對055大驅的一點解讀(六)- 垂直發射系統

2021-03-02 溫哥華的魚

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這應該是關於055的最後一篇了,前面五篇分別解讀了055的身材(總體艦型)、心臟(動力系統)、眼睛(電子系統)、出生(下水過程)和盾牌(火炮系統),今天來講講它的長矛(飛彈系統)。

要談055的飛彈,首先得談它的垂直發射系統,因為中國海軍已實現了飛彈垂直發射化。除了近程反導飛彈採用箱式發射架外,其餘防空、反艦、反潛飛彈都採用共架發射的模式,一艘艦能帶什麼彈,已經不再看它裝備了什麼類型的發射架,而是根據任務來彈性裝載。

說明,所有資料及圖片均來自公開網絡,所有分析均為個人觀點,不存在洩密問題,如有不實不妥之處,敬請指正。

【 飛彈發射系統的前世今生 】

二戰後的現代軍艦在裝備飛彈之初,採用的都是固定式機械迴轉式發射架傾斜發射。因為早期的飛彈制導方式落後,發射前需要將發射架或者艦體轉向目標,以賦予飛彈初始發射的方位角和高度角,保證飛彈升空後能夠順利進入雷達制導信號扇面中。當時的飛彈普遍彈體龐大,連帶儲存、輸送、發射裝置也異常巨大複雜;而且每型飛彈都有專用發射裝置,以匹配不同的尺寸和發射條件,互不通用。

以1961年服役的世界上第一艘核動力水面艦艇 - 綽號「灰夫人」的美國海軍「長灘」號巡洋艦為例,它的前甲板裝有兩部MK-10雙臂發射架,用於發射射程35公裡的「小獵犬」中程防空飛彈。這兩部MK-10的型號還不一樣,前一部為Mod1型,水平裝填;後一部為Mod2構型,傾斜供彈。

MK-10 Mod2的內部結構剖面圖,甲板之下配備有水平放置的旋轉彈架

在艦尾則安裝了一座巨型的MK-12雙臂發射架,專門用於發射採用衝壓發機、射程高達185公裡的「黃銅騎士」遠程防空飛彈,彈艙容量52枚。

MK-12的內部結構,比MK-10還要龐大得多,在飛彈上架之前,要經過彈庫提彈、檢測、安裝彈翼等複雜的程序

「黃銅騎士」飛彈有多大呢,彈重3.5噸,長達11.6米;米格-15戰鬥機的長度也只有10.1米。1968年5月23日,長灘號發射2枚黃銅騎士在120公裡距離上擊落了一架北越的米格-21戰鬥機,創造了艦對空飛彈在實戰中首次擊落戰機的記錄。「黃銅騎士」不但能防空,還能用來反艦,實在是兇悍!

「長灘」號艦體中部還裝有一座八聯裝MK-112 「阿斯洛克」反潛飛彈發射架,沒有備彈。

滿載排水量1萬7千噸的「長灘」號,安裝了4種不同的發射裝置,發射3種飛彈。三部防空飛彈發射架連同彈庫幾乎佔據了全艦的一半長度。

發展到冷戰末期,艦載飛彈發射裝置的體積已經大幅縮小,裝填、瞄準速度提高。例如蘇聯「現代」級驅逐艦,前後裝有兩套 「施基利」中程防空飛彈發射系統,每座發射架正下方配備兩個垂直環狀彈艙,各備彈12枚,總重僅30噸,和20年前的「長灘」號相比大大節省了空間。

俄羅斯僅存的5艘現代級之一:波羅的海艦隊的620 「無情」號,目前正在升級中,預計2020年重返現役。

「施基利」的單臂傾斜發射架旋轉速率達到90°-100°/秒;再裝填速度12秒/枚,幾乎達到了機械式發射裝置的速度極限。

達到極限,也就碰到了不可逾越的瓶頸。面對冷戰末期嚴酷的海空威脅,特別是以蘇聯為代表的海、空、潛多平臺、全方位超音速飛彈飽和攻擊戰術,傳統的水面艦艇防禦系統完全無法招架。

還是以「現代」級為例,它裝有六臺「前罩」照射雷達,每臺可跟蹤照射2個來襲目標,理論上可以同時攻擊12個空中目標。但在實戰中這是不可能完成的任務,「施基利」系統最快再裝填速度為12秒,還要加上飛彈上架後的通電、發射架轉向瞄準的時間,最快發射間隔至少是17秒。前後兩部發射架一分鐘內最多也就對抗6個空中目標。

裝備「施基利」防空系統的印度塔爾瓦級護衛艦「泰格」號,裝填、瞄準、發射 「施基利」飛彈的連續畫面

如此飽和攻擊需要投入多少枚飛彈就成了一道非常簡單的加法,只要同時抵達目標區的飛彈數量超過各艦的火力通道之和,進攻飛彈撕破防禦網,擊傷、擊沉對方艦艇就只是個時間問題。在那個年代,擊潰一個水面編隊所需的反艦飛彈可能都不需要50枚。


魔高一尺、道高一丈。美蘇等大國海軍都投入了巨大精力開發革命性的新一代飛彈發射裝置,以破解對抗飽和攻擊的難題,這就是垂直發射系統。

不過世界上首先投入使用的垂直發射系統倒不是飽受蘇聯飽和攻擊壓力的美國人,而是蘇聯人自己。1980年12月30日,2萬6千噸級的鋼鐵巨獸「基洛夫」號重型飛彈巡洋艦服役,上面載有垂直發射的SA-N-6遠程防空飛彈系統,備彈96枚。從2號艦「伏龍芝」號開始,為了強化對空能力又安裝了垂直發射的SA-N-9近程防空飛彈,備彈128枚。

冰海中的 「彼得大帝」,北方艦隊旗艦,基洛夫級4號艦,也是唯一現役的一艘,俄羅斯海軍最後的榮耀

美國則從1986年9月20日入役的第6艘提康德羅加級巡洋艦「邦克山」號開始裝備MK-41型垂直發射系統,前後兩套8x8發射模塊,各扣除佔了三個坑的裝填吊車,共備彈122枚。

CG-52 「邦克山」號 - 美國垂直發射第一艦

和傳統的傾斜發射方式相比,垂直發射方式具有顯著的優點:

反應快、發射率高

垂直發射的飛彈每一枚都自成單元,作戰時可同時完成通電、自檢等準備程序,時刻處於待發狀態。遇到有故障的飛彈,作戰管理系統能夠立即選擇下一枚飛彈,幾乎沒有時間延誤。MK-41能達到每秒發射1枚的高速率,唯一的限制因素是艦上可用的火控通道數,這是傾斜發射無論如何也無法達到的高速度。

CG-63 「考彭斯」號在日本海域連續發生兩枚「標準」-2飛彈的場景

全方位發射

傳統傾斜發射的射界會受到艦艇上層建築的遮擋,加上機械裝置的旋迴、俯仰限制,不同程度地存在射擊盲區。要避開盲區只能改變艦艇的航向,耗費寶貴的反應時間。垂直發射系統沒有盲區,可以360度全向發射,飛彈垂直升空後再依靠燃氣舵或者側向矢量噴管的推力調整方向,迎擊目標。


英國新一代中近程艦載防空飛彈CAMM在 23 型護衛艦「阿蓋爾號」上試射的視頻畫面,可以看到彈射升空並轉向目標後,飛彈發動機才點火工作。CAMM將裝備英國下一代26型護衛艦。

可靠性高

機械式發射裝置由眾多複雜的迴轉、俯仰、裝填等運動部件組成,並且直接暴露在惡劣的海洋環境中,任何一個環節發生故障飛彈就可能發射不出去。垂直發射系統唯一的運動部件就是頂部的艙口蓋,結構簡單、可靠性高(蘇聯左輪式發射系統還由旋轉機構);整個發射系統都位於甲板之下,飛彈封裝在充滿惰性氣體的貯運發射筒內,防護性好,還能降低全艦重心、增強隱身性能。

DDG62「伯克」級「菲茨傑拉德」號上的水手正在檢查MK-41的防水情況。打開的艙口蓋下已裝填了飛彈發射箱,箱頂部是綠色易碎密封罩,發射時飛彈直接穿罩而出。這個裝甲艙口蓋厚達120毫米,防護性很強。2005年攝於橫須賀外海。

火力密度大

前5艘配備傳統MK-26雙臂發射架的「提康德羅加」級僅備彈88枚(68枚「標準」-2 + 20枚共架發射的「阿斯洛克」,且不能發射「戰斧」巡航飛彈;換裝MK-41飛彈垂直發射系統後,完全一樣的艦體空間貯彈量增加了近40%,兼容三種飛彈 。

CG-47 「提康德羅加」號 - 宙斯盾第一艦,前後裝有兩座MK-26發射架


CG-52 「邦克山」號的前甲板特寫

功耗低、價格低

另一個不太引入注意的進步是節能:MK-41沒有大功率的機電設備,平均運行功率在4千瓦左右,峰值功率僅需20千瓦;MK-26的平均運行功率為50千瓦,最大運行負載功率高達480千瓦。而且MK-41系統的採購價格比 MK-26要便宜4千萬美元。

【 冷發射 vs. 熱發射 】

美蘇在垂直發射系統上走了兩條不同的發展道路。蘇聯採用的是冷發射方式,飛彈在發射筒內不點火,利用發射筒底部的燃氣發生器產生的低溫高壓燃氣,推動活塞帶動提彈板將飛彈彈射出艙,飛彈彈射到約20米的空中再點火自主飛行。冷發射系統不用承受飛彈發動機的高溫高壓尾焰,結構簡單,使用壽命長;飛彈被外能源彈射出艙後再點火,飛彈出現問題時可以順利推出艙外,安全性好;但發射效率較低。

「基洛夫」級發射SA-N-6防空飛彈的場景,飛彈飛離發射裝置後發動機尚未點火。

美國則採用熱發射方式,飛彈依靠自身火箭發動機或者助推器產生的推力發射出艙,發射系統需要複雜的排焰道以迅速排出高溫燃氣。熱發射系統的優點是不需要外能源,發射效率較高。但可靠性要差一些,如果飛彈已經解除保險啟動發射程序,但因故障未能起飛,系統無法將其彈射出去,難以排除故障。而且使用壽命有限,每個發射裝置的熱設計只能承受7次正常發射和1次意外點火發射,之後就需要更換。

「戰斧」巡航飛彈垂直發射出艙瞬間,可以看到高溫燃氣正從後面8單元共用的排焰道中噴出

網上對美蘇為什麼採用不同的發射方式有很多爭議,大多是從發射裝置的角度進行討論,比如圓形發射筒安全性更高,蘇聯的耐火材料不過關等等。其實換個角度,看看垂直發射系統最主要的服務對象 - 艦載防空飛彈的發展軌跡,就能很清楚地看出美蘇為什麼分別採用熱/冷發射方式了。

美國MK-41系統的主力飛彈是「標準」-2艦空飛彈,發展自60年代設計的「標準」-1,大幅改進了制導體制,提高了射程,但彈體結構和推進系統基本一致,也繼承了在發射架上直接點火的熱發射方式。

FFG-12「佩裡」級護衛艦「喬治·菲利普號」用MK-13單臂發射架發射「標準」-1 飛彈

「標準」-2在1982年獲得初始作戰能力時也是採用MK-26雙臂發射架以傾斜方式發射的,當時MK-41系統尚在研製中,要到4年後才隨「邦克山」號投入使用。值得注意的是,垂直發射和傾斜發射的「標準」-2是不同的子型號,不能通用。

1983年「提康德羅加」號巡洋艦海試時的照片,MK-26發射架上掛載的是「標準」-2飛彈,攝于波多黎各「羅斯福路」海軍基地大西洋艦隊武器訓練中心。

過去財大氣粗的美國海軍無疑是個獨立王國,從科研到裝備都有自己一套完整的體系,一向不屑與空軍、陸軍為伍。像空軍被迫採用F-4 「鹽水雞」這樣的事時有發生,海軍引進其它軍種武器、技術的事情則比較少見。看看下面這張美國海軍的防空飛彈發展路線圖:

可以看到自「小獵犬」BT開始,60多年來美國海軍的艦載中遠程防空飛彈幾乎都長一個樣。

再來看冷戰鐵幕的另一邊,蘇聯一貫是大陸軍主義,紅海軍只能算是遂行海上輔助任務的小兄弟。因此長期以來蘇聯防空飛彈系統都是先研發陸上型,再移植到艦上,就是先有土雞蛋,再扔到水裡變成洋雞蛋。

「基洛夫」級裝備的SA-N-6遠程艦空飛彈,就是大名鼎鼎的陸基S-300防空飛彈的海軍版。它們的雷達制導部分不同,分別由專業研製艦載防空系統的「牛郎星」設計局和著名的「金剛石」設計局負責,但兩者的飛彈部分基本相同,都是由「火炬」機械設計局研製的。

同樣,近程防空飛彈SA-N-9的原型是陸軍的SA-15,也就是著名的「道爾」履帶式近程防空飛彈 ,由「安泰」設計局研製。

S-300和「道爾」都是垂直發射,在射界、反應速度、多目標對抗能力等方面比傾斜發射的美制「愛國者」、「霍克」高出一籌。但陸基飛彈如果垂直熱發射,尾焰對發射筒及發射車的燒灼問題將非常嚴重,尤其是「道爾」,它的四聯裝垂直發射筒是內置在發射車體中部的。另一方面它們作為野戰防空主力,需要伴隨部隊開進,對發射場地的整備要求不能像「愛國者」這類半固定式要地防空飛彈那麼高。

「愛國者」飛彈發射時地面上的滾滾煙塵

為此蘇聯專門開發了冷發射方式,用外能源將飛彈彈射出筒後在空中再點火,將飛彈尾焰對發射設備和地面的影響減少到最低。

當這些飛彈改裝上艦時,冷發射的形式也被保留了下來。蘇聯的飛彈設計局在陸彈上艦時通常不願意修改原始設計,於是只好由艦船設計局依據飛彈的特點度身定製冷發射系統了。

這就是SA-N-6獨特的左輪式垂直發射裝置。它以八個飛彈貯運發射筒為一個單元,集成在一個圓形發射裝置上,八枚飛彈共用一個發射口蓋:一枚發射後,旋轉機構像左輪手槍一樣將下一枚飛彈發射筒旋轉到發射口位置,通電檢測並加載發射信息,完成待發準備。外露的每個筒蓋上有三個圓圈,其實這些只是防爆用的易碎卸壓口,並不代表裡面是一坑三彈,也不能開啟。

上圖是「光榮」級巡洋艦後部的SA-N-6垂直發射系統,它屬於沒有裝甲防護的簡化版,發射裝置直接暴露在外面。下圖則是「基洛夫」級前甲板上SA-N-6垂直發射系統,裝甲護蓋向後滑動開啟,防護十分厚重。

再看「基洛夫」級甲板下的SA-N-6彈庫內部,正處於維護狀態中,頂部是直徑3.8米的旋轉發射裝置,懸掛著超過10米長的發射筒。整個彈庫被裝甲包覆,空間異常寬大,猶如一座垂滿鐘乳石的溶洞。


發射筒滿裝之後的狀態,猶如鋼鐵森林一般。

另外,常被稱作現代戰列巡洋艦的「基洛夫」級上還裝備有20枚威力巨大的 SS-N-19 「花崗巖」遠程超音速反艦飛彈,也採用垂直發射方式,但因為彈體過長,發射井不是完全垂直,呈60°仰角。

恐龍的獠牙 - 「花崗巖」反艦飛彈傾斜發射時的壯觀場面

【 垂直發射系統的通用化 】

從通用化的角度來說,蘇聯比美國差了很遠。MK-41垂直發射系統在設計階段就貫徹了模塊化思路,有長度7.6米的「打擊型」、6.7米的「戰術型」和5.2米的「自衛型」三種標準彈艙模塊(見下圖),通過增減模塊的數量,可以適裝於從巡洋艦到小型護衛艦的各種平臺。

洛馬工廠中展示的三種MK-41彈艙模塊,從左到右依次是自衛型、戰術型和打擊型。右圖為八個發射箱共用排焰道的示意圖。

橫截面一致、長度不同的貯運發射箱可以共架兼容多種飛彈:MK-14發射箱用於「戰斧」巡航飛彈,MK-21用於「標準」-2 Block Ⅳ和「標準」-3、「標準」-6(這兩型只能適配打擊型模塊),MK-13用於「標準」-2 BlockⅡ/Ⅲ,MK-15用於「阿斯洛克」反潛飛彈,MK-22用於單發「海麻雀」飛彈,MK-25用於一坑四彈「ESSM改進型海麻雀」飛彈(這四型可以適配所有三種模塊)。較短的發射箱在底部安裝適配器,使發射箱穩固地連接到底板上。

垂直發射裝置的通用化給宙斯盾戰艦帶來極大的武器攜載彈性,可以根據任務和威脅靈活配置飛彈的種類和數量。作為艦隊防空核心的「提康德羅加」級通常攜帶110枚「標準」-2對空飛彈加10枚「戰斧」巡航飛彈;而海灣戰爭中,CG-56 "聖賈辛託"號曾作為特種武器平臺,滿裝122枚「戰斧」專門用於對陸攻擊。

蘇聯則在標準化方面顯得漫不經心,"基洛夫"級上有幾種飛彈就有幾種發射裝置,互不通用。一方面是因為蘇聯有為每一種功能用途研發專用武器/設備的傳統,另一方面蘇制武器一貫傻大黑粗,不同類型武器的體積重量相差懸殊,客觀上也很難實現標準模塊化。

"基洛夫"級3號艦「納希莫夫海軍上將」號的前甲板,從船頭開始依次為SA-N-9近程防空飛彈發射井(黃圈)、SA-N-6遠程防空飛彈發射井(紫圈)、SS-N-19超音速反艦飛彈發射井(綠圈)、"卡什坦"彈炮合一近防系統(粉圈)和艦橋側面的SA-N-4近程防空飛彈可升降發射架收納井(紅圈)

【 中國垂直發射系統的發展 】

上面講了這麼多,特別是蘇聯的垂直發射系統,是因為中國的垂直發射系統和它淵源很深,同時也借鑑了美式的通用化思路進行改進發展。

中國海軍曾經長期積弱,在整個90年代防空主力僅是最大射程13公裡的海紅-7點防禦飛彈。直到2000年才隨著現代級956E型的引進,依靠其搭載的「施基利」中程艦空飛彈系統(飛彈型號為射程25公裡的SA-N-7)第一次獲得了比較可靠的區域防空能力。

「現代」級「杭州」艦前後兩座「施基利」齊射

2004年服役的052B型兩艦同樣裝備進口的「施基利」系統,飛彈型號升級為射程38公裡的SA-N-12,是陸基SA-17 「山毛櫸」的海軍版,和2006年引進的後兩艘「現代」級956EM型一致。

052B 「廣州」艦彎弓射鵰

不過這兩級驅逐艦都具有應急、試驗性質,一共六艘分為三個型號。之後中國海軍開始大踏步進入垂直發射時代,在短短12年時間裡發展出三代垂直發射系統。

第一代:052C - 蜂窩煤

配用彈種:海紅-9遠程艦空飛彈

發射方式:冷發射

2005年052C型驅逐艦服役,採用垂直發射的國產海紅-9遠程艦空飛彈,第一次為中國艦隊撐起了自己的保護傘。

海紅-9發展自陸基的紅旗-9。紅旗-9雖然外觀和S-300非常像,也借鑑了相當多的技術、設計,但並不是純粹的山寨產品。不但研製時間要遠早於S-300的引進,單說它6.5米的彈長就比S-300PMU系列使用的48N6飛彈短了1米。身材苗條了不少,最大射程卻同為125公裡,在電子設備、彈體結構等方面比S-300更先進。海紅-9進一步優化,縮小彈體尺寸、改善低空性能,具備很強的抗飽和攻角能力。

海紅-9繼承/借鑑了從S-300到SA-N-6到紅旗-9一脈相承的冷發射方式,但中船重工713所對垂直發射系統進行了大幅度的改良,型號為H/AJK03型,適配於海紅-9,不能兼容其它彈種。它也採用圓形彈艙,但一個單元只集成了6個發射筒,以便裝在較窄小的艦體上。每個發射筒都有自己的艙蓋,形成蜂窩煤一樣的獨特外觀。每枚飛彈均獨立發射,不再需要轉一格發射一枚了。

052C前部6個垂直發射單元的所有發射筒蓋全部開啟進行維護,中間的裝填吊車已升起,吊車護罩被擺放在甲板右上角,這樣的設計不佔用發射筒空間

052C左右兩側的發射筒各以5度角朝舷外傾斜,萬一飛彈冷發射到空中後發生點火故障,下落時將掉到船舷外的海中,而不會砸落在甲板上。但實際使用中海紅-9表現出極高的可靠性,從未發生過類似故障。

從這個角度能很清楚地看到發射單元的傾斜角,中間就是處於摺疊收納狀態的裝填吊車


052C實彈發射海紅-9的畫面,飛彈彈出後尚未點火,已經偏離了中軸線,快飛出船舷了。

H/AJK03仍然擁有轉輪式結構,不過只用於裝填。每個單元裝填時只需要對準最外側的裝填發射口,下面的彈艙旋轉就能依序為六個彈位裝填。

每個發射單元最靠船舷的一個發射口具有裝填功能,外圈進行了加強。

052C配有一座厚實的垂直裝填臂架,先由裝填吊車將水平放置在甲板上的飛彈發射筒吊起放置在裝填臂架上,再通過鏈條傳動將發射筒插入傾斜的發射井內。這比靠搖搖晃晃的攬繩垂直吊裝要高效、可靠得多。這個裝填臂架平時在甲板表面看不到,可能收藏在艦體內部或者碼頭上,裝填飛彈時再安裝到甲板上。

發射單元中心有個和裝填口一樣加強過的圓形口蓋,它的四角各有兩個開有圓孔的凸起,這就是安裝導軌臂架用的固定點。

如同上一篇「對055大驅的一點解讀(五)- 綜合射頻系統」裡談到的雷達系統一樣,本著兩條腿走路的精神,2006年服役的051C上直接採用了俄制SA-N-6改進出口型「裡夫」艦載防空系統,共進口了兩套,單價一億美元。

這就是原汁原味的俄式左輪垂直發射架,和「光榮」級上的完全一樣,同樣可以歸為第一代垂髮。051C只是北海艦隊應急性質的防空驅逐艦,之後隨著國產垂直發射系統的不斷完善和發展,再也沒有進口更多的「裡夫」系統。

第二代: 054A - 巧克力

配用彈種:紅旗-16中程艦空飛彈、魚-8反潛飛彈

發射方式:熱發射

2008年服役的054A護衛艦上出現了一種全新的垂直發射系統,幾乎就是縮小版的MK-41,同樣是一個單元八具矩形發射箱,共用一個排焰道,即採用的是熱發射方式,型號為H/AJK-16型。外觀上確實像極了片狀的巧克力塊。全艦4個單元共32枚飛彈,可共架發射紅旗-16和魚-8,擴展了發射系統的通用性。與MK-41的橫向布置不同,H/AKJ-16是縱向布置,因為中國護衛艦的寬度大大小於美國的驅逐艦和巡洋艦。

054A前甲板的垂直發射單元全部開啟,已經裝填了一半16套飛彈發射筒,另外一半還空著,可以看到兩排發射筒中間共用的排焰道蓋板也已打開。

紅旗-16從設計開始就是海陸兼用的,基型就是海軍型,於2008年服役;陸軍型為紅旗-16A,在2011年入役。因為是由海到陸的,它的名稱就是紅旗-16,不存在海紅旗-16的叫法。

紅旗-16飛彈的外形和「施基利」系列非常接近,在研製過程中得到了俄羅斯「安泰」設計局的技術支持。彈長約5.5米,有效射程超過40 公裡,具有很強的低空反導能力。陸軍改進型紅旗-16B於2016年在現役部隊演習中露面,採用主、被動複合導引頭,據信射程提高到70公裡,已經達到中遠程的距離。海軍也會裝備相應的紅旗-16G型。

「運城」艦垂直發射紅旗-16

有意思的是,艦載的紅旗-16是熱發射,陸基的紅旗-16A卻是冷發射。造成這種差異的原因也是耐人尋味的。紅旗-16A用於伴隨野戰防空,越野機動性強,和前面提到的紅旗-9一樣,必須採用冷發射以降低對設備和地面的燒灼影響。它的主要目標是戰術飛機、巡航飛彈、甚至是空投精確制飛彈藥、直升機和無人機,且以營為單位集群部署,所以對單車的發射速率要求並不是很高。

海軍的紅旗-16憑藉15米以下的最低射高,肩負了整個編隊攔截超低空反艦飛彈的重任。為了對抗全向飽和攻擊,儘量壓縮反應時間,必須採用熱發射方式,一經點火能夠立刻升空;而冷發射在慢速彈射到空中後還有一個點火加速的過程,發射速率也較低,在生死攸關的反導作戰中可能會貽誤戰機。

紅旗-16可以有效對抗超音速反艦飛彈,這種能力在多次海軍演習中均得到驗證。

紅旗-16出艙的瞬間,旁邊排焰道已是火光沖天,這是非常典型的熱發射

在054A上沒有發現任何再裝填裝置,都是由碼頭吊車直接吊裝的。對於四千噸級的中型護衛艦來說可能也沒有這個空間和必要。

繼第一代冷發射系統後,第二代垂直發射系統採用體型較小的中程彈,在護衛艦平臺上對熱發射進行了成功的嘗試。海軍對它的效果非常滿意, 054A目前已經建造了27艘之多。

第三代:052D - 大號巧克力

配用彈種:海紅-9B遠程艦空飛彈、鷹擊-18亞超結合重型遠程反艦飛彈

發射方式:冷、熱共架發射

沉寂了一段時間之後的2014年,新入役的052D驅逐艦帶來了最新一代垂直發射系統。從外觀上看,新系統和MK-41以及054A上的巧克力比較像,都是長方形的口蓋,就是尺寸大了很多,可以叫做大號巧克力。

但是細看就會發現,新系統的發射單元排列非常緊密,沒有排焰道!

那麼它是冷發射嗎?確實是,052D的主力防空飛彈是海紅-9B,為海紅-9的改進型,仍然採用冷發射方式。

那麼巧克力式的矩形反射箱,是熱發射嗎?也是。052D唯一一張公開的清晰垂直發射照片,發射的是鷹擊-18遠程反艦飛彈。052D也是中國第一型取消傾斜反艦飛彈發射架的軍艦。從下圖可以看到,飛彈出艙時尾焰已經從發射口噴出,明顯是熱發射。

實際上這款新型發射裝置採用了先進的冷熱共架發射方式,具體形式類似同心筒式垂直發射。同心筒式 (Concentric Canister Launcher) 簡稱CCL ,採用同心布置的內外雙筒結構,內筒仍是飛彈的貯運發射容器,內筒和外筒之間的環形空間構成排焰道,熱發射時的高溫高壓燃氣經過內筒底部的半球形底蓋偏轉後,從這個通道向上排出。

CCL作為概念是美國在上世紀90年代研究武庫艦時提出的,除了每個發射筒獨立的燃氣排導系統,更採用了先進的分布式「即插即用」電子控制設備,更換彈種時無需改動硬體。大量研究表明其相對MK-41系統具有許多優勢。但隨著美國海軍預算的收縮及武庫艦計劃的取消,配備MK-41的「伯克」級大批服役,CCL系統未能繼續深入發展。唯一的實踐就是英國23型護衛艦上的「海狼」艦空飛彈垂直發射系統。

23型護衛艦上的GWS-26垂直發射系統發射「海狼」艦空飛彈的畫面,可以看到火焰從發射筒內外筒之間的導焰槽噴出

CCL的內外筒都是圓形的,就只是一種圓形的熱發射系統。052D的發射裝置則是矩形的,該系統內部細節披露得不多,從下面這張央視視頻截圖可以看出,在未裝填發射筒時內部就是簡單的桁架結構。秘密都在可裝卸的貯運發射筒上。

它借鑑了CCL排焰道與發射筒一體化設計的理念,熱發射時燃氣傳導的路線更合理,避免了共用燃氣排導設計的一些弊端,雙層結構也對飛彈提供了更好的防護。

而在發射筒深度、直徑和系統擴展性上則比「海狼」的輕型CCL強悍得多。因為每個發射筒/箱都自帶排焰道,每個發射單元可以靈活布局,不僅可以安裝圓形的冷/熱發射筒,也可以安裝方形熱發射筒,以容納彈翼更大的飛彈,還可以一坑二彈或四彈等不同組合裝填多個發射筒,極大地增加了載彈量和裝載彈性。

052D的新型垂直發射裝置是依照中國國防科學技術委員會在2006年12月15日頒布的國家軍用標準GJB 5860-2006,即「水面艦艇飛彈通用化垂直發射裝置通用要求」設計的第一種冷熱共用艦載垂直發射系統。

國軍標原文:採用「獨立式自排導貯運發射筒」(就是CCL式熱發射)和「冷發射貯運發射筒」;能「發射防空、反艦、反潛和對陸攻擊等各種飛彈」;三種長度的「發射模塊」能裝長度9米、7米、3.3米的「筒彈」;一般有8個隔艙,一個隔艙可裝1 枚~ 4枚筒彈。

這份國軍標是非常具有前瞻性的,一些如今最熱門的技術概念:冷熱通用、CCL、多彈共架、一坑四彈等在十年前都已經被明確規範定義,並指導著此後從艦體到飛彈等一系列裝備的研發。

不過其中最為簡單粗暴碾壓對手的還屬這一條:「貯運發射筒直徑應不大於Φ850mm。」它是目前世界上內徑最大的通用垂直發射系統。根據公開資料,MK-41的發射筒內徑是635毫米,美國為朱姆沃爾特級研製的最新型MK-57為710毫米,而052D的內徑達到了850毫米。深度也更大,上述三型發射筒的最大深度分別為7.6 米,7.93 米和9米。

當今世界主流驅護艦艇都有大型化的趨勢,它們被賦予了對陸攻擊、海基反導等更多任務,艦載飛彈的尺寸也在迅猛增長。2、30年前風光無限的MK-41發射裝置,因為過小的尺度如今反成為制約美國海軍飛彈性能的桎梏。比如曾經規劃的標準-3 Block IIB反導飛彈,彈體直徑685毫米,超出了MK-41的內徑,必須更改MK-41尺寸才能裝艦,最終該項目於2013年被取消。

網上有些一貫唱衰中國的聲音,說採用這麼大的尺寸是因為中國的機械電子技術水平低,傻大黑粗,不得不做得比美國還大。前瞻性也好,落後不得已也好,客觀的現實就是我們的新國軍標垂直發射系統(目前還不知道型號)擁有了的超大的內徑和深度,以今天中國飛速發展的軍工科技水平,這意味著遠超對手的發展潛力。

 052D受動力系統的制約,吃水只有 6.5 米,裝備的很可能是長度7米的中型發射模塊。從公開資料看目前052D只配有海紅-9B和鷹擊-18反艦型兩種飛彈。理論上也可以配備鷹擊-18的陸攻型,但因為缺少配套的射控系統等軟體,目前沒有裝備,尚不具備遠程對陸攻擊能力。

而缺少紅旗-16一類的中程防空飛彈也讓不少人捏了把汗。海紅-9常被人詬病最低射高500米,難以對抗低空目標。其實這也是以訛傳訛的謠言,海紅-9最低射高為25米,以高拋俯衝彈道具有出色的水天線攔截巡航飛彈和掠海反艦飛彈的能力。

海紅-9在水天線高度擊毀掠海飛行靶彈的視頻截圖

052D的垂直發射系統裝填,目前被發現有兩種方式,一種由碼頭上的大型吊車直接吊裝,另一種則是一部變形金剛一般精巧的摺疊式吊機,伸展開來可以吊起7米長的發射筒。

這臺吊機很像MK-41配備的吊裝模塊,但它不佔用垂直發射單元,而是可拆卸式的,靠岸補給時才吊裝到艦上,依靠每個發射筒蓋板四角凸起的支撐點固定。

MK-41早期型每個發射單元都配有一部摺疊式的裝彈吊車,佔用了三個坑空間,用於海上補給飛彈。

但實踐證明在顛簸搖晃的海面上吊裝精貴的飛彈是非常困難的事情,裝填速度僅為每小時3-4個發射箱。給「提康德羅加」級122個坑補充50%的彈藥耗時15~20小時,完全不實用。所以「伯克」級後期型上已經取消了吊裝模塊,以裝更多的彈,這段彎路算是美國人替我們走過了。

052D已經非常優秀,目前的建造數量達到13艘,還將繼續追加。然而從中國主力艦艇的發展歷程來看,它還是一個過渡型號,主炮、垂直發射裝置、雷達系統等都採用了新型號,但是功能受到一定的限制。直到055的出現,巨大的艦體、強勁的動力和電力供應、先進的雷達電子系統為這套經過052D驗證的成熟系統徹底解鎖,釋放出全部的效能。

055 - 完整版大號巧克力

配用彈種:海紅-9B遠程艦空飛彈、鷹擊-18亞超結合重型遠程反艦飛彈、紅旗-26反導飛彈、新型中程艦空飛彈、對陸巡航飛彈……

發射方式:冷、熱共架發射

到此,055的垂直發射系統可說的已經不多了,因為它採用的就是052D上的第三代新垂髮,也可以肯定將採用9米深的大型模塊。只是數量比052D的64坑多了很多,前甲板配備8個單元64個隔艙,後甲板為6個單元48隔艙,全艦一共112坑。

在上面這幅照片公開之前,為了討論後部垂髮到底有幾個坑,網上吵翻了天,以至於網友都分為了兩個派別:128黨和112黨。如今塵埃落定,112黨包括不少軍事大V又開始說後部垂髮單元前面臺階上的兩個大井蓋是彈道飛彈發射井。從尺寸和深度來說,這兩個約3x3米的大蓋子下面容納得了東風-16一類直徑1米左右的中程彈道飛彈,但是從055的功能定位和艦體結構來說我覺得可能性較低。還是來看看Google地圖上顯示的055內部結構吧:

未完全合攏前的2號艦內部框架結構,在中部有三個深及艙底的大開口,由兩對橫梁分隔開。前面兩個開口分別對應前後燃氣輪機艙,第三個開口則對應後部垂直發射系統。

將前部的8單元64坑填入這個位置,確實只能容納三排48個坑。再往前的雙橫梁間距只有三米左右,正好位於兩個大口蓋的下方,要在這個位置容納兩個超大型的彈道飛彈發射井似乎非常困難。

Q & A:

Q:為什麼不能像052D那樣後部垂髮橫置?

A:052D只是4x8單元,055則是8x8單元,寬度、容積都要翻倍。從空間上看橫置確實放得下,但是會帶來艦體強度下降、水平防護力降低等各方面的問題。


前一篇「對055大驅的一點解讀(四)- 動力系統」,我提出這第4部分和第1部分同樣是燃氣輪機組的進氣口。1+2的長度=3+4的長度,正好對應內部前後兩個輪機艙基坑。

東方衛視專題視頻中放出了055後方的視角,可以看到第3部分和第4部分的後側與兩邊一樣開滿了密密麻麻的進氣口。對比只裝2臺同型燃氣輪機的052D,它的主進氣口所佔空間和高度比055上的第4部分更大,而且在主進氣口的頂部也有這樣兩個開口,用於設備檢修和吊裝用。

單從防爆/損管/振動的角度來說,把威力巨大的垂直發射反艦彈道飛彈和全艦的心臟 - 燃氣輪機安放在同一個大艙室裡?不論是冷發射還是熱發射都不太可能。

很多軍迷都對112坑感到不滿,因為比排水量更低的「提康德羅加」級和韓國「世宗大王」級驅逐艦的128坑少了。

滿載排水量11000噸的韓國「世宗大王」級驅逐艦,裝有10x8單元MK-41用於發射「標準」-2 Block3;6x8單元自主研發的韓國垂直發射系統 (K-VLS),裝填32枚「天龍」對地巡航飛彈和16枚「紅鯊」反潛飛彈;另外還有4座四聯裝傾斜發射架,發射「海星」反艦飛彈。後三種均為韓國國產飛彈,因為和MK-41不兼容,不得不另行配備發射裝置。

112還是128,絕不是按個人喜歡可以隨意增減的,任何改動都一發而動全身:擴大後垂髮的空間多出16個坑重要,還是裝四臺燃氣輪機提供的強勁動力和充足電力重要?從上面的內部結構也可以看出,雖然055艦體長達180米,分配給主炮彈庫、前後上層建築、前後垂髮的大坑、前後主輔機艙、機庫和直升機平臺後,已經沒有一點多餘的空間。實際裝到艦上的武器設備一定是經過頂層設計通盤考慮後的最優方案。

達到一定的規模之後,坑的數量已經不是影響戰鬥力最主要的因素。坑裡裝什麼彈更重要!以新垂髮巨大的尺寸和兼容性,不必過分計較坑的多少。MK-41的一坑四彈只能裝四枚點防禦的ESSM用於自衛,055的一坑多彈可令裝彈數量和種類都大大增加。055下水時的官方通告明確指出:該型艦裝備有新型防空、反導、反艦、反潛武器。

防空:

遠程防空還是成熟的海紅-9B或者是更新的改進型號。中程防空會採用一坑四彈的方式增加備彈量,但不會使用體積偏大的紅旗-16,而將是一型全新研製的中距彈,採用為殲-20配套的霹靂-15一類先進空對空中程彈上的主動導引頭技術。近程防空則依靠後部直升機庫上方的24聯裝紅旗-10近程防空飛彈。

霹靂-10先進空空格鬥飛彈

052D上的紅旗-10發射架

反導:

紅旗-26反導攔截彈,類似於美國的標準-3海基反導系統,射程達到400公裡以上,使用動能攔截器(KKV)作為戰鬥部,採用主動雷達和紅外成像複合制導,具有在大氣層邊緣攔截中程彈道飛彈和有限的反衛星能力。配合055上神秘的「廣告牌」共型遠程警戒雷達,可以將中國的反導防禦圈向太平洋前推上千公裡,極大地改善戰略防禦態勢。

紅旗-26想像圖

反艦/陸攻:

鷹擊-18基於引進的俄羅斯3M54E「俱樂部」系列反艦飛彈研製,一共有四個衍生型號,分別是潛射版和艦射版的反艦飛彈和遠程對陸巡航飛彈,對海上目標射程為350公裡,打擊地面目標射程據稱超過2000公裡。

「畢升」號試驗艦發射鷹擊-18遠程準確命中靶船的視頻

據鷹擊-18系列飛彈總師介紹,其反艦型號小型化、精確度、突防能力等多項指標全面超越俄羅斯「口徑」飛彈。它採用雙速制,巡航段採用渦噴發動機以0.8馬赫飛行,距離目標40公裡時渦噴發動機被拋離,第三級火箭發動機啟動加速到2.5馬赫在3-5米的掠海高度衝向目標,並可實施10G的末端超音速機動。美國海軍情報部門曾評估這種飛彈為「最接近完美的反艦飛彈」。

雖然通稿上並沒有提到對陸攻擊飛彈,但幾乎可以肯定055會裝備同系列的鷹擊-18對陸巡航飛彈,而不是過去傳言的長劍-10巡航飛彈。

Q & A:

Q:為什麼反艦飛彈也要共架垂直發射,像美國驅逐艦上那樣採用獨立的捕鯨叉發射架,把垂髮空出來裝載更多的防空飛彈不是更好嗎?

A:首先是隱身的要求,體型龐大、結構複雜的反艦飛彈發射架就是一個巨型的角反射器,對於過去沒有隱身設計的大型艦艇來說不算什麼,對055這樣的隱身艦艇則會大大增加雷達反射面積。

其次,共架發射帶來極大的裝載彈性。常規驅逐艦通常配備2座四聯裝反艦飛彈,只有八枚,打完之後在海上無法再裝填。像051B「深圳」艦那樣配備16枚的非常罕見。採用垂直發射後,如果碰到空中威脅很弱而水面威脅更大的情況,比如南海或者亞丁灣(當然派055絕對是殺雞用牛刀了),完全可以裝載超出16枚的反艦飛彈出航。

反潛:

魚8反潛飛彈正成為中國海軍標準的遠程反潛武器,數十公裡的射程填補了艦載輕型反潛魚雷和反潛直升機之間的空擋。

配合巨型球鼻首內的高性能聲納、寬大的雙直升機庫和主被動複合型低頻拖曳線列陣聲納,055將成為中國海軍反潛能力最強大的軍艦。

以上只是目前預計可能裝艦的飛彈型號,大部分指標也都是各種媒體的猜測。各型飛彈如何配置、如何使用,都需要055服役後通過訓練、演習甚至實戰進行檢驗。


至於今後的發展,看看下面這兩張PPT吧,充滿了想像空間!

犯強漢者雖遠必誅,055就是這樣一位橫刀立馬、18般武藝樣樣精通的領軍大將。

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