垂直髮射系統(VLS)是現代軍艦導彈攻擊快速化、多批次、全方位的重要裝備,也是衡量一艘艦艇先進與否的標誌之一。像美國的MK-41,歐洲的“席爾瓦”、“海狼”,俄羅斯的“裡夫-M”等都是非常有代表性的先進垂髮系統。中國導彈垂髮技術也同樣位居世界先進行列。
垂直髮射系統內部裝著很多導彈,發射時產生高溫、高壓燃氣流及大量火焰,對安全性要求很高,哪個環節出問題都會導致嚴重後果。
2018年6月,德國海軍F-124型護衛艦“薩克森”號在演習中用MK-41垂髮系統發射“標準-2”防空導彈出現意外。導彈點火後未能飛出,在熊熊大火中炙烤了52秒!
所幸冷卻噴淋系統及時啟動,最終只是燒燬了相鄰發射艙蓋和艦橋前窗。若導彈被高溫引爆,那整艘艦艇將蕩然無存。所以如何妥善的處理髮射時的高溫、高壓是成熟垂髮系統的必要條件。
導彈垂直髮射有兩種:一種是冷發射,一種是熱發射。冷發射靠發射箱底部的燃氣發生器產生高壓燃氣,將導彈彈射出去,然後在空中點火。這種發射方式要求導彈和發射箱承受較高壓力,但彈射過程中不點火,不存在高溫火焰燒蝕的危險。
冷發射要防止導彈空中點火失敗落下來砸艦,所以發射裝置有一定的傾斜角,確保導彈點火失敗後落到海里,而不會砸到軍艦上。
熱發射又叫自力發射,導彈在發射箱內點火,依靠自身動力飛出去。在發射過程中伴隨著高溫火焰和濃煙,導彈和發射箱要承受高溫、高壓燃氣流燒蝕,對系統要求很高。
但這種發射速度快、效率高,有不可替代的優點,尤其是在中近程防空導彈,反艦/反潛導彈上使用效果較好。
為防止火焰燒蝕,熱發射準備了多種應對手段。以美軍廣泛使用的MK-41垂髮系統為例:1、導彈設計之初就考慮了耐高溫、高壓特性。一是外殼用耐高溫材料製成,二是戰鬥部炸藥採用耐高溫、耐衝擊的鈍感炸藥,符合高技術標準。在一定範圍內受慢烤燃、快烤燃及彈片撞擊也不會引爆,保證了安全。
2、貯運發射箱既是儲存裝置也是發射導軌,採用“前穿通、後吹破”式箱蓋設計。前穿通箱蓋由耐高溫玻璃纖維材料製成,能承受相鄰導彈發射時的高溫和高壓氣流衝擊。
發射箱上蓋的閉鎖系統與導彈點火程式相連,閉鎖機構摩擦力小於導彈推力。點火程式一啟動上蓋就自動開啟,如遇到故障打不開,導彈也能憑自身動力頂開上蓋,減小箱內起火概率。
發射箱底蓋能分成4瓣,點火後箱內壓力增加到一定程度就被燃氣吹開,將高溫氣流和火焰排匯出去。底蓋再往下是自動開閉門,點火時燃氣流吹開自動門進入煙道;壓力減小後自動門關閉,阻止鄰近導彈發射的燃氣流湧入。
3、MK-41系統標準模組中,8個貯運發射箱共用1個排氣通風系統和煙道。排導裝置內部覆蓋耐燒蝕襯裡,至少64次發射無須更換。
4、MK-41系統中每一個發射箱都有單獨冷卻噴淋裝置,與沖水分配管道相接,是導彈的“安全守衛神”。
當導彈溫度過高或意外點火時,噴淋系統迅速啟動向導彈噴水降低溫度,每分鐘可以噴出176升水。噴出的水既要吸收燃氣熱能,又要控制在一定量內,避免過量水蒸氣壓力過大而爆炸。
5、現在新型的同心貯運發射筒,降低發射溫度效果更好。它由內外雙筒組成,兩筒間的空隙形成獨立排煙道。
綜上,通過以上種種安全措施,導彈就能不懼火焰和高溫的考驗快速發射,達到很高的成功率。