052D垂直发射技术解析

052D垂直发射技术解析自2012年8月底，052D型导弹驱逐舰下水以来，中国新型海军舰艇垂直发射系统广受瞩目，通过公开的国家标准规范资料和052D舰艇近照的曝光，052D的同心筒式垂直发射系统已慢慢浮出水面。基于公开信息，在这里对同心筒式发射装置（简称CCL系统）的特点和发展过程做了简单讨论。一 CCL系统特点同心筒式发射装置（简称CCL）是舰载垂直发射系统的一种新的探索。其特点是采用同心布置的内外筒作为舰载导弹的贮存、运输、发射容器，对于自力发射的导弹，发射时产生的高温、高速燃气，在经过半球形底盖偏转后，将通过两层圆筒之间的环形空间向上排出，不再需要多枚导弹共用的燃气排放装置。除了具有独立的燃气排导系统外，CCL概念提出时，还伴随着分布式的独立发射控制电子设备理念。即导弹的发射控制指令和操作序列，不再是通过武器控制系统 发射控制单元模块发射序列器箱/筒弹这样的多级体制来传送和执行，而是简化为武器控制系统发射筒电子单元的这样的扁平层次结构。CCL系统具有独立的燃气排导系统和独立的发控电子单元的特点，使采用CCL概念的导弹发射装置，具有一些突出的优点：1. 每个发射筒都是结构上、功能上独立的。2. 系统可以适应不同的发射方式，可以兼容对空、对海、对潜、对陆等不同类型的导弹，适应性非常强。3. 燃气传导路线合理，避免了传统公共燃气排导设计的一些弊端。4. 发射筒的双层结构，对导弹提供了更好的防护。5. 发射筒采用圆形截面，以及上承力的安装方式，使系统结构简单、制造安装方便。6. 系统可靠性、安全性高、容易维护。7. 系统的开放性设计，使得未来的更新、改造易于实施。: 8. 整个系统的生命周期成本下降。二 发展源流CCL的具体实践最早可能是海狼舰空导弹。但作为概念是美国在上世纪九十年代提出的，当时美海军在研究武库舰时，将CCL发射系统作为一个与MK41并列的技术途径，进行了较深入的研究。研究得出的结论是CCL系统相对MK41系统具有许多优势，并考虑将CCL系统作为MK41的后继来进行发展。但是由于国际形势的变化及美海军预算的收缩，武库舰计划未能继续发展。相反，由于伯克级的不断改进和建造，MK41的地位不断加强，技术不断更新，装舰数量不断增加，并在其十几个盟国海军得到应用。这样，CCL系统未能进一步深入发展。在美海军最新的朱姆沃尔特级上，采用了新型的MK57垂直发射系统，部分采用了CCL系统的理念。首先，MK57在设计时，强调了体系的开放性和灵活性。在发控设备中，采用了独立的发射箱电子单元（CEU）的概念，武器控制系统直接通过CEU控制导弹发射过程。而模块级控制单元主要进行系统的管理和监控。这样，方便系统未来的扩展和更新。MK57仍然采用方形发射箱，未采用CCL的独立燃气排导系统，但是减少了模块中发射箱数量，4个发射箱共用一套公用燃气排导装置。模块底部排气室采用了U形设计，减少了MK41系统中的死角。另外，MK57实现了在载舰舷侧的分散部署海狼舰空导弹垂直发射 MK57 VLS三 墙内开花墙外香令人没有想到的是，CCL概念在中国得到了长足的发展。中国海军第一种实用的VLS系统是海红九的垂直发射装置，其技术渊源来自于俄RIF导弹的相应设计。虽然该装置满足了海红九垂直发射的基本要求，但是系统结构复杂、装填繁琐、适应性差，难以实现对不同导弹型号的兼容。其后发展了新型护卫舰上的热发射VLS系统。该系统参考了美国MK41系统的设计理念，结构基本与其类似。但是由于缺乏良好的顶层系统设计，该系统只具有有限的扩展能力，而且无法兼容海军舰载防空主力型号海红九。随着中国海军的快速发展，新一代大型主战舰艇慢慢步入视野，同时，海军多种用途的新型导弹在同步研发，这些都要求必须研制一种具有良好的适应性、开放性和兼容性的通用型垂直发射装置。CCL成为了中国海军的选择。在国内的各个公开的期刊网站和知识库，使用“CCL”、“同心筒”等关键字，可以查询到大量的专业论文和资料。这些论文的作者，涵盖地方院校、航天系统、航空系统、船舶系统、军队院校、军队研究所等单位，反映出十几年来国内相关单位，对CCL系统进行了大量深入的研究工作。这些工作为今天通用垂直发射装置取得的成果和后续的进一步发展，奠定了坚实的基础.理工大提出的引射同心筒发射方式试验装置四 对CCL系统的一些设想首先强调，下面讨论的几个问题，都是基于公开资料做的讨论和分析。所以，与实际情况不符是非常可能的，希望大家理解。这里只反映了我个人的一些基本认识。欢迎了解实际情况的朋友指正，当然是在不涉密的前提下。1 CCL发射装置的结构设计。大体上，CCL可以有2种结构设计形式，一种是发射模块不承力的，需要舰体设计进行补强；另一种是发射模块参与舰体承力传导，这种情况可以简化舰体设计。考虑到系统的灵活性和适应性，可能是前一种设计形式。2 关于独立的发控电子单元CEU（基于发射筒的）在前面提及的论文中，大多数是关于CCL的结构设计、燃气流场分析和计算、燃气排导管理的，似乎没有看到筒载发控电子单元的资料。这有可能是因为，CEU 的研发是较具体的工程问题，在不涉密、不涉及具体型号的前提下，难以形成论文公开发表。但也有另一种可能是，CEU的工作目前进展还比较缓慢，而我们现在看到的CCL系统采用的还是传统的分层的发射控制模式，或者是一种过渡性的混合模式。在当前载舰的自动化指控系统还没有达到目标舰水平的情况下，CEU的这种过度状态也是合理的。但是，独立的CEU是CCL系统灵活性、适应性的必然要求，也是海军信息化建设的必然要求，所以，这个方向的努力是不能松懈的。3 CCL发射模块所含筒弹数量的选择。基于已有的VLS系统实践，每个CCL发射模块包含4 X 2排列的8个发射筒是很自然的。但是，对于实现了扁平化发射控制的CCL系统来说，一个发射装置包含多少发射模块，每个模块包含多少筒弹，其实是可以根据系统装载、卸载、使用、维护的实际需要，来进行灵活配置的。比如，可以通过3 X 2和4 X 2模块的组合，使横向一排布置7发筒弹。另外，同样大小的模块，在装载不同种类导弹时，也可能有不同的装载数量。比如，由于发射筒截面是圆形的，对于有弹翼、舵面的导弹，需要的空间相对大一些。而对于弹翼完全收入弹体的导弹（如战斧类），其发射筒就可以细一些，从而在同样大小的模块中多装载一些。当然，上述设想是指CCL系统的潜在可能性，而并非马上就会见到4 关于4 in 1对于尺寸相差悬殊的不同导弹型号，可以方便地实现4 in 1。由于不必考虑公用燃气排导问题，只需考虑结构安装的要求，比MK25四联发射箱要简单得多5 关于海红酒的兼容性基于CCL概念的通用垂直发射系统，可以较容易地兼容采用冷发射方式的导弹。但是，海红酒的根本发展方向，还是应该改为热发射。技术上，冷改热并没有太大的障碍：需要重新设计CCL发射筒，导弹控制系统需要对初始段控制程序做适应性修改，燃气舵估计也要修改，对弹体局部的防热设计需要进行校核或加强（如有必要），导弹的发控流程需要调整。6 关于红石榴的兼容性虽然红石榴是热发射方式，但是与CCL系统并不兼容，当然可以修改发射筒设计以适应CCL。但是其实在系统中已包括海红酒的情况下，红石榴目前没有太大必要也加进来，完全可以等待其后继型号的研发7 关于长弹的兼容性对