爱国者导弹是如何工作的

由:马歇尔的大脑

爱国者导弹发射。Stocktrek Images/ Getty Images/Stocktrek Images

爱国者导弹系统有一个显著的目标:它的设计目的是探测、瞄准并击中来袭导弹,这些导弹可能不超过10至20英尺(3至6米)长,飞行速度通常是音速的3至5倍。升级后的爱国者系统也能摧毁来袭飞机和巡航导弹。

爱国者导弹系统已经部署在许多情况下,因为它能够击落敌人的导弹(例如,飞毛腿导弹)和保护士兵和平民免受导弹攻击。爱国者导弹在伊拉克战争中多次被激活,并在1991年海湾战争中被广泛使用。在这篇文章中,我们将着眼于爱国者导弹实现其目标的技术。

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就像好讽刺人的人导弹和响尾蛇导弹爱国者导弹是一种导弹.然而,爱国者有点复杂。在“毒刺”和“响尾蛇”导弹中,红外导引头对发动机热很敏感。一个人负责寻找和识别目标,适当地瞄准导弹,使其热追踪眼能够锁定目标,然后发射导弹。

相反,爱国者导弹依靠雷达。爱国者导弹系统使用它地面雷达发现、识别和跟踪目标。当爱国者的雷达锁定来袭导弹时,它可能在50英里(80.5公里)之外。在那个距离,来袭的导弹连人都看不见,更不用说识别了。爱国者导弹系统甚至有可能在完全自动模式下操作,完全没有人为干预。一枚以5马赫飞行的来袭导弹大约每秒飞行一英里。一旦导弹被探测到,就没有足够的时间来做出反应,这使得自动探测和发射成为一个重要特征。

毒刺是肩扛式发射武器,响尾蛇从飞机上发射,爱国者导弹从爱国者导弹电池基于地面。一个典型的电池有五个组成部分:

  • 导弹本身(mi -104)
  • 导弹发射器,装载、运输、瞄准和发射导弹(M-901)。这部分是必要的,因为每枚导弹几乎重达1吨。
  • 探测来袭导弹的雷达天线(MPQ-53或MPQ-65)。
  • 一辆被称为“交战控制站”(Engagement Control Station, ECS)的设备车装有电脑和控制电池的控制台。(msq - 104)
  • 一辆装有两台150千瓦发电机的动力装置卡车,为雷达天线和ECS提供动力。
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图片由雷神公司版权©2002

由于爱国者导弹炮台最多可以有16个发射装置,而且在导弹发射时也有备用导弹来补充发射装置,你可以看到部署一个爱国者导弹炮台不是一个小的努力。每个发射器的大小大致相当于一个牵引车-拖车钻机,ECS和供电卡车也是如此。还有操作人员、技术人员、支持人员、发电机燃料、保护电池的安全部队等。这篇文章描述了一个“由约300辆车辆组成的车队,其中包括步兵、坦克和海军陆战队”,将爱国者导弹连转移到前线并使之投入使用。部署“爱国者”导弹不是轻易做出的决定。

在接下来的部分中,我们将研究每个不同的组件,以及系统作为一个整体是如何运行的。

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爱国者导弹

照片礼貌美国国防部

爱国者导弹是单级固体导弹火箭目前有两种形式。有较旧的PAC-2导弹,它更大,不如2002年部署的更新的PAC-3导弹有效。

PAC-2导弹:

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  • 长17英尺(5.2米)
  • 直径是16英寸(41厘米)吗
  • 鳍再延伸16英寸(41厘米)
  • 重约2000磅(900公斤)
  • 携带一个200磅(90公斤)的碎片炸弹,带有近炸引信
  • 以5马赫的速度飞行,在发射后一秒内达到超音速

四枚PAC-2导弹安装在一个发射器上。

这个想法是为了让PAC-2直接飞向来袭的导弹,然后在最近的接近点爆炸。爆炸将要么用碎片炸弹的碎片摧毁来袭导弹,要么使来袭导弹偏离航向,使其错过目标。

PAC-3导弹的长度与PAC-2相同,但重量仅为686磅(312公斤),是PAC-2导弹的三分之一。它的直径只有10英寸(25厘米)。更小的尺寸意味着一个发射器可以容纳16枚PAC-3导弹。PAC-3的碎片弹头重量只有160磅(73公斤)。

PAC-3背后的想法是让导弹击中来袭目标并爆炸,从而将来袭导弹完全摧毁。这一特点使它对化学和生物弹头更有效,因为它们在远离目标的地方被摧毁。

PAC-2和PAC-3的最大区别,以及让PAC-3能够击中目标的东西,是PAC-3有它自己的内置雷达发射机导航计算机.PAC-2和PAC-3之间的操作差异将在本文后面讨论。

PAC-3导弹目前每枚价值200万至300万美元。(见本网站这个网站详情)。

在下一节中,我们将看看发射器、雷达和ECS系统。

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发射器和其他系统

照片礼貌美国国防部

一套爱国者导弹可以有多达16个发射装置。电池中的所有发射器通过光纤电缆或无线电连接与单个ECS货车通信。ECS车向发射装置发出发射导弹的指令。

每个发射装置大约有一个牵引拖车的大小。发射装置可携带4枚PAC-2或16枚PAC-3导弹。发射导弹后,一辆装载着起重机的再补给卡车停在发射装置旁边,为其装载新的导弹。

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照片礼貌美国国防部

每个发射装置都有自己的电源供应来为电子设备提供动力并瞄准导弹,尽管爱国者导弹在发射时并不需要直接瞄准目标。

每个“爱国者”导弹炮台有一个大功率雷达天线发挥各种作用。天线可以:

  • 扫描天空寻找来袭目标
  • 检测潜在目标
  • 确定来袭目标的弹道、速度和航向
  • 提供识别目标的信息。理想情况下,雷达提供足够的信息来确定目标是敌是友。
  • 跟踪爱国者导弹一旦发射,以帮助他们瞄准目标
  • 该方法对PAC-2型导弹的弹道制导系统具有重要意义
照片礼貌美国国防部

雷达天线的传统图像是机场控制塔和航空母舰顶部的旋转抛物线天线。爱国者系统使用的是相控阵天线。该天线包含5000个相移元件,允许天线发出多个狭窄的、精确瞄准的雷达波束,扫描天空。使用这些波束,“爱国者”雷达可以跟踪多达100个潜在目标,以及多达9枚出站的“爱国者”导弹。雷达天线的射程为63英里(100公里)。

ECS货车是爱国者导弹炮台的指挥中心。ECS包括三个操作员的工作站,以及控制电池的计算机。雷达天线和电池中的所有发射装置连接到ECS,并且爱国者导弹在飞行中也与ECS通信。

车内有两个雷达控制台。操作员可以看到系统当前跟踪的所有目标的状态。操作员可以让系统在全自动模式下运行,也可以干预选择或取消选择目标。还有一个通信站,允许电池与其他电池或与该地区的指挥中心进行通信。

照片礼貌美国国防部

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把它放在一起

照片礼貌美国国防部

根据发射PAC-2或PAC-3导弹的不同,爱国者导弹组的操作略有不同。我们将首先看看PAC-2导弹的运行情况。

雷达天线扫描天空,寻找来袭目标。一旦它找到了目标,就会进行更强烈的扫描并与ECS进行交流。扫描的目的是确定目标的速度和方向,并确定它是朋友还是敌人。当操作员或计算机决定它有一个来袭的敌人时,ECS计算出爱国者导弹的初始航向。它选择要发射的爱国者导弹,下载导弹的初始制导信息并发射。

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在3秒内,导弹以5马赫的速度飞行,并朝着目标的大致方向前进。地面上的雷达天线此时有三个作用:

  • 它继续跟踪来袭的导弹。
  • 它获取和跟踪出站的爱国者导弹,为ECS提供其航向和速度的信息。
  • 它照亮了来袭的目标。

照明信号从目标反射,并被在PAC-2导弹的机头上的天线接收。PAC-2导弹然后将这个信号传回ECS。ECS在来袭目标和出站“爱国者”(Patriot)导弹的轨迹上使用照明信号信息以及雷达信息来引导“爱国者”(Patriot)导弹。ECS向爱国者导弹发送制导指令以调整其航向。当爱国者导弹接近目标时,它的碎片炸弹爆炸。

与PAC-2不同,PAC-3导弹包含自己的雷达发射机和计算机,允许它自己导航。一旦发射,它就会打开雷达,找到目标并瞄准直接命中。这被比作用子弹打子弹。不同之处在于,来袭的目标导弹和出站的爱国者导弹的飞行速度都比普通子弹快5倍,并且以10马赫(每秒2英里)的速度相互接近。在这样的速度下,没有误差的空间——如果导弹计算错误哪怕是百分之一秒,它将偏离超过100英尺(30.5米)。

有关爱国者导弹系统和相关主题的更多信息,请查看下一页的链接。

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