引言

美國海軍的“宙斯盾”武器系統是國防領域的標杆之作，其配套的Mk41垂直發射系統（VLS）在數十年間積累了卓越的實戰紀錄。隨着艦隊防護和彈道導彈防禦需求的升級，該系統正朝着更廣泛的應用場景拓展。本文將回顧美國海軍垂直發射系統的發展歷程，解析其核心設計與技術特點，並展望未來研發趨勢及拓展應用方向。

發展歷程

“宙斯盾”武器系統於20世紀80年代初在“諾頓海峽”號上完成海基作戰測試與評估整合。1986年，“邦克山”號成為首艘裝備量產型Mk41垂直發射系統的現役艦艇。如今，經過現代化改造的提康德羅加級巡洋艦，其導彈作戰能力與新型阿利・伯克級驅逐艦不相上下。

作為美國海軍Mk41垂直發射系統的核心搭載平台，這兩類艦艇的設計均適配不斷演變的軍事任務需求：提康德羅加級巡洋艦最多可搭載122個發射筒，而阿利・伯克級驅逐艦的最大搭載量為96個。除美國海軍外，Mk41垂直發射系統還被全球12個國家的海軍應用於多種艦艇。

Mk41垂直發射系統的核心基礎是8單元模塊，可根據艦艇的任務需求和船體設計，靈活配置模塊數量。

海上再裝填技術的演變

早期Mk41垂直發射系統的設計目標之一是支持海上導彈補充。為此，早期型號配備了可摺疊收納的起重機。然而，關於海上再裝填的必要性一直存在爭議，且該起重機在實際使用中被證明存在實用性問題——尤其是在吊裝“戰斧”對地攻擊導彈（TLAM）和SM2 Blk IV導彈等更大、更重的“攻擊型”發射筒時，甚至存在安全風險。因此，這種起重機已不再作為系統標配，且正逐步從提康德羅加級巡洋艦上拆除。

目前存在一個普遍誤解，認為拆除起重機後騰出的彈藥庫空間可用於增加導彈發射能力，使提康德羅加級巡洋艦的導彈存儲量從122單元提升至128單元。但實際情況是，起重機拆除後，開口會被焊接的金屬板密封。當搭載Mk41垂直發射系統的艦艇彈藥耗盡時，需返回港口，通過岸基起重機拆除空發射筒並安裝新彈藥。

自Mk41垂直發射系統問世以來，美國海軍尚未捲入需要海上再裝填的大規模海上衝突。加之當前財政預算約束可能導致導彈艦艇數量及在航導彈數量減少，關於海上再裝填的爭議可能會持續存在，直至相關政策/戰略得到驗證（或調整），或導彈技術本身被淘汰。

Mk41垂直發射系統

Mk41垂直發射系統目前擁有13種不同配置，模塊數量從1個到16個不等，基礎模塊分為兩種長度：

 • 攻擊型（Strike）模塊：高約25英尺（7.6米），可發射最大尺寸的標準導彈（SM）（如用於海基中段彈道導彈防禦（BMD）的型號）和“戰斧”等遠程戰術攻擊導彈； 

• 戰術型（Tactical）模塊：高約22英尺（6.7米），可搭載除“戰斧”和彈道導彈防禦用標準導彈外的其他所有導彈類型。 

洛克希德・馬丁公司已停止供應17英尺（5.2米）的自衛型模塊，因其無法適配改進型“海麻雀”導彈（ESSM Block 2）。

國際同類系統：“西爾弗”（Sylver）垂直發射系統 

法國海軍集團（DCNS）設計的“西爾弗”垂直發射系統是與Mk41功能相似的國際同類產品，其型號按高度劃分：A-35和A-43型用於發射短程艦空導彈；

A-50型適配遠程主防空導彈系統（PAAMS）；

A-70型用於發射對地攻擊巡航導彈等大型導彈。

型號編號代表可適配導彈的近似長度（以分米為單位），例如A-43型可搭載最長4.3米的導彈，A-70型可適配最長7米的導彈。

與Mk41類似，“西爾弗”垂直發射系統主要採用8單元矩形模塊（A-35型還提供4單元模塊），支持單單元四枚導彈封裝（類似美國的改進型“海麻雀”導彈）。不同之處在於，Mk41採用共用氣室和排氣道排出火箭廢氣，而“西爾弗”據稱採用單元化模塊化複合排氣系統。其主要防空武器為“紫菀”（Aster）導彈，性能與美國的標準導彈（SM）相近。

Mk41核心系統設計

Mk41垂直發射系統的機械結構自20世紀80年代中期以來保持穩定，核心為8單元模塊化設計，而系統電子設備則持續升級——整合新型導彈適配能力、緩解技術過時問題，並利用商用貨架（COTS）組件和開放系統架構，在提升性能的同時降低生命周期成本。

Mk41垂直發射系統的核心組件包括：2個發射控制單元（LCU）、1-16個8單元模塊（含配套電子設備）、封裝導彈；每個發射器（前部或後部）均配備400赫茲和60赫茲配電單元，為發射器電子設備供電；此外還包括發射器支持設備（如照明、電話、電源插座等）、系統變壓器和損管接線盒（DCJB）；在發射器安全區域外，設有遠程發射使能與狀態面板。該系統還配套完整的岸基和艦載測試及維護輔助設備。

最新的Baseline VII型Mk41垂直發射系統採用通用模塊化架構，具備高度的通用性和互換性——任何發射器模塊的組件均可與其他模塊互換，顯著提升了作戰可用性、生存性和靈活性，同時降低了人員配置和培訓需求。由於系統設計支持“任意單元發射任意導彈”，Mk41垂直發射系統可同時適配防空戰（AAW，含彈道導彈防禦）、反潛戰（ASW）和反艦戰（ASuW）等各類作戰任務的武器控制系統（WCS）。此外，為快速響應多樣化威脅，該系統可在每個發射器模塊的兩個半區同時準備一枚導彈，並能從單個發射筒發射4枚改進型“海麻雀”導彈（ESSM）。

Mk41垂直發射系統的功能分配：各類作戰任務的武器控制系統生成發射指令，傳遞至位於兩個不同作戰系統設備室（CSER）的發射控制單元；正常運行時，每個發射控制單元控制艦艇一半的導彈發射器，故障模式下可切換為單個發射控制單元控制所有發射器；發射控制單元負責管理髮射歷史、彈藥庫存、導彈可用性和選擇邏輯，接到發射指令後，從庫存中選擇合適導彈，並與導彈的發射序列器（LSEQ）協調發射流程——發射序列器負責危險檢測、啟動發射程序（包括危險檢查、電源開關控制、繼電器/電機艙門/氣室排水裝置的啟動與運行）。

發射器模塊為直立結構，提供8個導彈發射筒的垂直存儲空間，頂部的甲板和艙門組件在部署期間保護封裝導彈（僅在維護或發射時開啟）。氣室和排氣結構負責收集並通過排氣系統將導彈火箭發動機的高溫廢氣垂直排出至大氣中。

封裝導彈採用環境密封設計，發射筒配備乾燥劑以支持長期存儲。儘管導彈長度差異顯著，但所有發射筒均採用統一的25英寸方形外形，通過145針電連接器與發射器對接。發射筒的前後端蓋提供環境密封，後端蓋在火箭發動機點火時破裂，並產生電信號告知武器系統發動機已啟動；點火後，約束螺栓立即爆破，導彈穿透前端蓋射出。若約束螺栓未釋放，超溫傳感器會確認“受限發射”狀態，並啟動發射筒注水冷卻系統——先注入淡水，若溫度未充分降低則繼續注入海水，最終通過受控排水系統將水排出發射器模塊氣室。

新型系統：Mk57垂直發射系統

朱姆沃爾特級驅逐艦採用了全新架構的Mk57垂直發射系統，其設計理念與Mk41截然不同：發射器沿艦艇外圍布置，而非集中在前後彈藥庫中；採用開放式計算架構的電子設備和軟件，最大化艦載武器系統的靈活性和適應性。

Mk57垂直發射系統由相同的4單元模塊組裝而成，可兼容現有Mk41的封裝導彈，未來還可能適配更大尺寸的導彈。其功能架構分為四個核心組件： 

• 發射筒電子單元（CEU）：實現“任意單元發射任意導彈”功能，連接封裝導彈與艦艇作戰系統，構建導彈系統網絡； 

• 模塊控制器單元（MCU）：管理髮射器模塊和設備，監控導彈與發射筒狀態，檢測並報告故障和危險；

 • 配電單元（PDU）：負責艦艇電源向發射器和導彈的傳輸與監控；

 • 艙門控制組件（HCA）：提供發射器導彈艙門和排氣艙門的驅動控制。

 Mk57垂直發射系統的廢氣管理系統與Mk41有顯著區別，採用U形設計——在引導火箭發動機廢氣排出的同時，減少高溫氣體流入相鄰單元及回流至發射單元。該設計據稱可適配火箭發動機質量流量比當前美國垂直發射系統所用發動機高45%的新型導彈，且無需Mk41那樣的注水冷卻系統——這不僅降低了維護需求，還避免了誤觸發冷卻系統對導彈造成的損害。

未來趨勢

1.發射系統適配拓展

國防工業正持續挖掘Mk41和Mk57垂直發射系統的研發潛力。例如，洛克希德・馬丁公司正在推動將非傳統導彈類型整合至這兩種發射器中： • 可擴展發射系統（ExLS）：適配標準垂直發射系統單元體積，內置彈藥適配器，可將多枚小型彈藥以合格的“完整彈藥”（AUR）配置固定，自帶發射序列電子設備和電源，能直接與Mk41或Mk57的發射控制計算機對接； • 國際導彈適配：洛克希德・馬丁與MBDA公司合作，成功演示了在配備ExLS的Mk41垂直發射系統中整合併發射歐洲“通用防空模塊化導彈”（CAMM）的海軍型號（“海受體”（Sea Ceptor））——該導彈採用冷發射模式，通過自身發射筒的氣體彈射系統啟動，繞過了Mk41常用的發射序列器（LSEQ）。這一進展對越來越多裝備Mk41的國際海軍而言意義重大，使其能夠使用來自不同國家的導彈。

2.單單元發射器（SCL）

洛克希德・馬丁公司基於Mk41技術開發的單單元發射器（SCL），保持了Mk25四枚改進型“海麻雀”導彈發射筒的外形尺寸，採用可擴展機械結構，為護衛艦、巡邏艦和輕型護衛艦等對發射器尺寸和重量敏感的艦艇提供了更多靈活性。該公司已提出在自由級瀕海戰鬥艦（LCS）上安裝4個單單元發射器的概念，以增強其作戰能力。

單單元發射器約90%的組件與Mk41通用，可降低技術和後勤保障負擔，最小化生命周期成本。該系統已通過全面的性能和安全認證，包括受限發射危險緩解演示。

3.“岸基宙斯盾”（Aegis Ashore）系統

導彈防禦局（MDA）與美國海軍的最新合作成果，驗證了國防部（DoD）將海軍系統復用至新任務的能力。2014年5月，基於海軍“宙斯盾”武器系統的岸基型號“岸基宙斯盾”成功通過Mk41垂直發射系統發射了一枚標準導彈-3 Block IB。“宙斯盾”系統的互操作性使海基和岸基系統能夠協同工作，擴展彈道導彈防禦覆蓋範圍。憑藉“宙斯盾”系統長期以來的成功經驗及當前的量產狀態（支持美國和國際海軍），“岸基宙斯盾”無需研發全新岸基系統即可實現與海基系統相當的效能，這一突破可能具有變革性意義。

結論

Mk41垂直發射系統的成就毋庸置疑，但未來的核心焦點必須放在系統改進和生命周期成本降低上。將開放式計算架構融入系統是必要的第一步，但僅解決了部分成本問題——進一步的標準化和商用貨架（COTS）組件利用至關重要。目前，武器和發射控制的計算與通信環境已廣泛採用商用現貨技術和開放標準，但發射器電子設備及相關通信接口的改進仍不徹底。

更新並標準化發射序列器電子設備與導彈之間的通信接口，可能是合理的下一步舉措。儘管短期內投入較大，但長期來看有望實現顯著成本節約。當前，導彈發射筒的連接電纜整合了從RS-232到Mil-Std-1553的多種定製通信協議，且通常僅適配單一導彈類型。建議進一步分析將美國海軍所有導彈通信接口標準化為單一協議的可行性。

最新的Mk41 Baseline VII型設計將發射序列電子設備模塊化至單個單元，這些採用PC/104嵌入式計算機標準的電子模塊被稱為單元控制模塊（CCM），每個模塊均作為導彈發射網絡的客戶端。該配置雖顯著提升了商用現貨利用率和導彈可用性，但每個單元控制模塊仍需為不同導彈類型配備定製接口卡，且每個導彈發射筒的連接電纜均包含多種導彈通信接口（無論實際搭載何種導彈）。

採用標準化導彈通信接口，可引入更多商業競爭參與電子模塊製造，緩解電子設備過時問題——商業企業能夠更具成本效益地生產通用電子發射控制模塊，並管理技術過時風險，而國防部承包商可專注於更敏感的控制軟件研發。單艘阿利・伯克級驅逐艦約配備100個單元控制模塊（含艦上備件），硬件成本節約潛力顯著。