地空导弹共架发射技术发展分析*

赵明，罗悦

(北京电子工程总体研究所，北京 100854)

0 引言

20世纪90年代以来的历次战争表明：现代战争将是以多种兵器进行全方位、饱和性空中打击方式展开，空袭与防空的对抗将决定战争的发展方向。作为防御方，必须采取多种防空兵器进行体系化联合作战[1]。

发射车是地空导弹武器系统的重要组成部分，以发控系统作为控制核心，通过有线或者无线方式接收上级指控系统的指令完成导弹的相关操作(初始基准建立、加电管理、射击诸元参数装订、发射控制)、发射装置起竖调转以及紧急情况处理等任务[2-4]。

长期以来，不同型号导弹与发射系统的机械、电气和信息接口的确定常常是以导弹的需求为主导。随着导弹种类的增多和性能复杂化，接口差别较大，这是制约地空导弹发控系统通用化的极大障碍。只有实现发射系统与导弹之间的接口通用化，才有可能实现地空导弹发射系统的通用，才能实现多型地空导弹的共架发射。

1 开展研究的必要性

开展地空导弹共架发射研究的必要性体现在以下几个方面[5-6]：

(1) 采用共架发射技术，针对不同来袭目标选择导弹进行攻击可达到理想打击效果，通过提高载弹密度以加强抗饱和攻击能力，从而能够提升防御纵深作战能力、增强体系综合作战效能。

(2) 共架发射系统的研制与更新换代不再取决于某一型导弹，研制方可根据技术发展趋势，及时跟踪新技术、开展预先研究和技术更新换代。

(3) 研制新型导弹或改进原有导弹时，需要做到与现有共用发射系统相适应，有利于导弹的标准化、系列化设计，使导弹的外形尺寸、安装接口、电气接口进一步走向标准化、系列化。

(4) 提升了“三化”水平，减少了保障装备的数量和种类、降低了维修维护人员的能力要求，日常用于维护保养、培训以及零部件的采购费用会大大降低，降低了全寿命周期费用，大幅提高了维修保障性。

2 国外技术发展现状及特点

2.1 美国

美国针对共架发射技术的研究开始于舰载武器共架发射系统[7-9]，经历了从MK26倾斜共架发射系统到MK41垂直发射系统、MK57垂直发射系统的发展历程，具备防空、反潜、舰艇自防御、对陆攻击及弹道导弹防御等多种功能。

MK41垂直发射系统是洛克希德·马丁公司于1977年为美国海军研制的通用型垂直发射系统，实现了利用一套发射系统完成防空、反潜、反舰和对陆攻击任务。目前，MK41已经部署在几个国家海军的170多艘舰船上，能贮存和发射多种现役导弹，如“战斧”、“标准-2"、“阿斯洛克”、改进型“海麻雀导弹”等。经过多年的使用证明，MK41垂直发射系统是一种可靠的通用化共架垂直发射系统，它是美国海军几十年来重视导弹与发射装置模块化、系列化和通用化设计的成果。

美军于2002年开始研制MK57新型发射系统，专门为美海军DDG-1000驱逐舰研制的，采用沿舰舷两侧布置的方法，对于释放甲板面积、提高舰船安全和抗损性大有好处。同时，与MK41相比，MK57在发射模块尺寸、通用性等方面进行了较大改进，是美国海军能力转型进程中的重要筹码。

近些年，美国也逐步开展了地空导弹共架发射系统的研制。萨德(terminal high altitude area defense,THAAD)系统是典型的成功案例，该系统作为美国导弹防御体系的重要组成部分，可兼容发射PAC-2，PAC-3，THAAD等多型导弹，具有末段高低两层反导和防空反导一体化能力。THAAD采用倾斜“热”发射方式，基于美陆军标准的托盘化装载系统，具备对导弹模块自主装卸的能力，组成上分为载车、导弹、发控3个独立模块，通过载车携带的装卸设备实现与筒弹自主对接与分离，更换不同种类导弹，并更换对应的发控模块及软件，满足多型导弹兼容发射需求。除导弹模块、发控模块和软件外，发射车其余组成部分均通用，从而实现保障方式与保障资源统一。

此外，美国陆军在2012年提出开发一种陆基机动作战的“多用途导弹发射系统”，打算用其代替现已部署到美陆军和海军陆战队中的“复仇者”(Avenger)地对空导弹发射装置。该系统由导弹发射车、数字化相控阵雷达以及多用途发射器组成，能发射“监狱”AIM-120先进中程防空导弹、“响尾蛇”AIM-9X短程格斗导弹，以及“毒刺”(Stinger)式地对空导弹，具备拦截无人机、火箭炮、炮弹及巡航导弹的能力。

2.2 俄罗斯

俄罗斯的C-300/400/500三型地空导弹武器系统[10-11]均高度采用通用化、模块化、标准化设计，系统配置多型导弹，均采用垂直“冷”发射，形成一套火力单元具备远、中、近和高、中、低综合防御能力，以最小的消耗，最大程度的提高了防御能力。同时，伴随新型导弹的列装，不断拓展系统的能力边界。

其中，C-400武器系统配置的导弹主要有40H系列、48H系列、9M96系列，根据作战需要有选择地使用数种型号导弹，可同时发射数种导弹，拦截攻击距离不同的目标，可建立梯形配置的多层防御，扩大防御范围。

共架发射的导弹进行了型谱设计，采用0.27,0.515 m 2种弹径系列；发射筒进行了通用化设计，实现了外形的相对统一，对于弹径相同长度不同的导弹，通过筒内加装适配器的方式，保证发射筒外形的一致，有利于导弹混装混配时的布局安排。

2.3 技术特点

从国外共架发射系统以及其导弹来看，有以下特点[12-13]：

(1) 既有垂直发射方式，也有倾斜发射方式，但主要以垂直发射方式为主，地基垂直共架发射系统中均采用“冷”发射，舰载垂直共架发射系统中实现了“冷、热”发射兼容。

(2) 顶层贯标，采用集成式的通用化设计。

(3) 开放式系统架构，配置不同模块实现功能拓展。

(4) 共架发射的导弹主要采用发射箱(筒)式，而发射箱(筒)的尺寸是有限的且又要能装下多种型号的导弹，所以要求发射箱(筒)和导弹的外形尺寸相当或分为2～3种标准尺寸。

3 总体实现思路

依据组成和工作原理，梳理接口关系和工作流程，确立标准体系框架，依据框架制定相应标准进行约束，降低系统、设备、组件之间的耦合度，构建模块化、开放式、可重构的共架发射平台架构。这是地空导弹实现共架发射的总体研究思路。

从机械接口层面分析，导弹安装在发射筒(箱)内，组成筒弹或者箱弹；发射筒(箱)安装在发射装置，发射装置安装在发射车底盘上。整个结构安装层次如图1所示。导弹与发射筒(箱)、发射筒(箱)与发射装置、发射装置与发射车底盘存在机械接口关系。

图1 安装层次示意图Fig.1 Schematic diagram of installation frame

从电气接口层面分析，发射控制系统从供配电系统获取能源，接收指控系统的命令，控制车控系统完成发射装置的起竖、调转、回平等动作，对筒弹(或箱弹)实施不可逆发射时序，完成导弹发射。发射控制系统与指控系统、发射车车控系统、供配电系统、发射筒(弹)存在电气接口，发射筒(弹)与导弹存在电气接口，如图2所示。此外，处于测试性考虑，发射控制系统还需要预留检测接口。

从信息交互层面分析，导弹发射前指控系统与发射控制系统、发射控制系统与筒弹(或箱弹)也存在固定的工作流程和信息交互；导弹发射后指控系统通过指令线与导弹完成上下行指令的传输。

综上所述，可以确定共架发射平台的主要构成要素为导弹、发射筒(箱)、发射装置。将这些要素的接口(结构、电气)、工作流程进行通用化、标准化研究[14-15]，制定相应的标准；依据这些标准，形成相应的实物产品，进行组合集成，即可以实现共架发射。

4 未来发展趋势展望

随着各类基础支撑技术的不断发展和军事需求的不断提升，未来共架发射技术应从以下几个方面进行重点探索和研究：

(1) 快速反应

快速反应能力是导弹武器系统的重要性能指标，主要包括快速机动、快速发射、快速补给等。快速机动方面，采用功能与结构一体化设计、轻质化和小型化设计，提升发射平台载重比，根据部署作战环境选用适当的机动平台。快速发射方面，采用工作模式(作战、训练和测试等)快速切换、快速定向与瞄准、快速调平和起竖等设计。快速补给方面，采用导弹模块自主装卸设计，缩短导弹模块的装填时间。

(2) 高密度装载、混搭混配

平台对武器种类和数量的需求迫切，通过高密度装载、混搭混配(冷、热发射兼容)，可同时装备多型、多枚武器，有效提高平台的攻防作战能力。依据不同作战任务，及时、方便地实施换装，灵活配置相应类型和足够数量的武器，既可有所侧重地构建立体防空体系，形成对空防御和制空作战能力，又可有效增强攻击手段，形成综合作战能力。

(3) 由通用化逐步向开放式方向发展

采用模块化、开放式体系结构，以标准化为基础，将复杂系统划分为子系统、组件、部件，通过标准接口进行组合集成，降低各子系统的耦合程度，利于系统的开发、扩展和升级。

(4) 基于状态感知的智能控制

应具备多种装载模式下的自适应发射准备，具备综合能源管理、自主供电切换以及环境感知能力，基于自主的弹型识别和上级作战指令，制定相应的展开撤收、发射准备控制策略，实现各装载模式下快速、安全展开撤收以及发射控制。基于网络技术，依托分布式传感器采集内部、外部信息，通过信息融合，进行战场环境感知、设备状态监控与健康管理，实现视情维修。

(5) 系统重构

基于冗余/容错技术，开展硬件冗余、数据和信息冗余、主动冗余、动态冗余设计，实现故障条件下的系统在线快速重构，提升任务可靠性；基于SoPC技术，能够通过重组或改变自身部件，快速调整系统能力和功能，以适应新的作战环境需要。

5 后续工作建议

(1) 积极借鉴国外先进技术和成熟经验

美、俄军事大国对共架发射技术的研究起步较早，历经几代产品的发展，目前已形成较为成熟的技术，并已大规模装备至各军兵种。应充分借鉴国外共架发射的先进技术和成功经验，采用开放式体系结构，研制可以发射多型导弹的地空导弹共架发射系统，满足未来作战需求。

(2) 尽快建立共架发射技术的标准化体系，开展标准规范研究

根据多年开展地空武器系统研究的工程经验，共架发射技术的开展和推进必须要靠健全的标准体系进行规范，应依据贯彻“标准先行”的原则，构建完善的标准化体系。

建立地空导弹共架发射技术标准体系是一项迫切的、长期的工作，同时需要从顶层进行全局规划，循序渐进、由易到难，其标准体系的建立和健全属于系统性工作，应按照需求统筹规划，调动军方、工业部门各相关研究院、厂所部站的发射系统、导弹总体、武器系统等专业的技术力量给予支持，充分借用和参考国内外现有标准，加快建立和健全地空导弹共架发射技术的标准体系。

图2 电气接口示意图Fig.2 Schematic diagram of electrical interface

6 结束语

采用“标准化”的接口设计是实现“共架发射”最直接也最有效的技术途径。形成的“接口标准”可以使得发射系统的研制逐步和导弹武器系统的研制分开进行，不再受某一型号导弹的影响，采取跨越式的发展方式，打破传统型号配套研制模式，有利于加快型号研制进度，有利于实现装备战斗力快速生成。

因此，开展地空导弹共架发射技术研究，对实现“共架发射”所需的“标准化接口”和“技术方案”进行梳理和设计，并与前沿基础技术有机结合，逐步形成标准化的共架发射系统，其所带来的军事效益和经济效益均十分巨大。