這個問題，它可以向任何方向發射飛彈。

4)結構簡單，可靠性和可用率高

傳統的瞄準式發射裝置由成千上萬個運動部件組成，任一環節的故障都有可能使整個武器系統失去戰鬥力。MK41飛彈垂直發射系統採用模組化設計，結構簡單，可靠性高，而且它還普遍運用了冗餘技術的分隔技術，除了艦上電源喪失外，不存在影響系統戰鬥力的單點故障，這對整個系統提高可靠性和可用率均有益處。此外，在MK41飛彈垂直發射系統中，每枚飛彈在發射前始終封裝在各自的貯運箱內，提供了有效的環境保護和裝卸保護，大大提高了飛彈的可靠性。貯運箱裝於甲板以下，上面有裝甲艙蓋的防護，能夠避免受敵方火力的破壞。

5)貯運箱標準化，艦上布置靈活

貯運箱設計標準化，其數量和在艦上的安裝部位可根據需要和船型靈活選擇。各發射模組既可集中布置，又可分散布置，使艦上空間得以充分利用，同時為艦艇的總體布置提供了便利。

6)質量輕、體積小、功率低、費用少

在美國海軍較新型的MK26型傾斜發射裝置的空間內，貯彈量為44枚，換裝MK41飛彈垂直發射系統後，貯彈量可提高到61枚，增加了近4JD% 。MK41沒有大功率的轉動機械，可大大節省能源，一般只要求20kW 的峰值功率，而MK26的最大運行負載功率可高達480kW。

裝備與發展

MK41飛彈垂直發射系統於1986年正式裝備美國海軍水面艦艇。至20世紀90年代初，美國海軍已有3種型號的艦艇裝備了MK41飛彈垂直發射系統。美國海軍提康德羅加級(CG47)飛彈巡洋艦，從邦克山號(CG52)開始，共22艘，每艘裝備2座61枚飛彈的彈庫，飛彈是標準(SM-2)艦空飛彈和戰斧巡航飛彈；從聖哈辛托號(CG56)開始，每艘加裝阿斯洛克反潛飛彈。斯普魯恩斯級(DD963)飛彈驅逐艦中的24艘上的發射系統改裝為MK41飛彈垂直發射系統。阿里伯克級(DDG51)飛彈驅逐艦中的28艘採用了MK41飛彈垂直發射系統，且在艏、艉分別加裝了29枚和61枚型號的彈庫。

2002年1月，美國海軍已決定在其下一艘航母CVN-77上安裝兩套MK41飛彈垂直發射系統，用於發射海麻雀改進型飛彈。MK41飛彈垂直發射系統以前從未裝備過航母，此次，它將取代支持其它尼米茲級航母上海麻雀飛彈的MK49飛彈發射架。裝備的兩套MK41中，一套在航母船尾左舷，一套在航母船前部左舷。CVN-77航母計畫在2008財年完工，這意味著CVN-77之後的CVNX級航母也可能採用MK41垂直發射系統。此外，美國海軍已成功使用這套發射系統發射了反彈道飛彈，使其躋身於彈道飛彈防禦系統。

目前世界上許多國家的艦艇都裝備了MK41飛彈垂直發射系統。如加拿大的易洛魁人級飛彈驅逐艦，日本的宙斯盾飛彈驅逐艦，韓國的KDX-2飛彈驅逐艦，澳大利亞的安扎克級飛彈護衛艦，另外，德國、紐西蘭、希臘和土耳其等國也已購買了該系統。MK41垂直發射系統已經部署在11個國家海軍的170多艘艦船上。

美國海軍已指定由雷錫恩公司生產下一代飛彈垂直發射系統，其名稱為MK57，它繼承了MK41多用途、全方位的特點，是為下一代DD(X)飛彈驅逐艦而研製的飛彈垂直發射系統。MK57不僅能夠發射美國海軍現在有型號的飛彈，如改進型海麻雀飛彈，還能夠發射將來發展的套用於飛彈防禦系統的重型飛彈。

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