标题：MK41垂直导弹发射系统
美国MK41导弹垂直发射系统技术发展状况分析
  摘要从研究舰艇抵御全方位饱和攻击的需要出发，详尽介绍了美国MK41导弹垂直发射系统的结构特点，重点分析了该系统多用途技术应用特性和目前在美国及其盟国各型舰艇上的装备应用情况及改进发展状况。前言20世纪70年代以后，反舰导弹出现了前所未有的高速发展。各国竞相研制并普遍装备各种反舰导弹。现如今的反舰导弹可以从飞机、水面舰艇和潜艇上发射，能够实施全方位、多批次的饱和攻击，一艘大型水面舰艇在不到30s的时间内，就能遭到来自各个方向至少6枚反舰导弹的攻击。面对这种威胁，仅就导弹防御武器的发射系统而言，它必须具有很短的反应时间、很高的发射率、足够的备弹量以及无需舰艇机动或发射装置瞄准的全方位发射能力。对于传统的旋转瞄准式发射系统而言，作战反应时间显得过长，且在贮弹量方面也不能满足对付现如今反舰导弹强大火力的要求。
在1973—1974年间，美国海军开始计划研制一种结构简单、发射率高、贮弹量大、可进行全方位进攻和防御发射的导弹垂直发射系统。之后，美国马丁· 马丽埃塔公司担负起研制这种发射系统的任务，并将其命名为MK41。这是一种装在甲板下的导弹垂直发射系统，能发射多种类型的导弹，包括海麻雀、标准．2 Block 2和Block 3、战斧以及2003年1月第一次发射的海麻雀改进型导弹(ESSM)。
MK41系统结构
MK41系统由标准模块、装填模块、导弹贮运发射箱和发控台等设备组成。  1．1 标准模块MK41系统的标准模块采用8隔舱模件，总体尺寸为3．17m×2．08m×7．67m，在结构上有一定的独立性，可作为独立的发射单元，一个或多个模块与发控设备相联就能构成一个完整系统。
标准模块由构架、顶板、舱口盖、开启机构、燃气排导系统及烟道、压力通风系统等部分组成，发控台的外围设备，如发射程序装置、动力控制板和电源等也是标准模块的组成部分。标准模块的构架设计成8个隔舱的骨架，它一方面用来容纳导弹贮运发射箱，另一方面用于安置和支撑模块的所有设备。每个舱口盖均有自己的开启机构，它是MK41系统唯一的运动部件，迅速打开它所需的最大机械功率是2．57kN。如果贮运箱内导弹意外点火，舱口盖能在0．35kg/cm的内压下自动开启，以保护弹库的安全。
燃气排导是导弹垂直发射系统设计的关键技术之一。导弹发射时会产生大量的高温燃气，迅速有效地将这些燃气排导出去是至关重要的。因为这些燃气对发射装置和有关设备都会产生很严重的烧蚀。以美国标准舰空导弹为例，燃气流温度高达2 400K，排出物中的40%是硬度高、吸附力强的氧化铝粒子， 还含有76 000mg/kg的极其活泼的氯化氢气体。高温高速粒子的碰撞和扰动所产生的热交换，传给发射装置的巨大热量，对发射装置的寿命是极其不利的。MK41系统的燃气排导系统是与8隔舱共用的，它由压力通风室和垂直排气道组成。导弹发动机点火后，压力通风室使燃气流膨胀减速，然后经排气道排人大气中。为了尽量减少高温燃气对其它箱体的传热影响，排气道的整个内表面衬有抗烧蚀材料。1．2 装填模块MK41系统中的装填模块外形尺寸同标准模块一样，总体构架也大致相同。只是用3个隔舱安装1台伸缩式油压起重机。平时，起重机收藏在装甲舱盖下面，工作时升到甲板上面并伸开超重臂，其臂长8．15m，起吊高度为7．62m，起吊质量2t，能对8隔舱模块中的所有弹位进行海上补给，补给速度为10 tt/h。1．3 导弹贮运发射箱贮运发射箱不仅是导弹的贮存、运输和发射装置，而且也是构成燃气排导系统的一部分，因此，它是关键设备。在平时运输和贮存期间，它为导弹提供环境保护、装卸保护以及对敌方火力的防护，因此要求它需有一定的机械强度，并配有必要的搬运附件。作为发射装置，箱内应设有导弹发射所必需的导轨、电气连接件、保险解脱装置、约束机构等器件。
MK41系统有MKl3、MKl4、MK15三型贮运箱，它们外形结构基本相同，截面均为63．5cm ，长度有5．79m和6．71m两种，箱体用波纹钢制成，内部结构按照2．82kg/cm 的内压要求设计。MK13用于标准-2导弹，MK15用于阿斯洛克导弹，这两型贮运箱的长度是5．79m，比标准隔舱飞航导弹2005年第9期短，在装人隔舱时，必须利用一个高0．95m适配器。MK14用于战斧巡航导弹，箱长6．71m，不需适配器。导弹装入贮运箱后，贮运箱首尾两端被密封起来。首密封罩用易碎材料制成，尾密封罩的材料是薄钢板，内、外表面分别用不同的烧蚀材料加以保护。
发射导弹时，发动机推力达到临界后，导弹和贮运箱之间的限制器松开；尾密封罩在燃气流的冲击下，按预切的十字形裂开成花瓣形状；燃气流进入压力通风室，并经垂直排气道在甲板面排出。随后，导弹起飞，穿破首密封罩，从发射隔舱垂直上升。当导弹离开甲板面时，舱盖即刻关闭，恢复弹库的装甲区。
每个贮运箱均有一套内部冲水系统。装入弹库后，该冲水系统与弹库的冲水分配管道相接。当箱内温度过高或是导弹发动机意外点火时，冲水系统自动对导弹战斗部进行冲水冷却。每个贮运箱还配有一套PHST(包装、装卸、贮运及运输)设备，该设备包括首、尾保护盖，防冲击、振动的隔振体，起吊环和栓系，叉车叉口等。PHST是用于装舰前的任何装卸、贮存及运输的操作，在贮运箱吊到舰上进行收贮作业时，则将拆去这套装置。为确保系统的安全，防止意外的导弹发射，每个贮运箱上装有关键功能中断开关和贮运箱安全启动开关，它们控制输送导弹的关键信号的电压。发射逻辑确保在两个独立的监视器批示舱盖已完全开启和导弹限制块已松开时，才发出导弹点火指令。1．4 发控设备MK41导弹垂直发射系统包含2台发控设备。它的核心部件是美海军标准的AN/UYK-20型小型计算机。另外，还包括电传打字机、磁带输入装置、外围输出设备等，它们位于弹库外面，与舰上作战系统的其它计算机装在一起。每台发控设备都是完全冗余的，能控制首、尾两弹库中的所有导弹。在正常情况下，每台发控设备控制每个弹库中的一半导弹。但在一台出现故障时，另一台能接管控制全部导弹，实现不问断发射。
MK41系统技术特点
与传统的舰载导弹发射系统相比，MK41导弹垂直发射系统具有许多突出优点：1)发展潜力大、易于改进MK41垂直发射系统采用模块式结构，模块可根据任务需求和舰船条件进行不同的组装和改变以适用于不同的舰型。该系统和舰上的武器控制系统之间的接口已经数字化，而且采用开放式体系结构，只要修改计算机程序，就能适应不同的火控系统。例如，在圣哈辛托号(CG56)导弹巡洋舰及其后续舰上，为了加装垂直发射的阿斯洛克导弹，只需要更换发射顺序机的6块印刷电路板和贮运箱的接口设备。
为满足防御导弹垂直发射的要求，马丁·马丽埃塔公司提出了高度为5．03m的8隔舱模块变型。它仅把标准模块的中间段缩短，保持顶部和底部结构不变。贮运箱的长度也将适于装载3．66m长度系列的点防御导弹。在这种变型中，弹库装载密度有两种类型：一是对于弹翼折叠的导弹，以4枚为一组，装在截面为63．5cm 的贮运箱内，使一个8隔舱的模块达到32枚的容量；二是对于弹翼不折叠或半折叠的导弹，为一弹一箱，目前北约的改进型海麻雀导弹就属于后一种情况，美国和其它北约国家还为此联合研制了专门的垂直发射系统，但这种导弹也能从MK41系统中发射。2)反应时间快、发射率高MK41导弹垂直发射系统在进行作战任务时，无需瞄准，并取消了装填系统，每一枚导弹都在发射导轨上，处于即刻发射状态，所以反应时间快、发射率高。导弹选择由电子系统完成，遇到不合适或有故障的导弹，系统能够立即选择下一枚导弹，几乎没有时间延误。
传统发射装置MK11和MK13，能够在7min内发射弹库中的全部42枚导弹，即每10s发射1枚；MK26型发射装置是5s发射1枚；而MK41导弹垂直发射系统则能达到每1s发射1枚。唯一的限制因素是舰上的可供利用的火控通道数。3)可以全方位发射传统的瞄准式发射装置，由于舰艇上层建筑的遮挡和发射装置的旋回、俯仰限制，都不同程度地存在射击盲区。垂直发射系统则不存在这个问题，它可以向任何方向发射导弹。4)结构简单，可靠性和可用率高传统的瞄准式发射装置由成千上万个运动部件组成，任一环节的故障都有可能使整个武器系统失去战斗力。MK41导弹垂直发射系统采用模块化设计，结构简单，可靠性高，而且它还普遍运用了冗余技术的分隔技术，除了舰上电源丧失外，不存在影响系统战斗力的单点故障，这对整个系统提高可靠性和可用率均有益处。此外，在MK41导弹垂直发射系统中，每枚导弹在发射前始终封装在各自的贮运箱内，提供了有效的环境保护和装卸保护，大大提高了导弹的可靠性。贮运箱装于甲板以下，上面有装甲舱盖的防护，能够避免受敌方火力的破坏。5)贮运箱标准化，舰上布置灵活贮运箱设计标准化，其数量和在舰上的安装部位可根据需要和船型灵活选择。各发射模块既可集中布置，又可分散布置，使舰上空间得以充分利用，同时为舰艇的总体布置提供了便利。6)质量轻、体积小、功率低、费用少在美国海军较新型的MK26型倾斜发射装置的空间内，贮弹量为44枚，换装MK41导弹垂直发射系统后，贮弹量可提高到61枚，增加了近4JD% 。MK41没有大功率的转动机械，可大大节省能源，一般只要求20kW 的峰值功率，而MK26的最大运行负载功率可高达480kW。
MK41系统装备与发展
MK41导弹垂直发射系统于1986年正式装备美国海军水面舰艇。至20世纪90年代初，美国海军已有3种型号的舰艇装备了MK41导弹垂直发射系统。美国海军提康德罗加级(CG47)导弹巡洋舰，从邦克山号(CG52)开始，共22艘，每艘装备2座61枚导弹的弹库，导弹是标准(SM-2)舰空导弹和战斧巡航导弹；从圣哈辛托号(CG56)开始，每艘加装阿斯洛克反潜导弹。斯普鲁恩斯级(DD963)导弹驱逐舰中的24艘上的发射系统改装为MK41导弹垂直发射系统。阿里伯克级(DDG51)导弹驱逐舰中的28艘采用了MK41导弹垂直发射系统，且在艏、艉分别加装了29枚和61枚型号的弹库。
2002年1月，美国海军已决定在其下一艘航母CVN-77上安装两套MK41导弹垂直发射系统，用于发射海麻雀改进型导弹。MK41导弹垂直发射系统以前从未装备过航母，此次，它将取代支持其它尼米兹级航母上海麻雀导弹的MK49导弹发射架。装备的两套MK41中，一套在航母船尾左舷，一套在航母船前部左舷。CVN-77航母计划在2008财年完工，这意味着CVN-77之后的CVNX级航母也可能采用MK41垂直发射系统。此外，美国海军已成功使用这套发射系统发射了反弹道导弹，使其跻身于弹道导弹防御系统。
目前世界上许多国家的舰艇都装备了MK41导弹垂直发射系统。如加拿大的易洛魁人级导弹驱逐舰，日本的宙斯盾导弹驱逐舰，韩国的KDX-2导弹驱逐舰，澳大利亚的安扎克级导弹护卫舰，另外，德国、新西兰、希腊和土耳其等国也已购买了该系统。到现在为止，MK41垂直发射系统已经部署在11个国家海军的170多艘舰船上。
美国海军已指定由雷锡恩公司生产下一代导弹垂直发射系统，其名称为MK57，它继承了MK41多用途、全方位的特点，是为下一代DD(X)导弹驱逐舰而研制的导弹垂直发射系统。MK57不仅能够发射美国海军现在所有型号的导弹，如改进型海麻雀导弹，还能够发射将来发展的应用于导弹防御系统的重型导弹。
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