MIM-104爱国者飞弹查看源代码讨论查看历史
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MIM-104爱国者导弹（MIM-104 Patriot）是美国雷神公司制造的中程地对空飞弹系统。它取代胜利女神飞弹[1] 与MIM-23鹰式导弹，成为美军中高空防空武器。爱国者导弹系统在波斯湾战争中成功拦截了伊拉克军队发射的飞毛腿导弹，这是历史上首次在实战中成功拦截弹道导弹，这使其声名大噪，成为此次战争中美军的代表性武器之一。之后经多次升级，爱国者导弹成为美国战区导弹防御系统中负责末端中低层反导的重要组成部分。
目录
研发与演进
20世纪60年代，美国陆军考虑要发展新一代的防空武器，以取代MIM-14胜利女神-力士与MIM-23鹰式导弹。该新武器系统被命名为FABMDS（Field Army Ballistic Missile Defense System，野战陆军弹道导弹防御系统）,1963年这个项目改名为AADS-70（ARMY Air Defense System 1970s，陆军防空系统-1970）,1965年8月，陆军导弹司令部最终确定该武器系统是一种既能拦截高性能飞机、又能拦截近程弹道导弹的地对空导弹系统，定名为SAM-D（Surface-to-Air Missile-Development，地对空导弹-发展型）。1967年5月，雷神公司被选为主承包商；1969年11月，SAM－D进行了第一次发射测试；1973年，工程发展阶段开始，一年后，在1974年1月项目需求发生了重大变化，SAM－D被要求采用指令+TVM（Track-Via-Missile这种制导方式下拦截弹接近目标时把它获得的目标信息传送到地面控制车，在地面形成精确的制导指令后再传回导弹进行指导，而不是直接使用地面雷达获得的目标信息来计算制导指令。由于相比地面雷达，导弹总是更接近目标，所以这种模式较指令制导可以显著增加准确度，并提升了分辨来袭目标和诱饵的能力制导模式。因为项目要求的变更，研发进度被拖延并导致了经费削减。直到1975年TVM经过验证测试后，项目才在1976年1月进入了全尺寸发展阶段，并在当年5月被正式命名为爱国者（patriot，来自系统所使用的雷达代号“Phased Array TRacking (to) Intercept Of Target”的首字母缩写），测试导弹获得三军统一命名编号XMIM－104A。1977年开始进行在电子干扰环境下发射多枚导弹拦截不同目标的试验；1980年10月，MIM－104A导弹获得了第一份生产合同；1982年，第一套爱国者导弹系统样机交付部队；1984年，达到了初始作战能力（IOC）。
MIM-104A
MIM-104A是爱国者导弹刚服役时的基础型号，只能拦截飞机而并不具备设计中的反导功能。
MIM-104B（PAC-1）
1985年3月开始进行的爱国者先进能力升级（Patriot Advanced Capability，PAC），该计划分多阶段，第一阶段是为了使爱国者导弹具有反战术弹道导弹的能力进行的地面设备软件升级。升级后加高了雷达的搜索扇面（从25°增加到90°左右）。1986年9月在美国白沙导弹试验场，升级后的爱国者PAC-1在26000英尺高度成功拦截了一枚速度2马赫的长矛导弹，拦截弹的战斗部爆炸破坏了长矛导弹的控制面，使其坠毁在距目标2千米的地面。
MIM-104C（PAC-2）
爱国者系统的第二阶段的改进代号为PAC-2。PAC-2进一步改善了地面雷达算法，并且第一次对拦截弹进行了升级。对导弹引信和战斗部的改进可以将来袭的敌方导弹摧毁而不只是将其打击偏离弹道。新的战斗部每个预制破片的重量从2克增至45克，破片的速度也稍快些，大大增强了对付密结构的战术弹道导弹战斗部的摧毁效力。M818E2双模脉冲多卜勒引信替换了原来的XM818引信。该引信有双锥波束：窄锥波束探测距离更大，用于对付导弹目标；较宽的锥型波束则用于对付飞机。作战时通过雷达至导弹的上行数据链传递目标是导弹还是飞机以及接近速度和横向速度的信息，使引信的性能最佳化。1987年11月PAC-2测试成功，并于1990年交付陆军。PAC-2被投入海湾战争战场并取得了巨大的成功。
MIM-104D/E/F（GEM）
制导增强型导弹（Guidance Enhanced Missiles，GEM）于1996年开始装备，编号为MIM-104D。主要改进内容包括4点：改进导弹的动力装置、引信和C波段前置接收机，从而提高了导弹的射程、射高和制导精度，使其能够拦截射程达600公里的战术弹道导弹。GEM进一步升级为GEM-T与GEM-C。GEM-T称为GEM+（MIM-104E），加装了一个Ka波段毫米波主动雷达导引头，使引导头成为采用半主动C波段雷达导引头与主动导引头相结合的双模导引头，并于2002年11月列装。GEM-T（MIM-104F）为针对低空低RCS目标如巡航导弹的升级型号。
PAC-3
PAC-3的发展有三个独立阶段，其中前两个阶段主要对雷达、通信系统进行改进，而第三阶段使用了来自洛克希德·马丁公司全新设计的拦截弹，一般所称的爱国者3型导弹或PAC-3都是特指此新型导弹。
第一阶段改进计划即PAC-3(1)包括：使用了GEM拦截弹；改进火控计算机，使其数据处理速度和存取数据的容量分别达到原来的4倍和8倍；增加可擦写磁盘系统和数据记录仪，使作战单位能够借助光盘及内装的数据记录器采集作战过程中的所有数据；改进地面雷达处理器，使其具备在杂波中分辨巡航导弹的能力。为了配合硬件改进，还采用新型的控制软件，解决了PAC-1/2系统作战软件对战术弹道导弹目标飞行轨迹推算能力不足、难以进行交战控制管理的问题。
第二阶段PAC-3(2)是PAC-3(3)形成战斗力前的过渡型号，主要包括对爱国者导弹营系统和导弹连系统两方面的改进。 在营级系统方面的改进是对爱国者导弹营的通信能力增强改进计划，主要是与Link-16联合战术信息分发系统（JTIDS）联网，使爱国者具备与TMD信息互通和共享的能力,可从其它雷达系统中将目标的数据提供给爱国者火力单元。 在导弹连系统方面的改进包括：使用了GEM+拦截弹；升级了AN/MPQ-53雷达达的计算机系统和显示控制系统，采用运算速度更快的芯片和存储器并改进了雷达波束控制算法，以减小雷达副瓣，提高对抗反辐射导弹的能力。
第三阶段PAC-3(3)系统采用了体积更小，具有主动雷达制导引导头和直接动能碰撞（KKV）战斗部的新型专用弹道导弹拦截弹ATM2，也可同时之前系统的拦截弹兼容。由于新型拦截弹的直径比旧型的导弹缩小了0.155米, 一辆发射运输车得以携带16枚爱国者三型导弹（四具发射器当中，每个发射器配备四枚导弹）。相比之下，旧型导弹只有四枚（每车四个发射器，每个发射器一枚导弹)。地面系统也进行了全面强化，雷达升级为AN/MPQ-65。2003年，仅有的50枚左右仍处于测试阶段的PAC-3被投入伊拉克自由行动，并在两次实战拦截中都成功摧毁了目标。
ATM2
PAC-3拦截弹源自星球大战计划的ERINT（Extended Range Interceptor，增程拦截器）项目，ERINT于1992年6月进行首次飞行试验，于1994年被选为PAC-3系统的拦截弹，于1995-1997年内进行了多次靶场测试与拦截试验。PAC-3或称ATM2美国陆军条令中称MIM-104A为STANDARD，MIM-104B为SOJC，MIM-104C为ATM，GEM为ATM1，PAC-3导弹为ATM2由一级固体助推火箭、制导设备、雷达引导头、姿态控制与机动控制系统和杀伤增强器等组成。全弹长4.635米，弹体直径为0.255米，起飞重量304千克，助推火箭关机后的重量为140千克。弹头与助推火箭在飞行中不分离，始终保持一个整体。其作战距离160千米，作战高度30千米，最大飞行速度5马赫。
导弹依靠控制面和弹体前部的180个微型脉冲固体火箭发动机（被称为姿态控制发动机，ACM）进行机动，以实现动能击杀目标，因此它完全摒弃了之前的近炸弹头。不过为了增大拦截目标的有效直径，以便靠动能摧毁目标，PAC—3拦截弹上有一个名为“杀伤增强器”的装置。该装置放在助推火箭与制导设备段之间，长127毫米，重11.1千克。杀伤增强器上有24个214克重的破片，分两圈分布在弹体周围，形成以弹体为中心的两个破片圆环。当杀伤增强器内的主装药爆炸时，这些破片以低径向速度向外投放出去，等于增大了拦截弹的有效直径，从而使目标或被整个拦截弹击中，或被破片击中。
PAC－3导弹的作战测试于2001年底开始，直到2003年才具备了初始作战能力（比原计划落后4年），虽然2002年年中的作战测试只是部分成功，但是当年8月它被宣布进入战备状态，2003年3月，PAC-3导弹被投入伊拉克战争。
PAC-3 MSE
导弹分段增强型（Missile Segment Enhancement，MSE）在PAC-3基础上采用了更强大的双脉冲发动机，根据拦截目标的位置情况，PAC-3 MSE导弹将控制发动机产生第二级推力的时间，从而最大限度地增加导弹“命中即毁”目标的能量。为使导弹能够在更高的高度作战使用，洛克希德•马丁公司为导弹安装了更大的气动舵；为增加飞行时间，导弹还配备了新的电池和电子设备。 其他部分借用了PAC-3导弹的核心技术，包括主动射频导引头、相同的制导处理器单元、姿态控制部件、惯性测量装置和数据链。PAC-3 MSE尺寸比PAC-3导弹更大，须使用新的12联装M903发射装置，即一辆发射车可搭载12枚PAC-3 MSE，比PAC-3少4枚。改进后导弹扩大了飞行包线，增大了防御范围，在分层化的导弹防御体系中，PAC-3 MSE导弹可填补战区高空防御导弹与PAC-3导弹系统之间的空域。
PAC-3 MSE原被美国、德国和意大利联合研制的中程扩展防空系统（Medium Extended Air Defense System，MEADS）选为拦截武器之一。MEADS包括具有360度监视与火控能力的雷达系统、网络分布式战术行动中心和轻型发射器，可以通过C-130和A400M运输机运输爱国者导弹连无法装进C-130货仓，只能使用C-5或C-17空运，以进行快速部署，只要一个发射器、一个战斗管理器和一套火控雷达，它就能具备作战能力，当更多的组件到达时，它们无需关闭系统，类似即插即用模式，这些组件会自动无缝的并入网络，从而进一步加强了作战能力。虽然这个系统进行了多次成功的拦截测试，但项目的唯一采购者德国陆军选择了另一种导弹IRIS-T SL用于MEADS。美国方面则于2011年宣布不会采购MEADS，并将MEADS与PAC-3 MSE上的技术移植到爱国者系统中去，以此在节省开支的情况下来提高后者的技术水平，最终PAC-3 MSE于2015年11月交付美国陆军。
PAAC-4
爱国者经济可承受先进能力 （Patriot Advanced Affordable Capability-4，PAAC-4），计划地面系统继续沿用爱国者3系统雷达、发射车和管理控制站；导弹则采用以色列大卫投石索项目中的两级多模制导致昏者拦截弹（Stunner）取代单级雷达制导的爱国者3拦截弹。致昏者拦截弹由助推器和杀伤弹头组成，装备雷达和光电复合导引头，通过三脉冲发动机控制转向，拦截高度40km，最高拦截速度6马赫，具备全天候拦截作战能力。计划中基于“致晕者”导弹的PAAC-4拦截系统单位成本仅为原爱国者3导弹（200万美元）的20%。
系统组成
爱国者导弹的基础编制为导弹连，又称火力单元。下辖一个连部班；一个火控排，操作一台雷达；一个发射排，共4个发射班组，每个班组操作2部发射器，全连共8部发射器；一个维修排，负责对系统及车辆进行检测和简单性维护。
雷达
AN/MPQ-53雷达是单脉冲体制多功能相控阵雷达。雷达的主要组成部分包括：相控阵天线、发射机、接收机、信号处理器、敌我识别器等。其中相控阵天线由8个天线组成：1个用于目标搜索、跟踪和拦截弹跟踪、制导功能的主阵（5161个辐射阵元）直径2.44米；5个用于电子对抗功能的副瓣对消天线子阵（每个子阵51个阵元）；1个用于TVM功能的子阵（253个阵元）直径0.5334米；1个用于敌我识别功能的天线子阵（20个阵元）工作在L波段。AN/MPQ-53雷达可同时监视100个左右目标并引导8枚导弹攻击3～5个目标。该雷达可以独立完成之前的防空系统需求几部雷达才能完成的对目标搜索、识别、跟踪、拦截全过程相应工作。PAC-3第三阶段升级中相控阵雷达使用双行波管代替了原先的单行波管和正交场放大器，升级后的雷达被重新命名为AN/MPQ-65。AN/MPQ-65的平均功率较旧雷达增大了一倍，配合雷达的软件升级使系统可以从诱饵或碎片中区分小型目标，并具有了一定的反隐形目标能力。