地空導彈共架發射技術發展分析*

趙明，羅悅

(北京電子工程總體研究所，北京 100854)

0 引言

20世紀90年代以來的歷次戰爭表明：現代戰爭將是以多種兵器進行全方位、飽和性空中打擊方式展開，空襲與防空的對抗將決定戰爭的發展方向。作為防御方，必須采取多種防空兵器進行體系化聯合作戰[1]。

發射車是地空導彈武器系統的重要組成部分，以發控系統作為控制核心，通過有線或者無線方式接收上級指控系統的指令完成導彈的相關操作(初始基準建立、加電管理、射擊諸元參數裝訂、發射控制)、發射裝置起豎調轉以及緊急情況處理等任務[2-4]。

長期以來，不同型號導彈與發射系統的機械、電氣和信息接口的確定常常是以導彈的需求為主導。隨著導彈種類的增多和性能復雜化，接口差別較大，這是制約地空導彈發控系統通用化的極大障礙。只有實現發射系統與導彈之間的接口通用化，才有可能實現地空導彈發射系統的通用，才能實現多型地空導彈的共架發射。

1 開展研究的必要性

開展地空導彈共架發射研究的必要性體現在以下幾個方面[5-6]：

(1) 采用共架發射技術，針對不同來襲目標選擇導彈進行攻擊可達到理想打擊效果，通過提高載彈密度以加強抗飽和攻擊能力，從而能夠提升防御縱深作戰能力、增強體系綜合作戰效能。

(2) 共架發射系統的研制與更新換代不再取決于某一型導彈，研制方可根據技術發展趨勢，及時跟蹤新技術、開展預先研究和技術更新換代。

(3) 研制新型導彈或改進原有導彈時，需要做到與現有共用發射系統相適應，有利于導彈的標準化、系列化設計，使導彈的外形尺寸、安裝接口、電氣接口進一步走向標準化、系列化。

(4) 提升了“三化”水平，減少了保障裝備的數量和種類、降低了維修維護人員的能力要求，日常用于維護保養、培訓以及零部件的采購費用會大大降低，降低了全壽命周期費用，大幅提高了維修保障性。

2 國外技術發展現狀及特點

2.1 美國

美國針對共架發射技術的研究開始于艦載武器共架發射系統[7-9]，經歷了從MK26傾斜共架發射系統到MK41垂直發射系統、MK57垂直發射系統的發展歷程，具備防空、反潛、艦艇自防御、對陸攻擊及彈道導彈防御等多種功能。

MK41垂直發射系統是洛克希德·馬丁公司于1977年為美國海軍研制的通用型垂直發射系統，實現了利用一套發射系統完成防空、反潛、反艦和對陸攻擊任務。目前，MK41已經部署在幾個國家海軍的170多艘艦船上，能貯存和發射多種現役導彈，如“戰斧”、“標準-2"、“阿斯洛克”、改進型“海麻雀導彈”等。經過多年的使用證明，MK41垂直發射系統是一種可靠的通用化共架垂直發射系統，它是美國海軍幾十年來重視導彈與發射裝置模塊化、系列化和通用化設計的成果。

美軍于2002年開始研制MK57新型發射系統，專門為美海軍DDG-1000驅逐艦研制的，采用沿艦舷兩側布置的方法，對于釋放甲板面積、提高艦船安全和抗損性大有好處。同時，與MK41相比，MK57在發射模塊尺寸、通用性等方面進行了較大改進，是美國海軍能力轉型進程中的重要籌碼。

近些年，美國也逐步開展了地空導彈共架發射系統的研制。薩德(terminal high altitude area defense,THAAD)系統是典型的成功案例，該系統作為美國導彈防御體系的重要組成部分，可兼容發射PAC-2，PAC-3，THAAD等多型導彈，具有末段高低兩層反導和防空反導一體化能力。THAAD采用傾斜“熱”發射方式，基于美陸軍標準的托盤化裝載系統，具備對導彈模塊自主裝卸的能力，組成上分為載車、導彈、發控3個獨立模塊，通過載車攜帶的裝卸設備實現與筒彈自主對接與分離，更換不同種類導彈，并更換對應的發控模塊及軟件，滿足多型導彈兼容發射需求。除導彈模塊、發控模塊和軟件外，發射車其余組成部分均通用，從而實現保障方式與保障資源統一。

此外，美國陸軍在2012年提出開發一種陸基機動作戰的“多用途導彈發射系統”，打算用其代替現已部署到美陸軍和海軍陸戰隊中的“復仇者”(Avenger)地對空導彈發射裝置。該系統由導彈發射車、數字化相控陣雷達以及多用途發射器組成，能發射“監獄”AIM-120先進中程防空導彈、“響尾蛇”AIM-9X短程格斗導彈，以及“毒刺”(Stinger)式地對空導彈，具備攔截無人機、火箭炮、炮彈及巡航導彈的能力。

2.2 俄羅斯

俄羅斯的C-300/400/500三型地空導彈武器系統[10-11]均高度采用通用化、模塊化、標準化設計，系統配置多型導彈，均采用垂直“冷”發射，形成一套火力單元具備遠、中、近和高、中、低綜合防御能力，以最小的消耗，最大程度的提高了防御能力。同時，伴隨新型導彈的列裝，不斷拓展系統的能力邊界。

其中，C-400武器系統配置的導彈主要有40H系列、48H系列、9M96系列，根據作戰需要有選擇地使用數種型號導彈，可同時發射數種導彈，攔截攻擊距離不同的目標，可建立梯形配置的多層防御，擴大防御范圍。

共架發射的導彈進行了型譜設計，采用0.27,0.515 m 2種彈徑系列；發射筒進行了通用化設計，實現了外形的相對統一，對于彈徑相同長度不同的導彈，通過筒內加裝適配器的方式，保證發射筒外形的一致，有利于導彈混裝混配時的布局安排。

2.3 技術特點

從國外共架發射系統以及其導彈來看，有以下特點[12-13]：

(1) 既有垂直發射方式，也有傾斜發射方式，但主要以垂直發射方式為主，地基垂直共架發射系統中均采用“冷”發射，艦載垂直共架發射系統中實現了“冷、熱”發射兼容。

(2) 頂層貫標，采用集成式的通用化設計。

(3) 開放式系統架構，配置不同模塊實現功能拓展。

(4) 共架發射的導彈主要采用發射箱(筒)式，而發射箱(筒)的尺寸是有限的且又要能裝下多種型號的導彈，所以要求發射箱(筒)和導彈的外形尺寸相當或分為2～3種標準尺寸。

3 總體實現思路

依據組成和工作原理，梳理接口關系和工作流程，確立標準體系框架，依據框架制定相應標準進行約束，降低系統、設備、組件之間的耦合度，構建模塊化、開放式、可重構的共架發射平臺架構。這是地空導彈實現共架發射的總體研究思路。

從機械接口層面分析，導彈安裝在發射筒(箱)內，組成筒彈或者箱彈；發射筒(箱)安裝在發射裝置，發射裝置安裝在發射車底盤上。整個結構安裝層次如圖1所示。導彈與發射筒(箱)、發射筒(箱)與發射裝置、發射裝置與發射車底盤存在機械接口關系。

圖1 安裝層次示意圖Fig.1 Schematic diagram of installation frame

從電氣接口層面分析，發射控制系統從供配電系統獲取能源，接收指控系統的命令，控制車控系統完成發射裝置的起豎、調轉、回平等動作，對筒彈(或箱彈)實施不可逆發射時序，完成導彈發射。發射控制系統與指控系統、發射車車控系統、供配電系統、發射筒(彈)存在電氣接口，發射筒(彈)與導彈存在電氣接口，如圖2所示。此外，處于測試性考慮，發射控制系統還需要預留檢測接口。

從信息交互層面分析，導彈發射前指控系統與發射控制系統、發射控制系統與筒彈(或箱彈)也存在固定的工作流程和信息交互；導彈發射后指控系統通過指令線與導彈完成上下行指令的傳輸。

綜上所述，可以確定共架發射平臺的主要構成要素為導彈、發射筒(箱)、發射裝置。將這些要素的接口(結構、電氣)、工作流程進行通用化、標準化研究[14-15]，制定相應的標準；依據這些標準，形成相應的實物產品，進行組合集成，即可以實現共架發射。

4 未來發展趨勢展望

隨著各類基礎支撐技術的不斷發展和軍事需求的不斷提升，未來共架發射技術應從以下幾個方面進行重點探索和研究：

(1) 快速反應

快速反應能力是導彈武器系統的重要性能指標，主要包括快速機動、快速發射、快速補給等?？焖贆C動方面，采用功能與結構一體化設計、輕質化和小型化設計，提升發射平臺載重比，根據部署作戰環境選用適當的機動平臺。快速發射方面，采用工作模式(作戰、訓練和測試等)快速切換、快速定向與瞄準、快速調平和起豎等設計?？焖傺a給方面，采用導彈模塊自主裝卸設計，縮短導彈模塊的裝填時間。

(2) 高密度裝載、混搭混配

平臺對武器種類和數量的需求迫切，通過高密度裝載、混搭混配(冷、熱發射兼容)，可同時裝備多型、多枚武器，有效提高平臺的攻防作戰能力。依據不同作戰任務，及時、方便地實施換裝，靈活配置相應類型和足夠數量的武器，既可有所側重地構建立體防空體系，形成對空防御和制空作戰能力，又可有效增強攻擊手段，形成綜合作戰能力。

(3) 由通用化逐步向開放式方向發展

采用模塊化、開放式體系結構，以標準化為基礎，將復雜系統劃分為子系統、組件、部件，通過標準接口進行組合集成，降低各子系統的耦合程度，利于系統的開發、擴展和升級。

(4) 基于狀態感知的智能控制

應具備多種裝載模式下的自適應發射準備，具備綜合能源管理、自主供電切換以及環境感知能力，基于自主的彈型識別和上級作戰指令，制定相應的展開撤收、發射準備控制策略，實現各裝載模式下快速、安全展開撤收以及發射控制。基于網絡技術，依托分布式傳感器采集內部、外部信息，通過信息融合，進行戰場環境感知、設備狀態監控與健康管理，實現視情維修。

(5) 系統重構

基于冗余/容錯技術，開展硬件冗余、數據和信息冗余、主動冗余、動態冗余設計，實現故障條件下的系統在線快速重構，提升任務可靠性；基于SoPC技術，能夠通過重組或改變自身部件，快速調整系統能力和功能，以適應新的作戰環境需要。

5 后續工作建議

(1) 積極借鑒國外先進技術和成熟經驗

美、俄軍事大國對共架發射技術的研究起步較早，歷經幾代產品的發展，目前已形成較為成熟的技術，并已大規模裝備至各軍兵種。應充分借鑒國外共架發射的先進技術和成功經驗，采用開放式體系結構，研制可以發射多型導彈的地空導彈共架發射系統，滿足未來作戰需求。

(2) 盡快建立共架發射技術的標準化體系，開展標準規范研究

根據多年開展地空武器系統研究的工程經驗，共架發射技術的開展和推進必須要靠健全的標準體系進行規范，應依據貫徹“標準先行”的原則，構建完善的標準化體系。

建立地空導彈共架發射技術標準體系是一項迫切的、長期的工作，同時需要從頂層進行全局規劃，循序漸進、由易到難，其標準體系的建立和健全屬于系統性工作，應按照需求統籌規劃，調動軍方、工業部門各相關研究院、廠所部站的發射系統、導彈總體、武器系統等專業的技術力量給予支持，充分借用和參考國內外現有標準，加快建立和健全地空導彈共架發射技術的標準體系。

圖2 電氣接口示意圖Fig.2 Schematic diagram of electrical interface

6 結束語

采用“標準化”的接口設計是實現“共架發射”最直接也最有效的技術途徑。形成的“接口標準”可以使得發射系統的研制逐步和導彈武器系統的研制分開進行，不再受某一型號導彈的影響，采取跨越式的發展方式，打破傳統型號配套研制模式，有利于加快型號研制進度，有利于實現裝備戰斗力快速生成。

因此，開展地空導彈共架發射技術研究，對實現“共架發射”所需的“標準化接口”和“技術方案”進行梳理和設計，并與前沿基礎技術有機結合，逐步形成標準化的共架發射系統，其所帶來的軍事效益和經濟效益均十分巨大。