方與圓之爭(zhēng)

李梅 徐智城

2019年8月，伊朗公布了其新型防空導(dǎo)彈“信仰”373，并號(hào)稱(chēng)該型導(dǎo)彈最大射程達(dá)到300千米，性能超過(guò)了俄羅斯S-300導(dǎo)彈系統(tǒng)。不過(guò)令外界感到詫異的是，這種導(dǎo)彈與以前閱兵中展示的最大不同是發(fā)射箱由類(lèi)似S-300的圓柱形改變?yōu)榱祟?lèi)似“愛(ài)國(guó)者”的矩形（題圖）。那么，導(dǎo)彈發(fā)射箱基本外形設(shè)計(jì)受哪些因素的影響？伊朗又為什么要改變發(fā)射箱外形設(shè)計(jì)呢？

導(dǎo)彈發(fā)射箱的基本類(lèi)型與構(gòu)成

類(lèi)型儲(chǔ)運(yùn)發(fā)射箱是導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，它平時(shí)用于導(dǎo)彈的儲(chǔ)存與運(yùn)輸，戰(zhàn)時(shí)可配合發(fā)射裝置給導(dǎo)彈提供初始的發(fā)射角和射向，多用于發(fā)射艦艦、艦空和地空導(dǎo)彈。除了提供初始發(fā)射姿態(tài)外，導(dǎo)彈發(fā)射箱還擔(dān)負(fù)著貯存、運(yùn)輸、調(diào)溫、起豎、支撐的重任。上世紀(jì)70年代以前，導(dǎo)彈沒(méi)有發(fā)射箱，直接從導(dǎo)軌上發(fā)射，在風(fēng)吹、日曬、雨淋等外部環(huán)境侵襲下，不利于維護(hù)，也降低壽命。到上世紀(jì)70年代中期，以法國(guó)“飛魚(yú)”導(dǎo)彈為代表的新一代導(dǎo)彈大多使用了發(fā)射/儲(chǔ)運(yùn)箱，大幅提高了導(dǎo)彈的作戰(zhàn)勤務(wù)條件。

按照發(fā)射箱是否密封，導(dǎo)彈發(fā)射箱可以分為開(kāi)放式和密封式。發(fā)射箱密封主要是使導(dǎo)彈與外部高鹽、高濕和高溫條件隔絕，為導(dǎo)彈提供較好的溫濕條件，為此發(fā)射箱平時(shí)儲(chǔ)存和戰(zhàn)備值班狀態(tài)時(shí)需要抽空內(nèi)部空氣或充入一定量的干燥氮?dú)獾?。但是充氣的?dǎo)彈發(fā)射箱在開(kāi)蓋時(shí)由于箱內(nèi)氣體壓力的瞬間釋放會(huì)對(duì)發(fā)射箱蓋體造成沖擊，拉動(dòng)開(kāi)蓋機(jī)構(gòu)，情況嚴(yán)重時(shí)還可能造成結(jié)構(gòu)損傷或破壞。

按照發(fā)射方式，導(dǎo)彈發(fā)射箱可以分為彈射發(fā)射箱和自力發(fā)射箱，也就是冷發(fā)射箱和熱發(fā)射箱。這兩種發(fā)射箱主要是為了滿足導(dǎo)彈熱發(fā)射和冷發(fā)射兩種不同的發(fā)射方式。由于兩種發(fā)射原理不同造成了其結(jié)構(gòu)有很大不同，這也是目前區(qū)分發(fā)射箱結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)。

按照發(fā)射箱外形，導(dǎo)彈發(fā)射箱可以分為圓柱形和矩形。這兩種外形理論上沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，但由于發(fā)射方式、儲(chǔ)存/發(fā)射導(dǎo)彈的形狀和設(shè)計(jì)習(xí)慣及工藝、材料等因素，導(dǎo)致不同型號(hào)導(dǎo)彈的選擇有所不同。

構(gòu)成發(fā)射箱的不同構(gòu)成主要是為了完成不同的功能，而不同的功能則是為了滿足不同的發(fā)射原理。目前主流的導(dǎo)彈發(fā)射箱為滿足不同發(fā)射方式需要，構(gòu)成大致有以下兩種。

S-300防空導(dǎo)彈采用圓形發(fā)射筒和冷發(fā)射方式

冷發(fā)射箱構(gòu)成采用冷發(fā)射的導(dǎo)彈發(fā)射箱通常包括發(fā)射筒、彈射器、密封器和隔熱裝置等。其中，發(fā)射筒是導(dǎo)彈發(fā)射的定向部件，形成發(fā)射導(dǎo)彈所需的彈射力，并可以作為運(yùn)輸、儲(chǔ)存導(dǎo)彈的容器。目前，大多數(shù)發(fā)射筒都是由復(fù)合材料制成，具有加好的耐壓強(qiáng)度和保溫性能。彈射器主要用于提供彈射導(dǎo)彈的動(dòng)力，目前大多數(shù)彈射動(dòng)力為燃?xì)獍l(fā)生器，實(shí)際就是火藥啟動(dòng)裝置，通過(guò)火藥燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體，將導(dǎo)彈推送出發(fā)射筒。由于燃?xì)鉁囟群蛪毫^高，如果直接作用在導(dǎo)彈底部會(huì)造成導(dǎo)彈尾部受損，因此都設(shè)計(jì)有隔熱裝置或適配器，實(shí)際就相當(dāng)于一個(gè)活塞，高壓高溫燃?xì)馔ㄟ^(guò)它將動(dòng)能傳遞給導(dǎo)彈，賦予導(dǎo)彈一定的出筒動(dòng)力，同時(shí)還起到密封燃?xì)獾淖饔?，使燃?xì)獠唤佑|導(dǎo)彈彈體。

熱發(fā)射箱構(gòu)成熱發(fā)射箱主要用于導(dǎo)彈或?qū)椫破髟诎l(fā)射箱內(nèi)直接點(diǎn)火，依靠自身動(dòng)力飛出發(fā)射筒。這種發(fā)射箱看似簡(jiǎn)單，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常由箱體、前后箱蓋、加強(qiáng)框、縱向加強(qiáng)筋、支撐機(jī)構(gòu)等組成。內(nèi)部有定向裝置（發(fā)射梁、導(dǎo)軌、適配器等），電氣控制設(shè)備，剪切、鎖定機(jī)構(gòu)（剪切銷(xiāo)、爆炸螺栓等）以及空調(diào)、噴淋裝置等。其中，導(dǎo)軌用于支撐導(dǎo)彈并引導(dǎo)導(dǎo)彈在點(diǎn)火發(fā)射后沿一定方向出筒;適配器用于發(fā)射箱內(nèi)固定和緩沖導(dǎo)彈，在發(fā)射后隨導(dǎo)彈出筒并拋棄;有些密封的發(fā)射箱還配置有活動(dòng)前后蓋或密封膜，可在發(fā)射前打開(kāi)，或隨導(dǎo)彈發(fā)射機(jī)械破裂。

采用冷發(fā)射方式、正彈射出筒的S-300導(dǎo)彈

導(dǎo)彈發(fā)射箱外形設(shè)計(jì)的影響因素

從各國(guó)導(dǎo)彈發(fā)展情況看，導(dǎo)彈發(fā)射箱的形狀有圓柱形、長(zhǎng)方形和菱形等，目前基本已經(jīng)趨于圓柱形和矩形兩種。那么，選擇哪種形狀的影響因素有哪些呢？

發(fā)射方式導(dǎo)彈發(fā)射的冷發(fā)射和熱發(fā)射方式對(duì)發(fā)射箱的要求不同：熱發(fā)射時(shí)，導(dǎo)彈在發(fā)射箱中點(diǎn)火，并貫穿發(fā)射箱高速飛行，考慮到重復(fù)使用和安全，要求發(fā)射箱必須具備一定的阻燃和耐高溫性能。而截面為矩形的發(fā)射箱在內(nèi)容物外廓一致的情況下截面尺寸較圓形要大，其排出高溫氣流效果好，高速、高壓、高溫燃?xì)饬鲗?duì)箱體內(nèi)壁的沖刷燒蝕相對(duì)小。而冷發(fā)射時(shí)，燃?xì)鈱⒃诎l(fā)射筒中產(chǎn)生瞬時(shí)高溫、高壓氣體（速度較低），因?yàn)樾枰邏喝細(xì)鈱?shù)噸重的導(dǎo)彈高速推送出發(fā)射筒，對(duì)發(fā)射筒密閉性和耐壓性能要求很高，而圓柱形發(fā)射箱的內(nèi)部承壓較矩形要好很多，因?yàn)榫匦伟l(fā)射箱內(nèi)壁四角截面應(yīng)力結(jié)構(gòu)使其先天承壓能力較低。前面談到，冷發(fā)射時(shí)高壓氣體需要通過(guò)類(lèi)似活塞的適配器推動(dòng)導(dǎo)彈快速出筒，顯然圓形活塞要比“矩形”的可靠性、密閉性和單元承壓能力都要高。

采用矩形發(fā)射箱的“愛(ài)國(guó)者”P(pán)AC-3防空導(dǎo)彈，布置比較緊湊

儲(chǔ)運(yùn)方式從儲(chǔ)存效率和方便運(yùn)輸?shù)慕嵌瓤?，矩形發(fā)射箱顯然要優(yōu)于圓形發(fā)射箱。多個(gè)矩形發(fā)射箱部署時(shí)，可以較為緊密配置，占用空間較小;而圓形發(fā)射筒筒間無(wú)法緊密配置，距離較大，占用空間較大。例如，美國(guó)“愛(ài)國(guó)者”和俄羅斯S-300的導(dǎo)彈配置方式相似，但“愛(ài)國(guó)者”更加緊密，這在地面機(jī)動(dòng)時(shí)問(wèn)題并不大，但在空間較為局限的艦艇上則較為突出。美國(guó)艦載MK41垂直發(fā)射系統(tǒng)中各單元可以較為緊密的部署，而蘇式艦載垂直發(fā)射系統(tǒng)只能采用圓形布局方式，同樣空間內(nèi)導(dǎo)彈容量明顯要小。此外，矩形儲(chǔ)存/發(fā)射箱在運(yùn)輸中基本不需要固定，而圓形發(fā)射筒在轉(zhuǎn)運(yùn)中則需要使用專(zhuān)用固定的矩形裝置?？梢?jiàn)，矩形箱體更容易固定，振動(dòng)也小;而圓柱形箱體不易固定，振動(dòng)大，但抗外力沖擊、扭曲等性能好，厚度也可以適當(dāng)降低，重量也隨之減少。

正在裝填“海麻雀”艦空導(dǎo)彈，可見(jiàn)其發(fā)射箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)

導(dǎo)彈外廓由于大部分導(dǎo)彈都在大氣層稠密的40千米以下空間飛行，需要充分利用空氣動(dòng)力，因此都設(shè)計(jì)有形態(tài)各異的彈翼和空氣舵等。這些彈翼、尾翼增大了導(dǎo)彈的外廓尺寸，使發(fā)射箱設(shè)計(jì)不得不增大尺寸，并采用適配的外形。我們知道，早期的導(dǎo)彈彈翼不能折疊，或只能半折疊，由于導(dǎo)彈通常采用兩副對(duì)稱(chēng)彈翼，因此其外廓呈正方形，所以發(fā)射箱用長(zhǎng)方體能更好的容納彈翼。隨著技術(shù)進(jìn)步，為減少空間占用，大多數(shù)導(dǎo)彈都采用了折疊彈翼，這使圓柱形發(fā)射箱的普及成為可能。圓柱形箱體外截面尺寸小，內(nèi)部空間利用率高，體積減小，可以有效提高平臺(tái)的載彈量。例如，法國(guó)“飛魚(yú)”導(dǎo)彈從MM40導(dǎo)彈開(kāi)始改用圓柱形儲(chǔ)運(yùn)發(fā)射箱，其由玻璃纖維制造的圓柱形箱體和前后可彈開(kāi)的端蓋組成。由于采用折疊彈翼，原裝1枚“飛魚(yú)”MM38導(dǎo)彈的空間現(xiàn)可裝4枚“飛魚(yú)”MM40導(dǎo)彈，從而加強(qiáng)了單艦火力。

工藝材料為了降低導(dǎo)彈貯運(yùn)發(fā)射箱的重量，提高性能，從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，各國(guó)大多采用復(fù)合材料制造貯運(yùn)發(fā)射箱，基本實(shí)現(xiàn)了輕型化和小型化。復(fù)合材料貯運(yùn)發(fā)射箱技術(shù)主要是利用玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維以及凱芙拉纖維增強(qiáng)復(fù)合材料來(lái)設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)，并通過(guò)改進(jìn)纖維纏繞工藝、真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑工藝和拉擠成型工藝來(lái)降低發(fā)射箱的制造成本。例如，法國(guó)“飛魚(yú)”MM40貯運(yùn)發(fā)射箱采用復(fù)合材料的圓筒式設(shè)計(jì)后，不但如前所述體積減小，而且比基本型“飛魚(yú)”MM38鋼質(zhì)貯運(yùn)發(fā)射箱輕了約三分之二。但復(fù)合材料與金屬材料比，成型加工工藝難度較大。例如，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（又稱(chēng)玻璃鋼）大都用高強(qiáng)度玻璃纖維和熱固性環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合加熱固化而成，在用于導(dǎo)彈發(fā)射筒時(shí)，用玻璃纖維帶材纏繞在芯模上經(jīng)熱壓固化而成，內(nèi)壁不需機(jī)械加工，但要求芯模具有良好的尺寸精度、較高的表面光潔度以及熱膨脹系數(shù)。從成本上看，這種制造方法增加了成本，單件生產(chǎn)時(shí)，玻璃鋼發(fā)射筒的制造成本和金屬發(fā)射筒的大體相當(dāng)，但隨著批量增加，其制造成本就會(huì)低于金屬發(fā)射筒。正是由于這種經(jīng)芯模熱壓固化的工藝導(dǎo)致玻璃纖維、碳纖維制作箱體時(shí)多制成圓形截面，而沒(méi)有采用方形截面設(shè)計(jì)，所以箱體多呈圓柱形。而長(zhǎng)方形箱體一般用多個(gè)鋁合金板組合，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度稍弱，需要多個(gè)加強(qiáng)框加固。加強(qiáng)框之間的蒙皮中心點(diǎn)是變形最大的地方，間隔越大蒙皮越脆弱。所以美國(guó)導(dǎo)彈的長(zhǎng)方形發(fā)射箱多采用內(nèi)外雙層箱體結(jié)構(gòu)，中間用泡沫材料填充。

采用圓筒形發(fā)射箱的“飛魚(yú)”MM40 Block3導(dǎo)彈發(fā)射出筒

典型導(dǎo)彈發(fā)射箱的構(gòu)成與使用

美國(guó)“愛(ài)國(guó)者”“愛(ài)國(guó)者”導(dǎo)彈是美國(guó)最普及的防空導(dǎo)彈系統(tǒng)，其對(duì)發(fā)射箱的設(shè)計(jì)要求是重量輕，便于運(yùn)輸，并能承受加速載荷、熱載荷以及輕武器的射擊，具有耐腐蝕性，制造成本和系統(tǒng)全壽命周期成本低。輕量化和耐腐蝕性設(shè)計(jì)要求使用低成本復(fù)合材料以及低成本制造工藝，為此其大量使用了聚合物基復(fù)合材料作為導(dǎo)彈發(fā)射箱的主體材料?！皭?ài)國(guó)者”導(dǎo)彈在發(fā)射時(shí)，導(dǎo)彈噴焰首先吹掉發(fā)射箱后蓋，直接穿破由玻璃纖維和橡膠制成的前蓋。發(fā)射筒為密封加固的方形鋁箱，內(nèi)裝隔熱層，兼作運(yùn)輸和儲(chǔ)存導(dǎo)彈用。它由蒙皮、框架、導(dǎo)軌、支架、導(dǎo)向板、前后端蓋、箱內(nèi)保溫材料、環(huán)境微調(diào)裝置、固定導(dǎo)彈的自鎖裝置等組成。箱內(nèi)下端兩條導(dǎo)軌表面粘有石墨層，用以減小導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦。

法國(guó)“飛魚(yú)”“飛魚(yú)”是法國(guó)制造并在世界上普及很廣的反艦導(dǎo)彈，也是世界上最早采用發(fā)射箱的導(dǎo)彈之一。其發(fā)射箱由箱體、前后箱蓋、加強(qiáng)框、縱向加強(qiáng)筋、支撐機(jī)構(gòu)等組成;內(nèi)部有定向裝置（發(fā)射梁、導(dǎo)軌、適配器等），電氣控制設(shè)備，剪切、鎖定機(jī)構(gòu)（剪切銷(xiāo)、爆炸螺栓等）以及空調(diào)、噴淋裝置等。在兩端蓋內(nèi)都有一個(gè)導(dǎo)彈定位套，對(duì)導(dǎo)彈的頭部和尾部進(jìn)行定位，在箱內(nèi)導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗部和助推器的部位都有墊塊，防止導(dǎo)彈在箱內(nèi)震動(dòng)。

俄羅斯S-300 S-300導(dǎo)彈4聯(lián)裝發(fā)射裝置裝在輪式運(yùn)輸發(fā)射車(chē)上，采用垂直發(fā)射，靠小型燃?xì)獍l(fā)生器先將發(fā)射筒前蓋打開(kāi)，然后通過(guò)另一臺(tái)燃?xì)獍l(fā)生器作為動(dòng)力的彈射裝置將導(dǎo)彈從發(fā)射筒內(nèi)彈射出筒，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在導(dǎo)彈完全離開(kāi)發(fā)射筒后點(diǎn)火。發(fā)射筒為密閉的導(dǎo)彈運(yùn)輸發(fā)射筒，前蓋為泡沫塑料結(jié)構(gòu)，筒內(nèi)裝有開(kāi)蓋用和彈射用的燃?xì)獍l(fā)生器、彈射筒及導(dǎo)軌。

“愛(ài)國(guó)者”P(pán)AC-3防空導(dǎo)彈采用熱發(fā)射方式

伊朗“信仰”373“信仰”373是伊朗最近正式公開(kāi)的一款遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈系統(tǒng)，其首次公開(kāi)是在2014年的德黑蘭閱兵式上，當(dāng)時(shí)其發(fā)射箱采用了類(lèi)似S-300的圓柱形發(fā)射箱和相似布局配置。但在2019年8月伊朗再次公布的圖片中，該型導(dǎo)彈改為采用類(lèi)似“愛(ài)國(guó)者”導(dǎo)彈的矩形發(fā)射箱，這種發(fā)射箱設(shè)計(jì)曾見(jiàn)于2013年12月伊朗國(guó)家媒體公布的“霍爾達(dá)德”15（Khordad-15）防空導(dǎo)彈。此次公布的“信仰”373導(dǎo)彈又被稱(chēng)為“賽義德”4，導(dǎo)彈外觀與S一300系統(tǒng)采用的攔截彈類(lèi)似，但發(fā)射箱從圓柱形改為采用21個(gè)加強(qiáng)筋的矩形發(fā)射箱。從伊朗透露情況看，該導(dǎo)彈發(fā)射方式也改為筒內(nèi)熱發(fā)射。因此判斷，其很可能因?yàn)樯形赐耆莆绽浒l(fā)射方式而導(dǎo)致了發(fā)射不穩(wěn)定，從而采用了更為簡(jiǎn)單的熱發(fā)射方式，發(fā)射箱也從圓柱形變?yōu)榱司匦巍?/p>

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