一坑四弹的坑与弹

晨枫

垂发是苏联发明的，但在美国才成为世界仰望的标杆的。Mk41已经40年了，依然是业界标杆，关键在于热发射和共架发射。

苏式垂发是冷发射，具有可靠性高、对导弹的损伤小等优点，但不易共架发射，系统重量和复杂性较高。美式垂发是热发射，最大的优点就是共架发射，可以适配多种导弹，极大增加了武器配装种类和使用灵活性。尤其是一坑四弹，可以在一个垂发管内容纳4枚小直径导弹，极大地增加了弹仓容量和战术灵活性。热发射最大的问题是需要对疏导炽热燃气有专门的考虑。

: B' X5 W3 G; ^* g2 u说起来，冷发射和热发射好像很直观，但恶魔永远在细节之中。
& X$ K" E5 F4 [& E9 s
苏式冷发射实际上是发射筒内有一个滑动的吊篮结构，导弹放置在吊篮之内。发射时，压缩空气或者高压燃气驱动气压缸，气压缸迅速把吊篮顶上去，把篮内的导弹“甩”出去。为了避免导弹发动机点火失败而造成导弹回落、砸中舰体，垂发管一般有一个外倾角度，万一导弹发动机点火失败，直接掉入海中，避免事故。这最早是核潜艇上发射潜射导弹用的，后来延伸到水面舰艇上。
, O& T4 x9 g6 y1 w7 |* U
/ _- a4 ~& ?) D5 d& x苏式冷发射动作可靠。气压缸有多个，只要有足够数量还在工作，就能完成导弹发射，至少不会把已经解除保险的导弹半途而废地留在发射管里。发射筒也不承受压力，结构简单、轻巧。

8 J" _0 F) l) w  e问题是吊篮结构占用一定的体积，所以发射管的直径较大，才能容纳导弹加上吊篮的体积。吊篮的滑动行程也收到限制，吊篮顶部不可能超出发射筒口，所以导弹发射出去的时候时候，吊篮底部还在筒口之下某个深度，不能完全利用发射筒的全部长度。发射筒的直径和长度决定了核潜艇的艇体直径。苏联核潜艇采用双层壳，容许发射筒的长度超出内层的耐压壳，但依然要采用影响航速和静音的大龟背。
: O6 w( c1 d- F. R) v8 G
: k! w5 G" @! `5 i( I法国的冷发射只用于潜艇，但没有吊篮，而是更加简单粗暴的滑动底板。压缩空气或高压燃气直接驱动滑动底板，推动导弹发射，就像内燃机里燃气推动活塞一样。取消吊篮后，发射筒的直径减小，发射时可利用全部行程，但底板的密封要求很高，发射筒也需要耐压。
6 w2 Z4 t+ m+ ^" r
显然，除了结构复杂、重量很大的四管四弹，冷发射与一坑四弹很难相容，否则就只有在一次发射中同时发射四枚导弹了。在一般战术使用中，也很少有需要同时发射4枚同型导弹的。

当然，这不绝对。在有的场合下，需要集束发射大量小型导弹，同时打击大量的独立目标，这时“一锅端”式的密集发射反而是一个优点，可以一次发射4枚甚至8枚小型导弹，分别打击4-8个独立目标。4-8枚导弹在空中的分离和点火有点难度，但不是不可克服的，比如按照预编程分别转向，然后点火，转入自主飞行。
+ H9 k$ B9 V3 a$ O1 V
3 L5 D+ u# {* E3 i* j6 H9 y& L% d热发射最大的问题是燃气导排，发射管耐压、耐高温当然也是问题，导弹本身也有耐压、耐高温的要求，否则就被自己的高温高压燃气损坏了。
! ~/ t; ]* N  o
0 N1 p- o$ S+ Z" i+ PMk41采用集中导排的方式，每4个发射管共用一套导排系统，系统内有喷淋降温等设备。这也决定了Mk41需要4管一组补充、更换弹药，不能一个一个吊装，因为垂发导弹的发射管与包装箱是一体的，不是把裸弹吊装的。
+ Z' l  T, E! X; |) b* R( q# Y
另一种方式就是同心管导排。也就是说，发射管有内外两层，内层内是导弹，内外层之间是导排通道。同心管的好处是真正做到分散化。集中导排要是出了故障，4枚弹全废了。同心管只影响自己，不影响邻管，因此也便于分别吊装。

只要在设计时有所考虑，框架式的基本结构还可以拆除部分结构，把几个垂发管合并，成为超口径大筒，用于发射超口径导弹，比如翼展较大的高超音速导弹，或者以弹径换射程的远程导弹。这是架-管分离的全独立模块化结构的红利。集中导排就很难做到。

! C8 ?, z9 p0 _. H  w7 a3 F但同心管也有“厚度”问题，这是排气通道之所在，不可能太薄。而且内外筒都用耐压、耐高温要求，结构重量较大，技术也较复杂。据说美国“朱姆沃尔特”级上用的Mk57原本打算采用同心筒，后来还是用集中导排，只是直径加大了。
% g: U) s2 l' v8 z5 D9 A
中国新的通用垂发是冷热通吃的。冷发射还是吊篮式，热发射是同心筒式。由于每一根发射管都是独立的，冷热混装都没有问题，也不存在4管一组的问题，实现了彻底的“装弹自由”。通用垂发实际上就是一个简单的框架结构，导弹和发射筒都在一体化的独立模块内，只是“借用”发射框架的地方放一放。但这也带来了独特的问题。

因为同心筒的关系，中国850毫米通用垂发的直径世界最大，真的能容纳的导弹肯定是大直径的，但未必世界最大。更大的问题是一坑四弹怎么办？
2 g6 v  u, ]! V. l" X9 _0 c
简单粗暴的办法是一个发射管内填入四个同心筒，但同心筒的层间空间占用体积太大，空间效率较低。最后结果是可能通用垂发的直径较大，实际可容纳的小直径弹的直径限制比Mk41更大，使得“中国ESSM”的技术门槛非常高。
( @" K# M1 x2 v7 x6 z; R6 C
一个办法是采用混合导排。同一发射管内的4个子管的导排口接入共用大筒的层间导排空间，或者利用小管和大管之间的不规则空间为每个小管择优安排导排管。由于大管是为一坑四弹专用设计的，这样的“削足适履”是可行的。共用导排管道可节约空间，而不改变通用性和适配性。

这是尽快把SD10等现有中程空空导弹改装为舰空导弹的最快途径，还可通过加装助推级增加射程。但更进一步的增程最终收到弹径限制。
+ Z* D% Q( |( d9 C: D+ u
圆柱形弹体是导弹的传统构型，道理很简单，圆柱形弹体在制造上最简单，给定外表面积的情况下，也具有最大的内部容积，或者说最大的燃料和装药容量。
# i: l. U/ N2 [+ d
在机载使用的情况下，翼下挂载为主，导弹的形状和占用体积不是大问题。但在垂发内，形状和占用体积就是大问题了，只要有可能，需要尽量压缩“无效空间”，而圆柱形弹体在方形截面的垂发管内必然有可观的无效空间。一坑四弹的问题更大，或者弹体截面积在发射管内总的截面积的占比偏低。
% J: G( n- x" D& o4 t- C7 j
如果不再采用圆柱形弹体，而采用多边形弹体呢？

在理论上，方形发射管里用方形截面的导弹具有最高的体积效率，但这没有考虑导排管路的问题。如果把方形截面的导弹切掉一角，就成了三角形截面，或者“两腰”低矮的五边形，切角留出的空间正好成为导排管路的空间。如前所述，一坑四弹的导排管路可以共享，提高空间使用效率。

导弹可以采用三角形或者五边形截面吗？不仅可以，已经开始了，美国JASSM- ER巡航导弹和LRASM反舰导弹就差不多可看成三角形的截面，两者相像并非偶然，本来就是同源的。

6 b0 t( B/ n! J6 w0 N" W5 i三角形或者五边形截面有一个平底，这实际上是好事，增加了巡航状态下的升力。常见的圆柱形弹体在巡航的时候，实际上也有一个迎角，用于产生额外升力。平底的效果更好。如前所述，圆柱体是因为体积效率最高，并不是因为气动效率高。根据气动布局的不同，圆柱体弹体在转弯的时候，可能依然要横滚后才转弯，并不一定就是直接转弯的，所以非圆柱体弹体并不影响导弹的机动性。
* n( E1 B! Y3 [" j1 O" U
4 x1 a1 ?& }5 J2 M) M三角形或者五边形截面还提高隐身性能，JASSM- ER和LRASM的隐身有一半来自非圆柱体弹体。

三角形或者五边形截面还有一个好处：不仅可以在大直径垂发管里一坑四弹，还可以在中等直径垂发管里一坑两弹，而且继续保持很高的填充效率。圆柱形弹体就较难做到了。
8 r. x- \9 i" H$ \& ]! Z# u& Q3 T
坑和弹的问题解决了，中国的一坑四弹也就成型了。这对于提高各级战舰的弹舱容量有极大的作用。
! _/ \4 h% R3 {" N
实际上，对于机载使用，三角形或者五边形也是有用的。

隐身飞机强调机内挂载，但越来越难以避免翼下挂载了，这需要隐身茧包。

+ W, v8 {2 I/ u5 H. X( _& _' s隐身茧包当然要进行隐身修形，还有减阻问题，此外形状不太讲究。机载发射可以抛放后点火，所以热防护和燃气导排不是问题，但依然有茧包内体积效率的问题。这时可以吧三角形或者五边形截面的弹体“背朝内”挂装，而不是垂发里“底朝内”的安装，可以达到更高的体积效率。投放时，先下后上，依次投放，可以在利用重力的同时，避免碰撞。有些导弹在投放时底朝上，或者侧朝上，姿态控制可以在脱离后纠正到底朝下的正常姿态，这很容易做到。

7 u' [, W6 Z' f6 s$ _  `

征久仁

SD10是出口型号，共军自用型号是PL10.

老财迷

“吊篮的滑动行程也收到限制，吊篮顶部不可能超出发射筒口”
. D3 ]9 a/ w4 X7 h2 ?0 a-吊篮的滑动行程也受到限制，吊篮底部不可能超出发射筒口
( z+ I6 ?. n+ `
; X  y+ ]1 k7 a% l2 `6 }从没想过非圆柱体的导弹，这一坑四弹，应该都是近程防空导弹吧？五边形截面比圆柱体，可能少装点爆炸物，对近程防空导弹，似乎也影响不大。