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【三海一核】哈尔滨工程大学
战后舰载防空武器发展简史(3)垂发之争
17-08-28 作者:邵然   编辑:hrbeu

垂发起源

(1)1144基洛夫级巡洋舰剖图,前部倾斜的花岗岩导弹舱前的便是SA-N-6

世界上第一种舰载垂发系统是那种?答案可能跟大多数人印象中的并不相同,是前苏联红海军的SA-N-6系统(也就是苏联编号的S-300F)的B-203型垂发,而非提康德罗加的Mk41。但是正如前文对宙斯盾系统的分析,两者并没有抄袭之说,不仅仅是因为差异太大,而是因为科技发展到一定程度自然会出现这种发射模式。美国人在最早的五艘提康上安装的是Mk26倾斜发射装置,同时期的苏联则钟情于可升降的“黄蜂-M”导弹(SA-N-4),两种方式也有一定的相似之处,基本都是传统舰载火炮思路的延伸,将发射装置同存储装置隔开有利于提高舰艇生存性,也是导弹设计和控制技术不够成熟时的无奈之举。

(2)Mk-26结构图

(3)SA-N-4结构图

但随着技术发展,早晚会有人发现,与其将导弹用复杂机械取出发射,还不如直接放在存储的船舱内发射,就像弹道导弹核潜艇那样——至于用不用自身动力飞出来,可以借鉴核潜艇发射弹道导弹的思路分为冷发射和热发射。这样便可以省去一套安装在甲板上的复杂机械装置,降低舰艇重心和吨位,最重要的是省去了导弹提出弹舱和旋转发射的时间,并且控制论的进步使得垂直发射的导弹也能够迅速转向,这样便有了全向发射的能力,可以说是一举多得。

但最大的问题也随之出现,那便是在舰体上开大洞,而且是贯通好几层甲板的洞口来获得安装垂直发射系统的空间,这个设计对于整体舰体结构强度可以说是大大的不利。而且由于导弹全部堆放在一个贯穿上下的舱室内,由此引发的损管问题是全新的领域,是可以同战列舰主炮炮塔设计匹敌的难题:下部进水了怎么处理?相邻舱室失火了怎么处理?敌方武器击穿正上方该怎么办?导弹发射失败了又该怎么办?想想本系列第一章中,因为厨房失火导致导弹舱爆炸最终沉没的勇敢号驱逐舰吧。在垂直发射系统出现的初期,舰船设计师必须为当时尚不成熟的导弹系统考虑很多很多。也正是因为考虑的思路不同,美苏走上了两个截然相反的派别便是水到渠成的事情。

苏联路线

(4)少有的S-300F内部图片,拍摄于瓦良格级巡洋舰内部

以基洛夫级巡洋舰为代表的苏联垂直发射系统选择的是转轮式的冷发射,因其外形被西方形象的称之为“左轮手枪式”。正如上图所示其大体结构是一个旋转装置吊起八个储运发射筒,每个发射筒正上方甲板处都有泄压阀防止导弹爆炸时毁伤内部舰体,而冷发射必备的燃气发生器和真正的发射口对于每个“转轮”只有一个。整体弹舱有装甲保护(仅限基洛夫级),估计是为了将导弹在内部爆炸时的压力从泄压口释放,避免伤及舰体。S-300F可以使用三种导弹,分别是9M96E48H6E48H6E2。前者是小型弹,由苏联空军久负盛名的R-77空空导弹改装而来,主要是拦截中近程小型目标,由于其本身是惯导+主动雷达导引,并不占用系统的导引雷达资源;后两者则是大型弹体,甚至可以拦截短程弹道导弹(存疑)。48H6E48H6E2都需要占据一整个储运发射筒,而9M96E则可以在同一个发射筒内安装三个。在下图中便可以理解这种设计细节。

(5)同样拍摄于光荣级上,大坑装小坑

这样一个思路下来,可见其整体设计并不是之前大多数人想象的那么复杂,特别是S-300F还是S-300的一个子版本,而且导弹还是整体封装好一起装进去的,实现起来的技术难度实际上是要比美军配属的Mk41等垂直发射系统要低。因此,在通用性和空间利用率上也差的很多,这从我国海军的052C052D的对比中可以明显观察到。

最重要的是,由于冷发射必须有一套配套的发射机构,因此整个结构是不可能全部给装上的,这样会导致整体重量大大增加和成本上升——而且,正如下文中计算,发射机构并不是该防空系统的瓶颈。因此红海军最终选择了左轮手枪式的发射方式,并通过增加坑数的方法提升一次拦截的火力。

(6)光荣级舯部,注意机库上的火控雷达

以光荣级为例,该舰于舰舯部设立垂发,一共八组64坑,机库上设立旋转式相控阵雷达用于雷达火控,苏联名称为“波”(Волна),北约代号为“顶罩”(Top Dome);主桅上设立MR-800大型三坐标搜索雷达,苏联名称为“日出”(Восход),北约代号为“顶对”(Top Pair),是由“顶帆”和“头网”雷达组合而来。导弹通过中段指令+末端TVMtrack-via-missile,经过导弹制导)制导。而根据资料,该系统火控计算机一次只能处理6个目标、12枚导弹的跟踪引导。考虑到火控雷达安装在机库位置,对舰体前方有盲区,而且需要转向导弹来袭方向来保持火控引导,可以说是该系统糟糕的雷达限制了系统的性能发挥。这也是我国引进该系统后,为其装备了四块相控阵雷达后就将其改装为每个坑都配置发射装置的原因。

此处还有个小插曲,不得不吐槽北约对这些武器的外号起的活灵活现。Top Dome意为“顶上的圆球罩”,Top Pair意为“顶上的一对”,还有第一章提到的SA-N-3的火控雷达PeelGroup(“橘皮群”)和MP-300Head Net(“头网”)。相比较于北约对苏联战机不明所以的命名,对苏联雷达的命名可以说是极其形象。

顺便说下,S-300的北约代号为Grumble,国内有将其翻译为“抱怨”的,这种翻译可以说是有些不到位,因为任何一个看过S-300发射视频的人都会对其独特的爆发性的声音留下深刻的印象,Grumble的中文翻译应该取“雷鸣”。而Grumble一词双关,也延续了北约对苏联防空导弹以G字母开头命名的惯例。

美国路线

美国路线则是Mk41Mk48,前者是正儿八经的美系血统,后者则多少有为盟国小排水量舰艇帮一把的意味。至于Mk57,此处将其视为Mk41的发展型;而有些媒体所说的Mk25,仅仅是为海麻雀研发的一坑四弹储运发射箱(可以参见Mk13Mk14Mk15Mk21Mk22Mk25这个体系)。此处仅仅予以简要介绍,对于冷发射和热发射的技术对比,还请期待后续讲述中国海军舰载防空导弹发展历史的特别篇。

(7) Mk41,注意左侧剖视图

Mk41型垂发系统,从研制开始便考虑到了通用性,这也许是因为为容纳战斧导弹增加一点空间并不是很浪费的事情。然而无论是美苏,都没有选择将反舰导弹第一时间内兼容进防空垂发体系中,如果说苏联是由于反舰导弹太大,那么美国的鱼叉反舰导弹不兼容进垂发就多少显得有点莫名其妙——这点也只能用美军并不想要为兼容几个没多大需要的鱼叉导弹牺牲坑位解释了。

热发射的Mk41,八个单元(“坑位”)为一组,共用排焰装置。可以兼容当时除去鱼叉导弹的所有美军舰载常用导弹,以现在的眼光看可以说是通用垂发的鼻祖,并且比CCL同心筒(一个单元内圈导弹外圈排焰道)发射装置更加简约。但是并非没有问题,最大的问题便是在装载一些比较小的导弹时浪费了很大的内部空间——实际上这也是所有垂发系统的通病,相信也会被未来通用垂发系统所继承。

Mk48则是一个有趣的系统,有趣在其多样的配置方式上。由于研制之初只要求其发射RIM-7“海麻雀”这种小型防空弹,该系统体积甚小,可以装载到众多小型舰艇上,并且前后有四种版本:

Mk48 mod0:基本型,布置在甲板上,注意其是完全在真正的第一甲板之上,排焰道布置在两个单元之间,如下图所示。

(8)Mk48 mod0

Mk48 mod1:所有垂发中最独特的版本。仅安装在荷兰设计的M级(KarelDoorman-class frigate)护卫舰上,布置方式为独特的在直升机机库外吊挂的方式,而导焰管则任性的选择安装在单元发射管下部成L型指向舷侧,让人想起二战旧日本海军军舰的弯曲烟囱。据推测该布置方式并不是很合理(重心估计是一大问题),要不然现代大多数小型舰艇都会学习这种方法外挂垂发了。

(9)Mk48 mod1

Mk48 mod2:舰体内安装型。终于有点垂发系统的正经样子了,虽然排焰道跟基本型没有什么区别。

(10) Mk48 mod2

Mk48 mod2:“紧凑型/节约型模块化安装”(CompactModule)。从外观和宣传上看其确实做到了这点,能够根据不同任务灵活替换整个垂发模块。不过这种模式也就可以应付下低烈度战争和海盗。

(11) Mk48 mod3


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