赵fgu
导弹垂直发射系统VLS(vertical launching system)性能先进,在现代舰艇上广泛应用。
它有诸多优点,例如:发射效率高、无盲区、不需要转向、可360度全向射击、隐身性能好等等,能有效提高火力密度,使舰艇攻防能力大大提高。
但垂直发射系统也有缺点,就是天生的安全隐患,无论冷发射、热发射都无法避免。
冷发射,又称动力发射,由发射箱里的燃气发生器产生高压气体,推动提拉杆将导弹弹射出去。
俄罗斯导弹用冷发射方式较多,比如“里夫-M”发射系统、SA-N-9发射系统、陆基S-300防空导弹发射系统等。
热发射,又叫静力发射,由导弹自身发动机点火,推动导弹从发射箱里飞出去。发射系统有单独或共同的排焰、排气管道。
导弹发射失败又分:意外点火、卡弹、发动机空中点火失败、姿态调整错误以及程序错误等等。针对这些故障,人们也设计了不同的安全措施。
1、导弹在发射箱内意外点火,或点火后无法飞出。
这种情况给导弹发射车和舰艇带来极大危险,虽然导弹有保险,一般情况下不爆炸,但导弹尾焰也足以灼伤舰艇。
2018年6月,德国“萨克森”号护卫舰发射“标准-2”型防空导弹。导弹在发射箱内点火,却没有按预期飞出,所幸自动喷淋降温系统、燃气排导系统及时启动,才阻止灾难升级。但防爆门未能完全抑制住火焰,导致舰桥和前甲板部分烧毁,惊出一身冷汗。
2013年,法国战略核潜艇发射“标准2”型防空导弹。导弹刚飞出就爆炸了,潜艇艉部燃起熊熊大火。2017年,印度海军发射k-4潜射导弹。导弹卡在发射筒里死活不肯出来,损失惨重。
所以热发射系统需要先进、高效的自动喷淋降温系统和燃气排导系统。当导弹意外点火时,如果能冲破发射盖飞出去,那自然再好不过;如果卡在发射筒里,就需要快速打开开关阀和排气通道,再启动喷淋装置降温。
▲热发射系统
喷淋水汽化吸收的热量要大于燃气热量,流量又不能太大。水汽化后体积迅速膨胀,要及时排出压力,并调整喷淋头对排气道壁降温。美国的Mk41垂发系统,在每个单元中都安装了应急喷淋降温装置。
冷发射系统处理导弹意外点火相对容易一些。它的发射箱里有燃气发生器,可以提供动力,将问题导弹弹出去即可。
▲冷发射系统
2、导弹空中点火失败。
冷发射系统最大的问题是导弹空中点火失败,掉落回来砸艇、砸车。导弹空中点火时机非常短暂,从发射筒里弹出来到预定高度只有2~3秒钟。一旦错过点火时机,就会不可避免的掉落下来,引发事故。
所以俄罗斯在一些导弹上安装了小型燃气发生器,供导弹快速调整姿态。比如SA-N-9“克里诺克”发射系统的9M330E导弹,在每个舵面的正反面上都有一个小燃气喷嘴。
▲SA-N-9“克里诺克”发射系统
导弹从发射筒里飞出1米后,燃气发生器就开始工作,向舵面喷出气流,产生最大30千克力的燃气推力,以迅速调整导弹姿态,避免点火失败砸艇。同时发动机还有二次点火能力,也提高了安全性。
另外,俄罗斯军舰上的垂发系统向舷侧外有5度左右的倾斜。导弹弹出后,就算点火失败也只会落入海中,不会砸到船上。
不过不倾斜也问题不大,因为军舰本身就不断横摇中,很少会有绝对水平的时候。所以新一代发射系统都改成垂直安装,以降低施工难度。
▲里夫-M舰载防空导弹垂直发射系统
2017年,俄罗斯陆基S-300防空导弹演习时,导弹在空中点火失败,掉下来摧毁了2台发射车和另外4枚导弹。
热发射系统的导弹在箱内点火,凭着自身动力飞出,不存在点火失败问题。
总之,不管是冷发射、热发射,都有难以避免的安全隐患,要从设计之初作好应对。另外,导弹里有上万个零件,任何一个故障都有可能导致失败。重中之重是做好日常储存保管、检查测试、维护保养、修理校验工作,从源头上杜绝安全隐患,才能最大限度的减少事故发生。
和风漫谈
垂直发射的导弹发射失败有两个风险,一个是爆炸对舰桥内作战指挥中心构成威胁,一个是可能诱发垂直发射系统内其他导弹的误点火和殉爆。如果导弹直接炸了这个恐怕是没办法的,但是如果导弹发射失败有砸向甲板,至少应该保证不至于让导弹掉回到发射筒里面。
世界上最早应用垂直发射系统的是苏联,我国051C驱逐舰上安装的垂发系统就从俄罗斯引进的里夫-M舰空导弹和Б-203同心圆式的发射系统。由于里夫-M是S-300改的,属于冷发射,即利用发射筒内的高压燃气将导弹弹出后再点火。由于S-300有一定瞎火率,一但火箭发动机点火失败,就可能垂直砸下来:
S-300发射失败,掉下来砸坏了垂直发射筒
所以为了这种情况,苏联并没有把发射筒设计成绝对的垂直,而带有一定外倾角,与测地线呈85度。这就是我们在051C上看到的情况。
051C,可以看到垂发是有微微前倾的
051C驱逐舰,从这个角度可以看出其实垂发式有微微向前倾斜的角度
052C垂发,可以看到前倾角更大了,而且两排垂发向两侧还有一定外倾角
这种安全措施一直到052D更换了方形的巧克力式垂发也仍然得到保留,两组32单元的垂发整体保留了一个外倾角:
052D的方形垂发仍然保留了一个前倾角,和052C同心圆式的垂发倾角基本一致
不过到了055,垂发的倾角似乎变小了,肉眼难以识别:
纸上的宣仔
▼这个舰桥被烧的乌漆嘛黑的是德国F219萨克森护卫舰,而它之所以搞成这个样子,就是因为在垂直发射SM-2导弹时失败,最后导弹在发射井起火,并发生爆炸。不仅把发射井炸毁一个,产生的大火还烧黑了舰桥,甚至舰桥顶上的雷达天线罩都没能逃过一劫。这次事故的起因是德国的军备松弛,武器维护不力,最终导致发射失败。其实这都还好,没有发生殉爆。如果要是发射失败的导弹发生爆炸,引发了其他导弹的殉爆,估计这艘可怜的护卫舰要被炸成两截。
那么垂直导弹发射系统究竟该如何避免发射失败时,导弹炸伤自己的军舰呢?答案是采用一定角度的冷发射方法进行导弹发射。这种方式是导弹呈一定角度放置,然后利用燃气将导弹弹出发射井,最后在空中点火,导弹发射升空。这种发射方式非常保险,如果燃气弹射失败,导弹并没有点火,不会发生火灾和爆炸。如果是弹出去后点火失败,那导弹也会掉进海里,而不会掉下来炸伤军舰。▼052C就是用的这种办法,导弹被弹出去,点火时已经远离军舰了。
回答完问题,再来带大家了解一下世界舰载垂直发射系统。
目前军舰垂直发射系统主流有三种模式。
第一种,就是上述所说的冷发射模式。冷发射是我国和俄罗斯惯用的垂直导弹发射系统,其中俄罗斯的冷发射是经典转轮式垂直发射。其一个垂直发射单元配备8枚导弹,但是却只有一个发射口。像左轮手枪一样,导弹打一发转动一下,下一枚导弹进入待发射状态。这种冷发射有两个巨大的弊端。其一,只有一个发射口,发射效率低下,无法实现齐射!其二,如果一枚导弹出现故障发射失败,将会堵住发射口,于是整个发射单元全部卡死,无法作战。
我国在俄罗斯的里夫-M垂直发射系统基础上,研制了我国第一套垂直导弹发射系统,即文章第一张配图052C级导弹驱逐舰所使用的垂直发射系统。我国这套垂直发射系统和里夫-M一样,采用冷发射模式,但是却摒弃了转轮发射结构。转而采用一单元6个发射井,6个发射口都可发射的方式,效率大大提升也解决了故障隐患。这张照片就可以看出,▼052C的垂直发射系统和里夫-M不一样,其井盖可以全部打开,配套的导弹起重机正在工作。第二种,热发射。冷发射是利用燃气将导弹弹出发射井后点火,热发射则是直接在发射井点火。▼这是美国MK-41垂直发射系统,战斧巡航导弹正在发射。可见其在发射井中直接点火,导弹发动机产生的巨大尾焰从旁边设置的排焰道排出,现场火光冲天,一旦导弹发生故障非常容易发生火灾。除此之外,热发射因为在发射井直接点火,所以发射井还需要格外设置排焰道,用于排放导弹发射时产生的火焰,结构较为复杂一些。 第三种,
冷热共架导弹垂直发射系统。这是一种既可以使用冷发射,也可以使用热发射的新型导弹垂直发射系统,我国055的垂直发射系统就是使用的冷热共架发射技术。其原理其实也非常简单,就是在发射井内,再加装一个直径略小于发射井的发射筒,然后将导弹放置在发射筒中。当采用冷发射时,发射筒底部燃气发生器工作,将导弹弹出发射井点火。当使用热发射时,导弹直接点火,产生的尾焰从发射筒和发射井的空隙中排出。
▲这就是冷热共架垂直发射系统的示意图,这种设计也被称之为同心圆设计,是目前舰载垂直发射系统中,最为新颖的一种,也是通用性最出色的一种。其实说到垂直发射系统,有很多人可能会提到美国的“一坑四弹”技术。这的确是一个创新之作,但为了携带更多导弹,采用缩小体积,削弱性能的办法并不是什么先进的技术。美国和韩国的一坑四弹只能填装小的近程防空导弹,而我国近程防空拥有海红旗-10和1130近防炮,压根不需要占用垂发,自然目前也没必要去研制所谓的一坑四弹。
赤焰哒哒哒
目前垂直发射系统分为冷发射和热发射两种,在军舰上主流的垂直发射系统是热发射,其代表型号就是美国的MK41。除了占大多数的垂直热发射方式还有部分以俄罗斯为代表的垂直冷发射系统。
对于垂直热发射系统来说主要依靠导弹的可靠性来解决发射过程中失败的问题,实际上还真有意外发生,在2018年德国海军就有一艘护卫舰由于垂直发射导弹失败而导致引发爆炸和火灾。
而军舰上的垂直冷发射装置是通过垂直发射装置与舰体的一定角度来解决,这样就算弹出过程中失败也不会砸落到舰船上。
实际上两种垂直发射装置都有风险,这些主要都是依赖导弹的可靠性来保证,另外垂直发射单元和单元之间的防护也是一个方面。
航空视界
办法嘛当然是有的,但是依然不能完全避免炸到自己。垂直发射导弹发射失败,炸到自己,或者差点炸到自己的案例还是有的。安全措施是常规性的措施,垂发装置肯定有安全措施。
图为我国海军052C驱逐舰发射HHQ9防空导弹,他是冷发射,图中的瞬间导弹刚刚被气压弹射出发射筒,还没有点火,可见此时导弹根据一定的倾斜角度发射出去。
有外倾角度
垂发装置的导弹发射筒都有外倾的角度,导弹发射出舱后,军舰的位移交上导弹发射出去后自带的向外偏转的角度,就算是导弹发射失败,也不会砸到甲板上,最多是在甲板附近爆炸。比如,2015年的7月18日,美国海军一艘明叫苏利文号的伯克级驱逐舰在演习期间发射了一枚标准2防空导弹,该导弹在飞出舱突然提前爆炸,但是碎片没有掉落在军舰上,导弹的火焰在苏利文后甲板上引发了火灾,但是没有造成人员伤亡。
图为美国伯克级驱逐舰垂直发射标准2导弹失败,在舰尾引起火灾。
如果是冷发射,那就更安全一些,因为导弹不需要在发射时进行点火,因此也不需要设置复杂的排焰道,发生故障的概率进一步降低,他依靠空气的气压把导弹从发射筒内“弹射”出去,也是按照一定的外倾角度弹射,这样导弹发射出去后,在半空中才进行点火,安全度、稳定性大大提高,迄今为止,使用冷发射方式的垂发导弹,还基本没有发生过事故。
上图为冷发射示意图,下图为热发射示意图,冷发射依靠气压弹出导弹,热发射导弹在弹筒内点火,因此冷发射的安全性更高,很少出故障,如今我国的新型850毫米垂发和美国的MK58垂发都采用了冷热通用垂发方式,针对不同的导弹安排不同的发射方式,更加安全可靠。
依然无法避免炸伤军舰自己
正所谓凡是机械系统,就必然会有出故障的那一天,或迟或晚,复杂程度越高的机械系统,出故障的次数和概率就越高,因为机械毕竟是机械,就算是最简单的机械也有自己的无故障间隔时间。美国的MK41热垂直发射装置是世界上装备最普遍的垂发,因而发生故障的概率也最高。MK41曾经出现的最严重的事故就是把一发导弹在发射器内点燃,而且没有发射出去。
图为导弹发射失败后的德国海军F124导弹护卫舰,舰桥已经被烧伤。
2018年的6月21日,一艘德国海军F124护卫舰在演习中试射了一枚标准2导弹,一切都按照计划进行,海军士兵熟练的打开保险,选定导弹并按下了发射按钮,结果发射舱盖并没有如预料的一般打开,导弹没有飞出发射器,但是已经在发射器内点火,于是德军士兵只能目睹这枚炽热燃烧中的导弹在一堆导弹中燃烧完所有的燃料。此次事故导致这艘护卫舰严重烧伤。
上图为俄罗斯左轮冷发射系统内部,下图为给MK41发射器内吊装导弹,不论是俄罗斯还是美国都对发射器内的导弹单独装筒,这样可以隔离空气,也防止燃烧引燃周边导弹。
MK41垂发有着完整的安全措施,包括降温、排出气体等手段,但是在此次事故中这些措施都没有起到作用,导弹最终是自己燃烧完燃料后才熄火,不幸中的万幸是导弹没有爆炸。所以,再健全的安全设备,也不能完全保证垂发装置不出错误和事故。
海事先锋
就在今年6月21日,德国海军现役最高水平的水面舰F124护卫舰,因发动机内燃火,垂直发射导弹失败,导致两名海军士兵受伤,舰桥发射系统严重破坏。
垂直发射是近年来的一次重大突破,优势明显,但导弹若未能发射出去,则会在筒燃烧,若发射动力不足,则导弹可能回落砸到甲板上。为了降低发射失败的几率,中、美、俄均研发了各自的技术。俄罗斯使用冷发射,美国使用热发射,中国则使用冷发射与热发射共架的方式。
俄罗斯所研发的里夫系统采用倾斜转轮,每个发射器仅一个发射口,点燃发射药便能产生高能的燃气作用于弹体周边的提拉杆,提拉杆则能够将射出导弹。在导弹射出后,在一定的高度会发生转向,再启动发动机。因为发射器具有倾斜角,所以,即使发射不成功,导弹也只会落入海中,不会落回军舰造成破坏。
美国所使用的热发射,是在发射筒内点火,由发动机自身的动力发射导弹,而导弹尾部产生的焰火则有特定的装置将其排除。这样的系统具有较高的效率,且质量与体积较小,能够节约成本。
中国的发射筒是同心圆式,每一枚导弹各自独立、互不干扰,点火与排焰装置也是独立的,如可便可冷发射与热发射兼容。且我国目前所采用的发射筒内径直达850毫米,可容下9米以下的各类导弹。
其实,各军事强国的垂直发射系统都在不断优化,都在提高通用与兼容性,而安全性能的提高则是从导弹系统的可靠性及抑爆系统两方面入手。
诸葛小彻
军舰上的导弹垂直发射系统,如果没有任何安全设计,一旦发射失败,就有炸毁军舰的风险,即便导弹战斗部没炸,推进剂爆炸的威力也很惊人,会对发射系统、甚至军舰造成严重毁伤。
垂直发射系统有冷发射、热发射两种,不同的发射方式,有不同的安全措施。
首先是一些通用的安全措施,比如防火,防水,和发射井盖的开启,试想一下导弹点火、井盖却没打开,会怎么样?
所以垂直发射系统的井盖,都会设计成联动的,只有当发射井的井盖处于开启状态,触发了传感器时,里面的导弹才能点火发射,这种机构十分可靠,几乎不会出故障。
其次,军舰上主流的热发射系统,是导弹点火、依靠自身动力飞出发射井,然后进入正常飞行,这种发射系统并不存在“导弹掉下来砸到军舰”的风险:
原因很简单,火箭发动机的点火要么成功、要么不成功,对吧?
成功了导弹会直接飞出去,不成功就是哑火,导弹还待在发射井里,不管哪一种情况都不会飞上去、再掉下来,而火箭发动机自身的特点,刚点火就熄火的概率,比彩票中500万还小,不用考虑。
而对于冷发射系统,导弹被压缩空气、或者高压蒸汽向上弹射出去,然后再点火飞行,就存在一个点火是否成功的问题。
如果点火失败,已经飞上天的导弹就会掉下来,很可能砸到军舰,那怎么办呢,一般冷发射系统都不会完全垂直的安装在军舰上,而会有一定的倾斜角,确保导弹飞出去以后,即使没有点火,也会以抛物线掉落到海里,不会砸中军舰。
举例来说,先看一下我国的052C型驱逐舰,前、后的冷发射系统都向两侧倾斜安装,点火失败的导弹不会砸中军舰:
而到了052D,因为采用了热发射系统,安装就可以完全垂直:
热发射系统中,发射失败的导弹会待在发射井里,关闭电路,返港后处理即可。
总之,目前导弹的垂直发射技术十分成熟,安全性有保障。
截至目前,全世界范围内尚未有一起导弹垂直发射失败、摧毁军舰的事故,可见该技术十分可靠,我国在这一领域也位居世界前列,各位尽可放心。
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炎黄军武
2018年德国一艘护卫舰就因为意外,一枚垂发导弹发射失败爆炸引起军舰起火!对于军舰的垂发系统来说,发射失败的概率其实是蛮高的,比如美国的战斧导弹发射采用的热发射,而且每次发射后都会公布相关数据,这些数据显示大约有10%的导弹都会点火失败,但这样的失败对导弹和军舰一点影响都没有,毕竟没有点火的导弹拉回去查明原因还可以用,并不会在军舰上爆炸!
而一旦热发射点火后,会直接飞出去。至于向的过军舰那种爆炸起火,不知道是不是什么原因导致导弹在甲板上爆炸起火,毕竟这样的试射其实都是没有弹头的,爆炸的威胁不是太大们,如果运气不够好,造成周围导弹一起殉爆,那才是最危险的!
而对于冷发射来说,一旦发射出去点火失败或者点火时机不对,那才是最危险的!网络上传得比较火的就是俄罗斯的S300发射失败的视频,导弹弹射出去但是点火失败,然后砸下来直接把发射筒砸坏了,幸好没有爆炸。
不过同样的问题军舰上的冷发射垂发系统则没有这方面的担心,因为各国的军舰垂发系统设计都考虑到了这个问题,在设计中就让这些垂发导弹有一个外倾角,上图的导弹发射出去后,即使点火失败,砸下来也只会掉进海里面,不会砸到军舰甲板上,包括潜艇的垂发设计都有这样的考虑。但是却也存在失败的案列,比如朝鲜在水下试射海基弹道导弹过程中,有一次垂发点火失败砸下来直接砸在潜艇上,直接让潜艇瞬间下沉了20米左右才稳住,幸好有海水缓冲,否则这砸下来的力度恐怕直接将潜艇砸穿,让潜艇直接沉没了!
对于军舰垂发的冷热发射各有其优点。热发射更简单,但失败率感觉更高,从美国的战斧发射点火失败高达10%就可见一般,但即使失败了也对导弹和军舰没有任何影响。而冷发射采用高压气体将导弹弹出去,成功率更高,但需要空中点火,而且对空中点火的时机掌控要非常好,一旦时机不对,就会像印度发射垂发一样,发射上去在海平面上转一圈然后就是乱飞了!而且一旦点火失败就会砸进海里了,目前还没有任何国家公布过冷发射的失败率,所以也就无法和热发射比较了!
所以说,对于军舰的垂发系统来说,基本不用担心发射失败,砸下来直接炸毁军舰的问题,像德国那样的爆炸起火其实就是极低极低的概率事件而已!
狼烟火燎
森林之王no1
这个问题其实比想象中简单一些,垂直发射系统分为陆基和海基。但是垂直发射系统说的只是发射的方式接近垂直,其实发射系统本身是有点外倾角度,有的是左右倾角,有的是前后倾角,角度本身不大,但已经能够保证导弹起飞,坠毁的时候不会砸到军舰了。