机载武器的悬挂投射装置

万磁王

   飞机挂载炸弹、水雷、鱼雷等武器的配套装置称作悬挂投放装置；挂载导弹、火箭弹及其发射装置的配套装置称作悬挂发射装置，两者统称为悬挂投射装置。
悬挂物的挂载方式
   悬挂物可采用内部弹舱或外部挂弹两种挂载方式。内部弹舱方式可以减小飞机的雷达反射截面。如果雷达反射截面减小到原来的1/10，则飞机受地空导弹截击的概率减小40％。隐身飞机在370千米突防过程中的损失率一般可以从13%减少到6.5%。外部挂弹方式受空间限制小，可以多挂一些武器，缺陷是增加了飞行阻力和雷达反射截面。到底采取哪种挂载方式，要在增加载弹量与减小飞行阻力、雷达截面之间权衡。无论采用哪种悬挂方式，都要考虑悬挂装置的通用化、标准化和系列化。

   轰炸机等大型飞机通常是把投射武器悬挂在机舱内部，其悬挂投射装置主要包括炸弹架（钩）、投弹器、投弹控制盒、弹舱门操纵机构和随机携带的软式起挂设备等。这种装置可满足多种挂弹方案和投射方式的要求，而且投射精度和自动化程度高。由于内部挂弹受到弹舱空间的限制，在挂载中小口径炸弹时无法达到最大载弹量。为了充分发挥轰炸机的载弹能力，有时也把部分武器挂到飞机外部。 

战术飞机大多采用外挂方式 

   战斗机、攻击机等战术飞机的内部空间小而紧凑，投射武器大都悬挂在机身、机翼下和翼尖处，或采用半埋方式悬挂在机身上（悬挂物半露在机身外）。极个别情况也有放在机翼上面的。40年代以前，绝大部分飞机只能亚声速飞行，雷达也处于早期发展阶段，外挂的缺陷不算突出。大部分战术飞机都把炸弹挂在机翼或机身下。二战后，战术飞机的挂载能力不断提高，出现了三弹或多弹弹架，“圣诞树”式外挂方式的缺陷变得突出起来：一是飞行阻力急剧增加，外挂阻力有时甚至超过飞机本身的阻力；二是外挂物引起机翼颤振，限制了飞行速度和过载能力；三是随着雷达技术的发展，雷达反射截面的大小对飞机生存力的影响变得愈加重要。因此，50年代以后，美国的F-105、F-106、F-111战斗机和A-5、F-117A攻击机一度又采用了内部武器舱。但随着低阻炸弹、半埋式挂架和保形挂架的问世，外部挂弹仍然是战术飞机的主流方式，甚至一些专用设备也采用吊舱形式挂在机外。F-111（F-117A除外）以后的战斗机和攻击机再次放弃机内武器舱，全部采用外部挂弹。这种构形一直沿续到F/A-18战斗机。 

第四代战斗机采用内部武器舱和全埋式保形外挂 

   外挂物对飞行阻力的影响通常用阻力指数（DI）来描述。DI值在飞机没有外部悬挂物时为零，并随外部悬挂物和飞行速度的增加而增大。例如，F-111战斗机在高空无外挂时DI值为零，最大速度可达2.5马赫数；在翼尖挂２枚AIM-9导弹时DI值增为20；外部挂24颗MK82炸弹时DI值高达180～200，速度减为0.8马赫左右。飞机外挂武器时的作战半径比净形飞机小50%左右。外物还影响到飞机的机动性。如果一架飞机在净形时过载可以到7ｇ，加上外挂物后则很难达到3ｇ。第4代战斗机将采用超声速机动和巡航，武器外挂产生的影响必然更大，因此，F-22和F-35战斗机又重新把武器挂在机内。 

   减小外挂物飞行阻力和雷达反射截面积的另一有效途径是采用全埋式保形悬挂方式，即将全部悬挂装置和大部分外挂物埋入飞机内部，外挂物表面与机翼或机身的表面相切，使飞机有良好的整体流线型。在改装的F-4B试验机上，保形挂架使总阻力下降60%、飞机作战半径增加50%、在目标上空的时间增加1倍；在F-15C战斗机上，保形油箱的阻力比2个挂架挂副油箱时的阻力减小50%。
机舱内外的悬挂装置
   飞机的外部悬挂装置包括挂梁、转接梁、挂架（炸弹架）、复式弹架、弹射炸弹架等；内部悬挂装置包括炸弹舱里的梁式炸弹架、框式炸弹架、箱式炸弹架、桁架式挂架和旋转式导弹发射架等。挂梁按位置可分为机身挂梁和机翼挂梁，按用途可分为通用挂梁和专用挂梁。 

机身挂梁 

   机身挂梁位置靠近飞机重心，悬挂物的挂载和分离对飞行的影响较小，通常不会引起飞机颤振。分为中心挂梁、机身侧面挂梁和半埋式挂梁三种。①中心挂梁一般不宜挂直径过大的悬挂物。某些战斗机的机身挂梁靠近飞机进气道，不便挂载导轨发射的较大型喷气武器，因为发射时产生的燃气可能影响飞机发动机的正常工作。②侧面挂梁安装在机身两侧或侧下方，常用于挂载小型空空导弹。由于它贴近机身，对飞机纵向和横向安定性的影响较小；但它靠近进气道，导弹发射时的燃气流也会对飞机发动机产生影响。③半埋式挂梁是挂载空空导弹的一种弹射挂梁，通常设在机身下表面或进气道侧壁转角处。机身上开有专门的凹槽，整个挂梁和部分弹身、弹翼埋入凹槽，舱门在导弹发射后自动将凹槽盖上。这种挂梁能使导弹的阻力减少大半。
 
机翼挂梁 

   机翼挂梁分为翼下挂梁、翼上挂梁和翼尖挂梁三种。 

   ①翼下挂梁按其在机翼的位置分为内侧挂梁和外侧挂梁；按安装形式分为固定挂梁、可投挂梁和可转挂梁。翼下空间较宽敞，翼下悬挂物对机翼可以起到“卸载”的好作用，且使用、维护较方便，故现代战机广泛采用翼下挂梁。不过，翼下挂梁及悬挂物增加了飞行阻力、降低了飞行性能，如果设计不当还会使飞机容易产生颤振，增加了横滚惯性，降低了操纵性和稳定性。翼下挂梁除悬挂炸弹、火箭弹、导弹、机炮吊舱、副油箱外，还可悬挂拖靶和无人机。 

   可转挂梁是变后掠翼飞机采用的一种翼下挂梁。当机翼后掠角改变某一角度时，可转挂梁可绕其自身立轴向相反方向转动同一角度，从而保持挂梁的方向始终与飞机纵轴一致。美国F-111飞机的八对翼下挂梁中有四对是可转挂梁。 

   ②翼上挂梁是支在机翼上面的悬挂物安装架，只能安装小型空空导弹的发射导轨或巢式火箭弹发射器。采用翼上挂梁的战斗机极少。 

   ③翼尖挂梁使悬挂物远离机体和升力面，地勤维护也较方便。不过，现代战斗机翼尖单薄，机动飞行时变形较大，致使悬挂物轴线相对飞机轴线产生较大角差，不利于瞄准。翼尖悬挂物会增大飞机横滚惯性，只适宜挂载小型副油箱或“响尾蛇”之类的空空导弹。 

炸弹架（钩） 

   炸弹架（挂弹架）与炸弹钩是是挂架的主要组成部分。对战斗机和轰炸机弹舱内的梁型挂弹架来说，炸弹架与炸弹钩在结构上紧密地结合在一起，由壳体、挂弹钩、限动架、信号指示与联锁机构、电气线路及其与飞机的连接机构等组成。限动架（限动器）是挂弹架中限制悬挂物左右摆动的支承架，与弹钩一起承受来自悬挂物的各种力和力矩。限动架固然增加了气动阻力，但没有它就不易保证悬挂刚度，对于大型悬挂物尤其必要。 

   对弹舱内的箱型挂弹架来说，炸弹钩是一个独立的部件。炸弹挂在炸弹钩上，炸弹钩挂在挂弹架上。炸弹钩实质上是没有限动架的炸弹架。现代炸弹钩装有弹射机构。 

多弹挂弹架 

   随着战机载弹量的提高，内部弹舱或外部挂弹都出现了多弹挂弹架：内部弹舱是高密度挂弹架；外部挂弹是复式挂弹架。高密度挂弹架是充分利用炸弹舱的空间、挂载中小口径炸弹的箱型炸弹架。在越南战争期间为B-52轰炸机研制的一种高密度挂弹架最多可挂81颗MK82炸弹。 

   1个外挂点只能挂1枚炸弹的挂架已不能满足要求。50年代出现了1个挂点可挂多枚（战斗机最多6枚、轰炸机可达12枚）炸弹的复式挂弹架。复式挂弹架由断面呈六角或八角形的主梁和固定在上面的标准挂弹钩构成，每个挂弹钩上悬挂1枚炸弹并能单独投放。在应急情况下，整个复式挂弹架上的炸弹可一齐投掉。复式挂弹架的优点是在不增加机上悬挂点的情况下使载弹量成倍增加；缺点是对飞机流场及弹与弹之间流场的干扰很大，炸弹只能按一定顺序投放，且迎面阻力很大，飞机难以作超声速飞行。 

弹射弹架 

   现代飞机速度高、外挂物较多，飞机扰动流场会严重地干扰悬挂物的分离轨迹，使得挂钩开放后悬挂物不能脱离挂钩，或脱离挂钩后与未投的悬挂物或载机相撞。为保证载机安全和提高投弹精度，需要向悬挂物施加一个向下的推力，使其以一定速度冲出扰流区。新式弹射弹架根据飞机飞行参数、参考扰动流场的存储数据，由计算机控制施加在悬挂物上的弹射力的大小与方向；使悬挂物获得预期的初始速度和角速度，通过飞机扰动流场进入自由流。这种弹射炸弹架称为自动补偿弹射装置，它扩大了飞机在超声速范围里的战术使用，并大大地提高了投弹精度。
导弹、火箭弹发射装置
火箭发射器 

   分为巢式、滑轨式和滑环式三种。根据火箭弹的大小与用途，一个发射器可装载1枚到几十枚火箭弹。巢式发射器多用于运载、发射数量较多的中、小型火箭弹，有可投放和不可投放两类。可投放巢式发射器是外挂的筒（箱）状物，又称“火箭发射筒”，发射完火箭弹后可投掉。由于结构简单、流线性好、装卸方便、互换性好，是现代作战飞机广泛采用的一种发射器。不可投放巢式发射器通常是飞机结构的组成部分，如固定安装在机头、翼尖的发射巢和机身内的收放式发射器。这类发射器结构较复杂、占用较大机内空间，且在伸出机外瞬间对飞机的扰动较大，50年代以后已很少采用。滑轨式发射器多用于单个大型空对地火箭弹，与导弹的短轨式发射装置相近。滑环式发射器成组地悬挂中等口径火箭弹，多用在亚声速飞机或直升机上。 

导弹发射装置
 
   又称导弹发射器，是飞机携带和发射导弹的专用装置。按结构分为固定式、伸缩式和瞄准式；按发射方式分为轨道式、支撑式、弹射式和投放式；按形状分为管式、支柱式和蜂窝式等多种。发射装置由机械结构和发射控制盒两部分组成。为简化设计和方便使用，发射装置的构型趋于通用化、部件趋于标准化和系列化。 

   机载导弹广泛采用的轨道式发射装置，装有一条或一组引导导弹滑行的轨道。通过导轨的约束和引导，可削弱载机干扰流场对导弹发射初始段的影响、减少发射散布、提高导弹离机速度和载机的安全。导轨长度选择范围比较宽，从几厘米到几百厘米；轨道数量有单轨和多轨，轨道截面形状有“内T型”和“外T型”。根据导轨的长度和配置数量，轨道式发射装置分长轨单轨型、长轨多轨型和短轨多轨型三种。其中长轨单轨型主要用于发射离机速度较大、长细比较大的中型导弹，发射时导弹的前后滑块不同时离轨，存在“导弹头部下沉”现象；长轨多轨型一般适用于装载和发射多枚小型导弹；短轨多轨型一般用于发射中型或较大型导弹，发射时导弹滑块能同时离轨，消除了导弹“头部下沉”现象。 

   支撑（弹射）式发射装置是一种没有导轨、仅仅起悬挂支撑作用的导弹发射装置，又称零长式发射装置。通常这种发射装置是一种弹射式发射装置。导弹的发射程序是：载机驾驶员通过点火电路点燃燃气发生器的火药弹，火药气体作用于协动联锁机构，解除保险并释放弹钩，同时驱动弹射机构，火药气体的推力将导弹弹离载机，并启动延迟点火机构，在导弹达到预定的距离和姿态时再点燃导弹发动机。这种发射装置适用于“半埋”或“全埋”式挂载的导弹，导弹离机后能迅速摆脱载机干扰流场的影响。
从投弹器到悬挂物管理系统
   投弹器是悬挂投放装置的重要组成部分，其功用是根据投弹信号打开挂弹钩、控制炸弹按一定的顺序和方式投放，以保障按作战要求投放武器。其发展经历了机械式、电磁式、电子模拟式和电子数字式几个阶段。最早使用的是依靠手搬、脚蹬的机械式投弹器；二战期间使用电磁式投放装置，通常称为电动投弹器；50年代后出现称为武器控制系统的电子投弹器；70年代发展成悬挂物管理系统（SMS）。从投弹器到悬挂物管理系统，其机械部分变化不大，主要区别是产生控制信号的方式和装置不同。下面主要介绍后2种。 

武器控制系统 

   由武器控制板和军械电路两部分组成，其主要功用是：按需投射武器或其他悬挂物；通过指示灯表示悬挂和投放情况；指示武器控制系统的供电情况。武器控制板采用集成电路和继电器来控制引信的解脱和武器的投射。这些电路排列成10条独立的通道，每个挂架连接2个通道，通过适度的冗余来保证投射的可靠性。在“鹞”式战斗机的武器控制面板上，除了5个投放按钮外还有1个“悬挂物全投”操纵手柄，在应急情况下只需做1个动作就能投掉所有的悬挂物。 

悬挂物管理系统 

   通常由中央处理机、多路数据总线以及一组多路（翼尖挂架、机身挂架、机翼挂架和机炮）译码器三部分组成。主要功用是：①列出悬挂物的类型、数量、位置、当前情况和投放顺序，并实时显示在飞行员面前的液晶显示器上；②提供悬挂物和武器的作战准备状态；③作好悬挂和投放的准备，接通电源，调整、装定引信、进行动态电源管理；④使按顺序解除保险、进行投放；⑤在投放前后保持飞机平衡；⑥为制导武器和“灵巧”炸弹提供信号接口；⑦对核武器进行控制；⑧根据作战需要或意外威胁解除武器的战斗准备；⑨系统的本身管理。现代飞机的悬挂物管理系统已经成为火控系统的一部分。如美国F/A-18战斗机的AN/AYQ-9悬挂物管理系统。