中國海軍艦載垂直發射系統

 

 

 

──by captain Picard

 


第一代:H/AJK03冷發射垂直發射系統(HQ-9)

(上與下)052C導彈驅逐艦發射海紅旗-9防空導彈的組圖。導彈從H/AJK03垂直發射器彈出之後,才在半空中點火。

一艘靠泊的052C導彈驅逐艦正進行海紅旗-9防空導彈的再裝填作業。H/AJK03的導彈儲存桶為圓柱型,類似俄羅斯

一艘052C導彈驅逐艦正進行HHQ-9防空飛彈的再裝填作業。此時,發射器中間的

再裝填起重機升起,固定住飛彈儲存容器,然後往下放入H/AJK03垂直發射器的彈位中。

H/AJK03的轉輪彈艙只有進行裝填時才會旋轉,讓每個彈位輪流對準再裝填起重機。  

(上與下)052C導彈驅逐艦濟南號(152)的艦首甲板,可以清楚觀察H/AJK03垂直發射器。

052C導彈驅逐艦濟南號(152)的海紅旗-9垂直發射器。

一艘052C導彈驅逐艦前部海紅旗9垂直發射系統艙蓋全開的照片。

 

 

 

中國海軍最早實用化艦載垂直發射器,是配套海紅旗-9(HHQ-9)的H/AJK03,即「海軍/導彈艦空-03型」(編號排在海紅旗7的H/AJK02型發射器之後)。此種垂直發射系統只用於第一代「中華神盾」052C導彈驅逐艦上;2010年代以後陸續出現的的052D以及055導彈驅逐艦,就改用第三代的通用化導彈垂直發射裝置,能相容於各種不同的冷、熱垂直發射器。

早在1983年,中國就開始進行艦載垂直發射系統的早期相關研究,但由於經費困難等因素,研究工作到1985年就大致停頓;在1986年,艦載導彈垂直發射技術被列入「七五計劃」的基礎和應用研究項目,項目編號34.2,正式展開了中國艦載戰術導彈垂直發射技術的預研工作。一開始,艦載垂直發射系統是配合用於052 II的紅旗-65艦對空導彈,雖然052 II與紅旗-65在1989年天安門事件後因西方軍事禁運而終止,然而垂直發射系統的研究工作仍持續進行,隨後就與海紅旗-9進行整合,研製工作由鄭州的713研究所負責。經過多年的研製之後,713所研製的H/AJK03導彈發射系統在1997年12月完成出所評審,1998年被安裝在剛建成的中國海軍試驗970號武器綜合試驗艦上(2000年命名為畢昇號,舷號891),1998年8月進行海上系統調試以及實彈發射等測試,不過裝艦初期測試結果並不理想,曾發生「暈船」事件,後來將技術問題一一克服。在2001年3月,海紅旗9導彈系統進行陸上閉合回路試驗;在2002年,配套海紅旗9系統的346型相控陣雷達完成正樣機研製,隨後裝上891號綜合武器試驗船,與海紅旗9導彈系統集成,進行全系統海上試驗。H/AJK03研發時並沒有考慮通用性,完全是 針對海紅旗-9而設計,不能容納其他彈種。

052C艦首的HHQ-9防空導彈的H/AJK03垂直發射單元 ,中間是再裝填用的起重臂。

(上與下)一組052C發射海紅旗-9的連續鏡頭。

 

H/AJK03的構型類似俄製RIF-M艦載防空導彈(北約代號SA-N-6)的轉輪型垂直發射器,彈艙佈局輪型,也都採用冷發射,導彈儲存/發射筒也都是圓形。RIF-M每組轉輪發射器有八個發射管,H/AJK03每組則只有六個發射管。 此外,俄羅斯原版RIF-M每組轉輪型發射器僅有一個開口與一個外動力彈射裝置,透過彈艙旋轉,讓八個發射筒共用單一的彈射裝置發射升空。而H/AJK03垂直發系統 雖然仍使用轉輪結構,但每個發射管都有獨立的艙蓋口以及彈射裝置, 作戰時不需要旋轉就能發射

H/AJK03的轉輪式結構只用於再裝填,發射器外部甲板上設有一個再裝填臂 ;進行再裝填時,再裝填臂升起對準一個裝填口鎖定,藉由彈艙旋轉,就能方便地依序為六個彈位裝填(每次旋轉60度來換下一個彈位,不需要再移動裝填臂)

(上與下)052C進行海紅旗-9在裝填作業的畫面,發射器中間的

再裝填單元舉起,協助固定裝有導彈的發射桶放入H/AJK03垂直發射器的彈位中。

052C導彈驅逐艦的艦首B砲位總共有六組HHQ-9的垂直發射單元,另外在機庫結構的中心軸線上也縱列了兩組,總攜帶量48枚 。與俄國轉輪式VLS類似,為了防止導彈射出彈艙後火箭無法順利點燃而掉在甲板上造成危險,052C的B砲位的六組VLS分成左右兩邊,各以5度角朝舷外傾斜,而安裝於直昇機庫的兩組VLS亦有相同的設計。

 

 

第二代:H/AJK-16型熱發射垂直發射裝置(HQ-16/魚-8)

(上與下)054A導彈護衛艦湘潭艦(531)的H/AJK-16垂直發射系統,可裝填HQ-16防空飛彈以及魚-8火箭助升魚雷。

攝於2019年新加坡國際防務展(IMDEX 2019)。

 

一艘054A導彈護衛艦正在碼頭裝載HQ-16防空導彈的儲彈箱。

 

 

中國海軍第二種實用化的艦載垂直發射系統,是配套紅旗16型(HQ-16)防空導彈而開發的H/AJK-16型,即「海軍/導彈艦空-16型」 ,由中國船舶重工集團713研究所研製。 

054A發射红旗16防空導彈的照片,攝於2013年10月軍事演習

054A發射红旗16防空導彈的畫面,噴焰正從兩排發射管之間的排焰道向上排出。

 

H/AKJ-16是一種熱射式垂直發射系統,每個發射模塊有八個發射管以2x4布置,兩排發射艙之間布置燃氣排氣道,這些特徵與美國MK-41或歐洲Sylver垂直發射系統類似。H/AJK-16採用與MK-41、Sylver類似的導彈貯運/發射箱設計,每一枚導彈出廠時就封裝在兼具運輸、儲存與發射的導彈貯運/發射箱內,運至前線基地碼頭然後吊裝到艦上的垂直發射器中。

除了紅旗16型之外,隨後開發的魚-8火箭助飛魚雷也整合到H/AJK-16之中。紅旗-16防空導彈系統與其垂直發射系統的研製工作始於1990年代末期,而魚-8則始於2002年,因此魚-8並非H/AJK-16垂發射系統原始需求的一部份。納入魚-8曾對H/AJK-16垂發射系統與以及配套控制統的兼容性造成一定的難度,連帶影響到頂層設計,這些問題後來得以解決。

 

一艘054A垂直發射器導彈蓋口與排焰道全部打開。此時只有前16管裝填導彈。

一艘054A裝填HQ-16防空導彈的照片,導彈預置於一個密封的貯運/發射箱內。

一艘054A正進行垂直發射器的保養工作,發射器的蓋子打開。

 

 

 

第三代:冷/熱共架通用化導彈垂直發射裝置

俯瞰052D合肥號艦首的冷/熱通用垂直發射器。攝於該艦參與2017年7月30日聖彼得堡海軍節時的渡航畫面。 

052D開封艦(124)的冷/熱通用垂直發射器

在2017年7月下旬,052D的西寧號(117)在演習中發射導彈的畫面,可能是鷹擊-18反艦導彈。此照片顯示

此一導彈採取熱發射,與冷發射的HHQ-9不同。注意左側有一個打開的垂直發射艙口內,

有一個圓型的導彈儲存箱。 

一艘052D導彈驅逐艦發射HHQ-9防空導彈的瞬間。

(上與下)一艘052D導彈驅逐艦發射HHQ-9防空導彈升空的瞬間。052D改用方格狀的冷/熱共架通用型垂直發射系統,

取代了052C的轉輪式、HHQ-9專用垂直發射系統。

 

 

一艘052D導彈驅逐艦正將導彈填入垂直發射器中。

(上與下)052D導彈驅逐艦蘇州號(132)的通用垂直發射器正在打開外蓋。

2023年11月,大連造船廠出現一些準備裝艦的垂直發射器,深度頗大,可能是用在055驅逐艦上

裝備鷹擊21反艦彈道飛彈、深度9m的版本。

(上與下三張)2021年9月底在珠海舉行的第13屆中國國際航空航天博覽會上,中國首次展出型號為HT-1E的

冷/熱共架通用垂直發射系統。模型中垂直發射器相容的彈種包括HHQ-9E長程防空導彈、CM-401反艦

彈道導彈、CM-103超音速反艦導彈、CM-802B反艦巡航導彈、FM-3000N中程防空導彈等。注意側邊

FM-3000N是採用類似美國ESSM的四合一發射箱,一個發射管就能裝填四,能大幅增加垂直發射器的

備彈數量。依照模型,,FM-3000中部設置高展舷比的十字形安定面,尾部是一截直徑較大的助升火箭。

 

 

 

中國海軍第三代艦載垂直發射系統,是由中國船舶重工集團713研究所研製的冷/熱發射共架通用艦載垂直發射器,是中國海第一種真正的通用垂直發射器,能相容於冷發射的HHQ-9B防空導彈以及其他冷/熱射彈種 ,包括鷹擊-18系列反艦/陸攻導彈以及新型中程艦載防空導彈。此種冷/熱通用垂直發射系統是055導彈驅逐艦的配套項目之一,不過首先用於052D導彈驅逐艦。

與先前供HQ-16艦載防空 導彈使用的H/AJK-16熱射式垂直發射器相較,冷/熱發射共架通用艦載垂直發射器 同為方格狀,但取消了發射器內建的排焰道,將空間騰給導彈發射管,因此每個導彈發射槽的長、寬比原本增加。對於熱發射的導彈,排焰道就內建在導彈容器中,因為導彈發射後就連同容器一起送回後方整修並重新裝填使用,不需要反覆承受多個發射週期的熱焰,所以設計可以更簡化;而冷發射的導彈就不需要排焰道,發射容器自備將飛彈彈射升空的氣體彈射裝置。此種將排焰道整合在發射管外圍的設計稱為同心圓( Concentric Canister Launcher,CCL)設計。

建造中的052C(左)與052D首艦(右),此圖可清楚觀察兩者垂直發射器的不同,

而且清楚顯示052D的相控陣面積比052C的更大。

(上與下)052D的通用垂直發射器實現了冷熱共架;上圖052D發射一枚

冷發射的海紅旗9防空導彈,下圖則是熱發射的鷹擊18反艦導彈。

第三代艦載垂直發射系統依照的設計規範,是中國國防科學技術委員會在2006年12月15日頒佈、2007年5月1日實施的國家軍用標準GJB 5860-2006,即「水面艦艇導彈通用化垂直發射裝置通用要求」。依照此項標準,新一代通用化導彈垂直發射裝置(generalized vertical launcher)由發射模塊(launcher module)、發控模塊(launch control unit)以及貯運發射筒(store transport and launching container)構成,而貯運發射筒又分為熱發射的獨立式自排導貯運發射筒(self exhaust store transport and launching container)、冷發射貯運發射筒(cold launching store transport and launching container)兩種。

發 射模塊由發射架本體結構(含發射管口的活動外蓋)和導彈發射控制單元構成, 發射架體內部設置專用維修通道;一個發射架體模塊具有八個格艙(採用2X4的配置),每個隔艙可容納1至四個導彈貯存筒,而發射管口外蓋正常開蓋時間不得 高於三秒,開蓋角度不得小於95度。發控單元是艦上射控系統與發射模塊的控制系統連接,負責將射控系統傳輸的武器初始化和發射指令傳給導彈發射控制單元, 再傳入導彈貯運發射筒以及裡面的導彈 ;每個發控單元由發控計算機、執行組合、電源組合以及自我撿測組合組成,能接受四個導彈武器控制系統傳來的指令和資料數據,因此能同時控制四種不同類型的 導彈。在可靠度要求方面 ,第一線基層每次例行檢修保養時間在30分鐘以內,發生故障的檢測率不低於90%,發生故障後將故障部位隔離的比例不低於90%,故障虛警率不高於5%, 發控單元的平均主要故障間隔(MTBF)不低於400小時 ,發射可靠度一般不低於95%,發射管口開蓋可靠度不得低於99%。

兩 種貯運導彈發射筒都具有儲存、運輸和發射導彈的能力,其中冷發射貯運發射筒具有導彈彈射裝置(由燃氣產生裝置、彈射缸、活塞與活塞桿、提彈樑等組成),用 於發射冷射式導彈;而獨立式自排導貯運發射筒則用於熱發射式導彈,結構上分為內筒與外筒,內筒用來儲存導彈,內筒與外筒之間則容納能向上180度排導熱廢 氣的燃氣排導結構,內筒與外筒由底部的氣壓室連接 ,發射後經整修可以重複使用。 貯運發射筒直徑不大於850mm(美國MK-41垂直發射器的方形導彈容器,長、寬都是635mm),發射貯運筒本身上部以易碎材質密封,導彈升空時就直 接將之衝破。為了滿足適用於多種不同導彈的需求,導彈貯存筒的設計依照高度分為大型、中型與小型發射模塊,其中大型模塊能容納長度9000mm以內的導 彈,中型模塊可容納長度7000mm的導彈,小型模塊則用來容納長度3300mm以內的導彈。發射架體安裝導彈儲存筒時,儲存筒對船艦水平基準的誤差以及 對船艦方位基準的誤差均不得超過10分。船艦載台對整個發射模塊的電力供應為雙迴路308V、50Hz電源。新一代通用化導彈垂直發射裝置被要求能為多種 功能不同的冷、熱射導彈提供貯運及垂直發射平台,應用通用化、模組化概念以適應不同艦艇與導彈的需求,此外並有許多對應的抗震、抗鹽分、防腐蝕、防砂、抗 霉、抗燒蝕、承受發射應力、傾斜、電磁兼容性、可靠性、可維修性、安全性等要求 。

依照「水面艦艇導彈通用化垂直發射裝置通用要求」的規範,其兼容冷、熱發射兩種 導彈的方式非常地合理,無論是冷發射貯存筒所需的彈射與燃氣產生裝置,或熱發射貯存筒所需的燃氣排導裝置,都設計成發射貯存筒的一部分,與發射模塊本體無關,如此可將整個發射系統的運用彈性增至最大, 任意配置不同的冷/熱發射彈種,而且不需要在發射系統裡設置的專門的熱氣排導或氣體彈射裝置;此外,每個發射貯存筒各有獨立的彈射或排氣裝置,也意味著可靠度的最大化, 單一發射管相關附屬裝置的失效不會影響其他發射管。另外,依照「水面艦艇導彈通用化垂直發射裝置通用要求」內容,中國似乎會將直徑小一些的 導彈設計成每四枚裝填於一個發射筒中,類似美國海軍的ESSM。

依照日後的資料,此種用於052D、055導彈驅逐艦的冷/熱通用垂直發射器跟美國MK-41一樣,也有多種深度不同的構型。其中,最深構型的發射井長度高達9m(MK-41最深的打擊型,發射井長度7.7m),貫穿四層甲板,首先裝備於055導彈驅逐艦上,可用來裝填YJ21反艦彈道導彈以及日後準備開發的高空層反彈道導彈。在055導彈驅逐艦上,只有艦首一部份垂直發射器是這種9m構型的。

近看052D的垂直發射器

052D的通用垂直發射器蓋口打開的畫面,此時並未裝填導彈儲運箱。鄉較於

先前配套HQ-16防空導彈的H/AJK16熱射系統,052D的通用垂直發射器取

消了內建的排焰道,熱發射飛彈的儲存容器內自帶垂直排焰道。

一艘052D導彈驅逐艦正將導彈填入垂直發射器中。

(上與下二張)一艘在江南造船廠艤裝中的052D導彈驅逐艦,艦首甲板設置了

一座起重機,用來裝填垂直發射系統。不過根據照片,艦首甲板並沒有容納這座

起重機的艙口的跡象,而且日後照片顯示服役後在海軍基地碼頭進行再裝填時

,也只是動用一般的吊車;因此,這種起重機可能只是有必要時,才臨時設置

在甲板上進行裝填,而不是船艦內建的裝備。照片攝於2015年5月。

(上與下二張)一艘在江南造船廠艤裝中的052D導彈驅逐艦,後部垂直發射器

附近同樣裝置一坐在裝填起重機,進行垂直發射器的再裝填作業。

2023年11月,大連造船廠出現一些準備裝艦的垂直發射器,深度頗大,

可能是用在055驅逐艦上裝備鷹擊21反艦彈道飛彈、深度9m的版本。