作為美軍最主要的導彈防禦系統,愛國者還真有點大材小用了

在美蘇簽訂《反導條約》的生效期內,兩國卻都沒有停止研發反導系統。“愛國者”是美國現役最主要的導彈防禦系統,已經走過了幾十年。那麼它有著什麼樣的發展歷程呢?

一、蘇聯+沒錢下的產物

20世紀60年代,蘇聯大量裝備了以蘇-7和米格-23系列為主的超音速戰機。這些新款的戰機打破了那時美蘇軍備的平衡。

雖然蘇聯在航電系統和機動能力上還不如同時期的美國戰機,但超音速戰機憑藉著低空高速的優勢可以迅速甩掉美國的現役防空導彈。而且蘇聯也在同步開發電磁干擾等技術來掩護轟炸機群的突破。這樣看來,60年代的蘇聯只要願意,就完全有能力將美國的天空撕裂地千瘡百孔。

作為美軍最主要的導彈防禦系統,愛國者還真有點大材小用了

美國當時可選的防空技術主要有兩種,首先是相位陣列雷達。這是在平板天線上安裝大量的鐵氧移相器,發射機從天線背後對其發射微波,微波穿越天線時被移相器“化整為零”地調整相位,又“化零為整”地在前方聚集成筆狀波束。

這種天線除了旁波瓣極低而能抵抗地面雜波與蠻力式干擾外,還可以電子方式命令移相器在微妙內改變波束指向,使單位相位陣列雷達就可以“分時多工”方式執行搜索、追蹤、照明……等任務。並能導引多枚導彈同時攻擊多目標。

可當時美國現役可以實現這種技術的是“勝利女神”式與“鷹”式兩種系統。注意,並不是這兩種系統可以分別勝任這樣的工作。而是兩套系統必須配合使用,整合到一起才能涵蓋高低空防禦。這共需要9種雷達、2個發射器、2個系統控制中心和17個操作人員。

作為美軍最主要的導彈防禦系統,愛國者還真有點大材小用了

顯然如此龐大的系統自然無法滿足未來高度自動化的要求。於是美國雷神公司從1967年就開始研發的“愛國者”防空系統使用了另一種技術——“導彈追蹤”。

這種技術不再蠻力地依靠雷達,而是用導彈分擔了一部分工作壓力。由雷達發射波束照明目標,再由導彈鼻翼上的小型被動天線接收,但導彈本身不分析訊號,而是透過無線電“下鏈”傳回雷達,經過地面射控電腦的分析後再透過“上鍊”通知導彈自動駕駛修正彈道。

這等於是結合了古老的“指揮導引”,與現代“半主動雷達導引”技術。其實這種先進的技術是被迫的,因為“勝利女神”所使用的電路板面積龐大而且價格昂貴。雷神公司當時是個剛剛創業的公司,沒有能力造可以裝下大電路板的防空導彈。

作為美軍最主要的導彈防禦系統,愛國者還真有點大材小用了

所以只好想辦法讓體型小、造價低的導彈發揮大導彈的威力。因此通過“下鏈”將訊號處理工作集中到地面射控電腦進行,可降低導彈的單價,另外當雷達遭遇敵機干擾時候,飛行中的導彈仍有機會接受到干擾較少的回波,使射控電腦仍能遙控導彈鎖定正確的目標。

雷神公司因資金不足而探索出來的技術讓自己贏得了1972年的合約,並在1976年正式改名為“愛國者”系統。

二、反導版愛國者

“愛國者”系統的設計目的就是要同時擠掉“勝利女神”與“鷹”式防空導彈系統贏得市場。而前者又分為射程48公里的“埃阿斯”型、射程160公里兼具反導功能的“大力神”型和專門在太空裡射衛星的“宙斯”型,目前只有前兩種進入了量產階段。

在雷神公司拿到美國合同之前,美國陸軍曾希望研發一種兼具防空和反導能力的“野戰陸軍反彈道導彈系統”,能攔截射程90至1500公里的戰區彈道導彈,並跟隨地面部隊機動,但由於研發成本高漲而且風險太高被迫取消。

作為美軍最主要的導彈防禦系統,愛國者還真有點大材小用了

美國軍方只好把目標轉向了在研的“防空導彈”計劃,希望防空導彈可以承擔反導彈的要求。恰恰此時美國和蘇聯簽署了《反彈道條約》,美國人認為反導的要求有違契約精神,便緊急叫停了。

可是在1978年,情報部門發現蘇聯在加強“月球M”型(北約代號蛙式)、R-11(北約代號飛雲)這類短程彈道導彈的精準度。美國人自然不能忍這口悶氣,於是又啟動了“愛國者”系統的反彈道導彈版的研究。

由於彈道導彈的針對性極高,許多人會用“子彈打子彈”來形容反彈道導彈的難度,但這其實是不精準的描述。因為槍炮射出的子彈是“開放畫圈”,也就是其飛行軌跡無法修正,所以在發射前必須精確計算出預估撞擊點,發射後還得祈禱子彈不因槍管瑕疵或風向而偏移了彈道,要分毫無差地命中子彈。發射之後不能進行修正自然是緣木求魚。

但反導導彈則是“封閉畫圓”,利用射控系統測算導彈與目標的誤差可以不斷修正飛行方向,使雙方交會的誤差接近於零。

經過一系列測試之後,“愛國者”系統的雷達性能與導彈的機動性能都可以滿足反彈道導彈需求,尤其系統可以不斷通過軟件更新來實現應對對手新型導彈的特徵,因此讓軍方毫不猶豫地獻上了訂單。

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三、愛國者3型導彈

在海灣戰爭後,美國陸軍研究了2個大型改良方案:“愛國者成長計劃”,計劃要全面提升防空與反彈道導彈能力,以奪回失去的作戰空間。其希望對飛機和導彈的射程都大幅延長,甚至能射擊敵軍的預警機和電子戰飛機,如同俄羅斯的S-400系統一般;

另一個方案則是增程攔截導彈,則專注於反彈道導彈性能,藉由“動能擊殺”能對核生化彈頭產生更徹底的摧毀效果。由於前蘇聯瓦解,飛機的威脅程度遠不如擴散中的彈道導彈技術,因此美國陸軍選擇了增程攔截導彈,這也就是現在的“愛國者3”。

作為美軍最主要的導彈防禦系統,愛國者還真有點大材小用了

“愛國者3”主要除了尾翼控制外,前段增設由180具微型火箭組成的姿態控制系統,由於微型火箭的反應迅速,且在空氣稀薄的高空環境具有較大的控制力道,大幅提升其終端機動能力。加上有微型化電子科技發展的主動毫米波雷達尋標器,能以更精細的波束與更短的運算時差將撞擊誤差縮小為零,使彈體成為質量更大的單一破片而產生更大的撞擊動能,足以攔截速度更高的1300公里等級的彈道導彈。

採用動能擊殺的另一個好處是縮小彈頭重量,對比原版愛國者90公斤重的彈頭需要700公斤的彈體裝載。第三代的彈頭重量不到十分之一,全彈重量則不到二分之一,極限速度可以達到更高。

大幅縮小的彈體使“愛國者3”可以“一坑四彈”的方式塞入相同尺寸的發射箱,使發射架火力增為4倍。另外,原有的MPQ-53雷達由於平均功率不足,在執行小角度搜索的反彈道導彈模式時無法兼顧大角度的防空掃描,導致單一防區需要2具雷達來分擔防空任務。“愛國者3”則增設1具行波管的MPQ-64雷達,使平均功率得以翻倍。

作為美軍最主要的導彈防禦系統,愛國者還真有點大材小用了

“愛國者2”導彈由於燃料較多,彈頭較大,對噴射目標仍有較大的射程與殺傷效果,因此美國有發展了稱為“導引提升導彈”的改裝套件,藉由更靈敏的尋標器來延伸射程與瞄準雷達截面較小的巡航導彈,並可對抗1000公里等級彈道導彈,通常與“愛國者3”導彈混合部署。

作為美軍最主要的導彈防禦系統,愛國者還真有點大材小用了

而“愛國者3”導彈獨特的姿態控制系統可以保持更高的高度機動,因此有了“導彈部分提升”版,改用加粗的雙衝程火箭使射擊高度提升50%而達到35公里,恰好銜接最低射高為40公里的反導系統,反彈道導彈射程則擴增1倍,而能保護更大面積,美國也開始測試新型飛行模式,可能是最節省能量的高拋彈道,以延伸對噴射目標的射程。

四、最後的最後

“愛國者”系統在最近幾年擊落無人機的戰例比較多,雖然戰果很輝煌,可是拿著單枚幾百萬美元的攔截導彈去打擊無人機,總是一種“崽賣爺田不心疼”的感覺。


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