16個買傢的“大玩具”,淺析愛國者防空導彈系統的改進和發展

2018年8月,瑞典語美國雷聲公司簽署協議,正式購買4套“愛國者”防空導彈系統(包括300枚導彈),成為這種聲名赫赫的防空反導系統的全球第16個買傢,也是歐洲地區繼德國、西班牙、荷蘭、希臘、波蘭和羅馬尼亞之後的第7個用戶。此舉不僅加強瞭瑞典的防空能力,更是強化瞭北約統一協同防空反導的局面,當然“反面教材”土耳其購買俄羅斯S-400的舉動,嚴重損害瞭美國精心織就的防空反導大網,受到制裁也不足為奇瞭

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▲圖1 愛國者PAC-2系統裝備的AN/MPQ-53多功能相控陣雷達

“愛國者”導彈(代號:MIM-104)作為一款戰術防空反導系統,其網絡上的聲名大多源自海灣戰爭時期的“愛國者大戰飛毛腿”(愛國者輝煌戰績與飛毛腿導彈存在代差,作戰雙方在軍事素質、偵查支援系統、整體技術實力存在巨大鴻溝也有一定關系)。然而,愛國者能夠風靡數十年,也與其不斷升級、改造,作戰性能總跟得上時代發展的技術革新有關

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▲圖2 愛國者導彈系統的發射車、天線車和雷達車

愛國者導彈系統的誕生

早期的愛國者系統隻能攔截飛機一類的目標,1965年美國陸軍正式組織研制該型號導彈,由雷聲、馬丁·瑪麗埃塔(後來與洛克希德合並成為洛·馬)等公司承包。1970年進行瞭初代愛國者的首次試射,1982年開始批量生產,每月能夠生產100枚導彈(單價70萬美元,當年幣值)1983年正式進入美軍服役,導彈有效貯藏期為五年

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▲圖3 雷聲公司防展上展示各種導彈和傳感器產品

海灣戰爭“沙漠盾牌行動”之前,美軍已經接裝瞭10個愛國者導彈營(共計104個火力單元),其中3個部署在美國本土,7個部署到歐洲地區。與此同時,雷聲公司已經陸續向美國、荷蘭、德國、日本出售瞭七十億美元的愛國者導彈(九十年代初幣值)。

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▲圖4 日本自衛隊裝備的愛國者導彈系統

愛國者導彈系統的早期改進和發展

誠如我們上文所言,誕生之初的愛國者導彈並不具備反導能力,但是隨著導彈技術的不斷擴散和導彈類目標的危險日益嚴重,美國80年代中後期對愛國者導彈進行兩個階段的重要升級1985年3月開始第一階段升級,1988年12月完成,大幅提高愛國者導彈的性能,使之首次具備瞭反戰術彈道導彈的能力(修改軟件和部分附件能力,使導彈系統可以追蹤、攔截俯沖而來的導彈),由此誕生瞭改進型PAC-1;第二階段的改進型叫做PAC-2,於1989年投產,該型號導彈主要采用瞭殺傷力更強的戰鬥部和快速引爆引信,增強攔截攻擊能力。

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▲圖5 愛國者導彈發射箱吊裝

愛國者PAC-2系統配備的AN/MPQ-53多功能相控陣雷達(圖1),具有5161個相控陣單元,采用瞭C波段頻率捷變技術,主要用來搜索、跟蹤目標,並為導彈提供制導信息。該型雷達可以同時處理90-125個各類目標,最多同時支持9枚導彈接戰,在預警衛星的配合下,能夠有效發現、攔截0.03-24公裡高空域范圍,100公裡內的飛行目標。

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▲圖6 AN/MPQ-53雷達正面細節

為瞭保持和提高導彈系統的作戰性能,1985年以來美國還對整個愛國者系統的可用性、可靠性和可維護性進行瞭多次改進,使其平均無故障間隔時間從29小時提高到43小時以上,故障空位率90%,平均修復故障時間也得以減少。

愛國者導彈系統永無止境的升級打怪之路

愛國者導彈自誕生以來,美國實際上就在不斷對其進行大大小小的改進、升級。例如,80年代末美軍已經意識到未來先進戰術彈道導彈和隱身巡航導彈的威脅,力求對愛國者導彈進行進一步的更新。為此,美國在1989年7月下達瞭6500萬美元研制合同,由美國和德國合作研制多模式主動/半主動雷達導引頭和聚能破片戰鬥部。導彈制導系統和推進系統也進行瞭相應的改進設計。

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▲圖7 愛國者PAC-3配備瞭TBM GEM-T 制導增強型導彈

海灣戰爭之後,美國繼續對愛國者PAC-2進行升級,改進其目標預警能力和增強導彈制導性能,提高系統的打擊半徑和打擊精度。90年代中期有開始瞭愛國者 PAC-3的改進升級工作,由於PAC-3型與之前的PAC-1(MIM-104B)/PAC-2(MIM-104C)相比,改動幅度太大,雖然PAC-3的編號名義上是MIM-104F,但實際上與之前的型號已經完全不是同類導彈系統瞭。

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▲圖8 愛國者導彈系統電源車

通常對於愛國者PAC-3系統不同階段、不同內容的改進型號,我們以PAC-3/I、PAC-3/II、PAC-3/III來區分。

1、1995年,美軍開始瞭PAC-3/I階段的升級,改進重點是采用瞭制導增強型(GEM)攔截彈,導彈前端低噪接收機和側視引信進行改進,增加其向前的作用距離。系統中的相控陣雷達增加瞭脈沖多普勒信號處理能力,可在雜波中區分出巡航導彈目標。系統的攔截控制站采用增強型武器控制計算機、嵌入式數據記錄儀和光盤,使系統的信息存儲量提高7倍、處理量提高3倍;

2、1996年,開始進行PAC-3/II階段的改進,使武器系統與數據鏈Link16/聯合戰術情報系統兼容。將系統雷達的性能大幅度改善,並且成倍提升瞭雷達的發射功率,使得雷達的抗雜波與電子幹擾的能力以及探測低空目標的能力顯著提高,並增強其對付小RCS目標(隱身目標)的能力和對付反輻射導彈的生存能力。PAC-3/II導彈的制導系統為“末段全主動+半主動雷達雙模導引頭” ,通過導引頭的切換提高瞭對戰術彈道導彈和隱型飛機的反應能力。

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▲圖9 PAC-3/III 導引頭及導彈參數

3、愛國者PAC-3/III的改動量更大,包括更強的假目標分辨能力,以及對地面雷達的升級。其中最為核心的改進是采用瞭由洛·馬公司研制的全新的增程攔截彈(ERINT),該彈作戰距離 30km , 作戰高度為 15km , 采用“INS+指令修正+Ka 波段毫米波雷達主動尋的”制導體制。導彈長 5. 2m ,質量321kg ,采用直接碰撞和引爆殺傷增強裝置相結合的雙重殺傷方式,提高瞭對來襲目標直接實施碰撞的毀傷能力。

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▲圖10 愛國者PAC-3使用的AN/MPQ-65,註意與圖1中的63型雷達不同

4、PAC-3 系統采用最新的AN/MPQ-65多功能相控陣雷達,該型雷達相比於AN/MPQ-53雷達具有更加強大的抗幹擾能力和雜波適應性,同時具有較高的空間目標分辨能力,能進行高距離分辨率測量。另外,PAC-3/III 的導彈發射車的部署也非常自由,范圍更廣,最遠可以達到 PAC-3/I 的三倍。此外,通過“前置攔截”技術(即將發射裝置部署於距離地面雷達系統較遠的位置),針對威脅較高的彈道導彈,可以大大增加PAC-3/III 的攔截范圍。

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▲圖11 愛國者PAC-3系統的組成

今天的內容就暫且說到這裡,關於愛國者導彈系統的許多內容還未寫完,目前一套愛國者導彈系統通常包括1套AN/MPQ-65相控陣雷達,1套AN/MSQ-132火控系統,2套天線桅桿,2-3套M903導彈發射裝置,1套導彈電源車以及配用導彈。而愛國者系統的升級還在每年、每月的進行著,諸如有源相控陣體制、氮化鎵芯片、更先進的電子對抗能力、高層級互操作能力、提高戰鬥識別能力等。

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