透視MK—41垂發(fā)系統(tǒng)的“防火墻”

王晨陽

2018年6月21日，德國海軍薩克森號(hào)導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦在挪威外海進(jìn)行實(shí)彈演習(xí)時(shí)，一枚標(biāo)準(zhǔn)，2導(dǎo)彈點(diǎn)火之后沒能升空，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在MK-41垂直發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)燃燒完畢。事故導(dǎo)致MK-41垂直發(fā)射系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p毀，艦橋前方部位受損。幸運(yùn)的是，相鄰單元的導(dǎo)彈未發(fā)生殉爆。無獨(dú)有偶，201S年7月18日，美國海軍阿利·伯克級(jí)驅(qū)逐艦DDG-68蘇利文艦發(fā)生導(dǎo)彈故障，點(diǎn)火后的標(biāo)準(zhǔn)-2 Block3A導(dǎo)彈在艦尾附近爆炸并導(dǎo)致艦尾發(fā)生火災(zāi)。據(jù)悉事故無人傷亡，對(duì)艦體損傷較小。

作為當(dāng)今使用最廣的艦載導(dǎo)彈垂直發(fā)射系統(tǒng)，MK-41的性能廣為人知。那么，該系統(tǒng)在安全性設(shè)計(jì)上又有什么特色呢？

事故原因剖析

此次發(fā)生事故的薩克森號(hào)導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦，代號(hào)F-124型，又稱薩克森級(jí)護(hù)衛(wèi)艦。該級(jí)護(hù)衛(wèi)艦為長(zhǎng)首樓艦型。艦長(zhǎng)143米，艦寬17.44米，吃水5米，滿載排水量5600噸。該級(jí)護(hù)衛(wèi)艦很重視隱身能力。甲板以上結(jié)構(gòu)為全封閉設(shè)計(jì)，艦體表面整潔。折線以上艦體明顯內(nèi)傾，并在各面相交處用圓角過渡。采用金字塔形封閉式桅桿，煙囪為“V”形布置。動(dòng)力裝置為柴一燃聯(lián)合動(dòng)力。主動(dòng)力裝置為1臺(tái)GE 7 LM2500 PF/MLG燃?xì)廨啓C(jī)，功率23500千瓦;輔助動(dòng)力為2臺(tái)MTU 20V 1163 TB93高速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，總功率14800千瓦。驅(qū)動(dòng)裝置為2具五葉可調(diào)距螺旋槳。

薩克森級(jí)護(hù)衛(wèi)艦采用MK-41垂直發(fā)射系統(tǒng)，安裝在艦橋前部平臺(tái)上，共計(jì)32個(gè)單元。可發(fā)射美制標(biāo)準(zhǔn)-2 Block 3A防空導(dǎo)彈和ESSM改進(jìn)型海麻雀中近程防空導(dǎo)彈，數(shù)量分別為24枚和32枚。近程防御武器為2座MK49型21單元拉姆近程防空導(dǎo)彈，分別布置在艦前部甲板和艦尾直升機(jī)機(jī)庫上方。

據(jù)薩克森號(hào)導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦指揮官托馬斯·哈肯透露，在標(biāo)準(zhǔn)-2導(dǎo)彈發(fā)生事故之前，前一發(fā)標(biāo)準(zhǔn)-2導(dǎo)彈剛剛正常發(fā)射升空，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)狀態(tài)完全正常。出事的導(dǎo)彈在發(fā)射前進(jìn)行的系統(tǒng)檢查中，被評(píng)估為技術(shù)狀態(tài)完美。

目前，德國海軍還有對(duì)外公布調(diào)查結(jié)果，薩克森號(hào)護(hù)衛(wèi)艦正停泊在挪威哈斯塔德港檢修。此前傳言事故中兩名水兵受傷，德國海軍證實(shí)為不實(shí)信息。兩名水兵因?yàn)榛馂?zāi)事故造成應(yīng)激反應(yīng)，目前已恢復(fù)執(zhí)勤。

綜合各方面信息，筆者判斷此次事故應(yīng)該為獨(dú)立的偶發(fā)事故。德國今日海軍報(bào)道稱。事故發(fā)生后，艦上人員立刻啟動(dòng)泡沫滅火系統(tǒng)撲滅火勢(shì)，沒讓災(zāi)情擴(kuò)大;MK-41系統(tǒng)也啟動(dòng)注水，給相鄰隔艙的導(dǎo)彈降溫，沒有發(fā)生導(dǎo)彈殉爆事故。

標(biāo)準(zhǔn)-2 Block 3A導(dǎo)彈彈身全長(zhǎng)6.55米，包括彈身及頭部、彈翼、尾舵和助推器4個(gè)部分。該彈裝有Mk125戰(zhàn)斗部和Mk45Mod9目標(biāo)探測(cè)裝置，進(jìn)一步提高了對(duì)抗掠海飛行目標(biāo)的能力。推進(jìn)裝置為MK-104型雙推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，射程更遠(yuǎn)、性能更好，能夠攔截速度更快和更加機(jī)動(dòng)的目標(biāo)。

標(biāo)準(zhǔn)-2 Block 3A導(dǎo)彈采用MK-72固體火箭助推器。助推器呈圓柱形。長(zhǎng)1.91米，直徑0.53米，點(diǎn)火后，工作時(shí)間約為6秒。正常狀況下，該導(dǎo)彈發(fā)射升空后，助推器燃燒完畢并拋離，MK-104型雙推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)開始工作。主發(fā)動(dòng)機(jī)工作的前40秒內(nèi)，導(dǎo)彈處于加速狀態(tài)。當(dāng)主發(fā)動(dòng)機(jī)工作46秒時(shí)，此次導(dǎo)彈達(dá)到最大馬赫數(shù)3.5。46秒后，主發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，導(dǎo)彈速度逐漸降低，直至攔截或丟失目標(biāo)。

由此可以推斷出，導(dǎo)彈在儲(chǔ)運(yùn)發(fā)射箱內(nèi)共計(jì)燃燒了約52秒，艦體和發(fā)射裝置遭受了長(zhǎng)時(shí)間的高溫灼燒，并且有大量的高溫氣體通過燃?xì)獾琅欧诺脚灅虿课?。事故發(fā)生后，德國海軍艦員采取的損害管制措施是到位的，證明了艦員較高的職業(yè)素養(yǎng)。而MK-41系統(tǒng)緊急注水，給導(dǎo)彈采取降溫措施，也表明該垂直發(fā)射系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)到位，設(shè)計(jì)理念較先進(jìn)。

MK-41垂發(fā)系統(tǒng)構(gòu)成

MK-41艦載導(dǎo)彈垂直發(fā)射系統(tǒng)由美國洛克希德·馬丁公司于1977年研制，1986年率先在提康德羅加級(jí)巡洋艦邦克山號(hào)上安裝測(cè)試。截至2010年，該系統(tǒng)已被美國、澳大利亞、加拿大、德國、韓國、日本、荷蘭等國的170余艘艦艇采用。MK-41垂發(fā)系統(tǒng)的一大特色是通用性強(qiáng)。

該系統(tǒng)能夠兼容多達(dá)12種導(dǎo)彈，包括阿斯洛克反潛導(dǎo)彈、魚叉反艦導(dǎo)彈、戰(zhàn)斧對(duì)地攻擊巡航導(dǎo)彈、標(biāo)準(zhǔn)系列防空導(dǎo)彈等，能夠履行防空、反潛、反艦、自衛(wèi)和對(duì)陸攻擊等作戰(zhàn)任務(wù)。MK-41系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)模塊、裝填模塊、導(dǎo)彈貯運(yùn)發(fā)射箱和發(fā)射控制平臺(tái)等設(shè)備組成。

標(biāo)準(zhǔn)模塊MK-41垂直發(fā)射系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)模塊有3種：攻擊型模塊、戰(zhàn)術(shù)型模塊和自衛(wèi)型模塊。攻擊型模塊長(zhǎng)7.6米，重14-5噸，可發(fā)射大型導(dǎo)彈。如戰(zhàn)斧對(duì)地攻擊導(dǎo)彈和標(biāo)準(zhǔn)-3外大氣層攔截型導(dǎo)彈。戰(zhàn)術(shù)型模塊長(zhǎng)6.7米，重12.2噸，可發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)-2 Block3導(dǎo)彈和垂直發(fā)射阿斯洛克反潛導(dǎo)彈。自衛(wèi)型模塊長(zhǎng)5.2米，重12.2噸，可發(fā)射RIM-7M/P北約海麻雀和RIM-162改進(jìn)型海麻雀導(dǎo)彈。

MK-41導(dǎo)彈垂直發(fā)射系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)模塊的燃?xì)馀艑?dǎo)系統(tǒng)由儲(chǔ)運(yùn)發(fā)射箱、排氣通風(fēng)系統(tǒng)和煙道組成，每個(gè)模塊共用一個(gè)排氣通風(fēng)系統(tǒng)和一個(gè)煙道，8個(gè)隔艙都與壓力通風(fēng)室和垂直排氣道相通。發(fā)射箱的前后密封端蓋分別起著讓導(dǎo)彈通過和排出燃?xì)饬鞯淖饔茫曳乐瓜噜彴l(fā)射箱的燃?xì)饬鬟M(jìn)入。排導(dǎo)裝置的耐燒蝕襯里至少能經(jīng)受64次導(dǎo)彈發(fā)射的燒蝕。

導(dǎo)彈儲(chǔ)運(yùn)發(fā)射箱MK-41艦載導(dǎo)彈垂直發(fā)射系統(tǒng)的最小結(jié)構(gòu)單元是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊由8個(gè)貯運(yùn)發(fā)射箱組成，它被垂直安裝在甲板下，每個(gè)貯運(yùn)發(fā)射箱中垂直存放1枚導(dǎo)彈。儲(chǔ)運(yùn)發(fā)射箱不僅是導(dǎo)彈儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)谋Ｗo(hù)容器，而且是導(dǎo)彈的發(fā)射導(dǎo)軌，還是燃?xì)馀艑?dǎo)系統(tǒng)的一部分，所以它是最關(guān)鍵的設(shè)備。MK-41垂直發(fā)射系統(tǒng)的儲(chǔ)運(yùn)發(fā)射箱有多個(gè)型號(hào)，如MK-13、MK-14、MK-15和MK-25。彈庫由一個(gè)或多個(gè)這種8隔艙標(biāo)準(zhǔn)模塊組成，視艦艇的空間而定，這體現(xiàn)了MK-41系統(tǒng)的靈活性。

裝填模塊MK-4l垂直發(fā)射系統(tǒng)的裝填模塊尺寸與標(biāo)準(zhǔn)模塊相同，只是安裝了一個(gè)占3個(gè)貯運(yùn)發(fā)射箱的導(dǎo)彈補(bǔ)給裝填設(shè)備。該設(shè)備由1臺(tái)折疊式液壓起重機(jī)和1個(gè)液壓升降平臺(tái)組成。平時(shí)，裝有起重機(jī)的升降平臺(tái)降至艙底。當(dāng)進(jìn)行裝填工作時(shí)，升降平臺(tái)將起重機(jī)托至甲板面高度。起重機(jī)吊臂長(zhǎng)8.15米，起吊高度7.6米，起吊重量約2噸。補(bǔ)給裝填模塊的起重機(jī)可在海上航行過程中對(duì)8個(gè)模塊進(jìn)行導(dǎo)彈補(bǔ)給。

發(fā)射控制臺(tái)MK-41垂直發(fā)射系統(tǒng)有2個(gè)立式發(fā)射控制臺(tái)，位于作戰(zhàn)中心，與艦上作戰(zhàn)系統(tǒng)相聯(lián)。每個(gè)控制臺(tái)都是完全獨(dú)立的，能分別控制艦首、尾兩個(gè)彈庫中的所有導(dǎo)彈發(fā)射。正常情況下，每個(gè)控制臺(tái)控制每個(gè)彈庫中一半導(dǎo)彈的發(fā)射。故障情況下，其中一臺(tái)可控制艦上全部導(dǎo)彈的不間斷發(fā)射。

一以貫之的安全設(shè)計(jì)

MK-41垂直發(fā)射系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)體現(xiàn)在系統(tǒng)的各個(gè)方面。得益于良好的安全性設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的導(dǎo)彈發(fā)射成功概率高達(dá)99，7%。兩次發(fā)射失敗的平均間隔長(zhǎng)達(dá)11200小時(shí)。

在標(biāo)準(zhǔn)模塊內(nèi)，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊上裝有箱蓋驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)射程序器、電機(jī)控制箱、電源、噴水冷卻裝置、燃?xì)鉄煹馈⒃鰤菏液团潘艿?。每個(gè)艙口裝甲蓋均有所配套的開啟機(jī)構(gòu)，這是MK-41系統(tǒng)惟一的運(yùn)動(dòng)部件。在正常情況下，最大開啟機(jī)械力為2.57kN。如遇緊急情況，如貯運(yùn)箱內(nèi)導(dǎo)彈意外點(diǎn)火，艙口蓋能在34.3干帕的內(nèi)壓下自動(dòng)開啟，以保護(hù)彈庫的安全。

在標(biāo)準(zhǔn)模塊上裝有1個(gè)發(fā)射程序裝置和1塊動(dòng)力控制板，位于上層通道的外舷側(cè)，用于對(duì)8隔艙中任一導(dǎo)彈實(shí)施發(fā)射控制。發(fā)射控制信號(hào)來源于武器控制中心的發(fā)射控制臺(tái)，通過電纜傳送到發(fā)射程序裝置。發(fā)射程序裝置使導(dǎo)彈做好發(fā)射準(zhǔn)備。此外，它還向動(dòng)力控制板發(fā)出指令，控制沖水系統(tǒng)和機(jī)內(nèi)測(cè)試設(shè)備。動(dòng)力控制板裝在下通道的外舷側(cè)，主要為隔艙提供動(dòng)力、控制艙口蓋和垂直排氣道頂蓋的開啟和閉合、控制壓力通風(fēng)室的泄水閥。

導(dǎo)彈儲(chǔ)運(yùn)發(fā)射箱的安全設(shè)計(jì)是重中之重。為此，每個(gè)貯運(yùn)箱均安裝有一套內(nèi)部沖水系統(tǒng)。裝入彈庫后，該沖水系統(tǒng)與彈庫的沖水分配管道相接。當(dāng)箱內(nèi)溫度過高或是導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)意外點(diǎn)火時(shí)，沖水系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部進(jìn)行沖水冷卻。每個(gè)貯運(yùn)箱還配有1套PHST（包裝、裝卸、貯運(yùn)及運(yùn)輸）設(shè)備。該設(shè)備包括首、尾保護(hù)蓋，防沖擊、振動(dòng)的隔振體，起吊環(huán)和栓系，又車又口等。PHST是用于裝艦前的任何裝卸、貯存及運(yùn)輸?shù)牟僮?，在貯運(yùn)箱吊到艦上進(jìn)行收貯作業(yè)時(shí)，則將拆去這套裝置。

此外，為確保系統(tǒng)的安全，防止意外的導(dǎo)彈發(fā)射，每個(gè)貯運(yùn)箱上裝有關(guān)鍵功能中斷開關(guān)和貯運(yùn)箱安全啟動(dòng)開關(guān)，它們控制輸送導(dǎo)彈的關(guān)鍵信號(hào)的電壓。發(fā)射邏輯確保在兩個(gè)獨(dú)立的監(jiān)視器批示艙蓋已完全開啟和導(dǎo)彈限制塊已松開時(shí)，才發(fā)出導(dǎo)彈點(diǎn)火指令。

發(fā)射控制系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)指標(biāo)也非常高。ME-41型垂直發(fā)射系統(tǒng)包含2臺(tái)發(fā)控設(shè)備。它的核心部件是美海軍標(biāo)準(zhǔn)的AN/UYK-20型小型計(jì)算機(jī)。另外，還包括電傳信號(hào)機(jī)、磁輸入裝置、外圍輸出設(shè)備等，它們位于彈庫外部，與艦上作戰(zhàn)系統(tǒng)的其他計(jì)算機(jī)安裝在一起。每臺(tái)發(fā)控設(shè)備均采用冗余設(shè)計(jì)，任何一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)能迅速接管，控制全部導(dǎo)彈，實(shí)現(xiàn)不間斷發(fā)射。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)敵方目標(biāo)后。MK-41系統(tǒng)最先迅速轉(zhuǎn)換為待發(fā)狀態(tài)，完成轉(zhuǎn)換動(dòng)作只需幾毫秒。典型的目標(biāo)截?fù)舫绦蚴牵寒?dāng)武器控制系統(tǒng)求得確實(shí)的火控解算后。向發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出“導(dǎo)彈選擇”指令。發(fā)控系統(tǒng)收到這個(gè)指令后，立即選擇適宜的模塊和發(fā)射隔艙，并給導(dǎo)彈加上預(yù)熱電源，開始打開艙蓋和排氣道頂蓋，松開貯運(yùn)箱內(nèi)的導(dǎo)彈限制塊。在這些機(jī)械動(dòng)作完成后，發(fā)控系統(tǒng)按照武器控制系統(tǒng)的指令將制導(dǎo)數(shù)據(jù)送入導(dǎo)彈中，并實(shí)施發(fā)射。一旦導(dǎo)彈開始運(yùn)動(dòng)，與發(fā)射隔艙相連的電氣電路立即斷開，同時(shí)將導(dǎo)彈的起飛時(shí)間信號(hào)送到武器控制系統(tǒng)，以便雷達(dá)捕捉導(dǎo)彈，導(dǎo)彈離開發(fā)射艦的適當(dāng)時(shí)間之后，艙蓋關(guān)閉，發(fā)射程序結(jié)束。每個(gè)模塊都是按同時(shí)準(zhǔn)備和發(fā)射2枚導(dǎo)彈來設(shè)計(jì)的，因此，在8個(gè)模塊組成的彈庫中，能快速準(zhǔn)備和發(fā)射16枚導(dǎo)彈。

鈍感彈藥或立功

另外一點(diǎn)不可忽視的原因是，此次發(fā)生事故的標(biāo)準(zhǔn)-2 Block3A區(qū)域防空導(dǎo)彈采用了鈍感彈藥技術(shù)。自1969年研制至今，標(biāo)準(zhǔn)-2型導(dǎo)彈已衍生出多個(gè)型號(hào)，包括Block 1MR和ER，Block2，Block3、3A和3B，Block4和4A多個(gè)型號(hào)，這些型號(hào)的導(dǎo)彈大多采用鈍感彈藥技術(shù)。

早在1983年，時(shí)任美國海軍作戰(zhàn)部部長(zhǎng)沃特金斯上將就將“鈍感彈藥項(xiàng)目”列為影響戰(zhàn)艦生存能力的的主要因素之一。沃特金斯認(rèn)為，彈藥的殉爆通常會(huì)在作戰(zhàn)行動(dòng)中導(dǎo)致所謂的“低成本戰(zhàn)艦損失”，并在事故中對(duì)戰(zhàn)艦造成嚴(yán)重破壞。在此之前，美國海軍已經(jīng)將塑料粘結(jié)炸藥作為水下武器的主要炸藥。同時(shí)，美國海軍海上系統(tǒng)司令部安全數(shù)據(jù)庫確認(rèn)了慢烤燃、快烤燃以及彈片撞擊3種事故最有可能引發(fā)彈藥殉爆。

1985年5月22日，美國海軍海上系統(tǒng)司令部頒布了《鈍感彈藥技術(shù)需求》文件。文件提出了以下測(cè)試需求和通過標(biāo)準(zhǔn)。該文件規(guī)定，無論是在慢烤燃還是快烤燃條件下，彈藥的“所有反應(yīng)強(qiáng)度都不應(yīng)超過燃燒”。1991年3月8日，美國海軍頒布了代號(hào)為MIL-STD-2105A的軍用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鈍感彈藥需求進(jìn)行了一些調(diào)整。該軍用標(biāo)準(zhǔn)要求：使用3發(fā)12.7毫米穿甲彈以975米/秒的速度射擊彈藥，檢驗(yàn)其安全性;使用3～5發(fā)12.7毫米低碳鋼子彈以2623米/秒的速度射擊。實(shí)施破片撞擊測(cè)試;所有列裝彈藥應(yīng)當(dāng)包括與聚能藥包射流和裂解相關(guān)的作戰(zhàn)測(cè)試。

1994年1月12日，美軍發(fā)布了代號(hào)為MIL-STD-2105B的聯(lián)合軍種標(biāo)準(zhǔn)。推進(jìn)劑（VI型）反應(yīng)被從測(cè)試結(jié)果定義中刪除。在此前標(biāo)準(zhǔn)中用于描述在鈍感彈藥測(cè)試中所發(fā)生的反應(yīng)的所有其他定義仍然保持原狀。此外，快烤燃、慢烤燃以及裂解測(cè)試需求也保持原狀。子彈、彈片以及聚能藥包射流測(cè)試進(jìn)行了調(diào)整，從而與陸軍對(duì)MIL-STD-210SA（海軍）的補(bǔ)充保持一致。

在此次薩克森號(hào)護(hù)衛(wèi)艦導(dǎo)彈發(fā)射失敗事故中，標(biāo)準(zhǔn)-2 Block3A區(qū)域防空導(dǎo)彈經(jīng)受了長(zhǎng)達(dá)約52秒的高溫灼燒，導(dǎo)彈在MK-41垂直發(fā)射系統(tǒng)注水降溫之下，沒有發(fā)生殉爆事故，為該艦艦員損害管制立下了一定的功勞。如果該彈發(fā)生殉爆事故，該彈Mk115爆破殺傷戰(zhàn)斗部爆炸所導(dǎo)致的后果不堪設(shè)想。

結(jié)語

隨著艦空導(dǎo)彈和雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)步，裝備垂直發(fā)射系統(tǒng)成為衡量一款軍艦先進(jìn)與否的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。如今，艦載導(dǎo)彈垂直發(fā)射系統(tǒng)已經(jīng)向模塊化、通用化方向進(jìn)一步發(fā)展。在關(guān)注其多用途性能等顯性指標(biāo)的同時(shí)，也不應(yīng)忽視了對(duì)該系統(tǒng)安全性等隱性指標(biāo)的關(guān)注。此次德國海軍薩克森號(hào)護(hù)衛(wèi)艦事故表明，MK-41艦載垂發(fā)系統(tǒng)在安全性方面的成功經(jīng)驗(yàn)，值得研究。

任編輯：張傳良