冷发射(英文名:Cold Launch)又称弹射,即不点燃火箭导弹发动机的发射,是指火箭或导弹在起飞时由发射系统提供一个推力,使它加速运动直至离开发射系统。当火箭或导弹被弹出发射管且离开发射管一定距离后,主发动机点火使火箭导弹继续加速飞行。弹射发射时发动机的燃气不会对地面设备和人员造成伤害。
冷发射是从20世纪50年代末期,为满足潜艇水下鱼需发射的需要而发展起来的,随即推广用于导弹的潜艇水下发射和井下发射,按照做功工质的不同,冷发射可分为燃气式、压缩空气式、液压式、电磁式等多种,在各类导弹(战略导弹、飞航式导弹)中已得到了广泛地应用。
发展历史
冷发射技术是从20世纪50年代末期,为满足潜艇水下鱼需发射的需要而发展起来的,随即推广用于导弹的潜艇水下发射和井下发射,在各类导弹(战略导弹、飞航式导弹)中已得到了广泛地应用。早期的弹射装置庞大而笨重,不便于实战使用,但随着科学技术的不断进步以及作战方式的变革,冷发射技术得到了越来越广泛的应用,目前,最先进的陆基战略战术导弹发射方式均采用垂直冷发射技术。
工作原理
冷发射系统包含发射筒、弹射装置、适配器和导弹4个部分。发射筒垂直放置于发射井中,筒体与井壁之间设有支撑减振系统;弹射装置安装于发射筒底部,通过释放高压燃气-蒸汽混合气体产生推力,作用于导弹尾罩将其弹射出筒;导弹与发射筒之间设置有多级适配器,通过锁紧装置固定在导弹表面,在导弹出筒过程中起支撑、导向和减振作用,各级适配器出筒后依次与弹体脱离。导弹被弹射出筒一段距离后点火作程序飞行。
分类及应用
按照做功工质的不同,冷发射分为以下几类:燃气式、压缩空气式、液压式、电磁式。
燃气式
燃气式可以进一步划分为以下几种形式:串联或并联无后坐式、横弹式、活动底座式、燃气-蒸汽式、自弹式、提拉式、炮射式等。无后坐式、横弹式、活动底座式、燃气-蒸汽式以及提拉式等弹射器的高压室固定于弹射器上,不随导弹一起运动,所以也称为固定高压室式。自弹式弹射器的高压室则随着弹体一起运动,也称为运动高压室式弹射器。自弹式本质上是自力发射与弹射的结合,因弹射力占发射动力的主要部分,自推力所占比重较小,一般将其归为弹射的一种。
无后坐式弹射器
无后坐式弹射器主要用于小型战术导弹,利用喷气推进原理抵消发射简的后坐。
横弹式弹射器
横弹式弹射器的弹射力垂直于导弹纵轴。 一般用于空空、空地、空舰等机载导弹的发射。
活动底座式弹射器
活动底座式弹射器用于地下井发射战略导弹,如俄罗斯的SS-18战略导弹、美国“卫兵”反导系统中的“斯普林特”低空拦截导弹等。在井下,导弹与活动底座一起向上运动。导弹出井后,活动底座可以止动于井口,与导弹分离,也可随导弹一起飞出井外,在空中与导弹分离。
燃气-蒸汽式弹射器
燃气-蒸汽式弹射器用于水下发射或陆基机动发射战略导弹,如美国的“北极星A3”、“海神C3”等,也可用于地下井发射战略导弹。燃气-蒸汽式弹射器的做功工质为燃气与蒸汽的混合气体,其温度可大幅度降低,只有几百摄氏度,因此,可以去掉隔热装置,从而解决活动底座与导弹分离过程存在的安全问题。
提拉式弹射器
提拉式弹射器也称为活塞气缸式弹射器,其典型代表为俄罗斯的垂直发射防空导弹S-300和“道尔”等。
压缩空气式及液压式
压缩空气式及液压式主要用于无人机气液弹射。无人机气液弹射技术是国际上适用于中小型无人机的一种先进发射技术,该发射方式具有安全隐蔽性好、经济性好、适应性好等优点,对发射场地要求较低,发射费 用较低,通用化程度高。
电磁式
电磁式发射器是利用电磁力推动物体,使物体在短距离内加速到一定速度后发射,其主要应用于无人机起飞。
性能特点
优点
发射环境及设施的适应性较好
冷发射时,弹上发动机在导弹飞离发射装置一定距离后才点火工作,尾喷燃气流对发射场、设备和人员等作用较小。因此,导弹可以在森林、易燃物附近发射。采用冷发射便于在地面构筑简易掩体,便于利用地形地貌采取伪装措施,利于隐蔽。
地下井工程造价成倍地降低
地下冷发射时,由于不需导流、排焰等处理措施, 一般井径只需比弹射简的外径大数百毫米即可。与热发射相比,地下井的结构大大简化,井的尺寸及工程量大幅度缩小,工程造价随之成倍地降低。因此,可以多造一些弹射井并按一定的安全距离分散布置,达到提高导弹生存能力的目的。另外,当井径相同时,冷发射方式可以发射更大型的导弹,从而增加导弹射程和弹头的有效载荷,提高航空武器系统的威力。且发射环境的改善,有利于保护弹上仪器,可以节省维护修补井壁的时间和费用。
有利于载机的安全
空中冷发射时,弹射器将导弹横向弹出一段距离后,弹上发动机再点火工作,其产生的燃气射流不会对载机发动机或机身造成影响。导弹也不再穿越载机形成的头部激波,有利于保持导弹的姿态稳定性。
可提高其滑离速度
反坦克导弹冷发射时,可提高其滑离速度,从而减小初始段弹道的散布,有利于导弹顺利进入视场而受控,从面提高发射精度,缩小杀伤区近界,提高近距离作战能力。无控火箭或简易制导火箭也可采用弹射方式增加初速,提高发射精度。
提高威力
冷发射可以减轻弹上发动机的负担,可以使导弹第一级发动机节省10%以上的燃料。由此节约出来的发动机质量可用来增加战斗部装药质量, 从而提高航空武器系统威力;或者,将节约出来的发动机质量用来增加续航发动机的推进剂质量,由此来增加导弹的射程。
减少导弹的推力损失
对于垂直发射的导弹,采用冷发射方式可以减少导弹的推力损失,转弯可在弹上发动机点火之前完成。
缺点
可靠性相应降低
弹射装置需要增加产生燃气、密闭燃气、隔离、止动等功能组件,质量加大,结构复杂,整个发射装置的可靠性相应降低。
需增加止动或分离装置
一般弹射装置都需要增加隔离装置,将做功的高温燃气与导弹隔离开来。当隔离装置在发射简口处止动与弹分离时,止动过程对发射装置造成冲击,且需设置专门的 简口止动装置。当隔离装置随弹一起飞离发射简,在空中分离时,需保证二者可靠分离,并需控制隔离装置落地点,使其落下后不危害周围设备和人员。
产生后坐
由发射原理决定,弹射时发射装置都产生后坐。一般弹射装置需要设置反后坐装置,此装置不仅结构复杂,而且由于反后坐装置产生后喷燃气,会造成发射环境恶化。对于较大型的陆基机动垂直发射的导弹,不必设置反后坐装置,后坐力由地面承受,但因此对发 射场地有较严格的要求,不利于实现任意点机动发射。
重新装弹不方便
弹射器重新装弹不方便,小型导弹的弹射筒只能一次性使用。
垂直弹射时有导弹坠落风险
垂直弹射时,弹上发动机在空中点火必须安全可靠,否则因点火不成功而造成导 弹坠落,将给人员和阵地、设备等造成极大危害。
发展趋势
冷发射方式的导弹,在发射后如果出现发动机不点火的情况,就有可能回落到舰上,对载舰安全造成严重威胁。所以,提高系统发射的安全性仍是今后舰载导弹垂直发射系统的重要任务。
参考资料
导弹发射系统(四)温和而不温柔——冷发射技术.光明网.2023-12-21