爱国者PAC-3导弹系统
美国研制的一种陆基战区导弹防御系统
爱国者先进能力-3导弹(英文名:Patriot Advanced Capability-3),简称爱国者-3导弹,或PAC-3导弹,是洛克希德·马丁公司研制的一种陆基低层战区导弹防御系统,具有对付射程小于1000km战术弹道导弹的能力,也具有拦截巡航导弹和高性能飞机的能力。
MIM-104防空导弹3系统是在爱国者地空导弹系统的基础上改进的,1989年4月开始研制,1996年美军选定增程拦截弹(ERINT)作为爱国者-3系统的导弹,1999年开始低速生产,2002年装备部队,2003年在伊拉克战争中经过实战检验。2004年8月,爱国者-3导弹分段增强型(MSE)开始研制,2010年2月完成首次拦截试验,2016年7月具备初始作战能力。截至2020年,在美国部署了8个营共33个火力连,在海外部署了7个营共27个火力连。德国荷兰日本科威特希腊以色列等多个国家也部署了爱国者-3系统。
MIM-104防空导弹3系统由导弹、发射装置、AN/MPQ-65相控阵雷达、AN/MSQ-104交战与火力控制站和其他支援设备等组成。每个火力单元由1部雷达、1个交战与火力控制站和6~8辆导弹发射车组成,每辆发射车上带有16枚爱国者-3导弹。一个“爱国者”导弹连共有8部发射车,在单部只能装4枚“爱国者”导弹的发射车上可带16枚PAC-3/3拦截弹,只需对其中3部进行改进以用来发射PAC-3导弹。
发展历程
研发背景
20世纪60年代,随着苏联开始研制S-300防空导弹,美国也在同一时期,为了应对类似的空中威胁并保持在军备竞赛中的领先地位,启动了新一代防空导弹的研发工作。1976年,雷神公司(Raytheon)为美国陆军交付了首款PAC-1 MIM-104A防空导弹系统,这标志着后来著名的MIM-104防空导弹的诞生。这款导弹系统采用了包装箱发射、半主动雷达寻的和指令制导技术。
尽管MIM-104A满足了初期的设计要求,但它仅能针对飞机目标,并不具备拦截导弹的能力。为此,雷神公司继续改进,并于1981年推出了MIM-104B型号,即爱国者-1导弹系统。爱国者-1导弹通过增强雷达的探测范围,从25度增加到89度,几乎达到了垂直探测的角度,从而获得了拦截弹道导弹的能力。
然而,美国军方和雷神公司并未就此止步,在后续的五年中,他们进一步研发,推出了性能更加强大的MIM-104C爱国者-2型导弹系统(PAC-2),以满足更高的作战需求。爱国者-2型导弹系统进一步提升了防空反导效能,巩固了美国在防空领域的技术优势。
与爱国者-1型相比,爱国者-2型导弹(MIM-104C)在硬件和软件方面都经历了显著的升级。雷神公司改进了导弹的推进系统,使2型导弹的最大飞行速度从2马赫提高到了4.1马赫,几乎是前者的两倍。此外,爱国者-2型引入了TVM(Track-Via-Missile)制导技术,这种制导方式增强了导弹的精确性和抗干扰能力,相比于之前的制导模式有了质的飞跃。其最大射程也提升到了约120公里,超过了同期苏联的S-300PMU1型导弹的90公里射程。这些改进使得爱国者-2型导弹在防空与反弹道导弹能力上取得了显著的进步,成为当时世界上最先进的防空导弹系统之一。然而,在海湾战争期间,尽管爱国者-2型展示了其卓越的性能,但也暴露了一些不足之处,特别是在对付弹道导弹方面的效能有待提高。鉴于此,美国军方总结了实战经验,并在此基础上继续研发,最终推出了MIM-104防空导弹3型导弹(PAC-3),这是目前的主战型号。爱国者-3型导弹继承了2型的优点,并进一步提升了系统的整体性能,以更好地适应现代战场的需求。
研制历程
爱国者-3系统是在爱国者地空导弹系统的基础上改进的,1989年4月开始研制。爱国者-3系统采取渐进式发展的模式,分三个阶段完成系统的研制与装备,即爱国者-3/1、爱国者-3/2、爱国者-3/3系统。
1995年,爱国者-3/1系统改进了作战指挥(ECS)系统和采用新的脉冲多普勒雷达处理器,但仍采用爱国者-2导弹,在1995年装备部队。
1996年,爱国者-3/2系统引入,增加了数据链路Link16和联合战术信息分发系统(JTIDS)的能力。进一步提高了雷达对雷达散射截面小的目标的探测能力和抗反辐射导弹攻击能力。爱国者-3/3系统就是目前装备使用的爱国者-3系统,采用了全新的雷达和导弹。用AN/MPQ-65雷达取代了基本型MIM-104防空导弹的AN/MPQ-53雷达,使其可在强杂波环境下探测目标,并提高了其空间分辨能力,增强了其分辨真弹头与诱饵的能力。
2000年,爱国者-3/3系统最重要的改进为采用了洛克希德·马丁公司研制的ERINT导弹,它采用直接碰撞,动能杀伤技术。爱国者-3/3系统于2002年开始装备部队。最新改进型爱国者-3MSE已于2016年具备初始作战能力,该导弹采用了尺寸更大的控制翼和双脉冲固体火箭发动机,导弹的作战距离和机动性得到提升,该导弹最大作战距离为35km。MIM-104防空导弹3MSE导弹采用了直径更大、推力更强的双脉冲固体火箭发动机,加大了热电池的尺寸以提高其性能和延长工作时间,并提高了导弹的敏捷性,防御范围有了显著提升。
生产历程
1996年,美国军队选定增程拦截弹(ERINT)作为爱国者-3系统的导弹,1999年开始低速生产。
装备历程
爱国者3系统的研制经费约35亿美元。截至2020年,美国部署了60个爱国者系统火力连,用于防御近程弹道导弹和巡航导弹,其中在美国部署了8个营共33个火力连,在海外部署了7个营共27个火力连。此外,德国荷兰日本科威特希腊以色列等多个国家部署了爱国者-3系统。
2018年3月,美国陆军在新墨西哥州白沙导弹靶场成功进行“MIM-104防空导弹”-3系统拦截试验,利用2枚低成本初始型(CRI)拦截弹成功拦截23枚战术弹道导弹靶弹。此次试验成功验证了“爱国者’碰撞杀伤能力,同时验证了“爱国者3CRI拦截弹探测、跟踪和拦截来袭导弹目标的能力。7月26日,洛克希德·马丁公司爱国者-3MSE导弹在新墨西哥州白沙导弹靶场首次拦截一枚气动目标获得成功,展示了拦截来袭气动目标能力。
基本设计
爱国者-3系统由导弹、发射装置、AN/MPQ-65相控阵雷达、AN/MSQ-104交战与火力控制站和其他支援设备等组成。每个火力单元由1部雷达、1个交战与火力控制站和6~8辆导弹发射车组成,每辆发射车上带有16枚爱国者-3导弹。
一个MIM-104防空导弹连共有8部发射车,在单部只能装4枚“爱国者”导弹的发射车上可带16枚PAC-3/3拦截弹,只需对其中3部进行改进以用来发射PAC-3导弹。这样,一个“爱国者”导弹连就可以根据不同的目标类型,发射不同的爱国者导弹:PAC-2导弹、GEM导弹、PAC-3导弹,三者可分别对付射程500、600、1000km的来袭导弹。
外形
爱国者-3导弹弹体呈细长圆柱形,前端是整流罩和雷达导引头,其后是由180个微型固体发动机组成的姿控系统以及杀伤增强装置,弹体的后半部是固体火箭发动机、在弹体重心稍后配有固定式弹翼和空气舵。
动力/机动性
爱国者-3导弹采用单室双推力固体推进剂发动机,发动机壳体由碳纤维环氧材料制成,发动机长为2.75m,直径为260mm,质量为195kg。导弹的机动由姿控系统与位于弹体后部的控制翼共同完成,姿控系统在导弹发射后初始段和末段保证对导弹的飞行控制,系统包括180个微型脉冲固体火箭发动机,排列成18列,每列10个。每个发动机的质量为41g,壳体为碳纤维环氧材料,最大推力为3237N,最大工作时间为23.3ms,由专门的电子点火开关接通。
制导/引导
爱国者-3导弹的主动雷达导引头工作在毫米波段,采用脉冲多普勒工作方式。探测与跟踪爱国者-3系统采用的AN/MPQ-65相控阵雷达,执行对目标的搜索、跟踪、识别和对导弹的制导功能。AN/MPQ-65雷达工作在G波段,对雷达散射截面为1平方米的目标发现距离为3~170km,最大目标探测数为100个,最大制导导弹数为9枚,雷达车质量为29t。
战斗部
MIM-104防空导弹3导弹采用直接碰撞动能杀伤,带有杀伤增强装置。导弹在拦截战术弹道导弹时依靠直接碰撞动能杀伤方式摧毁目标,拦截巡航导弹或飞机时要启用杀伤增强装置。杀伤增强装置长度为127mm,质量为11.1kg,包括24个采用钨材料、质量为214g的杀伤块和炸药装药,由导引头测距信息通过双保引信引爆。
发射装置
爱国者-3系统采用M901导弹发射架,安装在一辆M860A1两轴半挂车的后面,自带15kW发电机、数据链终端和电子组件,由一辆M983HEMTT牵引车牵引。每部发射架可装16枚爱国者-3导弹或4枚爱国者-2导弹。导弹采用固定角倾斜热发射,发射角为38°。发射车可以远离雷达部署,最大间隔距离为30km。伊拉克战争中两者部署间距为18km。
M902型发射架是M901的升级型,对发射架的电子组件系进行了升级,主要用于发射爱国者-2GEM和MIM-104防空导弹3系列导弹。M903型发射架的最新改进型,采用M902型发射架的电子组件,主要改进是为满足发射爱国者-3MSE导弹需要。M903型发射架可配置4枚爱国者-2GEM导弹,也可配置16枚爱国者-3导弹,或者12枚爱国者-3MSE导弹;也可采用混装配置方式,典型配置是6枚爱国者-3MSE导弹和8枚爱国者-3导弹。
作战过程
导弹发射后靠惯性导航系统向预测的拦截点飞行,即主动雷达导引头截获的目标点飞行。在中段飞行阶段,导弹采用空气舵进行控制,空气副翼舵使导弹以30r/min的速度滚动旋转。导引头截获目标前将天线整流罩上附加的头部防热罩抛掉,导引头天线对准目标可能所在点的中心。导引头截获目标后导弹的自转速度提高到180r/min,以便进行燃气动力控制,即启动相应数量的脉冲发动机进行机动飞行,力矩式的燃气动力控制是按当前导引头测量到的脱靶量来控制脉冲发动机点火的数量和时间的。以消除最后剩余的脱靶量,达到直接碰撞的精度。在拦截目标时,爱国者-3系统将判定目标是弹道导弹还是巡航导弹,然后采取相应行动。如果目标是弹道导弹,则不启用杀伤增强装置,完全靠弹体直接碰撞杀伤。如果目标是巡航导弹或飞机等吸气式目标,MIM-104防空导弹3导弹将在碰撞目标前几毫秒启动杀伤增强装置,从而使导弹的前弹体与后弹体分离(两部分都将碰撞目标)。
技术参数
服役情况
采用国家或地区
荷兰在2004年订购了32枚爱国者-3导弹,日本在2004年订购了32枚爱国者-3导弹并在2006年又增购了16枚爱国者-3导弹,且日本获得许可组装/生产爱国者-3导弹。爱国者-3系统的客户还包括韩国埃及印度土耳其、中国台湾和以色列等。
2023年10月30日,瑞士美国签订采购合同,由洛克希德·马丁公司向瑞士提供“爱国者”防空导弹的最新版本,即“先进能力-3分段增强型”导弹。该合同交易金额达3.31亿美元。
至2020年,美国向中国台湾出售了7套MIM-104防空导弹-3反导系统和444枚爱国者-3导弹。其中,2008年出售合同包括4套爱国者-3系统和330枚导弹;2010年出售合同包括3套爱国者-3系统和114枚导弹,合同额为28.1亿美元,除导弹外还包括3部AN/MPQ-65雷达、9套AN/MSQ-133信息协调中心、1个战术指挥站、3套通信中继组、3个AN/MSQ-132交战控制站、26部M902导弹发射装置、5个天线杆,以及支援保障装备等。2020年7月,美国再次批准售台约6.2亿美元的爱国者-3导弹系统重新认证设备,更换将到期的组件并认证测试,以保持系统有效性。
实战运用
2001年,动能杀伤的爱国者-3导弹具备了末段弹道导弹拦截能力,在伊拉克的“持久自由”行动中,爱国者-3导弹成功摧毁了存在威胁的弹道导弹。
2003年,爱国者-3导弹第二次部署在伊拉克,这次是为执行“伊拉克自由行动”(OIF)的部队提供防空和反弹道导弹支持。系统安装在科威特,并使用新的PAC-3和制导增强型导弹,成功击毁大量敌方地地导弹。
爱国者-3导弹的实战表现,在拦截弹道导弹方面是很成功的,但也发生了些事故。“爱国者”发射组3次误伤事件,第一次是2003年3月22日,英国皇家空军旋风”战机被击落,两名机组人员遇难。第二次是2003年3月24日,美国空军F-16CJ“猎鹰”战机锁定目标之后向“爱国者”发射组发射了“哈姆”反辐射导弹。虽然没有人员伤亡,但“MIM-104防空导弹”导弹发射组遭到损毁。第三次是2003年4月2日,两枚PAC-3导弹击落一架美国海军F/A-18“大黄蜂”飞机,致使第五飞行联队VFA-195中队的美国海军上尉内森·D.怀特死亡。
衍生型号
РАС-3Ⅰ型
1995年,РАС-3Ⅰ型方案完成,采用了新型处理系统,极大地改善了雷达性能,局势监控站和情报协调中心也进行了改进,同时,“爱国者-3”防空导弹系统开始装备完善型GЕМ导弹,这种导弹装配快速作用引信战斗部和新型制导装置,目标杀伤范围增加到150-160公里。
PAC-3Ⅱ型
1996年,PAC-3Ⅱ型改进方案完成,程序保障系统得到了改善,雷达发现小型和隐形目标的能力得到提高,同时降低了反辐射导弹及其载机对系统的攻击效率。
PAC-3Ⅲ型
2000年,PAC-3Ⅲ型改进项目完成,采用了一系列新型无线电电子元件,完善了程序保障性能,提高了雷达发现战术弹道导弹发射的预警能力和落点判断能力,能与前景战区高空反弹道导弹防御系统共轭,发射装置得到了进一步的完善,能在远离指挥所30公里的地方部署。这一方案的主要特点是使用PAC-3(ERINT-1)新型高机动、高精导弹,装配主动雷达自导弹头,但射程相对不远,射高只有15-20公里,主要优势是使用“爱国者”PAC-2系统的改进型发射装置后,由于新型导弹尺寸和重量降低,一部发射装置导弹装配数量增加了3倍,运输发射箱可装载4枚PAC-3导弹(此前为1枚MIM-104导弹),并且实现了PAC-3防空导弹连发射装置与导弹数量的最佳配置,以提高效费比指标。
PAC-3MSE
PAC-3MSE导弹的机动性较“先进能力-3”导弹有所提升,射程增加50%,且适配于“中程增程防空系统”。该系统由美国德国意大利共同研发,用于取代“MIM-104防空导弹”防空导弹系统。
相关评价
美国“MIM-104防空导弹-3”导弹则反弹道导弹与防空并重,同时具有较强的对付近程导弹目标和传统空气动力学目标的能力。(《防空反导作战指挥控制系统》评)
爱国者导弹作为一款性能强大,极具特色的导弹,完美的嵌入进了美国信息化防空反导体系中,尽管近年来愈发低调,但其在实战中偶然展露出来的恐怖能力依旧令人们不可小觑。爱国者导弹不仅只是用于单纯的末端反导,其是美国整个防空反导系统中的一部分,其再度升级更是可以看作美国未来反导战略的风向标。(北京航天控制仪器研究所评)
目录
概述
发展历程
研发背景
研制历程
生产历程
装备历程
基本设计
外形
动力/机动性
制导/引导
战斗部
发射装置
作战过程
技术参数
服役情况
采用国家或地区
实战运用
衍生型号
РАС-3Ⅰ型
PAC-3Ⅱ型
PAC-3Ⅲ型
PAC-3MSE
相关评价
参考资料