愛國者[飛彈]

愛國者[飛彈]

愛國者飛彈(Patriot missile),美國研製的全天候多用途地空戰術飛彈,揚名于海灣戰爭中對伊拉克“飛毛腿”飛彈的攔截。“愛國者”防空飛彈系統具有全天候、全空域、多用途的作戰能力,主要用於取代“奈基”二型和“霍克”防空飛彈,對付現代裝備和以後可能使用的高性能飛機,並能在電子干擾環境下擊毀各種高度上飛行的近程飛彈,攔截戰術彈道飛彈和潛射巡航飛彈。

基本信息

概述

愛國者飛彈愛國者飛彈

愛國者飛彈(Patriot missile) ,美國研製的全天候多用途地空戰術飛彈。用於對付現代裝備的高性能飛機,並能在電子干擾環境下擊毀近程飛彈,攔截戰術彈道飛彈和潛射巡航飛彈。飛彈長5.31米,彈徑0.41米,彈重1噸,最大飛行速度6倍音速,最大射程80千米,戰鬥部為高能炸藥破片殺傷型。愛國者飛彈曾在1991年海灣戰爭中發揮了重要作用。
如果說“戰斧”是美軍飛彈之矛,那么“愛國者”是美軍飛彈之盾。
“愛國者”揚名于海灣戰爭中對伊拉克飛毛腿”飛彈的攔截,

儘管當時“愛國者”(PAC-2型)的攔截精度並不像美軍吹噓的那么高,但在實戰中已勾勒出美軍“以彈擊彈”的飛彈防禦計畫輪廓。
“愛國者”飛彈目前最高型號為PAC-3型,美國近來開發國家飛彈防禦系統(NMD)的試驗即由PAC-3完成,成功率約為50%。美軍已開始組建PAC-3型飛彈營。

海灣戰爭後,“愛國者”飛彈出口量大增,美國在以色列等中東協國也加緊部署、完善以“愛國者”為主導的防禦網。在可能的對伊戰爭中,“愛國者”的任務就是盯緊薩達姆手中已不多的“飛毛腿”飛彈,防止可裝生化彈頭的“飛毛腿”打中美軍和盟國目標。

結構性能

愛國者飛彈愛國者飛彈

“愛國者”防空飛彈系統有飛彈及發射裝置、相控陣雷達、作戰控制中心和電源等部分組成,全套系統被安裝在4輛制式卡車和拖車上。飛彈彈體呈圓柱形,尖卵形頭部,無彈翼,控制尾翼呈十字形配置。其彈長5。18米,彈徑0。41米,彈重約900千克。戰鬥部裝有無線電近炸引信,內裝91千克高爆炸藥,採用破片效應摧毀目標,有效毀傷半徑為20米。採用單脈衝雷達導引頭,模式化的數字式彈上制導設備、慣性加指令加TVM制導方式。
該飛彈採用了高性能的固體火箭發動機,推力達到13噸,其最大飛行速度達到6馬赫,平均速度為3。7馬赫。飛彈對飛機作戰時的最大有效射程為80公里,對戰術彈道飛彈作戰則為40公里;最小射程為3公里,最大射高為24公里,最小射高為60米。

研製歷程

愛國者飛彈愛國者飛彈

“愛國者”是美國研製的第三代中遠程、中高空地空飛彈系統,它的研製始於1967年,是美國陸軍為適應未來複雜的作戰環境和不斷變化發展的空中突擊力量所造成的威脅而提出研製的,1970年首次進行試驗,1982年製成,1984開始裝備部隊並服役,前後歷時17年,耗資20億美元。
“愛國者”防空飛彈系統具有全天候、全空域、多用途的作戰能力,主要用於取代“奈基”二型和“霍克”防空飛彈,對付現代裝備和以後可能使用的高性能飛機,並能在電子干擾環境下擊毀各種高度上飛行的近程飛彈,攔截戰術彈道飛彈和潛射巡航飛彈。

工作原理

愛國者飛彈發射愛國者飛彈發射

愛國者飛彈系統有一個了不起的功能:它用於探測、瞄準並最終擊中以音速3到5倍的速度飛行的來襲飛彈(長度不超過3到6米)。升級後的愛國者飛彈系統也可以攔截來襲的飛機和巡航飛彈
因為愛國者飛彈系統可以擊落敵方飛彈(如飛毛腿飛彈)並保護士兵和平民不受飛彈襲擊,所以在很多情況下它都被派上了用場。在伊拉克戰爭中愛國者飛彈連曾多次出動。1991年海灣戰爭也曾大規模使用。
基本原理
毒刺飛彈響尾蛇飛彈一樣,愛國者飛彈也是制導飛彈。然而,愛國者飛彈要更高級一些。毒刺飛彈和響尾蛇飛彈內置的紅外線探測器對發動機溫度很敏感。它們是人為地尋找、識別目標並大致瞄準飛彈,之後它們的溫度探測器才能鎖定目標,然後發射飛彈。
但是愛國者飛彈依靠的是雷達。愛國者飛彈系統使用其地面雷達來尋找、識別和跟蹤目標。來襲飛彈在80.5公里之外就會被愛國者飛彈的雷達鎖定。這么遠的距離人根本看不見來襲飛彈,更不要說識別了。來襲飛彈以5馬赫(即大約每秒1.6公里)的速度飛行,愛國者飛彈系統的優點就進一步體現出來了。它的探測和發射甚至可以在全自動模式下運行而無需人的介入,因此飛彈被探測到之後系統有足夠的時間來做出反應。
毒刺飛彈是肩射武器,響尾蛇飛彈從飛機上發射,而愛國者飛彈則從地面的愛國者飛彈連發射。一個典型的飛彈連由以下五部分組成:

愛國者飛彈愛國者飛彈

飛彈本身(MIM-104)。
飛彈發射車,用以承載、運輸、瞄準和發射飛彈(M-901)。由於每枚飛彈幾乎重達一噸,因此這一部分是必需的。
雷達天線(MPQ-53或者MPQ-65),用以探測來襲飛彈。
一個名為指揮控制中心(簡稱指控中心)的裝備車,配備有控制飛彈連的計算機和操作台(MSQ-104)。
發電車,裝備有兩部150千瓦的發電機,為雷達天線和指控中心提供電源。

部署一個愛國者飛彈連並非小事一樁。例如,愛國者飛彈連最多可以裝備16輛發射車,飛彈發射後怎樣給這么多發射機補給飛彈就很不容易。發射車和指控中心及供電卡車都約有拖拉機大小。還要有操作人員、技術人員、支持人員、發電機燃料和保衛飛彈連的衛隊等。一篇文章曾描述了“一場動用300輛交通工具(包括步兵、坦克和海軍)的護航”,這還只是把一個愛國者飛彈連運送到前線並調試完畢。部署愛國者飛彈不是一個輕易做出的決定。
下面我們將考察該體系各個不同的組成部分及其整體運作原理。
愛國者飛彈是一種單級固體火箭,目前有兩種型號。一種是舊式的PAC-2飛彈,另一種是2002年部署的新型PAC-3飛彈,後者體積小,威力大。

PAC-2飛彈:
∥長5.2米
∥直徑41厘米
∥翼展41厘米
∥重約900千克
∥掛載90千克的近發引信殺傷炸彈
∥發射一秒後以5馬赫、超音速飛行
∥每輛發射車裝備4枚PAC-2飛彈。
PAC-2飛彈的設計思想是,徑直飛向來襲飛彈並在最近點爆炸。利用爆炸衝擊波和帶殺傷力的碎片破壞來襲飛彈,或者迫使來襲飛彈偏離預定路線而錯失預定目標。
PAC-3飛彈與PAC-2飛彈一樣長,但重量只有後者的三分之一,即312千克。其直徑僅25厘米。更小的體積意味著一輛發射車可以裝備16枚PAC-3飛彈。PAC-3飛彈的彈頭僅重73千克。
PAC-3飛彈的設計思想是,直接擊中來襲目標並爆炸以徹底銷毀來襲飛彈。這個優點使它在對付生化彈頭時威力更大——在很遠的距離它就能把生化彈頭炸毀。
PAC-2飛彈和PAC-3飛彈的最大區別(這也是PAC-3飛彈可以直接擊中目標的原因)是:PAC-3飛彈擁有它自己的內置雷達發射器和導航計算機。PAC-2飛彈和PAC-3飛彈在操作方面的區別將在後文中加以探討。
PAC-3飛彈目前每枚售價兩三百萬美元。

愛國者飛彈愛國者飛彈

發射車

一個愛國者飛彈連最多可以配備16輛發射車。飛彈連中的所有發射車通過光纖或無線電與唯一的指控中心通訊。指控車向發射車下達發射飛彈的命令。
發射車約有拖拉機大小。一輛發射車可以裝備4枚PAC-2飛彈或者16枚PAC-3飛彈。飛彈發射後,帶有起重機的補給卡車開到發射車附近給它裝備新飛彈。
每輛發射車有其自己的電力供應,為其電子裝備充電並將飛彈瞄準,但是愛國者飛彈不必在發射時直接瞄準目標。

雷達

每個愛國者飛彈連都有一個多用途高功率雷達天線。該天線可以:
∥掃描天空,搜尋來襲目標。
∥探測潛在目標。
∥確定來襲目標的彈道、速度和航向。
∥提供信息以識別目標。理論上,雷達可以提供足夠信息以分清目標是敵是友。
∥為發射後的愛國者飛彈導航,幫助飛彈瞄準目標。
∥照亮目標,這對PAC-2飛彈所使用的“通過飛彈跟蹤”導航系統是很重要的。
傳統雷達天線的形象是我們在機場控制塔和航空母艦上看到的鏇轉的拋物面形的天線。而愛國者系統使用的卻是一種相控陣天線。這種天線包含5,000個移相器,使得天線可以發射複合狹長且定位精確的雷達波來掃描天空。愛國者雷達通過這些雷達波可以跟蹤100個潛在目標和9個已發射的愛國者飛彈。
這種雷達天線可以覆蓋100公里的範圍。

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指控中心
指控車是愛國者飛彈連的命令中心。指控中心包括三位操作員的操作台及控制飛彈連的計算機。飛彈連的雷達天線和所有發射車都與指控中心相連,飛行中的愛國者飛彈也要與指控中心通訊。
指控車裡有兩個雷達控制台。操作人員可以查看系統正在跟蹤的所有目標的狀態。操作人員可以使系統在全自動模式下運行,也可以介入來選擇或放棄目標。還有一個通訊站使飛彈連與其他飛彈連及地區命令中心通訊。
發射PAC-2飛彈和發射PAC-3飛彈的愛國者飛彈連的工作原理稍有不同。由於PAC-2飛彈目前部署得更多,我們首先來考察它的工作原理。
雷達天線掃描天空,尋找來襲目標。一旦找到目標,就更集中地掃描,並與指控中心通訊。掃描的目的是確定目標的速度和航向,並識別它是敵是友。當操作人員或者計算機確認它是一個來襲敵彈時,指控中心就會計算愛國者飛彈的初始航向。它選擇將要發射的愛國者飛彈,下載初始導航信息到該飛彈並發射之。
三秒鐘之內飛彈就會以5馬赫的速度飛向大致的目標方位。地面雷達天線此時有以下三個作用:
∥繼續跟蹤來襲飛彈。
∥搜尋、跟蹤已發射的愛國者飛彈,向指控中心提供其航向與速度信息。
∥照亮來襲目標。
∥照明信號從目標反射回來,被安裝在按航向飛行的PAC-2飛彈前端的天線所接收。PAC-2飛彈將此信號傳送回指控中心。指控中心根據照明信號信息與雷達對來襲目標和已發射愛國者飛彈的跟蹤信息來調整愛國者飛彈的航向。指控中心向愛國者飛彈傳送引導命令以調整其航道。當愛國者飛彈到達離目標最近的點時,其殺傷炸彈將爆炸。
與PAC-2飛彈不同,PAC-3飛彈有自己的雷達發射器和計算機,這使得它可以引導自己。它一旦發射就打開雷達,尋找目標並瞄準之。這可以用子彈打中子彈來類比。區別是來襲飛彈與已發射的愛國者飛彈的飛行速度都要比一般的子彈快五倍,且以10馬赫(每秒3.2公里)的速度互相靠近。在這一速度下,沒有犯錯誤的機會——如果導彈算錯了1/100秒,它就會飛錯30.5米。

與“飛毛腿”飛彈

愛國者飛彈愛國者飛彈

1.愛國者飛彈
"愛國者"地空飛彈屬美國第四代飛彈,1980年服役,海灣戰爭中首次實戰套用。該飛彈彈長5.3米,彈徑0.41米,翼展0.87米,彈重約1000公斤,最大飛行馬赫數3~3.5,戰鬥部重68公斤,作戰半徑3~100公里,作戰高度0.3~24公里。發射方式為四聯裝箱式傾斜發射,每個火力系統單元以連為單位,每連有5~8輛發射車和4部雷達車、指控車、電源車及天線車,以及20~32枚待發飛彈。
安裝有組裝式集體防護系統的美國"愛國者"地空飛彈系統指揮車、相控陣雷達載車和發電設備"愛國者"設計單發命中率為80%,實際使用時很多情況下都高達90%以上,大大高出設計和試驗要求,這究竟是什麼原因呢?問題還要從兩方面來分析:首先,"飛毛腿"B是前蘇聯60年代研製的第二代出口型地地戰術飛彈,它技術水平比"愛國者"差了兩代。該型彈沒有抗干擾能力,彈道一經確定和發射,就無法改變,加之彈體過大,速度又低,飛完全程需5~9分鐘,這對擁有先進預警能力的美國來說,是輕而易舉的事,所以"飛毛腿"在"愛國者"面前權當靶標了。
其次,"愛國者"之所以成為"飛毛腿"的剋星,本身也非平庸之輩,和其他地空飛彈相比,它有三大優勢:一是有一個先進的預警和引導系統。除DSP預警衛星外,它還首次採用了一部AW/MPQ-53型多功能相控陣雷達,其探測距離達150~160公里,可完成搜尋、識別、跟蹤、照射目標、制導飛彈和電子對抗等多種任務,一部雷達相當於9部雷達的功能,它可在120°扇面內監視100個目標,同時跟蹤8個目標和向3枚飛彈傳送中段制導指令,並對3枚飛彈進行末制導,攔截3個來襲目標;二是制導體制先進。它採用了指令與半主動尋的複合制導的方式,提高了制導和抗干擾能力;三是組配緊湊,機動性好。"奈基"Ⅱ和"霍克"飛彈的零部件達30000個之多,而"愛國者"還不到3000個,組成單元也很少,自動化程度相當高,作戰時一個火力單位只需3人。
2."愛國者"飛彈怎樣攔截"飛毛腿"
1991年1月21日10點,一枚改進型"飛毛腿"B式地地戰術彈道飛彈拖著長長的尾焰,從伊拉克中部地區發射長空,很快就穿過大氣層,進入攻擊沙烏地阿拉伯首都利雅得的飛行彈道。16秒鐘以後,一顆運行於300多公里高空地球靜止軌道的美國DSP飛彈預警衛星緊急報警,帶有高靈敏度紅外掃描器的紅外望遠鏡開始跟蹤"飛毛腿"飛彈的噴焰,同時用帶望遠鏡的高解析度可見光電視攝像機進行跟蹤拍攝,並實時將飛彈的飛行軌跡和飛行速度、方向、彈道傾角及位置等向地面站傳送。設在澳大利亞的美國空間指揮基地和設在本土的美國航空航天司令部同時接收到DSP飛彈預警衛星傳送的"飛毛腿"飛彈彈道參數,經地面站計算之後,迅速將"飛毛腿"飛彈的飛行彈道和彈著點發往沙特的"愛國者"飛彈發射陣地。陣地指揮控制中心立即命令多功能相控陣雷達開機,搜尋、捕獲、跟蹤、識別來襲飛彈,結果,在100多公里處發現目標。根據相控陣雷達所測得的數據,經與衛星提供的數據進行相關比較和精確計算後,將攔截"飛毛腿"的最佳飛行彈道預置為操縱程式,輸入"愛國者"飛彈的制導裝置(此時,"飛毛腿"飛彈無法感知已被美軍跟蹤,也無法改變自己的彈道,只能按既定軌跡飛行)。
所有地面準備工作完成之後,指揮中心命令發射,"愛國者"飛彈以38°傾角升空,並按預置程式改變飛行彈道。同時,地面相控陣雷達繼續追蹤飛行中的"愛國者",並據實飛狀況適時發出指令,修正飛行軌跡。當"愛國者"進入末段飛行時,其彈上半主動"自動尋的頭"開始工作,並實時將它所捕捉到的"飛毛腿"彈道參數反饋給地面指控中心。指控中心根據接收到的相對角偏差數據,經精確計算後,速將修正指令反饋給"愛國者"。"愛國者"按照精確計算的攔截彈道接近"飛毛腿",當"飛毛腿"闖入"愛國者"20米殺傷半徑之內時,彈上的無線電近炸引信即引爆破片殺傷式戰鬥部,最後來個空中開花,雙雙同歸於盡。上述過程自始至終在1分鐘之內完成,這一天,伊拉克發射了10枚"飛毛腿",有9枚遭攔截,成功率達90%。

與中國中段反導攔截技術

中國2010年1月11日在境內進行了一次陸基中段反導攔截技術試驗,試驗達到了預期目的。空軍指揮學院王明志大校在接受《環球時報》記者採訪時,詳細介紹了反導系統不同階段的優缺點,反導中段攔截與“愛國者”飛彈不同,中段攔截的高度更高,攔截效果更好。

綜合評價

愛國者飛彈愛國者飛彈

“愛國者”防空飛彈系統是世界上最為先進的防空武器。具有的特點主要有:
一是可以全天候作戰,打擊目標種類多,包括飛機,飛彈等;
二是武器設備系統少,機動性能好。僅適用一部相控陣雷達就能完成目標的目標搜尋、探測、跟蹤識別以及飛彈追蹤、制導和反電子干擾等多項任務,這樣大大的減少了地面設備的配置和人員所需。因此其反應時間只有15秒,另外其全部裝備所在的4輛拖車可以陸地行駛,也可以進行海運和空運。
三是作戰能力強。可以同時對100個目標進行搜尋和監視,並制導8枚飛彈攔截不同方向和高度的目標,可以應對大面積的飽和式攻擊。該系統使用複合制導技術,其初段為程式控制,中段為無線電指令制導,末段則TVM制導,因此殺傷率極高,對飛機的命中率達到90%,在海灣戰爭中對戰術飛彈的命中率為75-80%,從而使“愛國者”成為“飛毛腿”的剋星。PAC-2型戰鬥部產生700塊重量為45克的碎片,其摧毀“飛毛腿”的動能相當於一輛大卡車以130公里的時速撞牆。
四是很強的抗電子干擾能力。雷達採用了電掃描,方點陣圖有32種位態,變化多,使敵人難以對抗雷達定位。

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