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。
8 ?' m# I! L3 ^) N/ _9 g
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。
7 O& x9 O8 O$ w" k" Y/ G3 |
* ^8 I4 V0 f! t+ Z, \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。

! O+ I( a  J) n7 r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。

9 @  x2 J+ n+ T) L2 d; {2 N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。

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。
  \7 N4 |, g/ I' c3 Y
2 Q4 p: f5 N' K$ ?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。
7 A0 O" L1 i/ u3 ], q  R
7 A5 G4 {) t: a$ w% }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。

7 j# m8 H* y, @, U" j0 T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。

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。
8 T+ U& B2 l9 Y/ P6 N( w  O+ E
" P% u. U! F7 T3 u: _' r, RMk41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。

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。
. e# V. w, i& B, Y) Z* M) X& i2 r+ X
9 \* T9 P" M" T# s. D5 H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。

* H& v: i/ S$ x1 n5 z2 P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？

8 e/ [% n( g( P2 p5 g+ C' ~( J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。
- A5 u% w9 q; i. n. y6 G
3 M5 j$ P* h$ N; R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。

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。

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。
% g$ Y7 t4 S! `- N* `
如果不再采用圆柱形弹体，而采用多边形弹体呢？
0 o* a- P! o& j4 j& z$ R# R* e0 t
3 |& X! i: G8 ?2 ?4 Q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。
8 c0 [# ]- p& a  C# f# P
/ u. t& G8 j/ Z: k9 j6 ~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。

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。

$ L) [, h( }8 ~& c0 |$ r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。
- o8 b3 _  a/ G9 v: i
- [4 e0 ?) I8 N* y- i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。
4 U5 }3 h6 M6 u3 Z
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。

实际上，对于机载使用，三角形或者五边形也是有用的。
* d9 Y6 @0 B! u$ a0 @6 U$ g9 I& X
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。
7 Z, k6 _% f- ^+ g/ @% `7 p
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。
( S# n% R0 t4 v
& @: a6 R( N/ O0 d

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”
-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

' ?8 `" x- e2 O8 {- L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。