基洛夫艦載SA-N-4近程防空飛彈採用傳統發射方式，2座雙聯發射裝置裝備在艦體兩側位置
在現代海戰中，面對飛機以全空域、全方位、多批次、多架次的飽和攻擊奪取制空權和實施有效的精確打擊，艦艇編隊明顯感到對空防禦力量的不足：受編隊的火力通道數不足、載彈量小、火力周期長等條件制約，難以形成所需火力強度。
基洛夫級核動力飛彈巡洋艦發射超音速反艦飛彈.
傾斜發射系統在反應時間，發射速率，火力密度上難以滿足現代海軍作戰需求
為扭轉艦艇及編隊防空作戰中的不利局面，對付新空中威脅，1980年以來，前蘇聯、美國、英國等國家開始了艦載飛彈垂直發射技術的研究。如今，艦載飛彈垂直發射技術已廣泛應用於防空、反艦、對陸攻擊和反潛飛彈武器系統。
艦載垂直發射技術，艦載發射系統的主流，下一代先進隱身戰艦的標配
歷經30多年，艦載垂直發射技術的發展相對比較成熟，並在多個具體型號上得到了很好的實現。但多為某型或某個系列型號專用的發射系統，通用型發射系統比較少。無論是專用垂直發射系統還是通用的垂直發射系統，垂直發射系統已成為艦載發射系統的主流裝備，成為水面艦艇的「標準配置」。
朱姆沃爾特級驅逐艦配備MK-57垂直發射系統
艦載垂直發射技術的優勢
傾斜隨動發射結構比較複雜，採用傾斜發射的「標準」2防空飛彈（SM-2）
艦載通用垂直發射技術的優勢主要有5個方面:一是全方位作戰。半球覆蓋360度，全方位發射，可同時對空、海、陸及水下目標發射飛彈，無發射方向盲區；二是通用化強，裝載武器種類多、載彈量大
通用化強，裝載武器種類多、載彈量大，MK 41 垂直發射系統能搭載多種不同類型的飛彈
Mk41為美國現役艦艇所使用的垂直發射系統。它能夠搭載多種不同類型的飛彈，包括進化型海麻雀（RIM-162 Evolved Sea Sparrow Missile，ESSM）短程對空防禦飛彈、標準二型中程空防飛彈、標準三型防空飛彈、阿斯洛克反潛飛彈、以及戰斧巡航飛彈。類型超過十幾種，載彈量提高40%；
反應時間短，發射速率高，火力密度大
三是反應時間短，發射速率高，火力密度大。與傾斜發射系統相比，反應時間縮短95%，發射速率提高6倍，火力密度增大1倍；四是模塊化水平高。通用垂直發射系統採用「積木式」模塊化結構，省去了傾斜隨動發射特有的複雜運動和控制部件，結構簡單，適裝性好、可靠性高、維護量少、全壽命周期費用低。
「積木式」模塊化結構
五是隱身效果顯著。武器均裝備在甲板以下，簡化了艦艇總體設計，尤其是上層建築布置更加靈活、簡單，十分利於艦艇雷達、紅外隱身，提高生存能力。
蘇系艦船上層建築比較龐大複雜
中國055驅逐艦簡化了艦艇總體設計，艦體上層建築比較簡潔美觀，隱身性也較好
艦載垂直發射系統裝備的研究現狀：「冷」發射和垂直「熱」發射並存
飛彈垂直發射方式一般可歸納為垂直「冷」發射和垂直「熱」發射兩種，兩種發射各有優缺點。蘇聯/俄羅斯的艦載飛彈垂直發射系統，主要採用「冷發射」方式。
陸基飛彈也常採用這種方式發射，朝鮮版S300:垂直冷發射
「冷發射」方式不需要安裝燃氣排導系統，結構較簡單，維護方便，使用壽命較長。缺點是「冷發射」技術未實現模塊化和通用化，各型艦空飛彈垂直發射系統各自獨立，不能通用，而且不能發射其他類型的飛彈，同時空間利用率低，系統載彈量偏少。
俄羅斯軍艦「冷」發射艦空飛彈
美系艦載飛彈以「熱發射」方式為主，熱發射系統技術相對複雜，採用熱發射技術，由於飛彈點火產生高溫、高壓燃氣流，發射裝置必須配備燃氣排導系統和冷卻系統，結構變得複雜，不可避免地要增加成本，同時對維護、保養工作也提出了更高的要求。比如美軍Mk41垂直熱發射系統。
Mk41垂直熱發射系統
「冷發射」方式的代表SA-N-6艦空飛彈的垂直發射裝置
英國人最先試驗了艦載垂髮系統，但第一個吃螃蟹的卻是蘇聯。
"基洛夫"級艦上的垂髮系統
"基洛夫"級核動力巡洋艦
20世紀80年代初，蘇聯首先在"基洛夫"級核動力巡洋艦上裝備了SA-N-6「裡夫」艦對空飛彈的垂直發射裝置。「SA-N-6」系統的48N6E型飛彈採用冷發射方式，發射時先由發射筒內的燃氣發生器產生高壓氣體，將飛彈彈射到離甲板20>30米的高度，然後飛彈發動機才點火。
中國054A護衛艦採用冷發射防空飛彈
採用冷發射技術對發射裝置能起到保護作用，延長其使用壽命，其維護、保養也相對簡便。「SA-N-6」系統的冷發射方式相對來說更先進一些 。
「SA-N-6」飛彈發射裝置
「SA-N-6」飛彈發射裝置總共有12個，分3列布置，每列4個，垂直安裝在軍艦前甲板下面。
甲板上只能看到12個長 2.5米、寬1.5米的巨型發射艙口蓋，每個發射艙口蓋下面有8個垂直放置在可旋轉彈鼓上的飛彈貯運發射筒，共96枚飛彈。此外還有軍艦把該系統安裝在在後甲板下，分2列布置，每列4個，共備彈64枚。
冷發射是在飛彈被彈出發射筒之後再點火
這種垂髮裝置採用類似左輪手槍的設計結構，其每組發射單元僅開設一個發射口，甲板下方則採用環形轉動機構將數個飛彈發射筒垂直吊裝在一個發射架上，當位於發射口的飛彈射出後，旋轉機構隨即轉動，將下一枚飛彈轉至發射口加電檢測並加載發射信息。由於旋轉過程中無需加載雷達數據，不用提前瞄準，因此在發射速率上有一定提升。
另外，飛彈垂直發射方式有效解決了傾斜式發射系統視界有限的問題，從而提升了對不同方向空中目標的反應能力。不過，正因為發射兩枚飛彈之間需要旋轉"上膛"，"左輪"式垂髮系統的火力持續性仍然不夠理想。從某種程度上看，"左輪"式垂髮系統其實就是將旋轉彈鼓和發射筒埋到甲板以下的傾斜式發射系統。
蘇聯/俄羅斯的艦載飛彈垂直發射系統，主要採用「冷」發射
美軍Mk41垂直熱發射系統發射單元
Mk41為美國現役艦艇所使用的垂直發射系統。它能夠搭載多種不同類型的飛彈，包括進化型海麻雀（RIM-162 Evolved Sea Sparrow Missile，ESSM）短程對空防禦飛彈、標準二型中程空防飛彈、標準三型防空飛彈、阿斯洛克反潛飛彈、以及戰斧巡航飛彈。
阿利·伯克級驅逐艦
Mk41為美軍用於取代老式Armored Box Launcher、Mk13、Mk10、Mk11、及Mk26的多用途發射系統。
現役所有阿利·伯克級驅逐艦及提康德羅加級飛彈巡洋艦均搭載上述系統。日本、韓國、西班牙、及挪威海軍所使用、擁有神盾戰鬥系統、的艦艇上均使用Mk41。其他非神盾系統使用國有澳大利亞、加拿大、德國、紐西蘭、荷蘭、以色列、和土耳其。
熱發射是飛彈在發射筒裡直接點火，利用高壓燃氣推出飛彈
「熱」發射燃氣排導系統的關鍵
美軍艦在西太平洋發射戰斧巡航飛彈
美國獨佔鰲頭的MK41垂直發射系統的來龍去脈
在美國，垂直發射系統最初的發展設想並非海軍帶頭提出的。早在1973～1974年間，美國個別分析人士提出發展一種結構簡單、高發射速度、能增大艦載攻/防飛彈載彈量且不受發射扇面約束的發射裝置。1975～1976年間，將研製經費撥給海軍，用於開發新型艦載飛彈垂直發射系統。
1977年，MK41開始全面發展，1978年2～3月第一次垂直試射了「標準」2飛彈（SM-2），還垂直試射過「魚叉」反艦飛彈。但到了1981年，海軍部長約翰·萊曼強調說，反艦型和對陸攻擊型「戰斧」飛彈也要利用這一新型垂直發射系統發射，這一決定製止了曾經考慮的「魚叉」反艦飛彈垂直發射系統的發展。
「魚叉」反艦飛彈也曾考慮過發展垂髮系統
美國海軍原來打算用MK41發射射程不超過「標準」2飛彈，因此，早期試驗的垂直發射裝置被工業部門稱之為「戰術」型模塊（全長6.76米），除了能發射「標準」2飛彈以外，還很容易適應垂直發射型「阿斯洛克」反潛飛彈和「魚叉」反艦飛彈。然而，海軍部長萊曼想要垂直發射系統能夠發射「戰斧」飛彈，而不是「魚叉」飛彈，於是，發射裝置的全長增加到7.67米，發展成最初的MK41 Mod0型，即「打擊型」長度的模塊。後來於1990年才又開始研製適於發射尺寸較小的「標準」飛彈的「戰術」型模塊。
MK41系統由標準模塊、裝填模塊、飛彈貯運發射箱和發控臺等設備組成
標準模塊
MK41系統的標準模塊採用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，一個或多個模塊與發控設備相聯就能構成一個完整系統。
標準模塊由構架、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，發控臺的外圍設備，如發射程序裝置、動力控制板和電源等也是標準模塊的組成部分。標準模塊的構架設計成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塊的所有設備。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。
裝填模塊
MK41系統中的裝填模塊外形尺寸同標準模塊一樣，總體構架也大致相同。只是用3個隔艙安裝1臺伸縮式油壓起重機。裝有吊裝設備被認為是MK41的重要特點之一。因為這不僅可以在基地或錨地補給彈藥，而且還可以在海上通過彈藥補給船或普通運輸船進行補給。在研製初期，裝填速度曾定為可在5級海情下每小時裝填10個發射箱。但據報導，在海情不超過3級的情況下，實際裝填速度每小時僅3～4個發射箱。
燃氣排導系統的關鍵是飛彈貯運發射箱
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。
8隔艙標準彈艙模塊MK41有「打擊型」、「戰術型」和「自衛型」三種標準彈艙模塊。標準彈艙模塊為獨立結構，有一套獨立的發射程序控制裝置、電機控制盤、艙蓋開啟機構、燃氣排導系統和噴水冷卻系統。每個標準模塊均為8隔艙，每個隔艙裝一個飛彈貯運發射箱。一個武器系統通常由4個、8個或更多的標準模塊組成，可以根據任務需求和艦船條件的不同對模塊進行組裝和改變。發射程序控制裝置對標準模塊中8枚飛彈中的兩枚同時進行控制，並對電機控制盤發出指令打開或關閉艙口蓋。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衝水系統。裝入彈庫後，該衝水系統與彈庫的衝水分配管道相接。當箱內溫度過高或是飛彈發動機意外點火時，衝水系統自動對飛彈戰鬥部進行衝水冷卻。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臺發控設備。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。每臺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，每臺發控設備控制每個彈庫中的一半飛彈。但在一臺出現故障時，另一臺能接管控制全部飛彈，實現不間斷髮射。
美國ＭＫ41發射系統的具有以下特點：
發射系統模塊化：
上世紀60年代末，西方國家在艦艇設計中首先採用了模塊化設計，亦稱「可變有效載荷」設計原理。該原理將艦體和艦載武器系統，以及其它設備分成若干結構實體，並制定了每一結構實體的標準尺寸規格。由於採用這種原理設計的艦艇及其設備都有相應的標準尺寸，所以便於運輸和安裝，而且也便於艦船現代化改裝。
模塊化結構的飛彈垂直發射裝置就是「可變有效載荷」設計原理的產物。模塊單元既能與其它單元整合為更大的結構或系統，也能自成一體，互換或替代後形成不同的結構或系統。MK41有兩種基本結構模塊，一是8隔艙標準彈艙模塊，二是貯運發射箱模塊。
Ｍｋ41飛彈垂直發射箱採用了模塊化設計，整個系統由8個或4個模塊構成，每個模塊又由8個模件組成，每個模件含8個飛彈發射箱，其中起重機佔3個發射箱空間，所以ＭＫ41儲存飛彈的總數是61枚。每個發射裝置的熱設計能夠承受7次正常發射和1次意外點火發射。
火控系統具備多目標攔截能力：
ＭＫ41系統的火控系統核心是ＡＮ／ＳＰＹ—1「宙斯盾」相控陣雷達，可跟蹤上百枚來襲的飛彈，並同時引導10枚飛彈攔截不同目標。
共架發射技術：
Ｍｋ41能夠實現各型防空飛彈、反艦飛彈、反潛飛彈及對岸攻擊飛彈的共架發射，垂直發射系統通用性越來越強，能大大提高單艦作戰能力。MK41是目前世界上通用性最強的垂直發射系統，能夠發射反艦、反潛、防空、對陸攻擊等不同作戰用途的多種武器，並已與9種不同級別的艦艇和10個國家10種不同武器控制系統實現一體化或正在進行一體化。儘管如此，美國海軍仍在積極研究更多的武器利用該發射裝置發射。如，水面火力支援的海軍戰術飛彈（NTACMS）、海軍區域作戰「標準」2 Block IV A和「標準」3飛彈、「獨眼巨人」光纖飛彈，還在進行「紫菀」15/30飛彈、「先進中程空對空飛彈」、「納爾卡」誘餌彈等武器發射一體化的可行性研製。
垂直發射系統的發展方向
隨著新型武器的增加，垂直發射系統平臺之間武器性能的差異性將繼續增多。為適應每一種新型武器進行的改進研製和使用保障，實現在同一套發射系統上充分發揮不同發射方式的優勢，進一步提高多種類型武器的發射控制能力和通用性。主要開展4個方面研究：一是多武器完全通用，確保艦艇能夠即裝即用多種武器，靈活遂行多種作戰任務；二是進一步增加裝彈量和火力密度，提高艦艇生存能力；三是提高獨立式燃氣排導效率，改善燃氣流場，提高艦艇安全和防護能力；四是加強結構輕質化、提高強度，降低成本，進一步提高普適性。
同心筒式垂直發射裝置
美國新開發的同心筒式發射裝置採用了類似「海狼」飛彈發射箱同心排導的原理，而不是MK41的公共燃氣排導方式。該發射裝置由同心發射筒、分布式電氣設備和艦載武器模塊三部分組成，其關鍵技術是同心發射筒結構技術、自主折轉燃氣流排導與防護技術，以及分布式「即插即用」式電子控制技術。同心發射筒的結構僅有5個組件：內筒、外筒、半球形端蓋、底板和支撐內筒的縱梁。內筒起支撐導向作用，帶孔的底板和半球形端蓋構成增壓室，燃氣流在此折轉180°流向內/外筒之間的環形排導通道，並從其上端排出。由於每個同心發射筒獨立完成燃氣排導，因而對鄰近飛彈發射筒沒有任何影響。同心發射筒結構緊湊，佔用空間少，安裝數量靈活，適裝性強。
中華神盾052C型驅逐艦同心筒式冷熱共架垂髮
MK57「先進垂直發射系統」
Mk57垂直發射系統是雷神（Raytheon）公司和BAE系統（BAE system）公司為DDG-1000朱瓦特（Zumwalt）級驅逐艦及 其他發展中艦艇所開發的垂直發射系統。與Mk41相較，Mk57採取開放式架構，當艦艇換用新飛彈硬體時，不必同步更新發射器的硬體或軟體，只需安裝新導 彈的控制和軟體的接口。透過降低發射器的軟硬體更新需求、飛彈和發射器之間的不相容性，以及整檢時檢測項目的最少化，達到發射系統與搭載艦艇的最佳戰鬥效 率和最佳壽期操作維護成本。
其次，有鑑於未來可能安裝更大更重的飛彈，Mk57在設計時即已在發射器上保留彈性，以安裝輕如RIM-162海麻雀ESSM（Evolved Sea Sparrow Missile）飛彈，或重如發展中的SM-6標準（Standard）式延伸射程主動飛彈（Extended Range Active Missile, ERAM）。
另外，發射單元的外部也安裝複合材料裝甲，降低被擊中時誘爆儲存中飛彈的機率。配合重新設計的消防系統，即使發射器因意外事故或戰損而引起火災，也 不致波及其他飛彈。重新設計的排煙系統可以提高飛彈發動機45％的效率，使飛彈噴焰不致成為抵銷飛彈推進的能量，並可將廢氣更順暢的排出發射器。
Mk57以4個飛彈窖為一組，整組系統高度為7.925米、長度為4.33米、寬度為2.29米，重量為33,600磅（15.25公噸）。單一飛彈窖寬度為71釐米、高度為7.19米。