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德國球輸了,軍艦也差點炸了……

這幾天德國隊在世界盃上的表現讓人揪心,輸給韓國、敗北歸鄉更成為人們茶餘飯後的話題。綠茵上的德國球隊戰績欠佳,藍水上的德國艦隊也好不到哪裡去。

之前被德軍寄以厚望的新式「F-125」型戰艦,其首艦剛被德軍接收,就被發現出各種問題一堆「bug」,導致被買家差評退貨、回廠返工了。然而就在當地時間6月21日,德國軍艦發射的導彈把自己烤焦了,真是禍不單行!

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德國薩克森級「F124」型護衛艦事發現場

德國的工匠精神向來以嚴謹細緻、精雕細刻著稱,甚至「良心下水道」曾成為轟動一時的佳(謠)話(言)。網友們不禁感慨——難道是被印度附體了?

這艘連自己都炸的德國薩克森級「F124」型護衛艦,當時正在挪威海岸附近航行,在進行導彈發射演習時遭遇了爆炸事故。一枚「標準-2」型艦空導彈從艦橋前的垂直發射裝置(VLS)中發射,但未能成功點火起飛,而是在發射裝置中燃燒,並發生了爆炸。

垂直發射裝置和周圍的甲板、艦橋都因火災受損,兩名船員受輕傷。雖然通用垂髮裝置徹底報廢,但僥倖的是這枚導彈的戰鬥部沒有殉爆,保住了德意志海軍的一丟丟顏面。該護衛艦隨後駛往挪威哈爾斯塔,並進行調查和評估。

目前德國海軍具有垂直發射系統裝置的水面戰艦並不多,只有4艘安裝了16單元MK-41的「F-123」型艦,3艘搭載了32單元MK-41的「F-124」型艦,以及計劃建造4艘安裝16單元MK-41的「F-125」型艦,而「F-125」型的首艦就遭遇了差評退貨。

從垂直發射系統單元數量上來看,韓國一艘「世宗大王級」宙斯盾艦就能頂的上好幾艘德國軍艦,看來德國不只是在球場上輸給了韓國,其水面艦艇作戰水平也與靠宙斯盾加持的韓國軍艦差距明顯。

世宗大王級驅逐艦的垂髮系統

德國和韓國雖然在球場上是一對冤家,然而卻在某一方面上同病相憐,那就是都被美國「標準-2」艦空導彈害的略慘。韓國先是在2010年的「環太平洋」聯合軍演中,發射了1枚該型導彈未能擊中目標。隨後的2012年,韓國驅逐艦發射的2枚導彈又未能擊中目標,最後韓國終於不淡定了,要向美國索賠。

美國說超質保期了,韓國一臉委屈的說我剛買了一年,美國最後表示除非韓國支付每枚導彈54萬美元的額外費用,不然就不提供補償。先交錢再領錢,說不定還入不敷出,真是把韓國給氣的夠嗆。

2015年,美海軍「蘇利文」號驅逐艦發射 「標準-2」升空後出現故障,爆炸後上演了一場煙火秀

在此次德國軍艦事故中,「標準-2」導彈的火箭發動機在「Mk-41」垂直發射系統彈箱內燃燒,消防系統隨即啟動,防止了火勢對彈箱內其他導彈的破壞,否則有可能引起連環爆炸,後果不堪設想。這裡就探討一下垂直方式系統種類及其安全防護技術。

垂直發射概念由來已久,二戰末期德國(沒錯,主角光環沒跑了)就曾經在潛艇拖引的水下發射箱中垂直發射過V-2改良型導彈。

在陸地上發射的V-2導彈

垂直發射系統的發射方式分為兩類:一類為熱發射, 另一類為冷發射。前者是指導彈的火箭發動機在其貯運箱內點火, 依靠導彈自己的推力推出貯運箱升空,導彈尾焰燃氣通過發射裝置的煙道排出。西方國家所採用垂直發射裝置多屬於此類, 比如美國的「Mk-41」系統 、以色列的「巴拉克」系統、英國的 「海狼」系統和「席爾瓦」系統。

熱發射系統原理、結構示意圖

冷發射又稱外力發射, 就是靠外力將導彈彈射出去,離開隔艙升空到一定高度後,導彈的火箭發動機再點火。其本質上就是貯運箱內燃氣發生器被激活,然後膨脹再將導彈推出去。俄羅斯的「SA-N-6」、「SS-N-19」等採用該方式。

冷發射系統原理、結構示意圖

我國水面艦艇垂直發射系統已經「三中全會」,毫不誇張的說已經玩地非常「社會」了,實現了冷熱共架、燃氣自排導功能。發射方式不同,導彈燃氣排導和安全防護方式當然也不同。熱發射的燃氣排導問題比較棘手,導彈發射時火箭發動機排出的尾焰燃氣溫度高達3 000 ℃, 高溫高壓氣體若不及時排出,將對垂髮中鄰近的導彈造成危害。

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054A護衛艦垂直發射系統為熱發射,可兼容發射紅旗-16艦空導彈、魚-8火箭助飛魚雷

052C驅逐艦冷發射系統將可以將紅旗-9系列艦空導彈推出彈出裝置,導彈到達一定高度後再點火轉向,飛向目標。冷發射方式可避免導彈的燃氣排導系統,但導彈升空後點不著火砸下來可不得了。

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052C驅逐艦垂直發射系統為冷發射,其向兩邊的外舷有所傾斜。

052D驅逐艦採用冷發射方式

發射紅旗-9系列遠程防空導彈

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052D驅逐艦採用熱發射方式

發射鷹擊-18遠程反艦導彈

針對兩種發射方式的安全防護:熱發射系統裝有噴淋降溫裝置,當導彈發生意外點火時, 如果導彈能「頂出」貯運箱則還它自由,如果導彈已經把自己困在貯運箱裡面了,則採用噴淋冷卻降溫措施。

值得注意的是,為了保證排氣通道的通暢, 排氣通道中的噴淋流量不應過大, 同時水汽化後體積急劇膨脹會增大排氣通道的壓力,為此需要噴淋水與燃氣充分混合, 一部分汽化 ,一部分隨氣流分布在排氣道壁上, 對排氣道壁降溫。可以通過調整布置在壓力室中水噴淋頭的位置、水的流速來實現這一巧妙的方案。

圖為某型垂直發射系統,系統內導彈及其戰鬥部結構圖,研究人員就其中一發導彈的戰鬥部爆炸對相鄰另一發導彈造成的損傷進行了評估,結果證明其破壞是致命性的。(摘自《兵器裝備工程學報》中《艦載垂直發射系統中相鄰兩導彈間殉爆問題的數值模擬》,在此鳴謝)

美國針對熱發射裝置意外點火的問題發明了一項專利 , 我們就叫它「擠牙膏」吧。導彈發射箱箱壁由內外兩層構成, 並在內壁上布滿小孔, 發射箱的底部安放一個冷卻劑箱。當出現意外點火情況時, 發動機產生的燃氣衝擊壓力作用在位於導彈底部冷卻劑箱的可形變面上, 將冷卻劑擠入發射箱的內外壁之間,並從內壁的小孔中噴出, 從而達到迅速降溫的目的。

在幾次俄羅斯S-300的發射事故中,導彈被推出後未點火成功,落下後將導彈發射車燒毀,如果發生在艦艇上後果不堪設想。為此艦艇上的導彈貯運/發射箱向外舷傾斜(5°左右),導彈未點火掉下來砸不到艦艇。

冷發射遇到意外點火則簡單粗暴,直接推出發射筒就好。為解決啞彈點火失敗砸下來的問題,冷發射裝置一般採用傾角發射方案,導彈沿著一定外傾角度的軌道推出,到達點火高度後不管打不打著火(不是借個火點煙),自由落體後會砸向艦船以外的區域。

俄羅斯的「SS-N-19」導彈採用大傾角(約93°)近似垂直發射, 導彈以一定角度發射離艦

艦載導彈垂直發射裝置還要講究通用化、模塊化設計,即共架發射,實現用同一發射系統貯存和發射多種不同用途的導彈(防空、反艦、反潛和對岸攻擊)。同時整個系統模塊化,可以適應安裝在大小不同的艦艇上。

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回顧德國這次事故,不幸中也有萬幸,畢竟尚未引起導彈戰鬥部及鄰近彈位的導彈連環爆炸,這得益於MK-41垂髮系統上成熟的燃氣排導系統及自動噴淋降溫系統,否則德國軍艦不是天生要強,是註定要涼!

圖片來源:《那年那兔那些事》

標準是一型武器裝備的研發大綱和驗收準繩,可以幫助我們對裝備的性能更加了解,對我國的新型垂髮系統感興趣的可以自行查閱該標準——GJB-5860-2006(已公開、可查閱、非涉密)。

局座召忠

微信號:zhangzhaozhong45

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