Зенитно-ракетный комплекс Patriot (MIM-104A)

ЗРК "Patriot" предназначен для прикрытия крупных административно-промышленных центров, военно-морских и военно-воздушных баз от всех существующих средств воздушного нападения в условиях сильного электронного противодействия противника. Комплекс способен одновременно обнаруживать и опознавать более 100 воздушных целей, непрерывно сопровождать восемь выбранных из них, осуществлять подготовку исходных данных для стрельбы, пуск и наведение до трех ракет на каждую цель.

Разработка комплекса была начата в 1963г. для замены ЗРК предшествующего поколения. Первое летное испытание ракеты состоялось в феврале 1970г., а 11 января 1974г. ракетой были впервые выполнены маневры наведения по командам, поступающим с наземной РЛС. Комплекс принят на вооружение сухопутных войск США в 1982 году.

Зенитная батарея включает в себя 4-8 пусковых установок (ПУ) с четырьмя ракетами на каждой. Батарея является минимальным по составу тактико-огневым подразделением, которое может, самостоятельно выполнять боевую задачу. Чаше всего батарея применяется в составе дивизиона.

ЗРК "Patriot" обладает высокими боевыми возможностям, состоит на вооружении США и рассматривается как перспективный комплекс для оснащения вооруженных сил других стран НАТО. Эффективность комплекса достигается путем построения его на основе передовых схемных решений, применения в системах и агрегатах ЗРК современных материалов и прогрессивных технологий.

К числу основных технических решений, характеризующих ЗРК, относятся следующие:

многофункциональная РЛС с фазированной решёткой и электронном сканированием луча;
комбинированная схема наведения ЗУР (радиокомандная- на среднем участке траектории и "наведение через ракету"- на конечном участке) позволяет за счёт передачи функций бортового вычислителя наземной аппаратуре комплекса и уменьшения потребной дальности захвата цели существенно снизить многогабаритные характеристики ГСН и стоимость бортовой аппаратуры ЗУР при обеспечении высокой точности, свойственной самонаводящимся ракетам.
значительные зоны досягаемости и большие скорости досягаемости ЗУР.

Состав:

В состав комплекса "Patriot" входит:

многофункциональная радиолокационная станция с фазированной антенной решеткой AN/MPQ-53;
пункт управления огнем AN/MSQ-104
пусковые установки М901
зенитные управляемые ракеты МIМ104;
источники энергоснабжения AN/MSQ-26;
средства связи, технологическое оборудование;
средства радиотехнической и инженерной маскировки.

ЗУР MIM-104A, применяемая в ЗРК "Patriot" , представляет собой одноступенчатую управляемую ракету, выполненную по нормальной аэродинамической схеме..

Ракета состоит из следующих отсеков ( от носовой части к хвостовой ): обтекатель, ГСН, боевая часть, двигатель, система управления ( блок управления, 4 крестообразно расположеных стабилизатора и 4 руля управления с гидроприводами ).

Обтекатель обеспечивает защиту ГСП от высоких аэродинамических нагрузок и тепловых потоков при гиперзвуковой скорости потока. Обтекатель изготовлен из керамического сплава методом специального литья . Носовая часть обтекателя покрыта кобальтовым сплавом. Толщина обтекателя составляет более 120мм.

Под обтекателем расположена плоская антена радиолокатора ГСП (диаметром 305мм), установленная в карданном подвесе на инерциальной платформе. За ней размещена система наведения MDAGS, состоящая из двух блоков - блока наведения на конечном участке TSG и модульного блока наведения на среднем участке (MMP).

Блок наведения MMP размещён в секции боевой части и содержит навигационные приборы и бортовую ЭВМ. В отсеке боевой части находятся также инерциальный датчик, вспомогательная электронная аппаратура, в том числе преобразователь сигналов, исполнительный механизм взрывателя и осколочно-фугасная БЧ с взрывателем и антенами. В ракете используется твёрдотопливный однорежимный двигатель TX-486 фирмы "Thiocol". По внешней стороне двигателя проходят два кабеля, по которым передаются сигналы с системы наведения на систему управления, расположенную в хвостовой части ракеты. Средняя тяга двигателя составляет 11000кгс, а время работы - 11.5 секунд. Корпус двигателя является частью корпуса ракеты, но имеет дополнительную тепловую защиту. Двигатель содержит заряд твёрдого топлива обычного типа, скреплённый со стенками. Воспламенение топлива производится с помощью пиротехнической системы, размещённой в передней части корпуса двигателя. Вокруг сопла двигателя расположенны четыре руля с гидравлическими приводами. В этой секции находятся аккумулятор, маслянный резервуар, баллон со сжатым воздухом, электрический насос и агрегат, создающий повышенное давление. Ракета не имеет крыльев, аэродинамическая подъёмная сила создаётся непосредственно фюзеляжем.

При маневрировании перегрузка может составлять более 25 единиц. Контроль состояния систем ракеты осуществляется с помощью встроенных приборов. Сообщение о неисправности автоматически передаётся на ЭВМ системы управления огнём.

Ракеты ЗРК Patriot поставляются в заводской упаковке, в ТПК прямоугольного сечения. ЗУР находится в ТПК на двух рельсовых направляющих. Контейнеры изготовлены из алюминевых листов, смонтированных в сварной раме. Спереди контейнер закрывается резиновой крышкой, армированной стеклопластиком, которая пробивается ракетой при пуске, а сзади - крышкой из твёрдого стеклопластика, которая полностью удаляется истекающими из РДТТ газами.

Управление полетом осуществляется с помощью комбинированной системы наведения. На начальном этапе полета реализуется программное управление, на среднем - радиокомандное, на конечном - по методу TVM (Track-via-missile - сопровождение через ракету), сочетающем командное наведение с полуактивным. Использование указанного метода наведения позволило значительно снизить чувствительность системы к различным мерам электронного противодействия, а также дало возможность организовать полет ракеты по оптимальным траекториям и поражение целей с высокой эффективностью.

Сущность метода TVM заключается в следующем. В процессе наведения ракеты на цель с помошью РЛС AN/MPQ-53 осуществляется одновременное сопровождение цели и 3УP. Отраженные от цели сигналы РЛС воспринимаются антенной MDAGS и определенные ею угловые координаты линии визирования цели передаются по ВЧ каналу на специальную антенну РЛС и поступают в ЭВМ пункта управления огнем. Также на ЭВМ поступают сигналы, полученные РЛС непосредственно от цели, которые сравниваются с сигналами, поступающими от ЗУР.

На основе анализа, производимого в процессе сравнения этих сигналов, вырабатываются команды наведения для ракеты и передаются на нее по главному лучу РЛС. После преобразования на борту ЗУР эти команды передаются на привод управления рулями, а также на приводы антенны MDAGS для обеспечения непрерывного слежения за целью.

Пункт управления огнем AN/MSQ-104

Пункт управления огнем - командный пункт ЗРК "Patriot" - располагается в специальном контейнере и установлен на шасси автомобиля М814. Внутри идоль одной стены размешается аппаратура связи и одно рабочее место оператора, вдоль другой - ЭВМ, оконечное устройство передачи данных, рабочее место второго оператора и вспомогательное оборудование.

Боевой расчет КП состоит из двух операторов. На каждом рабочем месте оператора имеются индикатор воздушной обстановки диаметром 53 см, устройство управления индикатором, набор клавишных переключателей для ввода и вывода оператором необходимой информации управления огнем в процессе боевой работы, а также блок контроля функционирования аппаратуры комплекса.

На левом индикаторе АРМ отображается общая, обстановка в зонах обнаружения, управления и огня батареи ЗУР, а на правом - информация по управлению всеми элементами батареи ЗУР и текущая воздушная обстановка. Использование специальной сервисной аппаратуры позволяет проводить диагностический контроль работы отдельных устройств и ЗРК в целом даже во время боя.

Многофункциональная РЛС AN/MPQ-53 смонтирована на двухосном седельном полуприцепе массой 15 т и транспортируется колесным тягачом М818. Работа РЛС в значительной степени автоматизирована - ее обслуживание производится с пункта управления боевым расчетом из двух операторов. Станция обеспечивает в заданном секторе практически одновременное обнаружение, опознавание, сопровождение от 90 до 125 воздушных объектов и управление полетом всех наводимых на цели ЗУР. Для опознавания целей используется интегрированный запросчик AN/TPX-46(V)7.

Максимальная дальность обнаружения цели при обзоре по углу места от 0 до 90^o и по азимуту в секторе 90^o составляет 35-50 км (при высоте полета цели 50-100 м) и до 170 км (1000-10000 м). Это достигается применением фазированной антенной решетки и быстродействующей ЭВМ, управляющей режимами работы станции на всех этапах.

Система управления позволяет использовать ЗРК "Patriot" совместно с самолетом дальнего обнаружения и управления Е-3 "Сентри". В этом случае "Patriot" находится в режиме радиолокационного молчания до последнего момента, получая целеуказание от находящегося в воздухе АВАКСа.

В походном положении антенная система укладывается на крыше кабины. Выбор сектора работы РЛС производится разворотом кабины в требуемом направлении. При фиксированном положении кабины РЛС способна вести поиск и обнаружение целей по азимуту в секторе 90^o, а их сопровождение и наведение ракет - в секторе 110^o

Характерной особенностью РЛС является преобразование сигналов в цифровую форму, что позволило использовать ЭВМ для управления режимами работы станции. Электронное сканирование диаграммы направленности антенной решетки достигается изменением фаз излучаемых высокочастотных сигналов с помощью фазовращателей.

Передатчик РЛС формирует и усиливает в соответствии с сигналами управления высокочастотные колебания, отличающиеся в зависимости от режима работы станции видом модуляции, длительностью и частотой повторения импульсов, мощностью и рабочей частотой. Мощность генерируемых сигналов составляет десятки киловатт, а в импульсе длительностью в несколько десятков миллисекунд превышает сотни киловатт. Для повышения разрешающей способности РЛС по дальности в устройстве приема и обработки сигналов реализуется метод сжатия импульса в дисперсионных линиях задержки. Режимы работы передатчика изменяются с помощью ЭВМ в миллионные доли секунды.

В работе РЛС применен принцип уплотнения при зондировании, приеме и обработке сигналов по времени. Вся просматриваемая зона разделена на 32 отдельных участка, каждый из которых при построчном сканировании один за другим просматриваются лучом ФАР, причем длительность рабочего цикла станции на каждом участке составляет 100 мкс при возможности изменения режима работы РЛС от цикла к циклу.

Большая часть времени рабочего цикла отводится на поиск целей в заданном секторе, а меньшая - на сопровождение целей и наводимых на них ЗУР. Длительность полного периода работы РЛС по поиску и сопровождению целей, а также по наведению на них ЗУР, составляет 3,2 с. РЛС имеет также режим работы, при котором воздушная обстановка контролируется не во всей зоне, состоящей из 32 участков, а лишь на тех участках, где наиболее вероятно появление воздушных целей.

Пусковая установка M901 предназначена для пуска, транспортировки и временного хранения ракет. Она смонтирована на двухосном седельном полуприцепе М860 и транспортируется колесным тягачом. В состав пусковой установки входят подьемная стрела, механизмы подъема ракет и наведения их по азимуту, агрегат питания, привод для установки радиомачты, служащей для приема команд и передачи данных на пункт управления огнем, электронный блок и аппаратура cвязи.

С момента поступления команды на пуск начинается ввод необходимых данных в запоминающее устройство ракеты. При нажатии кнопки "пуск" на пульте оператора к аппаратуре системы управления подается питание, после чего наземная ЭВМ пункта управления огнем автоматически включает систему управления ракетой, выполняет необходимые расчеты и готовит алгоритм полета.

Время реакции ЗРК сводится к минимуму прежде всего за счет предварительного разворота стрелы ПУ в направлении предполагаемой атаки, а также за счет минимальной потери времени на выход ракеты на траекторию полета. При установке на местности за каждой ПУ закрепляется определенный сектор пространства, причем эти сектора многократно перекрываются. Этим достигается всеракурсность стрельбы ЗРК "Patriot", в отличие от ЗРК, использующих вертикально стартуюшие ракеты, разворот которых в сторону цели осуществляется после старта ракеты.

Следует отметить, что в процессе разработки 3УP МIМ-104 рассматривался вариант с вертикальным стартом. Однако от этого варианта отказались, поскольку в тот период такая техника на американских ракетах подобных размеров не применялась.

Характеристики:

Максимальная дальность перехвата цели,км	80 (в секторе 90 ^o)
Минимальная дальность перехвата цели,км	3
Максимальная высота перехвата цели,км	24
Минимальная высота перехвата цели,км	0,06
Число одновременно обстреливаемых целей	8 (в секторе 90 ^o)
Вероятность поражения цели	0,8 (в боевых условиях 0,4-0,6)
Масса ракеты, кг	912
Масса ракеты в ТПК, кг	1696
Диаметр, м	0,41
Длина, м	5,31
Скорость, M	3-5
Mаксимальные поперечные перегрузки g	30
Управление	С помощью крестообразных стабилирующих хвостовых плоскостей
Размах стабилизаторов, м	0,87
Двигатель	РДТТ ТХ-486 фирмы Thiocol
Тяга двигателя	13
Время работы двигателя, сек	12
Система наведения
На среднем участке	Радиокомандная
На конечном участке	Радиолакационная TVM
БЧ	осколочно-фугасная
Боевой заряд БЧ	Обычное взрывчатое вещество
Взрыватель	ХМ818, неконтактный
Габариты контейнера, м	0.991.096.1
Масса БЧ, кг	70 (РАС-1) 90 (РАС-2)
Время развертывания с марша, мин	30

Испытания и эксплуатация:

Ракета Патриот С 1983 года эти комплексы ПВО состоят на вооружении сухопутных войск США, поставлялись союзникам Америки по НАТО, а также Израилю, Саудовской Аравии и Японии. Широкую известность "Patriot" приобрели во время войны в районе Персидского залива. И не потому даже, что зарекомендовали себя надежным средством противовоздушной обороны, а благодаря умело организованной рекламной кампании. Кстати, ни один самолет противника ими сбит не был. Но объем их продаж после той войны составил по данным фирмы-производителя около $3 млрд.

В ходе войны в зоне Персидского залива ЗРК "Патриот" использовались для борьбы с иракскими оперативно-тактическими ракетами "Скад". Для их применения требовалось предупреждение от разведывательного спутника о пуске ракеты и траектории ее полета. Эти данные должны были поступать не позднее чем за 90 с до появления боеголовки на экране РЛС. Обычно перехват осуществлялся на высотах 5-10 км на расстоянии 7-15 км от позиции батареи. Причем боеголовка не всегда уничтожалась полностью, а только изменялась траектория ее полета. Цель также могла поражаться осколками от разрушенной боеголовки из-за близости ее перехвата. В реальной боевой обстановке эффективность комплексов оказалась вдвое ниже результатов полигонных испытаний: вероятность поражения цели составила от 0,4 (по оценкам советского Генштаба) до 0,6 (по данным Пентагона), против полигонных показателей 0,8 - 0,95. К тому же часто "Patriot" добивал "Скад" фактически на земле, у цели, лишь увеличивая ущерб объекту нападения. Это, разумеется, потребовало серьезной доработки комплекса, особенно его программного обеспечения. В частности кроме основной боеголовки РАС-1, предназначенной для поражения обычных воздушных целей, была разработана боеголовка РАС-2 специально для поражения тактических баллистических ракет.

Проведение модернизации ЗРК "Patriot" преследовало цель приспособить ЗРК для обороны небольших районов от ударов тактических баллистических ракет. В задачу этого варианта ЗРК входило не только обеспечение отклонения тактической баллистической ракеты от точки прицеливания, но и ее разрушение. С этой целью дорабатывалось программное обеспечение, что позволило также объединить действия 3РК "Хоук" и "Patriot" под общим контролем единого пункта управления огнем. В ходе модернизации на ракете была усовершенствована боевая часть и установлен новый взрыватель, массу поражающих элементов увеличили с 2 до 45 г. Эти изменения не повлияли на эффективность действия ракеты при стрельбе по аэродинамическим целям и в дальнейшем стали стандартными для всех ракет, подлежащих модернизации.

Вариант РАС-2 был испытан на полигоне Уайт-Сэндз в ноябре 1987 г., когда модифицированной ракетой "Patriot" была поражена другая ракета "Patriot", имитировавшая советскую баллистическую ракету SS-23.

В рамках выполнения второго этапа модернизации РАС-2 в начале 1990-х гг. по программе GEM (Guidance Enhanced Missile) была разработана ракета, имеющая улучшенную систему наведения на цель, в том числе усовершенствованный радиовзрыватель. Это позволило улучшить боевые возможности ЗРК "Patriot" при перехвате ТБР.

Одновременно по программе QRP (Quick Response Program) была предусмотрена доработка программного обеспечения РЛС AN/MPQ-53 с целью повышения ее возможностей при перехвате ТБР. По мнению специалистов фирмы "Рейтеон", это позволило увеличить площадь, обороняемую ЗРК "Patriot" от ТБР, в 4 раза по сравнению с вариантом РАС-1.

Фирма Raytheon предлагает очередную модернизацию комплекса "Patriot" путем создания для него нового варианта ракеты, обозначенного как "РАС-2 прямого попадания" (РАС-2 Hit-to-Kill). Предложение о выполнении данной модернизации сделано с целью придания находящимся на вооружении ранним вариантам системы cпособности прямого попадания, аналогично ракете РАС-3, а также для увеличения их поражающей способности.

Модернизации предполагает замену пассивной ГСН имеющихся ракет варианта РАС-2 на активную, Ku-диапазона, замену осколочно-фугасной боевой части и введение в ее состав специальной двигательной установки. Модернизации также подвергнется и программное обеспечение ракеты. Новые компоненты обеспечат ракете возможность маневрирования в фазе наведения на цель до столкновения с ней, а также уничтожения атакующих баллистических или крылатых ракет, самолетов и БЛА. Выбор для этих целей варианта РАС-2 обусловлен ее большими по отношению к РАС-3 дальностью полета и высотой поражения. Применение активной ГСН может позволить реализовывать сценарии загоризонтных перехватов.

Вместе с РАС-3 ракета РАС-2 Hit-to-Kill могла бы обеспечить нахождение систем "Patriot" на вооружении до 2028 г. При этом, реализуемая Армией США программа SLEP будет включать в себя модернизацию вариантов ракет РАС-2 и PAC-2GEM в конфигурацию PAC-2GEM+. Этот вариант будет включать в себя осколочно-фугасную боевую часть, улучшенный перепрограммируемый в полете радиовзрыватель и акустический датчик (surface acoustic oscillator), позволяющий повысить эффективность борьбы с крылатыми ракетами.

Батарея американских ракет Patriot на базе в Моронге в 2010 году. У подразделения, дислоцированного в Польше, в то время были только тренировочные ракеты (Фото: Przemysław Skrzydło / Agencja Wyborcza.pl)

Источники: